Творческий конкурс для педагогов и учащихся: «Исследовательские работы». Исследовательский проект "Робототехника" автор Бутакова Галина Александровна

Исследовательский проект "Робототехника"

1.Введение

Мы живем в «век высоких технологий», где робототехника стала одним из приоритетных направлений в сфере экономики, машиностроения, здравоохранения, военного дела и других направлений деятельности человека. Вопросы подготовки инженерных кадров обсуждаются на разных уровнях власти

Роботы летают в космос, исследуют другие планеты; помогают в военных целях — разминируют бомбы и разведывают обстановку с воздуха. В промышленности: они собирают автомобили, помогают находить новые лекарства.В повседневной жизни - в школе, дома мы используем огромное количество технических устройств: мобильные телефоны, стиральные машины, компьютерную технику и многое другое, все это является роботами.

Я педагог дополнительного образования, и моя направленность - робототехника .Конструирование - вид деятельности, способствующей развитию исследовательской, творческой активности детей, умений наблюдать, экспериментировать – а, значит, формированию и развитию инженерного мышления детей.Мы с детьми конструируем , создаем что-то новое и реализовываем . Мечта детей чтоб их маленькие разработки , пригодились людям в будущем.

Мы решили посвятить свой исследовательский проект теме – «Робототехника». Тема данной работы является актуальной, так как развитие робототехники происходит постоянно. С момента своего появления полвека назад, роботы прошли путь от примитивных механизмов до сложных эффективных устройств, во многом превзойдя по своим возможностям человека. Научная новизна проекта заключается в том, что в настоящее время развитие робототехники включено в программу «Развитие отрасли информационных технологий в Российской Федерации на 2019-2020 годы и на перспективу до 2025 года». И как сказал Дмитрий Медведев: «Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире».

Цель исследовательского проекта: рассмотреть развитие робототехники в истории человечества, узнать, что она представляет собой на данный момент и какие перспективы её дальнейшего развития.

Задачи:

Изучить историю роботов

Узнать, где может пригодиться робототехника.

Собрать и спрограммировать подвижного робота из конструктора « Старт блок»

.

Формулировка выводов.

Объектом исследовательского проекта является робототехника как отрасль.

Предметом исследования являются роботы, история их развития.

Исследовательская работа предусматривает несколько этапов:

теоретический - заключается в изучении литературы по данной теме

практический - создание и программирование робота, испытание робота. 

Практическая значимость исследования заключается в том, что знания и навыки, полученные при подготовке данного проекта, пригодятся ученикам в учебе, и, возможно, заинтересуют их сверстников.

Гипотеза: робототехника может быть не просто игрой, а серьезным занятием, которое может в дальнейшем стать профессией.

Теоретическое исследование роботов и робототехники

1.1Что такое робот и робототехника?

По последним данным, сегодня в мире работают 1,8 миллионов самых различных роботов – от промышленных, домашних, роботов-игрушек. При этом самое большое количество роботов используется вЮжной Кореи, второе место занял Сингапур, третье – Япония, далее США, Китай. А в России роботов всего около 0,25% мирового рынка, что крайне мало.

Что же такое робот? Карел Чапек ввел в нашу речь слово «робот». Робот – это автоматическое устройство, имитирующее движения и действия человека, это механические помощники человека, способные выполнять операции по заложенной в них программе и реагировать на окружение.

Робототехника(отробот и техника) - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Понятие «робототехника» принадлежит Айзеку Азимову, впервые оно появилось в 1941 году.

В 1942 году он сформулировал 3 закона робототехники:

- Робот не может навредить человеку или, бездействуя, допустить, чтобы человеку был нанесен вред;

- Робот должен подчиняться приказам, которые дает ему человек за исключением случаев, когда такие приказы противоречат первому правилу;

- Робот должен защищать свое существование до тех пор, когда эта защита не противоречит первому или второму правилу.

Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную, военную, космическую робототехнику. При создании робототехники нужно руководствоваться правилами, дружественное отношение к человеку должно быть главным в программировании роботов.

