Что такое робототехника 5 класс

Презентация «Роботы и робототехника» (5 класс)

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

Роботы и робототехника Подготовила: учитель математики МБОУ «Подюжская СШ им. В.А. Абрамова» Тухватчина Наталья Михайловна

Что такое робот? Термин «робот» ввёл в обиход чешский писатель Карел Чапек. Хотя сначала в своей пьесе он назвал человекоподобных механизмы «лаборами» (от латинского labor работа), это слово ему не понравилось. Тогда по совету брата Йозефа он переименовал их в роботов. Кстати, по-чешски исходное для этого неологизма слово robota означает не просто работу, а тяжёлую работу или каторгу. Ро́бот (чеш. robot, от robota подневольный труд или rob раб) автоматическое устройство, предназначенное для осуществления производственных и других операций, обычно выполняемых человеком

КЛАССИФИКАЦИЯ РОБОТОВ Тип выполняемой работы. По этому признаку можно выделить 8 разновидностей машин: 1.промышленные 2. строительные 3. сельскохозяйственные 4. транспортные 5. бытовые 6. боевые 7. охранные 8. исследовательские

Промышленные роботы Промышленные роботы предназначены для автоматизации всевозможных технологических операций (например сварка, штамповка, металлообработка, сборка готовых изделий и т.д.) на производстве какой либо продукции. Применяются практически во всех отраслях промышленности (машиностроение, приборостроение, нефтехимическая, металлургическая, атомная, автомобильная, авиационная и др.).

Строительные роботы Строительные роботы позволяют аналогичным образом автоматизировать огромное количество различных операций, выполняемых в процессе ремонта помещений или строительства новых объектов. Учитывая мировые объемы строительства и неуклонный рост населения планеты Роботизация строительства сейчас весьма актуальна.

Сельскохозяйственные роботы Сельскохозяйственные роботы предназначены для выполнения трудоемких и монотонных процессов в сельском хозяйстве. В настоящее время ведется интенсивная разработка таких роботов, и даже есть примеры их использования, например, в Японии.

Транспортные роботы Транспортные роботы используются, как следует из наименования для автоматического перемещения грузов, либо автономного управления различными транспортными средствами. Транспортными роботами являются самоходные тележки, автопилоты и т.д.

Бытовые роботы Бытовые роботы. Данный тип роботов применяется в быту и офисах. Ярким примером бытовой автоматизированной машины является набравший приличную популярность робот-пылесос. К бытовым роботам также можно отнести коммуникативных роботов, обеспечивающих эффект присутствия удаленных друг от друга людей, либо способных самостоятельно вести диалог с человеком, и, конечно, многочисленные робоигрушки, предназначенные для развлечений и образовательных в области робототехники целей. В перспективе ожидается появление и более функциональных систем, умеющих более сложные домашние обязанности такие как: мытье посуды, стирка грязного белья, приготовление пищи и т. п.

Боевые (военные) роботы Боевые (военные) роботы призваны вывести вооруженные конфликты на качественно иной уровень и предназначены для минимизации непосредственного участия человека в боевых действиях с целью сокращения или исключения вовсе людских потерь, а также для работы в условиях, несовместимых с возможностями человека в военных целях.

Охранные роботы Перед охранными роботами ставятся задачи по защите вверенных территорий или помещений. В простейшем случае указанные роботы выполняют патрулирование охраняемых периметров и в случае фиксации проникновения злоумышленников сигнализируют об этом дежурным операторам. В последнее время появляется тенденция к оснащению робо-охранников нелетальными видами оружия

Исследовательские роботы Исследовательские роботы используются для сбора всевозможных видов информации об исследуемых объектах, ее переработки и передаче оператору. Объектами могут быть самыми разнообразными: поверхности планет, подводное пространство, подземные шахты, пещеры, полости эксплуатируемых трубопроводов, зараженная местность и другие труднодоступные для человека области.

Тип управления. Можно выделить три класса: 1. Управляемые оператором. 2. Полуавтономные. 3. Автономные.

Управляемые оператором Роботы, управляемые оператором, не способны самостоятельно думать, принимать решения и даже производить собственные вычисления. По сути это просто дистанционно или прямо управляемые машины. К данной категории роботов можно отнести копирующие движения органов управления роботы (простые манипуляторы или роботы андроидного типа), экзоскелеты, роботы, управляемые человеком с пульта управления.

