Презентация на тему «Робототехника» 8 класс
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.
Добавить свой комментарий
Аннотация к презентации
Презентация на тему «Робототехника» приводит виды робототехники, основные компоненты роботов, дает определение робототехнике и двигателю постоянного тока, шаговому электродвигателю и пьезодвигателю, рассказывает о биотехнических системах управления.
Краткое содержание
- Определение
- Виды робототехники
- Компоненты роботов
- Системы управления
- Способы перемещения
- Три закона для робота
- Типы роботов
Робототехника
Робототехника – отрасль машиностроения, занимающееся разработкой, созданием, эксплуатацией машин и устройств, запрограммированных на самостоятельное выполнение конкретных задач.
В зависимости от целей и области применения различают различные виды робототехники: космическая, бытовая, промышленная, медицинская и т.д.
Для того, чтобы ознакомиться с решениями в области робототехники от ведущих российских поставщиков — свяжитесь с нами по номеру 8 (921) 781 24-49 — звонок, Telegram, Whatsapp или оставьте короткую заявку по ссылке.
Первые механические устройства, которые можно назвать родоначальниками роботов создавались еще в Древнем мире (летающий деревянный голубь, жестикулирующая статуя и т.д.). Однако действительно выдающиеся достижения в робототехнике были достигнуты в 20-м веке. Первые роботы в современном понимании были созданы 1950-х годах, когда Д. Девол и Д. Энглбергер представили первого программируемого робота, выполняющего сложные задачи на сборочной линии в General Motors.
В 1987 году была создана Международная федерация робототехники для содействия в проведениях исследований и разработок в области робототехники по всему миру. В 2000 году японская компания Honda представила миру первого человекоподобного робота-андроида ASIMO. Новым направлением в развитии робототехнике является разработка нанороботов, чьи размеры близки к размерам молекул.
Сегодня понятие робототехники близко к понятиям искусственный интеллект, машинное обучение.
Термин «робототехника» впервые был упомянут американским писателем А. Азимовым в 1941 году в научно-фантастическом рассказе «Лжец», повествующем о проблемах позитронных роботов. Азимов также предложил знаменитые три закона робототехники. А само слово «робот» придумал чешский писатель К. Чапек в 1920 году.
При создании робота важно понимать конкретные для данного робота задачи, от которых зависит наличие у робота тех или иных составляющих. Два основных вида роботов: манипуляторы (стационарные) и мобильные роботы. Например, для передвижения по труднопроходимой местности мобильные роботы используют гусеницы, крылья, для более ровной поверхности – колеса или ноги.
В качестве источников питания самым популярным решением на сегодняшний день является использование аккумуляторов и различных типов батарей, но существуют роботы с двигателем внутреннего сгорания, солнечными батареями или с использованием ядерных реакций.
В качестве актуаторов используют электродвигатели, линейные приводы, пьезоэлектрические двигатели, пневмонические или гидравлические двигатели.
Для определения себя в пространстве и взаимодействия с человеком и окружающим миром роботы оборудованы разнообразными датчиками, устройствами, распознающими и синтезирующими речь, некоторые человекоподобные роботы способны воспроизводить эмоции.
Писать программное обеспечение для роботов можно на любом современном языке программирования (C++, Java, Python и др.), но существуют и специализированные языки для робототехники: GRL, RAPS, Golog, ALisp, Robotics Toolbox для MATLAB. Выбор зависит только от предпочтений разработчика и характеристик аппаратной части.
Операционные системы для роботов: ROS (Robot Operating System), uPoint MRC (Multi-Robot Control), iRobot, Microsoft RDS.
Робототехника встречается во всех сферах жизни общества: медицина, сельское хозяйство, военное дело, авиация и др. В промышленности используют роботов при сборке станков, автомобилей, производственных машин, для быстрой упаковки/распаковки объектов, для пайки электронных компонентов и другое.
В настоящее время довольно популярна разработка роботизированной хирургической машины для проведения сложнейших операций или операций в тех регионах, где отсутствуют квалифицированные специалисты-врачи.
Также робототехника широко распространена как предмет развлечения и домашней автоматизации, примером этому служат роботы собаки (Aibo, Pleo), гиды в музеях, няни, пылесосы (Roomba), газонокосилки и т.д. Для детей компания LEGO выпускает наборы для самостоятельного создания робота.
