Изготовление простейшего робота

МОУ «Могойтуйская средняя общеобразовательная школа №1»

Исследовательская работа

по теме «Изготовление простейшего робота »

Выполнил:Дарижапов Цырен

                                                                                              ученик 3 – а класса                                                     Руководитель: Баранова Ирина Владимировна

п. Могойтуй

2013-14 уч. год

                                                   Содержание                                                     стр.                                                                                        

Введение…………………………………………………………………….2-3

      Глава 1. Роботы: история создания, использование человеком

1. История создания роботов………………………………….4-5
2. Устройство роботов и  как они работают   ………………..6

                 1.3.     Виды роботов ……………………………………………...7-11

 Глава 2. Практическая часть: создания  робота………………………… 12-13

     Заключение……………………………………………………………........14

     Список источников……………………………………………….. .……….15

-1-

Введение

    С развитием техники  нашу жизнь заполонили роботы. Посмотрите вокруг:  мы каждый день пользуемся сотовыми телефонами, компьютерами, ездим на машинах, в больших торговых центрах пользуемся эскалаторами, а в высотных домах – лифтами, чтобы подняться или опуститься с этажа на этаж. Мы часто пользуемся автоматами с разной едой, сладостями и напитками: опускаем монетки, нажимаем кнопочки, чтобы выбрать то, что мы хотим съесть или выпить, а автомат дает нам то, что мы выбрали.

     Роботы используются на заводах и промышленных предприятиях для выполнения однообразной и часто опасной работы. Больше всего промышленных роботов используется в автомобильной промышленности, где они выполняют сварку, покраску и сборку деталей. Роботы пока ещё не заменили полностью людей в промышленности, но использование труда человека в производстве сокращается. Полностью автоматизированные фабрики есть в Техасе, это, например, фабрика IBM для сборки клавиатур. Люди там уже не нужны: абсолютно всё производство, от момента выгрузки материалов и до получения готовой продукции у погрузочных ворот, полностью роботизировано и может работать круглосуточно и без выходных.

      Роботы – это механические помощники человека, которые выполняют работу по заложенной в них программе и могут реагировать на то, что их окружает. Роботы изменили жизнь человека, многие люди не могут жить без роботов.

С момента своего появления роботы тоже очень изменились от очень простых механизмов до сложных устройств, во многом превзойдя по своим возможностям человека.

      Актуальность: 
        Тема   роботов  меня интересует давно. Я часто смотрю по телевизору программы и фильмы про роботов, в которых роботы помогают людям в их жизни, а иногда даже могут вместо человека делать какую-нибудь сложную работу.

-2-

Я часто слышу в научных передачах слова «робототехника», «нанотехнологии».

 Мне интересно, что же это такое. В моей жизни я тоже часто сталкиваюсь с роботами. Например, у всех в нашей семье есть сотовые телефоны, дома у нас есть компьютер, телевизор, пылесос, стиральная машина, микроволновая печь. Вся эта робототехника во многом нам помогает, облегчает нашу жизнь. Все роботы сделаны на различных фабриках, заводах.  И я задумался, а можно ли самому сделать робота.

Цель:  сделать из подручных средств  простейшую модель робота.

Задачи:

1. найти информацию о роботах;
2. попытаться самому собрать робота.

Методы исследования:

1. просмотр программ телевидения
2. поиск информации в интернете
3. анализ и обобщение полученной информации
4. практический

Практическая значимость работы состоит в том, что её результаты могут быть использованы в школе на занятиях по робототехнике.

-3-

Глава 1. Роботы: история создания, использование человеком

1.1. История создания роботов

Ро́бот — аппарат, способный самостоятельно взаимодействовать с внешним миром и обладающий искусственным интеллектом или его зачатками. Обычно представляется в виде механического человека, реже предполагается колёсный робот. Часто роботами в рекламных целях или по незнанию называют автоматы и удалённо управляемые людьми устройства. Человекоподобный робот зовётся андроидом.