Полуавтоматические роботы В полуавтоматических роботах ручное управление сочетается с автоматическим. Используется, когда заранее жестко запрограммировать все нужные операции невозможно, а оснащать робота искусственным интеллектом нецелесообразно или невозможно. К полуавтоматическим относятся роботы, которые выполняют определенный запрограммированный набор действий, однако существует необходимость вмешательства оператора для сообщения ему дополнительной информации (например, с помощью целеуказания, указания требуемой последовательности действий и т. д.).

Автономные роботы Автономные роботы – это, как следует из наименования, роботы, запрограммированные на самостоятельные действия, без участия человека. К таковым машинам можно отнести как промышленные роботы, занятые выполнением последовательности технологических операций, так и машины, обладающие полноценным искусственным интеллектом. Предельным вариантом автономных роботов являются андроиды или киборги, которые являются героями многочисленных фантастических фильмов. Очевидно, что именно этот класс машин является апогеем развития робототехники и при массовом распространении позволит полноценно взять на себя все наши повседневные бытовые заботы и просто быть незаменимым помощником в любых делах.

Степень мобильности По степени мобильности выделяются два класса: Стационарные Мобильные

Робототехника Робототехника – увлекательное занятие в любом возрасте. Конструирование самодельного робота не только увлекательное занятие, но и процесс познания во многих областях, таких как: электроника, механика, программирование. И совсем не обязательно быть инженером, чтобы создать робота. Собрать робота из конструктора Lego Mindstorms EV3 самостоятельно может даже и ученик школы.

В наше время работе конструктора помогают компьютеры, а также программы, которые облегчают процесс создания проекта и оставляют больше возможностей для творчества

Для конструирования необходимы следующие качества: технический склад ума широкий кругозор повышенное внимание навыки общения и умение работать в команде критичность способность к творчеству Профессия конструктора очень интересна и многогранна: эти люди проектируют одежду, здания, приборы, бытовую технику и многое другое, необходимое человеку.

общие правила техники безопасности 1. Работу начинать только с разрешения учителя. Когда учитель об­ращается к тебе, приостанови работу. Не отвлекайся во время ра­боты. 2. Не пользуйся инструментами и предметами, правила обращения, с которыми не изучены. 3. Работай с деталями только по назначению. Нельзя глотать, класть детали конструктора в рот и уши. 4. При работе держи инструмент так, как указанно в инструкции или показал учитель. 5. Детали конструктора и оборудование храни в предназначенном для этого месте. Нельзя хранить инструменты навалом. 6. Содержи в чистоте и порядке рабочее место. 7. Раскладывай оборудование в указанном порядке. 8. Не разговаривай во время работы. 9. Выполняй работу внимательно, не отвлекайся посторонними де­лами. 10. При работе с ПК нельзя открывать программы, включать, выключать ПК без разрешения учителя. 11. Во время работы за компьютером нужно сидеть прямо напротив экрана, чтобы верхняя часть экрана находилась на уровне глаз на расстоянии 45-60 см.

Источник

Рабочая программа ФГОС «Робототехника 5 класс»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Оглавление

Планируемые результаты освоения курса

Личностными результатами изучения курса «Конструирование» является формирование следующих умений:

​ формирование познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей обучающихся;

формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и технологий;

самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;

готовность к выбору жизненного пути в соответствии с собственными интересами и возможностями;

проявление технико-технологического мышления при организации своей деятельности;

мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода;

формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений, результатам обучения;

формирование коммуникативной компетентности в процессе проектной, учебно-исследовательской, игровой деятельности.

Метапредметными результатами изучения курса «Конструирование» является формирование следующих универсальных учебных действий (УУД):

овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности: умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы, давать определения понятиям, классифицировать, наблюдать, проводить эксперименты, делать выводы и заключения, структурировать материал, объяснять, доказывать, защищать свои идеи;

умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

овладение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности;

умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели, схемы для решения учебных и познавательных задач;

развитие монологической и диалогической речи, умения выражать свои мысли, способности выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать право другого человека на иное мнение;

формирование умений работать в группе с выполнением различных социальных ролей, представлять и отстаивать свои взгляды и убеждения, вести дискуссию;

комбинирование известных алгоритмов технического и технологического творчества в ситуациях, не предполагающих стандартного применения одного из них;

поиск новых решений возникшей технической или организационной проблемы;

самостоятельная организация и выполнение различных творческих работ по созданию технических изделий;

виртуальное и натурное моделирование технических объектов и технологических процессов;

проявление инновационного подхода к решению учебных и практических задач в процессе моделирования изделия или технологического процесса;

выявление потребностей, проектирование и создание объектов, имеющих потребительную стоимость;

формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий.

