Тема презентации робототехника как развлечение. Программа «Лего робот» для обучающихся начальной школы « Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни

Программа «Лего робот» для обучающихся начальной школы « Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире » Д. А. Медведев Выступление Зав. ОДОД, педагога дополнительного образования Вагеник И.Ю. ГБОУ лицей 144Калининского района г. Санкт-Петербург, 2013

Конструирование роботов - что же это такое? Еще одно веяние моды или требование времени? Чем занимаются школьники в кружках лего - конструирования: играют или учатся? Для изучения технологии и информатики Для повышения мотивации к изучении указанных предметов, а так же механики, физики, математики, а так же развития познавательной, исследовательской деятельности учеников.

Lego позволяет обучающимся: совместно обучаться в рамках одной группы; распределять обязанности в своей группе; 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.

ЧТО МЫ ДЕЛАЛИ НА ЗАНЯТИЯХ Одно занятие - это два урока по 45 минут. Обычно команда из двух человек работает с одним конструкторским набором и одним ноутбуком. По инструкции собираем модель, составляем для неё программу, проводим испытания. Модели очень оригинальные, самим такие не придумать! С некоторыми моделями можно провести эксперименты, а с некоторыми – игры. Для каждой модели можно написать несколько вариантов программ, добавить звуковое и графическое сопровождение.

А ЕЩЁ? Собрать модель по инструкции легко. Важно разобраться, какие механизмы позволяют ей двигаться. Мы изучили принципы действия мотора, вращающего ось, рычага, кулачка. Познакомились с зубчатой и ременной передачами. Узнали, что такое шкив и червячное колесо. Теперь в новых моделях мы сможем использовать эти механизмы.

Слайд 1

Робототехника в нашей жизни
Выполнил: Сарванов А.А. Руководитель: Ромаданов К.Н.

Слайд 2

3 поколения роботов: Программные. Жестко заданная программа (циклограмма). Адаптивные. Возможность автоматически перепрограммироваться (адаптироваться) в зависимости от обстановки. Изначально задаются лишь основы программы действий. Интеллектуальные. Задание вводится в общей форме, а сам робот обладает возможностью принимать решения или планировать свои действия в распознаваемой им неопределенной или сложной обстановке.
Робот – это машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром.

Слайд 3

Архитектура интеллектуальных роботов
Исполнительные органы Датчики Система управления Модель мира Система распознавания Система планирования действий Система выполнения действий Система управления целями

Слайд 4

Домашние роботы
Ориентация и перемещение в ограниченном пространстве с меняющейся обстановкой (предметы в доме могут менять свое местоположение), открывание и закрывание дверей при перемещении по дому. Манипулирование объектами сложной и иногда заранее неизвестной формы, например посудой на кухне или вещами в комнатах. Активное взаимодействие с человеком на естественном языке и принятие команд в общей форме
Задачи домашних интеллектуальных роботов:
Mahru и Ahra (Корея, KIST)

Слайд 5

Домашние роботы – PR2 (Willow Garage)
PR2 умеет втыкать вилку в розетку
Учёные из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) впервые обучили робота взаимодействию с деформирующимися объектами. Как ни странно, но только сейчас удалось научить машину работать с мягкими и, главное, легко и непредсказуемо меняющими форму предметами.

Слайд 6

Военные роботы
Планы DARPA по перевооружению армии: К 2015 году одна треть транспортных средств будет беспилотной За 6 лет с 2006 г. планируется потратить $14.78 млрд К 2025 году планируется переход к полноценной робототехнической армии

Слайд 7

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА)
32 страны мира производят около 250 типов беспилотных самолетов и вертолетов
RQ-7 Shadow
RQ-4 Global Hawk
X47B UCAS
A160T Hummingbird
Беспилотники ВВС и армии США: 2000 г. – 50 единиц 2010 г. – 6800 единиц (136 раз)
RQ-11 Raven
В 2010 г. командование ВВС США впервые в своей истории намерено приобрести больше беспилотных аппаратов, нежели пилотируемых самолетов. К 2035 все вертолеты станут беспилотными.
Рынок беспилотников: 2010 г. – 4.4 млрд. $ 2020 г. – 8.7 млрд. $ Доля США – 72% всего рынка

Слайд 8

Наземные боевые роботы
Транспортный робот BigDog (Boston Dinamics)
Боевой робот MAARS
Робот-сапер PackBot 1700 единиц на вооружении
Робот-танк BlackKnight
Выполняемые задачи: разминирование разведка прокладка линий связи транспортировка военных грузов охрана территории

