Урок на тему: "Історія розвитку робототехніки"

Тема: Робототехніка, історія розвитку

Мета .

Навчальна:

• ознайомити учнів з поняттям Робототехніка;
• сформувати  знання про застосування робототехніки в житі людини;

• розвивати в учнів уміння логічно викладати свої думки;
• розвивати творчі здібності та пізнавальну активність;
• розвивати вміння і навички саморозвитку, самоаналізу та самооцінювання;

Виховна:

• формувати інтерес до вивчення нових інформаційних технологій;
• формувати уміння працювати з іншими на результат;
• формувати здатність до співпраці, уміння розв’язувати проблеми в різних життєвих ситуаціях;

Апаратне, програмне та методичне забезпечення:

• комп'ютерний клас;
• мультимедійне обладнання класу;
• глобальна та локальна мережа класу;
• програмне забезпечення Arduino Uno;
• навчальна презентація до уроку;
• інструктивні картки до практичного завдання.

Тип уроку: Вивчення нового матеріалу

План уроку:

1. Організація класу до заняття.
2. Актуалізація знань, умінь та навичок.
3. Мотивація навчальної діяльності, повідомлення теми, мети і завдань уроку.
4. Вивчення нового навчального матеріалу.
5. Осмислення, узагальнення і систематизація знань.
6. Підсумок уроку.
7. Повідомлення домашнього завдання.

Хід уроку:

І. Організація класу до заняття.

1. Привітання вчителя.

2. Перевірка, чи всі присутні на уроці.

II. Мотивація навчальної діяльності, повідомлення теми, мети і завдань уроку.

IІI. Актуалізація знань, умінь та навичок.

Прийом: "технологія майндмепінгу" (Дає змогу швидко всім здобувачам освіти згадати тему попереднього уроку, та активізувати уміння та навички здобуті на попередніх уроках)

IV. Вивчення нового навчального матеріалу.

     Робототехніка прикладна наука, що опікується проєктуванням, розробкою, будівництвом, експлуатацією та використанням роботів, а також комп'ютерних систем для їх контролю, сенсорного (на основі вихідних сигналів (давачів) зворотного зв'язку і обробки інформації автоматизованих технічних систем (роботів). 

Історія робототехніки

Перші досліди з машинами проводилися ще у давні часи. Наприклад, відома музична машина (Водяний орган) Герона Олександрійського, або літальний голуб Архіта. У третьому сторіччі до Різдва Христового з'являється один з найбільш ранніх описів автоматів у дописі Лі Цзи. З падінням давніх культур, тимчасово зникли і наукові докази того часу. 1205 року Аль-Джазарі — мусульманський арабський інженер і автор 12-го століття, написав працю про механічні прилади «Книга знань дотепних механічних пристроїв». Він створив ранній людиноподібний автомат, а також програмовану групу автоматів Elefantenuhr des al-Dschazarī. До 1740 року, було спроєктовано і побудовано автоматичну качку і перший програмований повністю автоматичний ткацький верстат.

По закінченню Другої світової війни, в галузі робототехніки спостерігався швидкий поступ.

1942 року письменник-фантаст Айзек Азімов створив свої три закони робототехніки.

1948 року Норберт Вінер сформулював принципи кібернетики, які лягли в основу практичної робототехніки.

1973 року українською, а 1974 року російською мовами під керівництвом Віктора Глушкова, у Києві було видано першу у світі «Енциклопедію кібернетики» у 2-х томах.

Повністю автономна роботизована система, з'явилася лише у другій половині 20-го століття. Перший програмований робот з цифровим керуванням Unimate, було встановлено 1961 року, для підняття гарячих шматків металу з машини для лиття під тиском, і їх складання.

Сьогодні, на початку XXI століття, широко розповсюджені комерційні і промислові роботи, що використовуються для виконання різної праці дешевше, точніше та надійніше за людей. Вони також застосовуються у деяких роботах, які занадто брудні, небезпечні або марудні, щоб бути придатними для людей. Роботи працюють у виробництві, складанні, пакуванні, транспортуванні, дослідженні Землі і космосу, хірургії, озброєнні, лабораторних дослідженнях, безпеці і масовому виробництві споживчих і промислових товарів.

Роботи складаються

  Роботи складаються з таких основних частин.

1. Центр керування роботом (контролер, компютер, штучний інтелект)
2. Сенсори та різноманітні датчики, відеокамери (інфрачервоного та звичайного спектрів). Так звані органи сприймання інформації.
3. Виконавча частина робота (моніпулятори, шасі, двигуни, свілові прилади, сервоприводи тощо…)
4. Джерело живлення (батареї, генератони, мережа 220 В, двигуни внутрішнього згорання)

Типи роботів

     Оскільки все більше і більше роботів призначено для виконання окремих завдань, спосіб їх класифікації, стає все більш потрібним. Наприклад, багато роботів призначено для праці з монтажу, і не можуть бути легко пристосовані для інших застосувань. Їх називають «складальними роботами». 

