"Робота техника" шығармашылық зерттеу жұмысы

Мазмұны

І. Кіріспе............................................................................................. 2 бет

ІІ. Негізгі бөлім..................................................................................3-11 бет

-          Робот......................................................................................... 3-4 бет

-          Робот тарихы............................................................................ 5-7 бет

-          Робот техникасын қолдану саласы............................................. 8-9 бет

-          Менім көмекші роботым............................................................ 10-11 бет

ІІІ. Қорытынды................................................................................... 12-13 бет

Қолданылған әдебиеттер ....................................................................14 бет

Кіріспе

«ҚазРоботикс» Қазақстандық білім беру және спорттық робототехника федерациясы «ЭКСПО — 2017» көрмесінің ұйымдастырылуы қарсаңында «100 нақты қадам» Ұлттық жоспарын жүзеге асыру мақсатында құрылған.
Федерация мақсаты — болашақта қазақстандық инженерлердің жас буынын даярлау, білім беру және спорттық робототехниканы насихаттау арқылы ғылыми-техникалық бағытты дамыту.[1]  Осы мақсатқа сүене отырып, қазіргі заман талабына сай ағым жасағанымыз дұрыс.

Мақсаты:  Робот техникасы  саласын кеңінен насихаттау. Осы ғылыми жетістіктің бар екенің елге жария ету.

Жұмыстың өзектілігі:  Қазақстан Республикасында өнеркәсіптің жеделдетіле индустрияландырылуы, жаңа технологиялардың қарқынды дамуы өскелең ұрпақты жоғарғы білікті техникалық сала мамандары ретінде даярлауды талап етеді. Осы талапқа сай тұру үшін робот құрастырудағы алдыңғы  елдер қатарында тең тұруымыз керек.

Ұсыныс:  Болашақ кішкене балдарда демекші робот техника саласын дамыту үшін әр мектептерге материалдық көмек беріліп, арнайы орталық ашылып ірі жарыстарға қатыстырып жетістікпен бөлусуге мүмкіндік болса.

Робот

Робот (чех. robot, robota — еріксіз еңбек, rob — құл; чех жазушысы К. Чапек ойлап шығарған сөз, ол алғашқы ұғымында “жұмысқа шебер адам” мағынасында қолданылды) — антропоморфтық (адам тәрізді) әрекеттер, қимылдар жасайтын машина; адам жүрісі мен қимылын еліктететін автоматтандырылған кұрылғы.[2]

               Робот ev3

Робот қоршаған әлеммен әрекеттескен кезде адамның (жануарлардың) қызметтері мен іс-әрекеттерін ішінара немесе толық атқарады. Алғашқы роботтар адамның қозғалысы мен сырт пішінін қайталады. Олар ойын-сауық мақсаттарында пайдаланылды. Қазіргі кезде тұрмыстағы көптеген қызметтерді атқаратын, қадағалайтын, мүгедектер мен сәбилерге көмекші, көңілін аулайтын, т.б. роботтар жасалынды, интеллектуалдық роботтар да пайда бола бастады. Робот техниканың дамуы барысында адамдарды бір сарынды ауыр жұмыстардан, жоғары радиациялы, жоғары немесе төмен температура жағдайларындағы және адам қатынауы қиын жерлердегі (су астында, ғарышта) жұмыстардан босататын автоматтық құрылғылар мен механизмдертүрінде жасалып, олар үнемі жетілдіріле түсуде. Мұндай құрылғылар мен механизмдер өнеркәсіптік роботтар деп аталады. [2]

Tesla Motors компаниясының автомобильді зауытындағы роботтар.

Өнеркәсіптік роботтар – өндіріс процесінде адамның қозғалу және басқару сияқты іс-әрекеттерін (өндіріс заттарының орнын ауыстыру т.с.с.) және технологиялық құралдардың (айла-тетіктердің) қызметтерін орындайтын автоматтық машина. Адамның қатысуынсыз бір немесе бірнеше технологиялық операцияны, өңделетін бұйымды тиеу мен түсіруді қоса алғанда автоматты түрде орындайтын технологиялық өңдеуші машиналардың, өндірістік машиналардың, тасымалдау және көмекші жабдықтардың жиынтығын робот-техникалық кешен деп атайды. Робот-техникалық кешеннің, әдетте, электрондық есептеу машинасы(ЭЕМ) немесе микроконтроллер негізіндегі бағдарламалық басқару жүйесі болады. Робот-техникалық кешен “адамсыз технологияны” енгізудің негізі болып табылатын икемді өндіріс жүйелерінің бастапқы буыны болып табылады. Робот-техникалық кешенді пайдалану жұмыс күшінің тапшылығы жағдайында өте маңызды.

