Урок № 24

 Предмет: труд (технология).

Класс: 9

Дата проведения:16.03.2026

       План-конспект открытого урока. 

Тема: Компьютерное зрение в робототехнических системах. Управление групповым взаимодействием роботов

Цель урока: создать условия для качественного усвоения основных понятий по теме, формирование универсальной учебной деятельности через организацию работы по решению познавательных задач.

Планируемые результаты:

Предметные:

•                                         знать и понимать  перспективы развития робототехнических систем.

•                                         иметь представление о назначении и общем функционале автоматизированных  и роботизированных производственных линий.

•                                         понимать взаимосвязи искусственного интеллекта и процессов   управления автоматизированными и роботизированными системами.

•                                         формировать понимание основ  технологии машинного зрения.

•                                         иметь представление о «нейротехнологии и нейроинтерфейсах».

Метапредметные:

•              уметь оценивать правильность выполнения учебной задачи и свои возможности по ее решению;

Регулятивные:

•              уметь соотносить свои действия с запланированными результатами, контролировать свою деятельность в процессе достижения результатов,

•              определять способы действия в рамках предлагаемых условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией;

•              планировать свою деятельность в ходе урока.

Личностные:

•              формирование положительного отношения к познавательной деятельности, стремления приобретать новые знания, навыки, совершенствовать имеющиеся.

Тип урока: урок по изучению и первоначальному закреплению новых знаний.

Форма организации работы: фронтальная, индивидуальная.

Аналитическая деятельность:

•              анализировать перспективы и направления развития робототехнических систем;

•              приводить примеры применения искусственного интеллекта в управлении автоматизированными и роботизированными системами.

Практическая деятельность учащегося: «Анализ направлений применения искусственного интеллекта»

Структурные компоненты урока:

1. Организационный момент.

2. Постановка целей и мотивация.

3. Актуализация знаний.

4. Изучение нового материала.

5. Подведение итогов урока. Рефлексия.

Ход урока

Послушайте аналитическую  справку:

В современном промышленном производстве в рабочие процессы  включены интеллектуальные инструменты. От датчиков, способных отслеживать состояние оборудования в режиме реального времени, до роботов, выполняющих сложные задачи без участия человека, — все это уже стало реальностью.

Интеллектуальные инструменты не только повышают эффективность производства, но и сокращают расходы на обслуживание оборудования.

Искусственный интеллект и робототехника — две технологии, которые неразрывно связаны друг с другом. Роботы с искусственным интеллектом уже используются во многих отраслях, от автомобилестроения до медицины и фармацевтики.

Обобщите  полученную информацию, сформулируйте тему урока. Какую область деятельности рассмотрим более  подробно.

Тема урока: От робототехники к искусственному интеллекту. Практическая работа. «Анализ направлений применения искусственного интеллекта»

Составьте план  урока исходя из темы. Что нового узнаете, на какие вопросы найдем ответы.

План урока:

1.Робототехника. История развития и перспективы.

2.Роботизация в производственном процессе.

3.Искусственный интеллект  в процессах   управления

   автоматизированными и роботизированными системами.

4.Технологии машинного зрения.

5.Нейротехнологии и нейроинтерфейсы.

Подумайте и скажите, где вы можете применить полученные на уроке знания и умения?

Предполагаемые ответы: изучая роботостроение, можно понять , как функционируют современные технологии, в чем их польза. Для развития  технических навыков. Робототехника — одно из перспективных направлений, за которым будущее и возможно, это будет связано с профессией, формируется понимание, какие технологии уже  применяют в производственных процессах.

Что такое робототехнический механизм в вашем понимании?

Предполагаемые ответы: это механизм со встроенной  внутренней программой, техническое приспособление с электроникой и программным кодом.

Понятие о робототехнике

Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и опирающаяся на такие дисциплины, как: электроника, механика, телемеханика, мехатроника, информатика, радиотехника, электротехника.

Робот — это программируемое механическое устройство, способное выполнять задачи и взаимодействовать с внешней средой без участия человека.

Робототехника — это научно-техническая основа проектирования, производства и использования роботов.

Предлагаю заглянуть в прошлое и узнать, с чего все начиналось.

По ходу рассказа учителя выполните в рабочей тетради краткую запись  основных этапов развития  робототехники.

Например: Средние века - простые механизмы, передающие движение.

Из истории развития  робототехники

Робототехника развивалась бок о бок с цивилизацией.

В Средние века были сконструированы простые механизмы, которые могли передавать движение, появились  первые механические часы с человеческими фигурками.

В XIII веке немецкий ученый Альберт Великий изобрел подобие (прототип) первого андроида: он сконструировал металлическую фигурку размером с человека, чтобы открывать дверь.

