Проектная работа "Робот -помощник"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ БЕЛОЯРСКОГО РАЙОНА «СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №1 г. БЕЛОЯРСКИЙ»

Проект в номинации № 10  «Первые шаги»

Тема проекта:

"Робот –

 помощник"

Автор проекта:

Слободянюк Сергей Вячеславович

Класс 4-Б

Научный руководитель проекта:

Морева Оксана Николаевна

Место работы: МОСШ №1

Должность: учитель

начальных классов

2015 - 2016 учебный год

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение..................................................................................................................................3

2. Основная часть…..………………………………………………………………………4-15

2.1. Исследование и его результаты......................................................................................4-5

2.2.О Роботах…….................................................................................................................6-10

2.2.1. История создания роботов…………...………………………………………………6-7

2.2.2. Виды роботов…............................................................................................................8-9

2.2.3. Роботы в литературе, в кино и мультфильмах............................................................10

2.3. Актуальность развития робототехники…...……...........................................................11

2.4. Как создается робот…...……...........................................................................................12

2.5. Технологическая последовательность создания робота…......................................13-15

3. Заключение….......................................................................................................................16

4. Список литературы и интернет - ресурсов........................................................................17

5. Приложение

1. ВВЕДЕНИЕ

Ни для кого не секрет, что наводить порядок, это не самое увлекательное занятие. Многие мальчишки и девчонки, да и взрослые тоже, не любят заниматься уборкой. Не всегда есть время и желание на уборку дома, но современные технологии позволяют создавать роботов помощников. Роботы уже давно вошли в нашу жизнь и помогают делать ее проще.

Считаю свой проект актуальным, в связи с тем,что в современном мире время ценится на вес золота, и тратить его на повседневные заботы об уборке просто нерационально.

Однажды, после того как мои родители приобрели робота-пылесоса, я задумался: Как создаются роботы-помощники? И кто над этим работает? Какие еще бывают роботы? На уроках технологии мы знакомились с компьютерами и их устройством, а на уроках информатики мы с ребятами рисовали роботов и составляли алгоритмы его действий, но этих сведений мне было недостаточно. Я спросил у одноклассников, знают ли они про устройство роботов, но они тоже затруднились ответить.

Мне стало очень интересно попробовать себя в роли инженера-изобретателя. Я поставил перед собой цель сделать робота - помощника своими руками. Для достижения данной цели мне необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить литературу, собрать информацию по данной теме.

2. Обобщить и проанализировать полученную информацию.

3. Составить план работы над проектом.

4. Представить результат своей работы.

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1. ИССЛЕДОВАНИЕ И ЕГО РЕЗУЛЬТАТЫ

Я провел опрос среди одноклассников. Для этого мною была составлена анкета (приложение 1). Было опрошено 23 человека, 12 мальчиков и 11 девочек.

Проведя анализ анкетирования, я выяснил что:

1) Большинство ребят моего класса любят роботов;

Любишь ли ты роботов?

2) Ребята считают, что основное применение роботов в науке и в военной сфере;

Где, по-твоему, применяются роботы?

3)  Большинство ребят из моего класса не знают, как создаются роботы;

Знаешь ли ты, как создаются роботы?

4) Одноклассники узнают о роботах, в основном, через кино и мультфильмы, но многие так и не смогли вспомнить знакомых роботов.

Знаешь ли ты книги, фильмы, мультфильмы про роботов?

Ребята моего класса считают, что роботы нужны в современном мире, они нам помогают справиться со сложными задачами, а еще они нас развлекают и приносят радость в нашу жизнь.

2.2. О РОБОТАХ.

2.2.1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ РОБОТОВ.

Я зашел в интернете на сайт свободной энциклопедии «Википедия» и прочитал, что слово Ро́ботв переводе с чешского языка(от robota— подневольный труд) означает автоматическоеустройство. Действуя по заранее заложенной программеи получая информацию о внешнем мире отдатчиков, робот самостоятельно осуществляетоперации, обычно выполняемые человеком. При этом робот может, получать команды от оператора, так и действовать автономно.

Информацию о роботах я искал в разных источниках: из книг, интернета, познавательных телевизионных программ.Вот что я узнал об истории создания роботов.