Робототехника тарихы

1464 ж.

Леонардо да Винчи 12 жасында адам тәрізді бірнеше қимыл жасауға мүмкіндігі бар гуманоид автоматының жобасын құрған болатын.[2]

         Гуманоид автомат жобасы

1833 ж.

Чарльз Бэббидж аналитикалық машинаны құрастырды. Бұл жобаға қатысқан Ада Ловелас ең бірінші компьютерлік программист болып есептеледі.

        Ч.Бэббидждің аналитикалық машинасы

1921 ж. – Rossum’s Universal Robots (R.U.R.) – Россумның Әмбебап роботтары пайда болды. Бұл Карел Чапектың чех тіліндегі фантастика туындысы.

Аталмыш туынды ағылшын тіліне «робот» ұғымын енгізді.

                                                   Спектаклден үзіңді

1949 ж. Уильям Грей Уолтер «Тасбақа» деп аталатын алғашқы автономды роботын құрастырды. [2]

Роботтың түрі мен баяу қозғалуына байланысты оны «Тасбақа» деп атады.

              «Тасбақа» роботы

1942 жылы ғылыми-фантастикалық мәнерде жазатын жазушы Айзек Азимов робототехниканың үш заңын ойлап табады. 1948 жылы Норберт Винер тәжірибелік робототехниканың негізін құрайтын кибернетиканың қағидаларын тұжырымдаған. Толығымен автономды роботтар XX ғасырдың екінші жартысында ғана пайда болды. Ең бірінші сандық басқаруы бар бағдарламанатын робот Unimate болған. Ол робот ыстық темір бөлшектерді балқыту машинасынан көтеріп, жинауға арналған. Қазіргі таңда коммерциялық және индустриалдық роботтар кеңінен тараған. Ол роботтар адамдарға қарағанда жұмысты арзанырақ, жинақы және нық орындайды. Сол салада қолданылатын роботтардың кейбір жұмыстары адам үшін лас, қауіпті және жалықтыратын болып табылады. Роботтар кеңінен құрастыру, жинақтау, жеткізу, жер және ғарыш зерттеулері үшін, медициналық оталар, жарақ ретінде, зертханалық зерттеулер, қауіпсіздік үшін қолданылады.

Робототехника қандай да роботтарды зерттеп әзірлемесе да, ол роботтар Айзек Азимовтың үш заңына бағынуы тиіс. Ол заңдарды 1942 жылы жазылған «Хоровод» атты әңгімесінде баяндаған. Ол заңдар мынадай оймен жазылған:

-          Бір де бір робот адамға залал келтіре алмайды, немесе әрекетсіздігімен залал келуіне жол бермейді.

-          Бірінші заңға қарсы келмесе, робот адамның барлық бұйрықтарын -орындауға тиіс.

-          Бірінші және екінші заңдарға қайшы келмесе, робот өз қауіпсіздігін қамтамасыз ету керек роботехника.[3]

         «Мен, Робот» кітабының алғашқы

                 басылымының мұқабасы

Робот техникасын қолдану саласы

     Робототехника (робот және техника; ағылш. robotics — роботика) – роботтардың құрылысымен, жұмысы мен қолдануымен айналысатын, оған қоса олардың басқару, сезіну мен мәлімет өңдеумен айналысатын механикалық, электр және электронды инженерия мен компьютер ғылымдарының біріккен саласы.
     Робототехника роботтардан басқа автоматтандырылған техникалық жүйелер мен өндірістік үдерістердің ең жаңа техникалық жиынтықталуын әзірлеу мен қолдану жолдарын зерттейтін ғылым.

Автоматтандырылған машиналар, басқа сөзбен айтқанда роботтар, адамдардың орнына қауіпті жерлерде, немесе зауыттағы құрастыру үдерістерінде жұмыс істей алады. Роботтар сыртқы келбеті бойынша, жүріс-тырысы мен танымы бойынша адамдарға өте ұқсас болуы әбден мүмкін. Қазіргі таңда ғалымдар гуманоид роботтарды барынша адамдарға ұқсас қылуға тырысып жатыр.