Предметными результатами изучения курса «Конструирование» является формирование следующих знаний и умений:

умение использовать термины области «Робототехника»;

умение конструировать механизмы для преобразования движения;

умение конструировать модели, использующие механические передачи, редукторы;

умение конструировать мобильных роботов, используя различные системы передвижения;

умение программировать контролер NXT и сенсорные системы;

умение конструировать модели промышленных роботов с различными геометрическими конфигурациями; умение составлять линейные алгоритмы управления исполнителями и записывать их на выбранном языке программирования;

умение использовать логические значения, операции и выражения с ними; умение формально выполнять алгоритмы, описанные с использованием конструкций ветвления (условные операторы) и повторения (циклы), вспомогательных алгоритмов, простых и табличных величин; умение создавать и выполнять программы для решения несложных алгоритмических задач в выбранной среде программирования;

умение использовать готовые прикладные компьютерные программы и сервисы в выбранной специализации, умение работать с описаниями программ и сервисами;

навыки выбора способа представления данных в зависимости от постановленной задачи;

рациональное использование учебной и дополнительной технической и технологической информации для проектирования и создания роботов и робототехнических систем;

владение алгоритмами и методами решения организационных и технических задач;

владение методами чтения и способами графического представления технической, технологической и инструктивной информации;

применение общенаучных знаний по предметам естественнонаучного и математического цикла в процессе подготовки и осуществления технологических процессов;

владение формами учебно-исследовательской, проектной, игровой деятельности;

планирование технологического процесса в процессе создания роботов и робототехнических систем.

Формы проведения занятий

демонстрация фильмов и видеороликов

Основные методы проведения занятий:

устное изложение, беседы с разбором и анализом предложенной конструкции;

показ иллюстраций, видеороликов и технологических карт;

практические занятия, конкурсы, соревнования и викторины.

Краткое описание темы занятия

Вводное занятие. Техника безопасности в компьютерном классе.

Знакомство с учениками. Правила поведения в компьютерном классе. Права и обязанности учащихся детского объединения. Задачи детского объединения. Техника безопасности. Организационные вопросы. Материалы и инструменты. Инструктаж по ТБ.

Роботы и эмоции. Имитация

Регистрация и работа с данными. Пройденное расстояние и скорость. Передовые направления в робототехнике. Программа для управления роботом. Обзор программного обеспечения. Графический интерфейс пользователя. Простейшие программы движения тележки. Изучение работы сенсоров робота. Комбинирование сенсоров, усложненное программирование. Как выполнять несколько дел одновременно. Стандартная модель «Сортировщик цветов» (сборка). Эмоциональный робот. Экран и звук. Ожидание. Роботы-симуляторы. Алгоритм и композиция. Свойства алгоритма. Система команд исполнителя

Звуковой редактор и конвертер. Звуковой редактор и конвертер

Что такое концепт-кар. Минимальный радиус поворота. Как может поворачивать робот EV 3. Настройки для поворотов. Кольцевые автогонки

Источник

Творческие проекты и работы учащихся

В данном творческом проекте по робототехнике на тему «Что такое робототехника?» ученик 5 класса школы дает определение роботу, описывает историю появления роботов, их виды, а также демонстрирует применение полученных знаний на практике в виде конструирования робота.

Предложенная автором исследовательская работа по робототехнике на тему «Что такое робототехника?» будет интересна для учеников 5, 6 и 7 класса школы, увлекающихся робототехникой и лего-конструированием, поможет выявить у них интерес к роботостроению, програмированию и конструированию.

Оглавление

Введение
1. Что такое робот?
2. Первые роботы.
3. Виды роботов.
4. Миссия робота.
5. Мой робот.
5.1.Эксперименты.
5.2. Найди цвет.
5.3. Не упади.
Заключение
Список используемых Интернет-ресурсов
Глоссарий
Приложения

Введение

С каждым годом наука развивается, исследования не стоят на месте. Изобретаются все новые и новые технологии. Мне нравится наблюдать за этим прогрессом. Поэтому я увлекся робототехникой. Эта отрасль будет развиваться в мире очень быстро.

Однажды на день рождения мои родители подарили мне конструктор, из которого я смог собрать несколько разновидностей роботов, смог научиться их программировать. И я стал их изучать.