Слово «робот» вышло изпод пера чешского фантаста Карела Чапека, написавшего в 1920 году пьесу «Р. У. Р.» – «Россумские Универсальные Роботы» (рис.1), которая повествовала о фабрике, производящей искусственных людей. После того, как книгу перевели на английский язык, термин робот покорил весь мир.                                                               Рис.1

Хотя как выяснилось, идея создания роботов совсем не нова, как может показаться. Андроиды пришли к нам из древних мифов: это Галатея – статуя  женщины, оживленная ее творцом Пигмалионом; это Кадм который, засеял поле зубами дракона, чтобы вырастить армию солдат; это глиняный гигант Мисткальф, созданный троллем Рунгнером для схватки с богом Тором.

В 1495 годуЛеонардо да Винчи спроектировал механического рыцаря (рис.2)                                                                                                 Рис.2

Но лишь в 18 веке появились первые заводные механизмы, подражавшие живым существам. Французский математик Жак де Вокансон (рис.3) в 1727 году открыл мастерскую и начал конструировать различные механизмы.Самые

Рис.3                              известные - это медные утки, которые порхали, били крыльями, клевали рассыпанный корм (рис.4); и механизм — фигура в рост человека, который играл на флейте.

                                                                                                                                                                                  Рис.4
                В конце 19 века русский изобретатель Пафнутий Чебышев (рис.5) представил проект «стопохода» – человекоподобной машины повышенной проходимости (рис.6).

                                                           Рис.5

                                                      Рис.6

А в 1898 году серб Никола Тесла (рис.7) испытал радиоуправляемое судно (рис.8), после чего, шествие роботов по миру было уже не остановить.

                                                                                                    Рис.8

                    Рис.7

В 1960 году были созданы первые многофункциональные самоходные платформы для сбора все тех же радиоактивных материалов, а в 1970 году после окончания Лунных программ США и СССР появились аппараты для обезвреживания взрывоопасных предметов, например — сверхлёгкий мобильныйробот МРК-01 МГТУ им. Баумана(рис.9).                                                                                             Рис.9

2.2.2. ВИДЫ РОБОТОВ.

В настоящее время современные роботы, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Люди получили верных помощников, способных не только выполнять опасные для жизни человека работы, но и освободить человечество от однообразной и рутинной работы. Предлагаю вашему вниманию пять наиболее популярных и востребованных роботов:

•Человекоподобные роботы - они способны имитировать человеческие чувства: осязание, слух, речь, зрение. Так же они могут демонстрировать одежду, оказывать услуги по уходу за пожилыми и недееспособными людьми (рис.10).

•Если у вас есть большой газон, и вам совершенно некогда за ним ухаживать, робот  газонокосилка поможет вам повысить качество, как своего газона, так и своего образа жизни (рис.11).

          Рис.10

•Мытье окон – работа необходимая, но не самая приятная, а местами даже опасная, если речь идет о высоких этажах.Сегодня уже создан многофункциональный робот для чистки окон и стекол (рис.12). Мощный вакуумный двигатель удерживает его почти на любой вертикальной или горизонтальной поверхности. Также он может чистить кафельные стены и полы и  зеркала.

       Рис.11

                                                                                                                                                                                                                                                                                            Рис.12

•Очень популярны роботы, которые могут летать над землей и осуществлять фото, и видео съемку (рис.13).

                                                                                              Рис.13

            •Еще один незаменимый робот помощник, это робот-качалка, который повторяет движения мам, укачивающих малышей на руках – будучи не рядом, вы можете быть уверенны, что ваш малыш спокойно уснет (рис.14).

Рис.14

•Огромной популярностьюсейчас пользуются роботы-уборщики, представляющие собой, по сути, автоматические пылесосы, способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека (рис.15).

                                          Рис.15

2.2.3. РОБОТЫ В ЛИТЕРАТУРЕ, В КИНО И МУЛЬТФИЛЬМАХ.

Конечно же, мифы и факты, связанные с роботами находят отражение и в литературе. Само слово «робот» впервые появилось в произведении "Россумские Универсальные Роботы" чешского писателя Карела Чапека. Слово «robota» на чешском языке означает «каторга», «тяжёлая работа» - отсюда и появился «robot». Действие пьесы "РУР" разворачивалось на фабрике по производству роботов, хотя это были не железные машины, а скорее андроиды (рис.16).– ведь создавались они из человеческих тканей.                                                                                                                     Рис.16

Чапек впервые задал перед читателями вопрос – гуманно ли использовать искусственных людей как расходный материал и какие последствия может иметь их создание.