 Слово «робот» было придумано чешским писателем Карелом Чапеком и его братом Йозефом и впервые использовано в пьесе Чапека «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы», 1920). До появления промышленных роботов считалось, что роботы должны выглядеть подобно людям.  

Идея искусственных созданий впервые упоминается в древнегреческом мифе о Кадме, который, убив дракона, разбросал его зубы по земле и запахал их, из зубов выросли солдаты, и в другом древнегреческом мифе о Пигмалионе, который вдохнул жизнь в созданную им статую — Галатею.

Самый древний в истории механический человек был сделан в 1540 году итальянцем Джанелло Делла Торре. Для развлечения императора Карла V  он смастерил лютнистку, которая умела ходить и извлекала из своего инструмента  звуки. Спустя два века швейцарский часовщик Пьер Жакке- Дроз  продолжил работу начатую Делла Торре. Он конструировал красивейшие автоматы, которые функционировали за счет пружинного механизма, похожего на часовой.

штамповочных и сварочных участках, в покрасочных камерах, на сборке. Разумеется, роботы не могли сразу заменить людей в промышленности, но доля человеческого труда в производстве с тех пор неуклонно сокращается. Полностью автоматизированные фабрики, такие как фабрика IBM для сборки

 клавиатур в Техасе, называются "фабрики без освещения". Люди там уже не

нужны: абсолютно всё производство, от момента выгрузки материалов и до

-4-

получения готовой продукции у погрузочных ворот, полностью роботизировано и может работать круглосуточно и без выходных.

Роботы – это необычный тип машин, которые сконструированы таким образом, чтобы выполнять сложные виды работ самостоятельно – без участия человека.

Большинство роботов не похожи на человека, однако способны выполнять многие «человеческие» работы намного лучше, чем мы с вами.

Роботы очень выносливые, они могут работать сутками без сна и отдыха, им не нужно есть и пить. Роботы не жалуются на низкую зарплату, им не нужны выходные и перерывы. Единственное, что им нужно – это технические осмотры и изредка – ремонт.  Поэтому роботам обычно поручают самую трудную, тяжелую и опасную работу.

    В 20-том веке для выставок стали конструировать роботов, которые уже были похожи на современных. В 1939 году в Америке был построен двухметровый робот «Электро». Внутри робота находился мотор и патефон, благодаря которым «Электро» мог поворачивать голову и издавать звуки, похожие на речь. Вместе с «Электро» был создан механический пёс «Спарко», который умел ходить, лаять и поворачивать голову по команде.

После изобретения в 1940 году компьютера, стали появляться электронные промышленные роботы. Первым роботом, освободившим человека от трудной и опасной работы, в 1962 году стал робот «Юнимейт». Он работал на автомобильном заводе «Дженерал моторс», его работа заключалась в передаче и перемещении горячих деталей после их изготовления.  

-5-

1.2. Как устроены роботы и как они работают.

Роботы бывают разных размеров от микроскопических – похожих на маленьких мушек, до огромных – размером с многоэтажный дом.

В каждом роботе есть подвижные части – шарниры – похожие на суставы человека, при помощи которых робот может двигаться. Конечности робота, при помощи которых он может брать, поднимать, опускать и перемещать предметы или выполнять какие-нибудь работы, называются манипуляторами. Роботы могут передвигаться по земле, по горам, могут опускаться под воду, летать по воздуху. Например, «Робострайдер» может ходить по воде как водомерка, а «Робопайк» плавает, как рыба.

Роботы исследуют всё, что находится вокруг них при помощи сенсоров – специальных видеокамер, датчиков расстояния и других специальных устройств. Всё, что «видит» робот, и вся информация, которую он получает, поступает в небольшой встроенный внутри робота контроллер – компьютер, который обрабатывает полученную роботом информацию, принимает решения и дает команды всем узлам робота.