В XV веке немецкий механик Турианус собрал механическую куклу. Затем в Италии появилась девушка-робот, которая играла на флейте и танцевала, а в Германии появился роботизированный театр из маленьких фигурок пекаря, художника и торговца.

Механики создали роботов, которые могли писать, рисовать и играть на музыкальных инструментах. Однако все модели были пригодны для развлечения и не выполняли практических задач.

В 1805 году французский купец Жозеф Мари Жаккар разработал автоматическую машину, которая производила ткани с заранее запрограммированным рисунком с помощью перфокарт. По мнению ученых, это изобретение является крупным событием, определившим дальнейший технический прогресс.

В середине XIX века русский ученый Семен Корсаков поставил задачу создания «умных» машин и описал свои первые труды, в которых использовал перфокарты в качестве баз знаний.

Современная робототехника появилась только во второй половине XX века, так как именно в это время возникла потребность в роботизированных машинах, без которых невозможно развернуть сложное производство. Так, с 1950-х годов в производство внедряются манипуляторы. Самые первые появились для атомных исследований, затем для глубоководной техники, металлургии.

Первый робот с зачатками искусственного интеллекта и зрения был создан в 1968 году, он мог объезжать объекты. К появлению серьезной современной робототехники в 1970 году можно отнести роботизированный механизм для работы на поверхности Луны.

Если раньше под робототехникой понималось создание механической конструкции, выполняющей действия, похожие на человеческие, то сегодня робототехника — это другая технология. Сами роботы давно переросли человеческие размеры (как большие, так и меньшие) и расширили свои возможности.

Озвучьте, какие  этапы развития  робототехники записали. Беседа по вопросу.

Роботизация в производственном процессе

Роботизация в процессе производства является неотъемлемой частью автоматизации. Вместо человека, выполняющего определенный вид деятельности, это делают автоматические роботизированные системы, и все это происходит в промышленных масштабах.

Рабочий процесс ускоряется, трудовые и временные затраты минимизируются, система становится более эффективной.

Преимущество в том, что оборудование, обеспечивающее роботизацию промышленных процессов, легко перенастроить. Чтобы начать работать над новыми изделиями или их деталями, нужно только внести изменения в программу. Это существенно экономит ресурсы.

Применение автоматизированных и роботизированных систем  в производственных процессах

Роботизированные системы используются в различных областях, таких как промышленность, здравоохранение, сельское хозяйство, строительство, транспорт и многих других. Они могут использоваться для автоматизации различных процессов, повышения производительности и обеспечения безопасности.

Автоматизированные производственные линии используются для массового производства продукции, требующей многоэтапной обработки.

Производственная линия состоит из территориально распределенных рабочих станций на заводе, которые соединены механизированной рабочей транспортной системой, доставляющей детали с одной рабочей станции на другую в заданной последовательности.

Линии работают в основном без участия оператора. Задача наладчика — периодически контролировать работу оборудования, загружать заготовки в начале линии и снимать их в конце.

Перспективы развития робототехнических систем

Промышленные роботы XX - XXI веков делятся на три поколения:

Первое поколение - роботы с промышленным управлением, заимствованным у станков с ЧПУ.

Второе поколение - роботы с сенсорами, основными из которых являются сенсорное зрение и адаптивное управление.

Третье поколение - интеллектуальные роботы, при создании которых в основном используются методы искусственного интеллекта.

По прогнозам ученых, роботы четвертого поколения будут интеллектуальными роботами, обладающие  синтезом искусственного интеллекта и креативности.

Искусственный интеллект  в процессах   управления автоматизированными и роботизированными системами

Искусственный интеллект (ИИ) — это технология, которая позволяет машинам проявлять человеческую логику и возможности, такие как автономное принятие решений.

Успешные проекты по внедрению ИИ в системы автоматизации:

Внедрение ИИ в систему управления производством может оптимизировать производственные процессы, снизить затраты на электроэнергию и повысить эффективность оборудования.

Внедрение автоматизированных систем управления дорожным движением на основе робототехнических технологий позволяет оптимизировать дорожное движение, сократить пробки и улучшить экологическую обстановку.

Автоматизированная система управления дорожным движением — это комплекс программно-технических средств, систем и мероприятий, направленных на обеспечение безопасности дорожного движения, сокращение задержек движения, улучшение параметров улично-дорожной сети и улучшение экологической обстановки.

Системы контроля качества продукции, системы управления логистикой, системы мониторинга и контроля оборудования, системы анализа данных и принятия решений.

