Научно-исследовательский проект "Робот - не просто игрушка"

Западное  управление министерства образования и науки Самарской области

Окружной конкурс исследовательских проектов младших школьников «Гулливер»

Секция: «Математика».

«Робот - не просто игрушка…»

            Выполнил:

      Никитин Иван,

 ученик 3 «Б» класса

           ГБОУ СОШ №17 г.Сызрань

  Руководитель работы:

Голубева Тамара Александровна,

учитель нач. классов.  

г.Сызрань, 2015 г.

Содержание

1. Введение………………………………………………………………….…..3
2. История роботов………………………......…………………………….…..4
3. Какие бывают роботы……..………………………………………….……..6
4. Части роботов…………………………………..............................................8
5. Результаты анкетирования одноклассников   ……………………………..9
6. Практическая часть…………………………..……………………………...10
7. Заключение…………………………………………………………………..12
8. Приложения………………………………………………………………….14
9. Список литературы……………………………………………………….....15

1.Введение.

   В наше время, очень много игрушек и конечно же у каждого ребенка есть конструктор. Наука и техника не стоит на месте, а развивается очень быстро. На уроках технологии в первом классе мы работали с металлическим конструктором, я очень удивился, когда мама сказала, что у них в детстве это был самый популярный конструктор, ведь он такой скучный. В наши дни существует огромный выбор конструкторов: конструкторы с крупными деталями для малышей, специальные конструкторы для девочек и конструкторы со специальными электронными платами только для взрослых.

В моей жизни конструкторы были с самого детства. Взрослые рассказывают мне, что я строил из чего угодно. Сейчас я всерьез занимаюсь робототехникой. Уже два года я занимаюсь в кружке Рободелкин. Недавно мы принимали участие во II областном турнире мобильных роботов в г.Самара. Мы не заняли призовое место, но получили большой опыт и узнали много интересного. А вторая наша команда из ребят постарше заняла третье место в турнире Сумо. Этим мы очень гордимся, ведь наш город впервые принимал участие в подобных соревнованиях. Мне очень запомнились эти соревнования, ведь я там встретил столько ребят. Они работают с разными конструкторами, живут в разных городах. Это дети разного возраста от  малышей до студентов. Все они имеют одно общее увлечение.

Робототехника - это мое серьезное увлечение, и я решил посвятить свой исследовательский проект именно этой теме. Моя цель: доказать, что робототехника может быть не просто игрой, а серьезным занятием, которое может в дальнейшем стать профессией.

Мои задачи:

• Изучить историю роботов
• Узнать, где может пригодиться робототехника.
• Провести анкетирование, чтобы выяснить насколько популярным является увлечение конструированием, среди ребят моего возраста.
• Собрать и спрограммировать подвижного робота из конструктора Lego Maindstorms

2. История роботов. 

В одной из моих любимых книг «Роботы будущего» я нашел историю возникновения 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. Например, в поэме «Илиада» Гомер пишет о золотых служанках, созданных покровителем кузнечного мастерства, богом огня Гефестом.

1495 г. – Леонардо да Винчи создает проект механического рыцаря, чтобы показать, что машина может двигаться, как человек. Это изобретение эпохи Возрождения считается первым в истории роботом.

1801 г. – Жозеф Жаккар представляет в Париже ткацкий станок, который сам изготавливает полотно. Для управления узорами на тканях используется перфокарта – бумажный носитель данных, моделирующий работу механизма.

1890-е – 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.

1927 г. – на  Всемирной выставке в Нью-Йорке инженер Д. Уэксли продемонстрировал простейшего робота, способного выполнять команды человека. 

1976 г. – космические зонды «Викинг-1» и «Викинг-2», оснащенные встроенными роботами-манипуляторами, берут на Марсе пробы грунта.

2000 г. – японские компании «Хонда» и «Сони» выпускают роботов-гуманоидов, умеющих повторять движения людей.