Силу и способность двигаться роботу дают электрические моторы или двигающиеся при помощи воздуха или жидкости цилиндры, которые называются приводом.

Некоторыми роботами люди могут управлять, находясь от них очень далеко, при этом команды роботу человек посылает по радиосвязи или по подключенному к роботу кабелю. Например, робот Джейсон-младший может проникать в затонувшие корабли и подводные лодки, обследовать их изнутри, делать фотографии и подбирать обнаруженные внутри затонувших судов предметы.

Некоторые роботы могут выполнять задания сами, без управления человеком. Такие роботы запрограммированы человеком на самостоятельную работу. Про таких роботов говорят, что они обладают искусственным разумом или интеллектом.

-6-

1.3. Виды роботов

Существует два основных типа роботов: промышленные – те, которые трудятся на заводах и фабриках и обслуживающие – те, которые работают в домах, офисах, в парках и садах.

Промышленные роботы больше всего используются для изготовления и сборки автомобилей. Они могут покрасить кузов, приварить друг к другу детали и собрать детали автомобиля как конструктор. Например, робот - «рука» на автомобильном заводе осуществляет сварку деталей. «Скайуош» - огромный робот – рука длиной 33 метра моет самолеты всего за три часа. Самым сильным в мире промышленным роботом считается «Кука-титан», его могучая рука длиной 3,2 метра может поднять целую тонну груза.

     Обслуживающие роботы помогают людям в больницах, офисах, домах и садовых участках. В таких роботах встроены сенсоры, которые могут обнаружить любое препятствие, и помогают роботам свободно передвигаться, не на что не натыкаясь.

   Из интернет - источников я узнал, что  роботы ещё бывают:  механические, биороботы,  нанороботы. Выяснил, что есть идеальные роботы, которые  используются  для  предсказания  погоды,   размеров   урожая,   выпуска промышленной продукции.                                  

Робот  Riba  выполняет функции вилочного погрузчика для людей с ограниченными функциями опорного аппарата, помогает своим пациентам, которые не могут ходить, сидеть или самостоятельно стоять.  Современные мобильные  роботы  работают во вредных или опасных для человека условиях. Например, при ликвидации последствий аварий, при

работе с взрывоопасными предметами. Использование мобильных  роботов  в таких условиях позволяет человеку не рисковать своей жизнью и здоровьем.

    Все знают, что работа пожарных очень опасна. Поэтому были созданы роботы для тушения пожаров.

-7-

Это японский робот «Гардробо», у него есть мощные водяные пушки, при помощи которых он тушит пожар, а его корпус сделан из специальной сверхпрочной пластмассы, которая выдерживает температуру до 1250 градусов.

       Спасательные роботы, такие, как «Гибискус», могут проникать в узкие щели между обрушившимися плитами в зданиях при землетрясениях и других катастрофах. Микрофоны и встроенные инфракрасные сенсоры позволяют роботам обнаруживать оставшихся под завалами людей.       Гигантский робот-спасатель «Энрю» разбирает завалы при обрушении домов и зданий. Робот «БЕАР» выносит раненых с поля боя в безопасное место.

Человек не может выполнять работу на большой глубине из-за того, что давление воды погубит человека, ведь на глубине свыше 2-х километров давление воды может раздавить даже корпус подводной лодки. Поэтому для подводных работ роботов делают из титана и других сверхпрочных материалов. Подводные роботы, такие как «Супер-Ахиллес» и «Зевс» обследуют обломки затонувших кораблей и самолетов, отыскивают и поднимают на поверхность «черные» ящики, ценные вещи и изучают подводный мир.  

        Для обнаружения и обезвреживания взрывчатки существуют роботы-саперы, оборудованные специальными видеоустройствами. Такие роботы передают изображение взрывных устройств человеку, находящемуся на безопасном расстоянии. Рука робота может безопасно для находящихся вблизи взрывчатки людей захватить бомбу, переместить её в специальный контейнер, чтобы избежать взрыва.