Приведите собственные  примеры применения искусственного интеллекта в управлении автоматизированными и роботизированными системами. Запишите их в рабочей тетради.

Беседа по вопросу.

Предполагаемые ответы: автоматизированные линии сборки, которые могут подстроиться к изменениям в производственном процессе без необходимости человеческого вмешательства. Умные роботы, которые выполняют много задач по сборке, сварке и упаковке. Выявление дефектов в готовой продукции, сортировка. Производственные линии с обратной связью (изготовление детали или сборка технологического узла – выявление брака – доработка или исключение детали из сборочного процесса) .

Технологии машинного зрения

Машинное зрение — это глаза современной промышленности.

Системы машинного зрения используют технологию искусственного интеллекта (ИИ) для имитации способности человеческого мозга распознавать и классифицировать объекты. Специалисты по информатике обучают компьютеры распознавать визуальные данные, передавая им огромные объемы информации. Это помогает системам промышленной автоматизации во многих процессах, таких как повышение эффективности за счет улучшения инвентаризации, обнаружения неисправных деталей и улучшения качества продукции.

Как работает машинное зрение

Работу машинного зрения можно разделить на три этапа:

захват изображения, обработка и некоторые операции.

Для захвата изображения используются светочувствительные датчики, цифровые камеры, ультрафиолетовые или инфракрасные камеры. Все эти устройства захватывают изображения и преобразуют их в цифровую информацию.

Затем цифровые данные, поступающие с видеооборудования, анализируются с помощью алгоритмов обработки изображений. Удаляются шумы, повышается контрастность, анализируются границы, изображения, выделяются элементы и особенности (размер, цвет, форма и т. д.).

После сбора и анализа информации на основе машинного зрения система выполняет некоторые действия по алгоритмам: сигнализирует об ошибке, удаляет бракованную деталь, сортирует мусор и т. д.

Например, машинное зрение может использоваться в промышленном роботе, специально оборудованном и запрограммированном для обнаружения бракованной продукции на производственной линии.

Сохраните информацию в виде схемы в рабочей тетради. В схеме отразите  основные ключевые этапы технологии машинного зрения. Объясните их.

Ответ:

Технологии машинного зрения

Захват изображения       Обработка        Операции

Нейротехнологии и нейроинтерфейсы

Нейротехнология — область науки и техники, изучающая нервную систему человека и способы ее управления. Она включает в себя нейроинтерфейсы, нейропротезирование и нейростимуляцию.

Нейроинтерфейсы — это устройства, которые, с одной стороны, считывают сигналы из мозга и передают их на другие устройства, например, протезы, а с другой стороны, передают сигналы с протезов в мозг.

Нейротехнология стала одним из основных векторов развития в области медицины.

Реабилитационная медицина — область, где востребованы разработки нейроинтерфейсов, так как они меняют качество жизни пациентов после инсультов, травм спинного мозга и других неврологических заболеваний. Они помогают восстанавливать двигательные функции.

Нейротехнологии позволяют регистрировать сигналы, поступающие из мозга, и преобразовывать их в команды, например, для управления протезом или программным обеспечением в компьютере.

Принцип работы технологий заключается не в чтении мыслей, а в работе с намерением — его можно точно расшифровать по энцефалограмме. Если мысль — это работа всего мозга, то намерение на конкретное действие, скажем, поднятие руки, будет сосредоточено в ограниченной области коры головного мозга. В проекционной зоне руки оно проявляется на ЭЭГ как снижение ритма. Этот эффект в нейроинтерфейсе преобразуется в команду для внешнего устройства: задумал движение рукой — «умный» протез его выполнил.

Вопросы для закрепления:

1.Что входит в процесс автоматизации производства?

   Ответ: это производственная линия состоящая из разных рабочих станций на заводе, которые соединены одной механизированной транспортной системой, по ней  доставляются детали с одной рабочей станции на другую в запрограммированной последовательности.

2. Объясните, как вы понимаете понятие «искусственный интеллект»?.

   Ответ: искусственный интеллект — это технология, программное обеспечение , которое позволяет машинам проявлять логику и возможности схожие с человеческими, такие как автономное принятие решений.

3. В чем разница нейротехнологии и нейроинтерфейса?

   Ответ: нейротехнология — область науки и техники, изучающая нервную систему человека и способы ее управления. Нейроинтерфейсы — это устройства, которые, считывают сигналы из мозга и передают их на другие устройства, например, специальные  протезы.

Подведение итогов урока. Рефлексия.

1.На уроке я понял……………………………………………………………...

2.Я научился……………………………………………………………………..

3.Наибольший мой успех сегодня……………………………………………

4.Испытывал трудности в……………………………………………………..