2004 г. – Марк Тилден, канадский физик и разработчик робототехники, создает игрушку «Робосапиен» - робота-гуманоида для массовой продажи.

   К настоящему времени  роботы продолжают развиваться и уже способны не только самостоятельно передвигаться, но и взбираться по лестницам 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.

3. Какие бывают роботы.

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.

Робот-манипулятор – это робот с несколькими подвижными соединениями, которые повторяют строение руки человека. Он выполняет работу быстрее, с большей надежностью и точностью, чем любой человек. Робот-манипулятор работает на многих предприятиях.

Робот-гуманоид – это робот, внешне напоминающий человека. Менее совершенные роботы могут повторять лишь несколько движений. Другие оснащены органами чувств, такими как зрение и слух. 

Робот на колесах выполняют очень опасные и сложные для человека задания, освобождая человека от работы, связанной с риском для жизни.

Роботы-ортезы помогают людям с травмами позвоночника заново учиться ходить. Человек прикрепляется к роботу и вместе с ним, подчиняясь механизму, идет по беговой дорожке. 

Роботы на гусеничном ходу передвигаются по любой поверхности. Этот робот оснащен зажимом, который может поднимать предметы с взрывчатым веществом и перемещать их в безопасное место.

Роботы на рельсах, необходимы при производстве товаров большого размера. Они с легкостью перемещают тяжелые, большие предметы. Этот робот переносит огромные куски стекла. 

Некоторые роботы двигаются, следуя командам специальных компьютерных программ, другие – благодаря дистанционному управлению.  Человек постоянно контролирует роботов и определяет, чем и как они будут заниматься.

4. Части роботов.

     Корпус большинства роботов состоит из отдельных подвижных и неподвижных частей. Вот основные из них:

Внутренний контроллер

Каждый робот оснащен контроллером- компьютерной операционной системой. Контроллер- это мозг любого робота. Он содержит всю необходимую информацию для выполнения задач и указаний.

Источник энергии

Роботам необходим источник энергии. Одни работают от батарей. Другие оснащены фотоэлементами, которые преобразуют солнечный свет в энергию. Механические роботы заводятся с помощью пружинного механизма.

Дистанционное управление

Роботы, которые работают на других планетах, такие как марсоход, оборудованы внутренними контроллерами, но ими также можно управлять с Земли. По снимкам оператор определяет, куда должен двигаться робот и какую задачу ему нужно выполнить.

Сенсоры света и звука

С их помощью робот может распознавать свет, исходящий от объектов, определять звуковые волны. Эта функция помогает либо обходить различные предметы, либо идти к ним навстречу. Также в корпус робота может быть встроено устройство распознавания голоса, с помощью которого человек отдает машине устные приказы.

Датчики давления

Некоторые роботы оборудованы датчиками давления, которые имитируют осязание. У этих сенсоров, как правило, два назначения. Они сообщают роботу о том, что он ударился о какой-нибудь предмет и должен сменить направление движения, а также позволяют правильно захватить и поднять объект.

5. Результаты анкетирования одноклассников.

    Цель моего проекта – доказать, что робототехника не просто игра в конструктор.

  Я провел анкетирование среди учащихся 3-х классов(Приложение 1), чтобы узнать, любят ли мои ровесники собирать конструктор, знают что-нибудь о нем, хотят ли заниматься этим всерьез, и какого робота они мечтают создать. В моей анкете участвовало 47 человек - два третьих класса нашей школы.

На вопрос: «Вы любите играть в конструктор?» 70% ответили, что любят, поэтому думаю, что данная тема будет интересна многим.

Следующим вопросом был: «ЛЕГО-это…», и здесь 87% уверенны, что это конструктор, 9% затрудняются ответить что это, а 4% думают, что это название конфеты. Я думал, что все дети знакомы с этим названием, а оказалось, нет.

На следующий вопрос: «Ты хорошо умеешь строить игрушки из Лего?»

79% ответили положительно и только 21% нет.