Жақында біз Ұлыбритания робот хирург табысты бүйрек трансплантациялау операция жасалды қалай туралы айтып берді. Міне, тағы да Альбион үлкен жаңалық. Осы уақытта робот адам көз ішіндегі тікелей күрделі операцияны жүзеге асыру үшін алды. Операция сәтті өтті, және пациент қазірдің өзінде көз жанарынан айырылды қайтару үшін басталды. Британдық хирург Мұндай жетістіктер мұндай операцияларды болашақта көптеген адамдарға жаңа өмір бере алады, өйткені, өте перспективалы болып көрінетін.[1]

Операция Оксфорд университетінің кәсіби дәрігерлер өткізді. Процесінде олар аттас Нидерланды компаниясы, қашықтықтан басқарылатын робот медициналық Preceyes тартылды. Робот пайдалану қажеттілігі көз сияқты күрделі органның жағдайда қозғалыстардың адам дәлдігі, себебі, ол жеткілікті болар еді пайда болды. Үлкен құралдар немесе дұрыс қадам, бір қатені және науқас үшін орын жоқ елеулі қайтымсыз зақым алуға болады жоқ.[1]

Көзге ота жасайтын робот

Автономды түрде жұмыс істейтін роботтар туралы мәлімет көне кезден бастап ойлана бастаған, алайда сол тақырыптағы зерттеулер XX ғасырға дейін басталмаған. Ертегі кезеңнен бастап, роботтар бір күні адамдардың жүріс-тұрысына еліктейді және де адамдар сияқты адамдардың жұмыстарын істей алады деп болжалған. Қазіргі таңда робототехника тез дамып келе жатқан сала. Технология қалай тез дамыса, робототехника да солай тез дамиды, өйткені робототехника технологиямен тығыз байланыста. Технология дамыған сайын зерттеулер, әрлендер өзгеріп дамиды, соның арқасында роботтардың қолдану аймағы да ұлғаяды. Қазіргі таңда роботтар үйде, кәсіпорындар мен әскери салада қолданылады. Көптеген роботтар миналар мен бомбаларды залалсыздандыру сынды адамдарға тікелей зардап алып келетін жағдайларда қолданылады.

Менім көмекші роботым

Елбасы Н.Назарбаевтың "Қазақстан жолы – 2050: Бір мақсат, бір мүдде, бір болашақ" атты халыққа Жолдауында: "Біз оларды белсенді өмірге тартамыз, олар тек жәрдемақы алып қана қоймайды, сонымен бірге өздерін қоғамның мүшесі, пайдалы еңбеккер ретінде сезінетін болады", – деп атап көрсетіп, оларға барлық жағдайдың жасалу қажеттігін тапсырған-ды. Осыған орай жергілікті билік тарапынан мүмкіндігі шектеулі азаматтарға көмек қолы созылуда. Елбасымыздың жолдауын алға қойып осы салаға өз үлесімді қосам деген оймен осы шығармашылық жұмысымды қолға алдым.[2]

Робототехника көбіне адамға ұқсас роботтарды жасаумен шектеліп қалған сияқты болып көрінеді кейде. Интернетте адамға ұқсайтын роботтардың жарысы, олардың жүрісі сияқты қызық видеолар толып жатыр. Бірақ айтарлықтай адам өмірін жеңілдете қойған робот жоқ десе де болады, өйткені ондай роботқа миллиондаған информация керек: жүретін жердің қыртысы, кедергілерді өтуге т.с.с. және оны анализ жасап қортынды шығар. Ту үшін де бірнеше километр алгоритм керек немесе жасанды интеллект керек. Қысқасы адам өміріне пайдалы адамға ұқсайтын робот жасауға әлі жылдар немесе онжылдықтар да кетуі мүмкін. Сондықтан сіздердің алдарыңызға мүмкіндігі шектеулі жан, яғни көзінің жанарынан айрылған адамға кішкене көмек беретін роботтын программасын алып келдім.

Бұл программа Lego mainstream EV3 бағдарламасында орналасқан. Онда робот алдындағы кедергінң көріп сигнал береді. Ол кедергіні 10 см  жақындағанда көреді. Роботтың ультрадыбыстық қабылдағыштар арқылы кедергіні байқап, адамға жеткілікті етіп сигнал береді. Бағдарлама орындалу принциптерінді  программа басы – программа денесі қайталану ісі арқылы орындалады.