• Військові роботи.
• Очищення забруднених територій
• Внутрішні роботи, очищення приміщення та догляд за людьми похилого віку.
• Медичні роботи, що виконують дії з малоінвазивної хірургії.
• Домашні роботи з повним використанням.

Робота поділяються за методом пересування

  Літальний

Сучасний пасажирський лайнер, по суті, є літальним роботом з двома людьми, що керують ним.

Автопілот

може керувати літаком на кожному етапі шляху, включно зі злетом, нормальним польотом і, навіть, посадкою. Інші літальні роботи, не мають пілотів і відомі як безпілотні літальні апарати (БПЛА). Вони можуть бути менше і легше, без людини на борту, і літати на небезпечну територію для військових місій чи спостереження.

Повзальні роботи

Було успішно розроблено кілька роботів — змій, котрі наслідують для пересування, справжні рухи змії

Плавання

Підраховано, що під час плавання, деякі риби можуть досягти пропульсивної ефективності, більш ніж на 90 %. Окрім того, вони можуть прискорюватися та маневрувати набагато краще, ніж будь-який сучасний підводний човен, і мають менше шуму та опір у воді. Тому багато дослідників, що розробляють підводні роботи, хотіли-б втілити цей спосіб пересування.

Колісні роботи

 Роботи що для пересування використовують колісне шасі.

Балансуючі роботи

Роботи на нестійких платформах (двоколісні), та роботи на моніпуляторах (кінцівках)

Стаціонарні

Роботи, які встановлені на постійні основі без засобів  пересування, виконують роботу без потреби в пересувані

Взаємодія людина – робот

   Розпізнавання мови

Розпізнавання безперервного потоку звуків, що виходять від людини, у дійсному часі, є важким завданням для комп'ютера, в основному через велику мінливість мови. Те-ж саме слово, вимовлене тією-ж людиною, може звучати по-різному — залежно від локальної акустики, обсягу попереднього слова та інше. Це стає ще складнішим, коли говорить людина, яка має інший акцент. Проте, на початку XXI століття, було досягнуто великих успіхів у цій області, і найкращі сучасні системи, можуть розпізнавати безперервну природну мову, до 160 слів за хвилину, з точністю до 95 відсотків.

Роботизований голос

Існують й інші перешкоди — коли роботові дозволяється використовувати голос для взаємодії з людьми. З соціальних причин, синтетичний голос виявляється неоптимальним як середовище передавання даних, що вимагає розвивати емоційну складову роботизованого голосу, за допомогою різних методів.

Жести

Можна собі уявити, у майбутньому, пояснення роботу-кухарю, як зробити тісто, або випитування у поліцейського-робота, напрямку руху. В обох цих випадках, жести рук допомогли-б словесним описам. У першому випадку, робот міг-би розпізнати жести, зроблені людиною, і, можливо, повторювати їх для підтвердження. У другому випадку, поліцейський робот міг-би зробити жест, щоби вказати: «вниз по дорозі, потім повернути праворуч». Цілком ймовірно, що жести складатимуть частину взаємодії між людьми і роботами. Дуже багато систем вже було розроблено, щоби розпізнавати жести рук людини.

Міміка 

Міміка може забезпечити швидкий зворотний зв'язок під час діалогу між двома людьми, і незабаром зможе.  Голова жіночого Android (проект Hanson Robotics)

зробити те ж саме для взаємодії людей і роботів. Було побудовано роботизовані обличчя Hanson Robotics з використанням еластичного полімеру під назвою Frubber, що уможливило велику кількість виразів обличчя, завдяки еластичному гумовому покриттю обличчя робота, та вбудованим під поверхнею, двигунам (сервоприводам). Покриття та сервоприводи побудовано на металевому черепі. Робот повинен знати, як підійти до людини, включно з виразом обличчя та мовою тіла. Від цього залежить, чи буде людина щаслива від зустрічі чи злякається, сприйнявши робота за божевільного.

Штучні емоції

Штучні емоції також може бути втілено, за рахунок послідовності виразів, і / або жестів особи. Як видно з фільму Final Fantasy: The Spirits Within, програмування цих штучних емоцій є складним завданням і вимагає великої кількості людського спостереження. Для спрощення програмування у фільмі, пресети були створені разом зі спеціальним програмним забезпеченням. Ці установки могли-б бути придатними для використання у реальному житті роботів.

V. Осмислення, узагальнення і систематизація знань

(Перегляд відеофільму Історія роботобудування)

VI. Підсумок уроку.

1.  Аналіз та обговорення вивченого матеріалу.

2.  Мотивація наступних напрямів роботи.

VII. Повідомлення домашнього завдання.

Законспектувати з  сторінки дистанційне навчання «Історія робототехніки та види роботів»