Кинематограф просто не мог обойти стороной такую интересную тему как роботы, и все что с ними связано. В первую очередь роботы «сделали вклад» в жанр фантастики. Невозможно не вспомнить о механической паре всех времен и народов из трилогии «Звездные войны», роботах с именами "R2-D2" и "C-3PO" (рис.17).

В анимации тоже есть свой Величайший робот. Лауреат Оскара и по совместительству лучший мультфильм о любви роботов. Конечно же, это мой самый любимый мультфильм "ВАЛЛ-И" (рис.18).

                                                                                                                                                                                             Рис.17

Он рассказывает о мире, когда человечество покинуло землю, оставив Вселенский Аннигилятор (т.е уборщик) Ландшафтный Лёгкий Интеллектуальный сокращенно ВАЛЛ-И) убирать за собой. Но механическое сердце ВАЛЛ-И не устояло перед красотой робота ЕВА, которая прилетела на Землю в поисках живого растения.

                                               Рис.18

2.3. АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗВИТИЯ РОБОТОТЕХНИКИ.

Тема данной работы является актуальной, так как развитие робототехники происходит постоянно. С момента своего появления полвека назад, роботы прошли путь от примитивных механизмов до сложных эффективных устройств, во многом превзойдя по своим возможностям человека. В ближайшие десятилетия всё более совершенные роботы станут незаменимыми помощниками людей и смогут взять на себя обеспечение большей части потребностей цивилизации.

В настоящее время,развитие робототехники включено в перечень приоритетных направлений технологического развития в сфере информационных технологий, которые определены Правительством в рамках «Стратегии развития отрасли информационных технологий в Российской Федерации на 2014–2020 годы и на перспективу до 2025 года». Важным условием успешной подготовки инженерно-технических кадров является внедрение инженерно-технического образования в систему воспитания школьников.                                                                        Рис.19

Образовательная робототехника позволяет вовлечь в процесс технического творчества детей, начиная с младшего школьного возраста, дает возможность учащимся создавать инновации своими руками, и заложить основы успешного освоения профессии инженера в будущем (рис.19, рис.20)

Как сказал Председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев: «Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире».                                                                                                                     Рис.20

Президент России Владимир Путин, оглашая 3 декабря 2016 года послание Федеральному собранию, заявил о необходимости создания Агентства по технологическому развитию, которое будет заниматься поиском перспективных разработок (рис.21).Данное Агентство откроется в России уже этим летом.

                                                        Рис.21

2.4. КАК СОЗДАЕТСЯ РОБОТ ПОМОЩНИК

Для создания робота помощника мне понадобились следующие материалы (рис.22):

• небольшие щетки для пола 3 шт.,

• пластиковая тарелка или крышка,

• вентилятор от компьютера 2 шт.,

• старый блок питания для компьютера 1 шт.,

• элемент питания "Крона" с контактами 2 шт.,

• саморезы 7 шт.,

• болты 8 шт.,

• изолировочные колпачки 6 шт. или изолента.

А также инструменты и приспособления (рис.22):

• отвертка или шуруповерт,

• напильник,

• нож канцелярский,

• ножницы по металлу,

• дрель,

• шило.

                                                                                                                                                          Рис.22

Затем я составил план работы:

1) подготовить материалы и инструменты,

2) обработать детали,

4) собрать робота,

5) провести испытания,

6) провести сравнение.

2.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СОЗДАНИЯ РОБОТА

Вид работы	Фото	Инструменты и приспособления
Разбираем блок питания		отвертка
Убираем «лишние провода» и оставляем вентилятор охлаждения с болтами крепления и выключатель		руки
Подготавливаем 2 вентилятора охлаждения и болты крепления		руки
Ножницами по металлу вырезаем место установки вентилятора в блоке питания и обрабатываем напильником, что бы не было острых краев		ножницы по металлу, напильник
При помощи отвертки и болтов крепления скрепляем 2 вентилятора вместе, с условием вращения лопастей в одном направлении		отвертка, болты,
Ножницами по металлу отрезаем по 3 лопасти с каждого вентилятора для создания дисбаланса при вращении		ножницы по металлу
Производим примерную расстановку оборудования		руки
При помощи сверла и дрели проделываем отверстия для крепления элементов к щеткам		дрель
Отверткой или шуруповертом при помощи саморезов крепим оборудование к щеткам		отвертка или шуруповерт, саморезы
Отверткой или шуруповертом при помощи саморезов крепим оборудование к щеткам		отвертка или шуруповерт, саморезы
Прикручиваем стойку к щеткам		шуруповерт
При помощи канцелярского ножа оголяем концы проводов		канцелярский нож
Из проводов блока питания отделяем 4 провода со специальными клеммами для удобного соединения с выключателем		ножницы
Соединяем провода между собой по 2 к вентиляторам и 2 к контактам батарейки		руки
Для предотвращения замыканий, изолируем контакты изолировочной лентой		изолировочная лента
Крепим вентиляторы на место установки болтами крепления		болты, отвертка
Подключаем провода со специальными клеммами к выключателю и элементу питания		руки
Робот готов к испытаниям		руки
Проделываем в крышке горячим шилом отверстия для проводов		шило
Прикручиваем декоративную крышку, сверху спрятав все провода		ответка
Декорируем робота на свой вкус		цветная бумага, декоративные наклейки
Робот готов