- http://www.livescience.com/topics/robots
- https://www.technologyreview.com/s/545056/5-robot-trends-to-watch-for-in-2016/
- http://www.robotshop.com
ПРОЕКТ 8 класс «Робототехника и программирование»
рабочая программа по технологии (8 класс)
Данная программа научно-технической направленности, т.к. так как в наше время робототехники и компьютеризации, ребенка необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать.
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
programmirovanie_8_kl.docx | 46.19 КБ |
Предварительный просмотр:
«Робототехника и программирование»
За последние годы успехи в робототехнике, автоматизированных системах и программировании изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Сегодня промышленные, обслуживающие и домашние роботы широко используются на благо экономик ведущих мировых держав: выполняют работы более дёшево, с большей точностью и надёжностью, чем люди, используются на вредных для здоровья и опасных для жизни производствах. Роботы широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и товаров народного потребления. Роботы играют всё более важную роль в жизни, служа людям и выполняя каждодневные задачи. Интенсивная экспансия искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит быстро развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные и роботизированные системы.
В последнее десятилетие значительно увеличился интерес к образовательной робототехнике и программированию. В школы закупаются новое учебное оборудование. Робототехника в образовании — это междисциплинарные занятия, интегрирующие в себе науку, технологию, инженерное дело, математику (Science Technology Engineering Mathematics = STEM), основанные на активном обучении учащихся. Во многих ведущих странах есть национальные программы по развитию именно STEM образования. Робототехника и программирование представляют учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают.
Данная программа научно-технической направленности, т.к. так как в наше время робототехники и компьютеризации, ребенка необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать.
Актуальность развития этой темы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нанотехнологии, электроника, механика и программирование. Т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники. Успехи страны в XXI веке будут определять не природные ресурсы, а уровень интеллектуального потенциала, который определяется уровнем самых передовых на сегодняшний день технологий. Уникальность образовательной робототехники заключается в возможности объединить конструирование и программирование в одном курсе, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления, через техническое творчество. Техническое творчество — мощный инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного мышления. Таким образом, инженерное творчество и лабораторные исследования — многогранная деятельность, которая должна стать составной частью повседневной жизни каждого обучающегося.
Целесообразность этой программы заключается в том, что, она является целостной и непрерывной в течении всего процесса обучения, и позволяет шаг за шагом раскрывать в себе творческие возможности и самореализоваться в современном мире. В процессе конструирования и программирования учащиеся получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики.
Использование конструкторов во внеурочной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, т.к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования
Работа с образовательными конструкторами позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество
проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным.
Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества.
Изучая простые механизмы, учащиеся учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.
Преподавание курса предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем.
Занятия позволяют учащимся:
совместно обучаться в рамках одной бригады;
распределять обязанности в своей бригаде;
проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;
проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;
создавать модели реальных объектов и процессов;
видеть реальный результат своей работы.
Сроки реализации программы 1 год. Режим работы, в неделю 1 занятие по 1 часу.
Цель : обучение основам робототехники, программирования. Развитие творческих способностей в процессе конструирования и проектирования.
— дать первоначальные знания о конструкции робототехнических устройств;
— научить приемам сборки и программирования робототехнических устройств;
— сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;
— ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами
— формировать творческое отношение к выполняемой работе;
— воспитывать умение работать в коллективе, эффективно распределять обязанности.
— развивать творческую инициативу и самостоятельность;
— развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание, способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном;
— развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.
1. Наборы конструкторов «Solar Robot на солнечной батарее 14 -in- 1» :
2. Персональные компьютеры для учащихся с ПО (Scratch, Code, интернет)
3. Лампа мощностью 95 V
4.АРМ учителя (компьютер, проектор, сканер, принтер)
Приемы и методы организации занятий:
I Методы организации и осуществления занятий
1. Перцептивный акцент:
а) словесные методы (рассказ, беседа, инструктаж, чтение справочной литературы);
б) наглядные методы (демонстрации мультимедийных презентаций, фотографии);
в) практические методы (упражнения, задачи).
2. Гностический аспект:
а) иллюстративно- объяснительные методы;
б) репродуктивные методы;
в) проблемные методы (методы проблемного изложения) дается часть готового знания;
г) эвристические (частично-поисковые) большая возможность выбора вариантов;
д) исследовательские – учащиеся сами открывают и исследуют знания.