Слайд 9

Морские роботы
Подводный робот REMUS 100 (Hydroid) создано 200 экз.
Выполняемые задачи: Обнаружение и уничтожение подлодок Патрулирование акватории Борьба с морскими пиратами Обнаружение и уничтожение мин Картография морского дна
К 2020 г. в мире будет выпущено 1142 аппарата на общую сумму 2,3 млрд. долл., из которой 1,1 млрд. потратят военные. Произведено будет 394 крупных, 285 средних и 463 миниатюрных подводных устройства. В случае оптимистичного развития событий объем продаж достигнет 3,8 млрд. долл., а в “штучном” выражении - 1870 роботов.
катер ВМС США Protector

Слайд 10

Промышленные роботы
К 2010 г. в мире разработано более 270 моделей промышленных роботов, выпущено 1 млн. роботов В США внедрено 178 тысяч роботов В 2005 году в Японии работало 370 тысяч роботов - 40 процентов от общего количества во всем мире. На каждую тысячу заводских сотрудников-людей приходилось 32 робота К 2025 году из-за старения населения Японии 3,5 миллиона рабочих мест будет приходиться на роботов Современное высокоточное производство невозможно без использования роботов Россия в 90-е годы потеряла свой парк промышленных роботов. Массовое производство роботов отсутствует.

Слайд 11

Космические роботы
Robonaut -2 отправился на МКС в сентябре 2010 г. (разработчик General Motors) и станет постоянным членом экипажа.
EUROBOT на стенде
Робот DEXTRE работает на МКС с 2008 года.

Слайд 12

Роботы-охранники
Патрулирование улиц Охрана помещений и зданий Воздушное наблюдение (БПЛА)
SGR-1 (охрана корейской границы)
Робот-охранник Reborg-Q (Япония)

Слайд 13

Нанороботы
«Наноро́боты», или «нанобо́ты» - роботы, размером сопоставимые с молекулой (менее 10 нм), обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.

Слайд 14

Роботы для медицины
Обслуживание больниц Наблюдение за больными
Развозчик лекарств MRK-03 (Япония)

Слайд 15

Роботы для медицины- xирургические роботы
Робот-хирург Da Vinci Разработчик - INTUITIVE SURGICAL INC (USA) 2006 год – 140 клиник 2010 год – 860 клиник В России – 5 установок
Оператор работает в нестерильной зоне у управляющей консоли. Инструментальные манипуляторы активизируются только в том случае, если голова оператора правильно позиционируется роботом. Используется 3D изображение операци-онного поля. Движения рук оператора аккуратно переносятся в очень точные движения операционных инструментов. Семь степеней свободы движения инструментов предоставляют оператору невиданные до сих пор возможности.

Слайд 16

Роботы для медицины - протезы
Бионический протез руки i-Limb (Touch Bionics) удерживает до 90 килограммов нагрузки Серийно производится с 2008 г., 1200 пациентов по всему миру.
Протез управляется миоэлектрическими токами в конечности, а для человека это выглядит почти как управление настоящей рукой. Вместе с "пульсирующим захватом" это позволяет инвалиду производить более точные манипуляции, вплоть до завязывания шнурков или застёгивания пояса.

Слайд 17

Экзоскелеты (Япония)
HAL-5 , 23 кг, 1.6м 2.5 часа работы Усиливает силу от 2 до 10 раз Серийный выпуск с 2009 г.
Адаптивная система управления, получая биоэлектрические сигналы, снимаемые с поверхности тела человека, вычисляет, какое именно движение и с какой мощностью собирается произвести человек. На основе этих данных рассчитывается уровень необходимой дополнительной мощности движения, которая будет сгенерирована сервоприводами экзоскелета. Быстродействие и реакция системы таковы, что мышцы человека и автоматизированные части экзоскелета двигаются совершенно в унисон.
The Robot Suit Hybrid Assistive Limb (HAL) компания Cyberdyne

Слайд 18

Экзоскелеты (Япония)
Honda Walking assist – выпуск с 2009 г. вес – 6,5 килограмма (включая обувь и литиево-ионный аккумулятор), время работы на одной зарядке – 2 часа. Применение – для пожилых людей, облегчение труда рабочих на конвейере.
Экзоскелет для фермера (Токийский университет сельского хозяйства и технологий)

Учитель: Кривенцов Леонид Александрович,
высшая квалификационная категория

Тема урока:

Асино - 2014

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение –
средняя общеобразовательная школа №4 город Асино Томской области

Робототехника - это

(от робот и техника; англ. robotics) прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.
Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, информатика, радиотехника и электротехника.