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполнив данный проект, я достиг своей цели: создал своего собственного робота помощника! В результате проделанной работы я много узнал, прочитал много литературы.

Для создания моего робота помощника потребовалось 3 часа свободного времени. Как видите, мой робот не требует особых навыков и больших денежных затрат. Проведя сравнение (Приложение 2) между роботом – пылесосом купленным в магазине и роботом созданным своими руками я понял, что у моего робота есть свои преимущества. Ведь для его создания использовались недорогие материалы, а некоторые, например вентиляторы можно извлечь из старого компьютера. Конечно, мой робот не решит все задачи связанные с уборкой, но натереть стол или пол до блеска вполне сможет.

Выполнив этот проект, я попробовал себя в роли инженера-изобретателя и на практике познакомился с современными технологиями, получил дополнительные знания, полезные для своего дальнейшего профессионального и личностного развития.

Проведя данную работу, я сделал вывод: что создавать роботов - это очень увлекательное занятие, которое требует много знаний.  Представляю вашему вниманию свой проект и предлагаю посмотреть, что у меня получилось. Спасибо за внимание!

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСОВ

1. Советский энциклопедический словарь, год издания: 1984, Издательство: Советская энциклопедия;

2. Книга: Война с саламандрами, автор Карел Чапек, Переводчик Тимошкин Александр, год издания 2015, Издательство Иностранка;

3. Книга: Легенды и мифы Древней Греции, автор Н.А. Кун, год издания 1985, Издательство: Народная асвета;

http://androbots.ru/

http://roboreview.ru/

https://ru.wikipedia.org/

http://kanobu.ru/

https://geektimes.ru/

http://www.moluch.ru/

http://www.iksmedia.ru/news/

http://xn-80abucjiibhv9a.xn/

http://www.slideshare.net/

Приложение 1

АНКЕТА ОПРОСА ОДНОКЛАССНИКОВ

Вопросы и ответы	Мальчики (12 чел)	Девочки (11 чел)
Любишь ли ты роботов?
Да	10	5
Нет	2	6
Знаешь ли ты, как они создаются?
Да	9	1
Нет	3	10
Знаешь ли ты книги, фильмы, мультфильмы про роботов?
Нет	4	9
Да (перечисли)
Книга про роботов	0	0
Кино про роботов	5	1
Мультфильм про роботов	3	1
Где, по-твоему, применяются роботы?
В быту	7	5
В производстве	8	7
В медицине	7	9
В образовании	2	4
В военной сфере	7	9
В науке	5	11
С каким роботом ты знаком?
Робот пылесос	2	1
Робот игрушка	5	3
Затруднились ответить	5	7

Приложение 2

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА

Сравнение	Робот, купленный в магазине	Плюс / Минус	Робот, созданный своими руками	Плюс / Минус
Внешний вид		+		+
Вес, кг	3,2	-	0,7	+
Размер, см	диаметр 30	+	диаметр 20	+
Решаемые задачи	Робот пылесос	+	Робот полотер	+
Затраты, руб.	цена от 5000-до 30000. мы возьмем 16000 руб.	-	щетки для пола-360, элемент питания "Крона"-140, саморезы-7,болты-40, изолента-13,крышка, вентилятор от компьютера, блок питания для компьютера–(б/у) бесплатно. Итого затрат:560 руб.	+
Облегчает труд	да	+	да	+
Длительность работы без зарядки, мин.	20	+	15	+
Управление	возможно с пульта	+	ручное	-
Невысокий корпус, способный пройти под низкой мебелью	да	+	нет	+
Уровень шума во время уборки	низкий	+	низкий	+
Итого:		8		8