1.2История создания роботов

Роботы ассоциируются у большинства людей исключительно с новыми технологиями. Однако идее создавать машины подобные людям, уже сотни лет. Существа, напоминающие современных роботов, можно найти даже в мифологии и литературе.

Оказывается, первые мысли к созданию роботов возникли еще до нашей эры: в середине 3-го тысячелетия египтяне изобрели «думающих машин» - внутри статуй прятались жрецы, чтобы давать предсказания и советы.

Наиболее популярными в средние века были автоматические часовые механизмы и человеческие фигуры, которые двигались. Так в 1495 году Леонардо да Винчи создает проект механического рыцаря, чтобы показать, что машина может двигаться, как человек. Но Леонардо так его и не сконструировал. Это изобретение эпохи Возрождения считается первым в истории роботом.

Не остались в стороне и русские механики. Иван Петрович Кулибин в 1769 году сконструировал часы в оригинальной форме в виде гусиного яйца. Часы показывали не только секунды и часы, но также времена года и фазы Луны, при этом они каждый час открывались, а в полдень играла музыка.

В середине 1700-го часовщики Пьер-ЖакеДро и его сын Анри-Луи Дро развивали автоматические системы. От имени последнего и произошло слово «андроид». Так они создали автомат - чертежник. Это сидящая за столом девочка, которая выписывала аккуратным почерком буквы, слова и даже могла нарисовать собаку. При этом она плавно покачивала головой и опускала веки в такт движения руки. Затем были другие подобные автоматы.

К 1805 году возникают механизмы, дающие начало созданию автоматических станков.

Наиболее широко и значимо в литературе тема робототехники раскрылась в работах Айзека Азимова, в цикле рассказов «Я, робот». Сейчас, кажется, о трех законах робототехники знает даже далекий от этой сферы человек.

В 1890 году Никола Тесла изобретает пульт дистанционного управления. Без этого устройства многих современных роботов невозможно было бы привести в движение. В 1898 г. Тесла испытал радиоуправляемое судно, после чего шествие роботов по миру было уже не остановить.

В 1936 году советским школьником Вадимом Мацкевичем был создан настоящий робот, который мог поднимать правую руку – это первый робот андроид в России. В 1937 году был удостоен диплома Всемирной выставки в Париже.

Технический прогресс в робототехнике двигался в направлении систем совершенствования управления. Развитая система сенсоров характерна для таких робототехнических систем: Unimate, KUKA, FANUC, Hitachi, Westinghouse.

Период с 1970-го по 2000-й характеризуется активным ростом и развитием отрасли: использованием новых контроллеров, развитием языков программирования, запуском первых роботов в космос и возникновением машин, создающих роботов.

Двухтысячные годы ознаменовались выпуском андроидов и гуманоидов.

1999 г. –  робот-собака AIBO, созданная компанией Sony. Наиболее продвинутая разработка на данный момент. Ведет себя как полностью живой организм, выполняя основные для собаки команды. Он может сам развиваться, взаимодействуя с хозяином и обстановкой. Любопытный факт: владельцы отмечают, что AIBO любит «смотреть» телевизор. В 2006 г. корейская фирма Dasarobot выпустила аналог робота-собаки Genibo.

В 2004 году Марк Тилден канадский физик создает игрушку «Робосапиен» - робота-гуманоида для массовой продажи. Пройдя несколько модификаций, он стал наилучшей системой для общения и развлечений. К настоящему времени роботы продолжают развиваться и уже способны не только самостоятельно передвигаться, но и переносить грузы, играть на музыкальных инструментах, изображать домашних животных, собирать образцы породы на Марсе, обеспечивать работу международной космической станции, а также участвовать в поиске и спасении людей в чрезвычайных ситуациях.

NAO – разработка, созданная в 2008 году и достигшая численности свыше 5000 роботов к настоящему моменту. Человекоподобный и дружелюбный робот для дома, университетов и лабораторий, созданный для помощи в научных исследованиях и образовании. Он помогает учащимся в освоении компьютерных наук, математики и физики, а также в области взаимодействия робота и человека.