Виды робототехники

Строительная

Промышленная

Бытовая

Авиационная

Экстремальная

Военная

Космическая

Подводная

Немного из истории

В основу слова «робототехника» легло слово «робот», придуманное в 1920 г. чешским писателем Карелом Чапеком для своей научно-фантастической пьесы «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы»), впервые поставленной в 1921 г. в Праге и пользовавшейся успехом у зрителей.
В ней хозяин завода налаживает выпуск множества андроидов, которые сначала работают без отдыха, но потом восстают и губят своих создателей.

Премьерный показ пьесы Робот это -

(чеш. robot, от robota - подневольный труд или rob - раб) - автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма.
Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животными).
При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

Андроид

Андро́ид (от греч. корня ἀνδρ- слова ἀνήρ - «человек, мужчина» и суффикса -oid - от греч. слова εἶδος - «подобие») - человекоподобный.
В современном значении обычно подразумевается человекоподобный робот.

Классы роботов:

Манипуляционные

Автоматическая машина, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления, которая служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.

Стационарные

Передвижные

Такие роботы производятся в напольном, подвесном и портальном исполнениях. Получили наибольшее распространение в машиностроительных и приборостроительных отраслях.

Манипулятор - это механизм для управления пространственным положением орудий и объектов труда.

Манипуляционные роботы

поступательное движение
угловое перемещение

Виды движения

Сочетание и взаимное расположение звеньев определяет степень подвижности, а также область действия манипуляционной системы робота.

Для обеспечения движения в звеньях могут использоваться электрические, гидравлический или пневматический приводы.

Манипуляционные роботы

Частью манипуляторов (хотя и необязательной) являются захватные устройства. Наиболее универсальные захватные устройства аналогичны руке человека - захват осуществляется с помощью механических «пальцев».
Для захвата плоских предметов используются захватные устройства с пневматической присоской.
Для захвата множества однотипных деталей (что обычно и происходит при применении роботов в промышленности) применяют специализированные конструкции.
Вместо захватных устройств манипулятор может быть оснащен рабочим инструментом. Это может быть пульверизатор, сварочная головка, отвёртка и т. д.

Классы роботов:

Мобильные

Автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами.

Колесные

Шагающие

Гусеничные

Классы роботов:

Мобильные

Ползающие

Плавающие

Летающие

Плавающий робот

Вставить Видеофрагмент
https://www.youtube.com/watch?time_continue=9&v=PC2hsu0jTbo

Современные роботы

ASIMO
Асимо

NAO (Нао)

ASIMO (Асимо), компания HONDA

Вставить Видеофрагмент
https://www.youtube.com/watch?v=Bmglbk_Op64

NAO (Нао)

Вставить Видеофрагмент
https://www.youtube.com/watch?v=1W4LoQow_3o

Современные роботы Компоненты роботов

Приводы - это «мышцы» роботов. В настоящее время самыми популярными двигателями в приводах являются электрические, но применяются и другие, использующие химические вещества или сжатый воздух.

Приводы Законы робототехники

Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред.
Робот должен повиноваться всем приказам, которые даёт человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.
Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому и Второму Законам.

Айзек Азимов, 1965

Законы робототехники

В 1986 году в романе Роботы и Империя (англ. Robots and Empire) Азимов предложил Нулевой Закон:
0. Робот не может причинить вред человечеству или своим бездействием допустить, чтобы человечеству был причинён вред.
0. Робот не может причинить вреда человеку, если только он не докажет, что в конечном счёте это будет полезно для всего человечества.

Список используемых источников:

Материал взят из учебника - Е.И. Юревич, Основы робототехники.
http://www.prorobot.ru/slovarik/robotics-zakon.php
Фон презентации - http://sch1498.mskobr.ru/images/Kartinki/2.jpg
Фото Карла Чапека - http://static.ozone.ru/multimedia/books_covers/1007573981.jpg
Фото показа пьесы - http://1.bp.blogspot.com/-o_TRaM0uze8/U_xYIx3d-FI/AAAAAAAAAfA/4QxDeeX9ICc/s1600/chapek-rur-4ital.ru.jpg
Фото NAO, колесного и гусеничного роботов – авторские
Манипуляционные роботы - http://training-site.narod.ru/images/robot6.jpg, http://toolmonger.com/wp-content/uploads/2007/10/450_1002031%20kopia.jpg
Плавающие роботы - https://images.cdn.stuff.tv/sites/stuff.tv/files/news/robot-water-snake_0.jpg
Шагающий робот - http://weas-robotics.ru/wp-content/uploads/2013/09/mantis.jpg
Робот-повар - http://bigpicture.ru/wp-content/uploads/2009/08/r12_1931.jpg
Робот-скрипач - https://imzunnu.files.wordpress.com/2010/04/toyotaviolinplayingrobot.jpg
Фото Айзека Азимова - https://ds04.infourok.ru/uploads/ex/0d01/000256f0-8256e822/3/hello_html_382bf8c1.jpg
Приводы роботов - https://gizmod.ru/uploads/posts/2000/14172/image.jpg, http://www.servodroid.ru/_nw/0/62696.jpg
Робот-лесоруб - http://www.strangedangers.com/images/content/136345.jpg
Фото Aibo - http://img0.liveinternet.ru/images/attach/c/9/105/393/105393992_large_5361707_h_sAibo_img_0807.jpg
Фото Asimo - https://everipedia-storage.s3.amazonaws.com/NewlinkFiles/1149050/4690442.jpg