Еще я решил выяснить: «Хотел бы ты, чтобы в школе появился предмет Робототехника?». На этот вопрос 81% ответили - да, и 19% - нет.

Последним был вопрос: «Если бы ты стал изобретателем, то какого робота ты бы создал?», я предложил ответы на выбор. В результате 60% хотели бы создать Робота-домашнего питомца, 11% выбрали Робота-учителя, 13% Робота-уборщика, остальные 16% решили придумать свой вариант, среди них: робот-повар, робот-строитель, робот-уважения, робот- исполнитель желаний, и несколько роботов, которые делали бы за них уроки.

Из этого опроса я вижу, что многим нравится играть в конструктор, и они знакомы с конструктором Лего, и многих бы заинтересовал такой школьный предмет, как «Робототехника».

5. Практическая часть.

Для меня любое конструирование роботов, это не просто четкая сборка по инструкциям, я люблю придумывать, каким будет мой робот сам. Для проекта я придумал и собрал робота по имени Валли, так зовут героя моего любимого мультика, и он очень на него похож.

Существует много видов конструкторов, но самым популярным и уникальным является Лего. С этим конструктором знакомы, я думаю все. Уникальный он, потому что все его детали подходят друг к другу и можно соединять несколько наборов.  Я поступаю так давно. Весь свой конструктор я храню по цветам в отдельных коробках.

На занятиях по робототехнике мы работаем с конструктором Lego Mindstorms EV3, это самая последняя модель обучающего конструктора фирмы Лего.  

Неделю назад сбылась моя мечта, мне купили собственный набор конструктора EV3.  Своего робота Валли я собрал из него и запрограммировал. Он двигается самостоятельно без моей помощи. Его задача найти кузнечика и поздороваться с ним.

8. Заключение.

В наши дни робототехника применяется абсолютно во всех областях и профессиях: в промышленности, в медицине, на войне и даже в космосе, роботы помогают нам по дому, а возможно в будущем и заменят многие профессии человека вообще.

В ходе моих исследований, я хотел показать, что изготовление робота очень интересный,  увлекательный и познавательный процесс. Над созданием роботов трудятся настоящие ученые и инженеры, но каждый школьник может придумать дизайн одного из них.

Занятие робототехникой развивает навыки информатики, математики, технологии, физики, умение объемно видеть предмет и творческие способности. Во многих школах уже появляется данное направление, как дополнительные занятия, но я считаю такой предмет нужно ввести в каждой школе, он очень полезен, ведь за инженерами, программистами, технологами - будущее нашей страны.

Я очень хочу, чтобы мое увлечение стало моей профессией, но если я не стану конструктором, я знаю, что навыки, приобретенные при занятиях робототехникой, пригодятся мне в дальнейшем и в учебе, и в работе.

Еще у меня есть цель: в этом году снова принять участие в Областных соревнования мобильных роботов, используя предыдущий опыт, занять призовое место и поехать на Всероссийский роботехнический фестиваль «РобоФест 2015». 

      У меня очень много идей, связанных с робототехникой и поэтому я завел специальную тетрадь, куда я записываю роботов, которых придумываю, но которых пока нет возможности собрать из за не достатка каких либо средств или деталей. Но я обязательно их попробую осуществить.

   Мне всего девять лет, а я уже управляю роботом, который придумал и сделал сам. Представьте себе, что я смогу успеть, ведь у меня впереди вся жизнь, которую я точно хочу связать с робототехникой.

   А главное, не забыть выполнить обещание бабуле: «Когда я вырасту, я обязательно сделаю тебе робота помощника по дому».

За роботами – будущее!

Приложение 1.

Анкеты.

Список литературы.

1. Роботы будущего- Петр Шадрин ,М.; изд . Махаон, 2014г.
2. Детская энциклопедия. Техника будущего., М; изд.Литера, 2007 г.

Интернет ресурсы:

1. https://edugalaxy.intel.ru

2. http://itpoznanie.ru/robotics

3. https://sites.google.com/site/mirkonferenc/home