3. Логический аспект:
а) индуктивные методы, дедуктивные методы;
б) конкретные и абстрактные методы, синтез и анализ, сравнение, обобщение, абстрагирование, классификация, систематизация, т.е. методы как мыслительные операции.
II Методы стимулирования и мотивации деятельности
Методы стимулирования мотива интереса к занятиям:
познавательные задачи, учебные дискуссии, опора на неожиданность, создание ситуации новизны, ситуации гарантированного успеха и т.д.
Методы стимулирования мотивов долга, сознательности, ответственности, настойчивости: убеждение, требование, приучение, упражнение, поощрение.
Основными принципами обучения являются:
- Научность. Этот принцип предопределяет сообщение обучаемым только достоверных, проверенных практикой сведений, при отборе которых учитываются новейшие достижения науки и техники.
- Доступность. Предусматривает соответствие объема и глубины учебного материала уровню общего развития учащихся в данный период, благодаря чему, знания и навыки могут быть сознательно и прочно усвоены.
- Связь теории с практикой. Обязывает вести обучение так, чтобы обучаемые могли сознательно применять приобретенные ими знания на практике.
- Воспитательный характер обучения. Процесс обучения является воспитывающим, ученики не только приобретают знания и нарабатывают навыки, но и развивают свои способности, умственные и моральные качества.
- Сознательность и активность обучения. В процессе обучения все действия, которые отрабатывают ученики, должны быть обоснованы. Нужно учить, обучаемых, критически осмысливать, и оценивать факты, делая выводы, разрешать все сомнения с тем, чтобы процесс усвоения и наработки необходимых навыков происходили сознательно, с полной убежденностью в правильности обучения. Активность в обучении предполагает самостоятельность, которая достигается хорошей теоретической и практической подготовкой и работой педагога.
- Наглядность. Объяснение техники сборки робототехнических средств на конкретных изделиях и программных продукта. Для наглядности применяются существующие видео материалы, а также материалы своего изготовления.
- Систематичность и последовательность. Учебный материал дается по определенной системе и в логической последовательности с целью лучшего его освоения. Как правило этот принцип предусматривает изучение предмета от простого к сложному, от частного к общему.
- Прочность закрепления знаний, умений и навыков. Качество обучения зависит от того, насколько прочно закрепляются знания, умения и навыки учащихся. Не прочные знания и навыки обычно являются причинами неуверенности и ошибок. Поэтому закрепление умений и навыков должно достигаться неоднократным целенаправленным повторением и тренировкой.
- Индивидуальный подход в обучении. В процессе обучения педагог исходит из индивидуальных особенностей детей (уравновешенный, неуравновешенный, с хорошей памятью или не очень, с устойчивым вниманием или рассеянный, с хорошей или замедленной реакцией, и т.д.) и опираясь на сильные стороны учащегося, доводит его подготовленность до уровня общих требований.
Технические и программные средства обучения:
• операционная система Windows;
• компьютеры с установленной средой программирования Scratch;
• доступ к сети Интернет;
• Наборы конструкторов «Solar Robot на солнечной батарее 14 -in- 1»
• Лампа мощностью 95 V
• АРМ учителя (компьютер, проектор, сканер, принтер)
По окончанию курса обучения учащиеся должны
-правила безопасной работы;
-основные компоненты конструкторов;
-конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;
-компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;
-виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
основные приемы конструирования роботов;
-конструктивные особенности различных роботов;
-порядок создания алгоритма программы, действия;
-как использовать созданные программы;
-самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);
-создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;
-создавать программы на компьютере;
-корректировать программы при необходимости;
-принимать или намечать учебную задачу, ее конечную цель.
— проводить сборку робототехнических средств, с применением конструкторов;
— прогнозировать результаты работы.
— планировать ход выполнения задания.
— рационально выполнять задание.
— руководить работой группы или коллектива.
— высказываться устно в виде сообщения или доклада.
— высказываться устно в виде рецензии ответа товарища.
— представлять одну и ту же информацию различными способами
МЕХАНИЗМ ОТСЛЕЖИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
— подготовка рекламных буклетов о проделанной работе;
— отзывы преподавателя и родителей учеников на сайте школы.