1.3 Виды роботов

Конструкция роботов, их внешний вид и их назначения могут быть самыми разными. Одни роботы созданы, чтобы упростить человеку работу или сделать ее безопаснее. Другие – ради развлечения. Промышленные роботы составляют больше 80% от всех существующих на сегодня устройств. Выделяют роботов трех поколений.

Роботы первого поколения - это роботы с программным управлением, предназначенные для выполнения определенной, жестоко запрограммированной последовательности операций.

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

Роботы третьего поколения - это так называемые интеллектуальные, или разумные, роботы, предназначенные для воспроизведения физических и двигательных функций человека, для решения интеллектуальных задач.

В последнее время роботы получают большое применение в медицине, разрабатываются модели хирургических роботов. Промышленные роботы выполняют такие задачи: сортировка, перемещение грузов, выполнение сварочных работ. При проведении под водой обследования опасных объектов службы МЧС. России используют подводные роботы «Гном».

Боевые роботы являются устройствами телеприсутствия, но немногие модели способны уже выполнять задачи без человека. Российские ученые разработали робота шахматиста, который смог обыграть известных гроссмейстеров. Роботы широко используются в образовании – японский гуманоид может общаться на разных языках, давать задания, менять мимику.

Человек постоянно контролирует роботов и определяет, чем и как они будут заниматься.

1.4 Робототехника в современном мире

Сфера робототехники - это активно развивающаяся и подающая надежды сфера. Робототехника мир действительно высоких технологий. Современные роботы кажутся фантастическими и нереальными, рассмотрим самые новейшие разработки робототехники.

Согласно исследованию Cisco в 2020-х годах роботы станут привычной частью интерьера квартиры и городских пространств. А исследования учёных Оксфордского университета показали, что в ближайшие 10-20 лет ряд популярных профессий или исчезнет, или этой работой займется искусственный интеллект. Роботы заменят людей там, где им приходилось выполнять однообразную работу, нередко тяжелую и опасную, и в таких профессиях, как солдат, врач, риелтор, учитель.

Робототехника – профессия будущего!

Практическая часть исследовательского проекта

Рыцарь на коне .

Кузнечик

Снегоуборочная машина

Танк

Заключение

В наши дни робототехника применяется абсолютно во всех областях и профессиях: в промышленности, в медицине, на войне, в космосе, роботы помогают нам по дому, везде присутствует хоть малая, но доля робототехники, а возможно в будущем роботы заменят многие профессии человека вообще. Роботы в будущем упростят нашу жизнь, сделают ее комфортнее и доступнее. Роботы всегда будут нужны людям с ограниченными возможностями, а также тем людям, чьи профессии сопряжены с риском. С каждым годом робототехника совершенствуется и развивается, но все же искусственный интеллект не сравнится с человеческим. Создают его люди! И может быть в будущем таких роботов будет создавать кто-то из нашей школы.

Мы считаем, что выполнили поставленные цели и задачи исследовательского проекта.

Список использованной литературы

Макаров И. М.,

Топчеев

Ю. И. Робототехника: История и перспективы. — М.: Наука; Изд-во МАИ, 2003.

Роботы будущего - Петр Шадрин

,

М.;

изд

. Махаон, 2014 г.

"

Искуственныйинтелект

" - http://machine-intelligence.ru/robots-types

«История развития робототехники» - http://roboreview.ru/nauka-o-robotah/istoriya-razvitiya-robototehniki.html

"Мой робот" - http://www.myrobot.ru/articles/hist.php

«Развитие робототехники в будущем» - http://robot-ex.ru/ru/newscontent/razvitie-robototehniki-v-budushchem

"Роботы от

А

до Я" - http://www.joho.ru/medicina.htm

«ProRobot" - http://www.prorobot.ru/12/robot-it-is.php

http://itpoznanie.ru/robotics

https://robo-hunter.com