      Для уничтожения взрывного устройства некоторые роботы используют водяную пушку. Вода выстреливает тонкой струёй с очень большой силой, разрушает электрические провода бомбы и предотвращает взрыв.

Большинство людей не замечают, что рядом с ними повсюду действуют роботы-полицейские, роботы-охранники и роботы-шпионы. Роботы охраняют

-8-

важные объекты и добывают секретную информацию о террористах.

Роботы-охранники в отличие от охранника-человека могут работать 24 часа в сутки без сна, еды и воды, их трудно отвлечь, и они могут поднять тревогу, если на них совершено нападение.

Роботы часто выполняют очень опасные задания. Например, они могут обследовать логово бандитов или доставить мобильный телефон преступнику, захватившему заложников, чтобы с ним могли поговорить полицейские.

Полицейские дирижабли и беспилотные летательные аппараты наблюдают за территорией, фотографируют и передают людям, находящимся на земле, информацию о происшествиях, о военных базах противника.

Роботы успешно проводят операции на глазах, на головном мозге, используя очень тонкие инструменты. Роботы могут круглосуточно вести наблюдение за больными, которым требуется постоянный уход. Роботы никогда не устают и их стальные руки не дрожат после нескольких часов работы.

Во время операций роботов-хирургов контролируют врачи. Например, хирургический робот «Да Винчи» состоит из четырех манипуляторов, установленных на операционном столе. Врач сидит за компьютерным экраном и панелью управления и видит перед собой орган, который оперируется и все действия робота. Врач управляет роботом при помощи джойстиков, а робот при этом повторяет все движения врача. При этом врач может находиться в другом городе.

В космосе тоже работают роботы. Людям для работы в космосе нужны воздух, вода, еда и разные инструменты, а роботам для работы в космосе нужен только источник энергии.

Основные работы в открытом космосе при строительстве Международной космической станции (МКС) выполняли роботы. Люди отправляют роботов в космос для исследования космического пространства. Например, робот «Соджорнер» был первым роботом-вездеходом, оказавшимся на поверхности

-9-

Марса.

Отсутствие на Марсе кислорода, воды и высокая температура (до 100 градусов) затрудняют исследование этой планеты людьми. Поэтому люди поручили исследование Марса роботам-марсоходам. Такие роботы оборудованы различными сенсорами,  инструментами и манипулятором при помощи которых марсоходы могут убирать с пути тяжелые камни и исследовать почву планеты.

Ученые всегда хотели создать механическую копию человека. Целью роботостроителей является создание робота подобного человеку с развитым искусственным интеллектом. Но человек – это очень сложное существо. Человек может чувствовать, выражать эмоции, такие как радость, гнев, грусть, страх и другие. Человек обладает мощным мозгом, совершает множество движений. Поэтому машине – роботу очень сложно повторить человека, робот не может быть таким, как человек.

Ученые-исследователи всего мира работают над созданием роботов похожих на людей. Например, есть робот – партнёр для танцев, который реагирует на перемещения человека и копирует движения тела и рук человека.

У японского робота «Робови-2» чувствительная кожа, которая сделана из нескольких слоев силикона, под которыми располагаются датчики-контакты. «Робови-2» знал, с какой силой к нему прикасаются. Когда его толкали, он говорил: «Ой».

Робот «ТРОН-Икс» создан для испытания человеческих мускулов. Роботы «ХОАП-2» и «Морф-3» умеют делать движения карате и кикбоксинга. Сейчас ученые работают над созданием искусственных мышц, чтобы создать роботов

– тренеров, готовящих к соревнованиям людей.

Робот «ПаПеРо» может различать человеческие лица и голоса. «ПаПеРо» реагирует на прикосновения и речь, может говорить, поворачивать голову к собеседнику и передвигаться. Он может присматривать за детьми, может работать экскурсоводом в музеях.

-10-

На его голове находится множество сенсоров, которые помогают ему определить: гладят его, хвалят или ругают.