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Образовательная робототехника Учитель физики, информатики Образцов Евгений Витальевич Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя школа № 66» Г. Хабаровска

Цель программы: формирование и развитие творческих и познавательных способностей учащихся средствами наборов Arduino и современных компьютерных технологий. Проект «Образовательная робототехника» , предназначен содействовать развитию детского научно-технического творчества, способствовать популяризации инженерного образования в школе.

Образовательная робототехника – это инструмент, закладывающий прочные основы системного мышления, интеграция информатики, математики, физики, черчения, технологии, естественных наук с развитием инженерного творчества. Внедрение технологий образовательной робототехники в учебный процесс способствует формированию личностных, регулятивных, коммуникативных и, без сомнения, познавательных универсальных учебных действий, являющихся важной составляющей ФГОС.

Занятия робототехникой дают хороший задел на будущее, вызывают у ребят интерес к научно-техническому творчеству. Заметно способствуют целенаправленному выбору профессии инженерной направленности.

Образование должно соответствовать целям опережающего развития, другими словами, обеспечивать изучение не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем. Образовательная робототехника в полной мере реализует эти задачи.

Отличительная особенность Заключается в том, что состоит из 12 разделов, расположенных по сложности изучаемого материала и увеличением доли практических занятий. Практические занятия по программе связаны с использованием вычислительной техники: компьютеров и комплектов Ардуино. Программа ориентирована на применение электротехнических и робототехнических средств в жизни человека.

Новизна Программа «Мир Arduino » является дополнительной общеобразовательной (общеразвивающей) программой, и составлена с учетом тенденций развития современных информационных технологий, что позволяет сохранять актуальность реализации данной программы. Основной акцент в освоении данной программы делается на использование проектной деятельности и самостоятельность в создании проектов и роботов, что позволяет получить полноценные и конкурентоспособные продукты. Проектная деятельность, используемая в процессе обучения, способствует развитию основных компетентностей учащегося, а также обеспечивает связь процесса обучения с практической деятельностью за рамками образовательного процесса. Творческое, самостоятельное выполнение практических заданий, задания в форме описания поставленной задачи или проблемы, дают возможность учащемуся самостоятельно выбирать пути ее решения. Содержание дополнительного образования в области робототехники не стандартизируется, работа с учащимся происходит в соответствии с его интересами, его выбором, что позволяет безгранично расширять его образовательный потенциал.

Метапредметные связи В ходе занятий ребята не только и не столько занимаются робототехникой, сколько используют ее, как некий интерактивный элемент, с помощью которого некие теоретические знания закрепляются на практике. Теоретические знания могут быть, как по точным наукам: математике и физике, так и по естественным: химии, астрономии, биологии, экологии. Предмет «Технология» Наиболее гармонично образовательная робототехника встраивается в такие разделы предмета «Технологии» как «Машины и механизмы», «Графическое представление и моделирование», «Электротехнические работы». Предмет «Математика» Одним из ярких и простых примеров закрепления знаний из школьного курса математики является расчет траектории движения робота. В зависимости от уровня знаний здесь могут использоваться как и обычный метод проб и ошибок, так и научный подход: здесь им могут понадобиться и свойства пропорции (6-7 класс), и знание формулы длины окружности (8-9ый) и даже тригонометрия (10-11 класс).

Метапредметные связи Предмет «Физика» На уроках физики робототехнику можно применять для лабораторных, практических работ и опытов, а также для исследовательской проектной деятельности при изучении разделов: «Физика и физические методы изучения природы», «Механические явления», «Тепловые явления», «Электрические и магнитные явления», «Электромагнитные колебания и волны». Предмет «Информатика» Образовательные конструкторы позволят более интенсивно формировать ключевые компетенции учащихся на уроках информатики при изучении разделов: «Информационные основы процессов управления», «Представление об объектах окружающего мира», «Представление о системе объектов», «Основные этапы моделирования», «Алгоритмы. Исполнитель алгоритма», «Среда программирования», «Архитектура ПК. Взаимодействие устройств компьютера».