Мне стало интересно придумывать своему роботу новые программы, ставить ему сложные задачи и условия, создавать неожиданные препятствия, пробовать, экспериментировать. Когда я собираю своих роботов, я узнаю много нового о программировании, физике, математике, логике.

Целью своей проектной работы я ставлю привлечение интереса к научно- техническому творчеству, технике, высоким технологиям.

Что такое робот?

Но для начала я хотел бы рассказать, что слово «робот» было придумано чешским писателем Карелом Чапеком и его братом Йозефом и впервые использовано в пьесе Чапека «Р.У.Р.» («Россумские универсальные роботы») в 1920 году.

Роботы имели полное внешнее сходство с человеком и могли выполнять всякую работу. Спрос на них был настолько велик, что завод вскоре перешел на их массовое производство.

Хозяева роботов стали заменять ими живых людей на фабриках и заводах. Но однажды роботы набросились на людей и перебили их всех. Люди на Земле прекратили свое существование, а их место заняли разумные автоматы.

Такой финал первой пьесы о роботах оставил глубокий след в душах первых зрителей и сформировал негативное отношение общества к ним на многие десятилетия.

Первые роботы

А в 50-х 19 века были найдены чертежи человекоподобного робота, сделанные Леонардо да Винчи, примерно в 1495 году. На чертеже был детально изображен механический рыцарь, который мог сидеть, раздвигать руки, двигать головой, открывать и закрывать челюсти. По его замыслам работой рук должно было управлять механическое программируемое устройство в груди, ноги должны были управляться с помощью рукоятки, приводящий в движение трос, связанный с ногами. До появления промышленных роботов считалось, что роботы должны выглядеть подобно людям.

Один из первых роботов был построен американским инженером Венсли в 1925 году. Автор дал ему имя мистер Телевокс. Когда у Венсли спросили, откуда это странное имя, он ответил: «Первая половина слова — «теле» — греческая и означает «далекий», вторая — «вокс» — латинская и значит «голос».

Своим названием я хотел подчеркнуть способность моего робота отвечать на команды, поданные голосом человека». Внешне мистер Телевокс был не очень привлекателен: квадратная голова с какими-то прямоугольниками вместо глаз и рта, женская шпилька вместо носа, открытое деревянное туловище со сложным переплетением проводов и механизмов внутри и, наконец, нелепые руки и ноги.

Телевокс обладал способностью слышать и исполнять несколько различных приказаний, отдаваемых человеком при помощи звуков свистка. Подавая различное число повторных свистков, Венсли мог заставить робота открыть окна, закрыть дверь, пустить в ход вентилятор и пылесос, а также зажечь свет в комнате.

Телевокс был не только слышащим и говорящим роботом. Он мог выполнять некоторые домашние работы, заменяя домработницу. При помощи свистков можно отдать соответствующее распоряжение, и механический слуга подогреет ужин. Как это он сделает? Очень просто. Уходя из дому, хозяйка должна поставить кастрюлю и сковороды с кушаньями на электрическую плиту. Телевокс тогда самостоятельно включит плиту в электросеть.

Очень скоро у мистера Телевокса появились братья. Первым из них был робот Эрик, построенный в 1928 году английским инженером Ричардсом. Этот робот выступил перед публикой 15 сентября 1928 года в Лондоне на открытии ежегодной выставки Общества инженеров. Он произнес речь об итогах истекшего года. Эрика показывали и во многих других городах Великобритании.

Самыми первыми были изобретены именно промышленные роботы. В 1980 году в СССР создан центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) и изобретен первый пневматический промышленный робот МП-8 с позиционным управлением.

У истоков робототехники стояли талантливые люди. Сын профессора славистики, выходца из России, Норберт Винер получил ученую степень доктора философии в Гарвардском университете уже в возрасте 18 лет!

Для маленьких детей создано немало игрушек-роботов, в которые с удовольствием играют не только мальчики, но и девочки. А кто не смотрел фильм про приключения Электроника! Не одно поколение детей выросло, зная о забавных приключениях героев этого фильма, и сейчас, включив телевизоры, многие смогут пересмотреть интересную киноленту.

Виды роботов

За время своего развития – роботы пережили эволюцию, как сферы использования, так и функциональных возможностей.

Роботы второго поколения – это «очувствленные» роботы, предназначенные для работы с неориентированными объектами произвольной формы, осуществления сборочных и монтажных операций, сбора информации о внешней среде с помощью большого количества сенсоров.