      Робот «АСИМО» стал первым человекоподобным роботом. Он может свободно ходить, огибать углы, подниматься и спускаться по лестнице. Главный секрет этого робота – в рюкзаке за спиной, в котором находятся мощные компьютеры, управляющие роботом. У робота есть подвижные суставы, при помощи которых он двигается и сохраняет равновесие.  «АСИМО» умеет реагировать на голосовые команды, танцевать, узнавать человеческие лица, бить по футбольному мячу и бегать по кругу. А еще мы узнали, что есть  роботы, которые умеют  восхищаться, удивляться, печалиться, смеяться, играть на музыкальных инструментах..

В будущем роботы смогут выполнять всё, что может человек. Человек больше не должен будет работать, всё будет обеспечиваться трудом роботов. Люди будут значительно больше заниматься творчеством, отдыхать и наслаждаться жизнью.

-11-

Глава 2. Опытно – экспериментальное исследование: создания  робота.

    Я попробовал сделать дома сделать простейшего робота.

Думаю многие видели рекламу одного из известных браузеров, в которой простенький робот крутясь рисовал цветными фломастерами неразборчивые фигуры. На создание робота уйдет не так много времени и усилий.

Для того, чтобы сделать робота своими руками понадобятся следующие материалы:
3 фломастера
плотный картон или пластик
моторчик
круглая батарейка
фольга или изолента
клей.
  Приступим к созданию робота своими руками. Для начала нужно вырезать из картона или пластика подходящую форму для робота, в данном случае треугольник со скругленными углами. По углам и треугольника необходимо вырезать отверстия диаметром равным толщине фломастера и одно отверстие ближе к центру равное толщине моторчика. В итоге должно получится 3 отверстия для фломастеров и одно отверстие для моторчика.

-12-

  Далее вставьте фломастеры в отверстия. К проводкам моторчика прикрепите батарейку с помощью кусочка фольги и клея, как на фотографии ниже. Вместо фольги можно использовать изоленту.

    Моторчик вставить в отверстие проделанное в треугольной пластине. Для надежности моторчик можно закрепить клеем.

   После того, как моторчик закреплен, к батарейке подсоедините второй проводок и робот начнет двигаться.

      Такого робота можно использовать на уроках рисования или для игрушек в детском саду.

-13-

Заключение

       В качестве научного открытия мы, возможно, должны считать робота как продукт многовековой эволюции человеческой мысли всего человечества.
    Трудно недооценить смысла созданного робота для техники. Ведь изобретение робота сильно изменило всю жизнь человека. Это значимое событие в истории техники. История создания робота покрыта тайнами. И даже то, что в наличии большое количество свидетельств, трудно достоверно узнать достоверное время появления первого робота.

       Анализируя  изобретение робота, мы можем считать, робот не так легко был изобретен,  таким как мы привыкли к нему. Множество людей билось над изобретением робота. В течение длительного времени люди заимствовали друг у друга те или иные черты робота.

Проведя исследование,  я сделал выводы, что робота можно создать и в домашних условиях. Конечно, он не заменит человека,  но роботы  могут избавить людей от тяжелой и скучной работы, а детям послужить интересной игрушкой.

-14-

Список источников

1. Дитрих А.К. Почемучка. – М.:АСТ, 2004, 335с.

2. Что? Зачем? Почему? Большая книга вопросов и ответов.- М.:Эксмо, 2002                

3. Я познаю мир: Детская энциклопедия.: Изобретения._ М.: АСТ, 1999

4. Я познаю мир: Детская энциклопедия: История вещей. – М.:АСТ,  1998

5. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика\Сост. А.А. Леонович. – М.:АСТ, 1996

6. http://www.e-blog.com.ua/8854/ 

7. www.kalitva.ru/2006/02/03/3919.html www.membrana.ru/lenta/?8393

8. http://soft.mail.ru/pressrl_page.php?id=30417 

9. www.roboting.ru

-15-