Внеурочная деятельность Проектно-ориентированная работа с конструктором позволяет организовать факультативное, домашнее и дистанционное обучение. В школе ребята могут заниматься в кружках, на факультативах, посещать занятия на базе учреждений дополнительного образования. Формы работы могут быть разнообразными: общеразвивающие кружки для ребят начального и среднего звена; проектно-исследовательские кружки для старшеклассников, включение исследований на базе образовательных конструкторов в деятельность научного общества учащихся и многое другое. Организация кружков по робототехнике позволяет решить целый спектр задач, в том числе привлечение детей группы риска, создание условий для самовыражения подростка, создание для всех детей ситуации успеха, ведь робототехника - это еще и способ организации досуга детей и подростков с использованием современных информационных технологий. Кроме того, благодаря использованию образовательных конструкторов мы можем выявить одаренных детей, стимулировать их интерес и развитие навыков практического решения актуальных образовательных задач.

Профессиональное образование Подходя к моменту перехода на ступень профессионального образования, школьник благодаря образовательной робототехнике, как правило, уже сделал свой профессиональный выбор. Встраивание робототехники в образовательный процесс в учреждениях профессионального образования, будь то учреждение НПО, СПО, ВУЗ, помогает подростку не просто развивать в себе технические наклонности, происходит понимание сути выбранной профессии. Робототехника позволяет реализовать уже профессиональные знания через моделирование, конструирование и программирование. Главная цель на этапе встраивания робототехники на ступени профессионального образования - обеспечить взаимодействие образования, науки и производства.

Соревнования по робототехнике Одним из важных аспектов стимулирования детей к самостоятельному развитию творческой мыслительной деятельности и поддержанию интереса к техническому обучению является их участие в конкурсах, олимпиадах, конференциях и фестивалях технической направленности. Существует целая система соревнований по робототехнике разного уровня: региональные, межрегиональные, всероссийские, международные, такие как фестиваль «Проекты действующих моделей роботов», Робомех, JuniorSkills Russia и др. Соревнования по робототехнике отличаются от других конкурсных мероприятий по нескольким параметрам: Зрелищность: ребенок видит положительную работу своих сверстников, передовые инженерно-технические достижения, новые решения в области робототехники. Состязательность: позволяет выявить наиболее подготовленную команду, способную оперативно решить поставленную тренером (организатором) задачу. Азартность: стремление детей к лидерству, опережению своих сверстников, быстрому и бескомпромиссному решению поставленной задачи как нельзя лучше проявляется во время соревнований по робототехнике.

Результативность За два года работы кружка, ребята приняли участие в следующих мероприятиях: 1. 2015 год участие в городской НПК "Шаг в науку" с проектом "Мой первый робот" 2. 2016 год участие в городской НПК "Шаг в науку" с проектом "Управляемый робот с дистанционным видеонаблюдением" 3. 2016 год городской конкурс "Дорогами воинской славы" в номинации 3D модель (стела "Помним всё!") 2-е место. 4. 2016 год городской фестиваль бизнес проектов "Хабаровск НАШ" с проектом "Универсальный радиомодуль в системе управления "Умный дом", финалисты. 5. 2016 год городской фестиваль-выставка "Действующие модели роботов" 1-е и 3-е место. 6. 2016 год участие в региональном чемпионате JunorSkills Russia

Результативность Созданы несколько моделей роботов, робот «Щенок», робот с дистанционным видеонаблюдением, робот – сортировщик, шагающий робот. В разработке ещё находятся 2 робота: робот – манипулятор и луноход.

Результативность После первого года обучения учащиеся владеют знаниями по: основным понятиям электротехники и робототехники; ардуино и его видам; устройству и принципу функционирования Ардуино и отдельных элементов; основной структуре и принципам программирования микроконтроллеров Ардуино;

Результативность После первого года обучения учащиеся владеют умениями по: созданию базовых проектов из комплектов Ардуино по готовым схемам; подключению и использованию сенсоров, двигателей; составлению программ для проекта Ардуино; самостоятельному поиску нужной информации из разных источников, для проектирования; разработке, проектированию и анализированию собственных проектов, а также моделей роботов.

Управляемый робот с дистанционным видеонаблюдением Робот «Щенок Первый робот Квадропод

Участники НПК «Шаг в науку» Участники JuniorSkills Russia Участники выставки «Проекты действующих моделей роботов»