Этапы развития робототехники
Занятия по робототехнике сегодня невероятно популярны. Тысячи малышей и старшеклассников изучают устройство и возможности роботов, учатся программировать и управлять ими. И хотя кажется, что это современная модная тенденция, на самом деле основы робототехники будоражили умы людей еще тысячи лет назад.
Развитие робототехники представляет собой увлекательный путь, на котором инженеры, ученые и изобретатели работали над созданием умных автономных машин. Сегодня расскажем о том, что такое робототехника, где применяются роботы, с чего началась и какое будущее ждет самую интригующую IT-отрасль.
Что такое робототехника?
Робототехника — это наука, которая создает и внедряет роботов в нашу повседневную жизнь.
О самых первых роботах и 3 обязательных правилах робототехники мы писали здесь.
Использование робототехники
Сегодня роботов применяют в сотнях всевозможных сфер, среди которых медицина, строительство, авиация и добывающая промышленность. Умные машины работают в воздухе, на земле, в толщах воды и даже в космосе. Таким образом суть робототехники в том, чтобы помогать решать человеку слишком сложные, точные или монотонные задачи.
История развития робототехники
Процесс развития можно разделить на несколько этапов, каждый из которых отражает важные моменты в истории робототехники. И хотя первые «механические слуги» упоминаются уже «Илиаде» Гомера, написанной в IX веке до н.э., развитие робототехники в современном понимании началось лишь в прошлом столетии.
-
Зарождение робототехники (1950-1960 гг.). В этот период были сделаны первые шаги в направлении создания роботов. Известный робот UNIMATE был разработан для выполнения задач на производственных линиях, что считается одним из первых применений роботов в промышленности. Гидравлическая рука могла выполнять повторяющиеся действия и использовалась для автоматизации технически сложных процессов металлообработки и сварки.
Так, например, в Университете Джона Хопкинса было создано «животное», которое передвигалось по территории учреждения и искало «еду», найдя розетку, механизм заряжал свои батареи и снова бесцельно бродил по зданию.
(ист. сайт https://myrobot.ru)
А уже в 1970-м на Луну отправился автономный робот «Луноход-1». Он проехал по поверхности спутника более 10 км, определив свойства грунта и сделав несколько тысяч снимков.
(ист. сайт https://e-cis.info/)
- Прорыв в промышленности (1980-1990 гг.). Именно в этот период произошел значительный рост в использовании роботов в производстве. Они стали выполнять различные задачи, такие как сварка, сборка, и обработка материалов. Этот период также связан с разработкой промышленных роботов с более сложными функциями и более точным управлением.
В это время в Московском университете им. Баумана появляется научно-учебный центр «Робототехника». Одним из первых там создали робота, который мог работать со взрывоопасными устройствами и обезвреживать бомбы.
В США стартуют продажи персонального робота HERO 1, оснащенного датчиками света, звука и движения, а также синтезатором речи. HERO мог читать стихи и петь песни, помогать по дому и будить пользователей в назначенное время, его использовали в школах для обучения детей программированию и робототехнике.
В Японии робот Wabot-2 удивляет слушателей игрой на органе. При помощи технического зрения Wabot читает ноты с листа и тут же воспроизводит мелодию 10 пальцами.
А в Европе в это время начинают разрабатывать программу ESPRIT, призванную разработать думающие компьютеры — искусственный интеллект.
- Внедрение роботов в повседневную жизнь (2000-наше время). Робототехника развивается повсеместно. По оценке ООН, в начале 2000-х на производствах трудятся более 700 тысяч промышленных роботов. Благодаря искусственному интеллекту механизмы становятся более автономными и способными адаптироваться к различным ситуациям.
Технология становится более доступной, в том числе для простых пользователей. Роботы выполняют повседневные домашние задачи, делают сложнейшие медицинские операции и управляют транспортом, появляются новые виды спорта, такие как робофутбол и бои роботов.
Развивается образовательная робототехника. Первый LEGO-робот появился более 20 лет назад, сейчас специальный конструктор для занятий робототехникой может собрать даже ребенок. В ITeen Academy на курсы по робототехнике могут записаться дети c 4 лет.
Перспективы робототехники
Робототехника продолжает развиваться. Роботы становятся важной частью нашей жизни, а с развитием технологий и искусственного интеллекта они станут способными к обучению, что откроет новые перспективы в их использовании. Развитие робототехники отражает технические и научные достижения человечества.