Танктті қозғалу жүйесіне тек қана алға бет бұрысын алып, донғалақ күшін тең-тең етіп қоямыз. Келесі блок қайталану алгоритмін орындайтын қылып, қайталау жүйесіне алға жүрі кедергіні 10см көріп, сигнал беру.

Орындалу программасы

            Мүмкіндігі шектеулі жандарға кішкене көмек ретінді осы роботымды ұсынып, қолдау тапсам екен. [2]

Қортынды

Қазіргі кезде роботтардың көптеген түрлері бар, әртүрлі орталарда әртүрлі жолмен қолданылады. Қолдану мақсаты мен сыртқы келбеті әртүрлі болғанымен, құрылымына келгенде баршасында 3 бірдей жерлері бар:

Әр робот механикалық негізі - құрылғы, рамадан тұрады. Сол раманың түрі қолданылатын мақсатына қарай өзгереді. Мысалы, робот лай мен құмның үстімен жүретін болса, шынжыр тракторлар қолданылуы мүмкін. Механикалық жағы ойлап табушының бір бөлек мәселенің шешімі, робот жүретін жердің қоршаған ортасына байланысты. Роботтың формасы атқаратын функциясымен тікелей байланысты.

Әр робот электр бөлшектерден тұрады. Сол бөлшектер робот жүйелерін толығымен бақылайды. Мысал ретінде шынжыр арқылы жүретін роботты алсақ, сол шынжырларды жүргізу үшін күш керек. Сол күш электр қуаты ретінде келіп, сымдар арқылы өтіп, батареяда сақталады; осы негізгі схема. Газбен істейтін машиналар да газды қолдану үдерісі үшін токты керек етеді. Сол себептен, газбен жүретін көлік сынды машиналарда да батареялар бар. Электр жүйесі роботтың қозғалуында (мотор) қолданылады, өлшеу үшін (электр сигналдар жылу, дауыс, тұрған жері мен энергия мөлшерін анықтау үшін) және жалпы қолдану үшін (робот жалпы негізгі операцияларды жасау үшін өз мотор мен сенсорларына біраз энергия жолдауы керек).

Барлық роботтар кішкене болса да компьютер кодын керек етеді. Сол алгоритмде робот қалай жұмыс істейтіні көрсетіледі. Код жазған адам программаның ішінде робот шешімін қалай және қашан қабылдап, әрекет ететінін жазады. Сол шынжыр арқылы жүретін робот өзінің механикалық дизайны мен құрылысының арқасында лайды керемет етіп, өзінің батареясынан сымдар арқылы керек мөлшерде энегия алса да, компьютер программасынсыз орнынан жылжымайды; өйткені программа роботқа қашан, қайда жылжу керек екендігін айтады. Программа роботтың негізгі мәнін құрады. Роботтың механикалық және электр бөлшектері керемет әрленіп, бірақ жазылған программасы нашар болса, роботтың жұмыс істеуі екі талай, істесе де, қозғалуы мен жұмыс істеуі ретсіз болады. Негізгі үш түрлі алгоритмдер бар: қашықтан басқару, жасанды интеллект және гибрид. Қашықтан басқарылатын роботтарда бұйрықтар жиынтығы бар. Ол бұйрықтарды тек қашықтан басқаратын құрылғының сигналын алғаннан кейін ғана орындайды. Жалпы айтқанда, адам сол құрылғы арқылы бір қашықтықта орналасқан роботты басқарады. Жасанды интеллект қолданылатын роботтар қоршаған ортаға байланысты шешімдерді өздері қабылдайды. Роботтың жүйесіне қоршаған ортаның факторларына, объектілеріне әртүрлі реакция жазылған. Жасанды интеллект сол реакцияларды ескере тұрып, қоршаған ортаның факторларына өзі әсер береді.

Ұсыныс:  Болашақ кішкене балдарда демекші робот техника саласын дамыту үшін әр мектептерге материалдық көмек беріліп, арнайы орталық ашылып ірі жарыстарға қатыстырып жетістікпен бөлусуге мүмкіндік болса.

Қолданылған әдебиеттер тізімі

1.      http://tainy.net/53508-razvitie-sovremennoj-robototexniki.html

2.      nis. robotics.edu.kz

3.      Айзек Азимов. «Я – робот». 2005 год