Существуют роботы и для развлечений. Ежегодно проводит турнир роботов по футболу по упрощенным правилам. А также роботы способны играть в шахматы. Чемпион мира Гарри Каспаров проиграл в шахматном поединке роботу.

Миссия робота

У роботехники есть свои законы.

Их придумал американский писатель-фантаст, биохимик, автор около 500 художественных книг Айзек Азимов.

При создании робототехники нужно руководствоваться правилами, по которым робот не может причинить вред человеку, даже если он бездействует; задача робота – подчиняться приказам человека, если они не несут вред людям.

Дружественное отношение к человеку должно быть главным в программировании роботов:

1. Робот не должен вредить человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред.

2. Робот должен выполнять приказы человека, кроме приказов, противоречащих первому закону.

3. Робот должен заботиться о своей безопасности, если это не противоречит первому и второму законам.

А теперь мой робот. Он собран из робототехнического конструктора нового поколения, компании Lego.

«Мозгом» модели является ЛЕГО-микрокомпьютер (ранее RCX, сейчас его сменил NXT). К портам этого микрокомпьютера подсоединяются датчики и исполнительные механизмы.

Робот собирается из пластмассовых деталей и может выглядеть как человек, машина, животное и выполнять различные функции.

Поведение робота задается программой, которую можно создавать как при помощи кнопок самого микрокомпьютера, так и при помощи специального программного обеспечения на персональном компьютере.

Программное обеспечение LEGO MINDSTORMS Education NXT является адаптированной версией NI LabVIEW.

Эксперименты над роботами

Чтобы составить программу я, в первую очередь, создаю алгоритм в специальной программе на компьютере.

Это набор блоков команд, которыми я могу пользоваться при программировании.

Сначала я решаю, какую хочу поставить перед роботом задачу. Например, робот должен проехать вперед, и если он впереди упрется в препятствие, развернуться и уехать или если упрется в препятствие, не разворачиваясь, отъехать назад задним ходом.

Необходимо также зациклить программу. Для решения этой задачи я использую датчик касания. Далее создаю программу на компьютере. И запускаю робот.

Задачи можно ставить самые разные. Управлять роботом можно и с помощью планшета и даже с помощью сотового телефона.

Приведу к примеру два эксперимента.

Найди цвет

Первый эксперимент по распознаванию цветов. Я научил робота определять и находить цвета. Кроме этого, на каждый цвет мой робот выполняет соответствующую команду:

— ЖЕЛТЫЙ – повернуть налево,

Для этого я сделал следующее: я написал вот такой алгоритм

Алгоритм для эксперимента «Найди цвет»:

Начало-движение прямо-при определении синего цвета заложено условие-да-нет-выбор да-разворот. Далее зеленый-условие –да-нет- выбор да-направо. Далее желтый-условие да-нет, выбор да-налево. Далее красный-условие да-нет-выбор стоп-Конец.

Для этого эксперимента я использовал датчики анализа и определения отраженного света.

Не упади

Следующий эксперимент, который я хочу вам показать, я назвал “Непадучка”.

Мой Робот умеет идти по поверхности и, подходя к краю, не падать.

Рис.2. Вид экрана. Алгоритм для эксперимента «Непадучка»

Для этого я задал следующий алгоритм:

Начало-движение прямо-обстоятельство-край стола-условие-да-нет-выбор да-движение назад. Так может робот двигаться бесконечно. Конец программы я не поставил, чтобы движение продолжалось бесконечно долго.

Для этого эксперимента я также использовал датчики анализа и определения отраженного света.

Заключение

Я считаю, что выполнил поставленные цели и задачи. Я освоил простейшие азы программирования, и надеюсь, привлек внимание к робототехнике учащихся нашей школы, выложив свою работу на сайт школы.

Роботы в будущем упростят нашу жизнь, сделают ее комфортнее и доступнее. Мы сможем изучать вселенную и проникать с помощью автоматизированных, программированных систем туда, куда никогда не сможет добраться человек. Роботы всегда будут нужны людям с ограниченными возможностями, а также тем людям, чьи профессии сопряжены с риском. Роботы будут строить дома и машины. Прекратиться загрязнение окружающей среды, ведь новые технологии практически безотходны.

Во всем мире уже ведутся серьезные исследования, связанные с глобальным риском создания искусственного сверхчеловека. Но создадут его люди! И может быть я.

Глоссарий

Робототехника (от робот и техника; англ. robotics) — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Источник