Тема: § 49. Робототехника, сферы применения. § 50. Практическая работа «Мой робот-помощник»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА

Тема: § 49. Робототехника, сферы применения. § 50. Практическая работа «Мой робот-помощник»

Цели урока:

1. Познакомить учащихся с основными понятиями робототехники и сферами ее применения.

2. Подготовить учащихся к выполнению практической работы по созданию своего робота-помощника.

 

ПЛАН УРОКА

1. Введение (5 минут)

- Приветствие учащихся и объяснение целей урока.

- Обсуждение понятия робота и его отличия от других устройств.

- Рассмотрение различных сфер применения робототехники, таких как медицина, производство, образование и т.д.

 

2. Теоретическая часть (15 минут)

- Объяснение основных принципов работы роботов.

- Рассмотрение основных компонентов робота: датчики, моторы, микроконтроллеры и т.д.

- Обсуждение возможностей роботов в повседневной жизни и в различных отраслях.

 

3. Практическая работа "Мой робот-помощник" (25 минут)

- Разделение учащихся на группы.

- Выбор задачи для создания робота-помощника (например, уборка комнаты, доставка предметов и т.д.).

- Планирование конструкции робота и выбор необходимых компонентов.

- Сборка и программирование робота.

- Тестирование работы робота и корректировка ошибок.

 

4. Заключение (5 минут)

- Обсуждение результатов практической работы.

- Подведение итогов урока и выявление новых знаний и навыков, полученных учащимися.

 

Домашнее задание:

- Подготовить отчет о выполненной практической работе "Мой робот-помощник" с описанием конструкции, принципа работы и результатами тестирования.

 

 

ПЛАН УРОКА

1. Введение (5 минут)

- Приветствие учащихся и объяснение целей урока.

Цели урока:

1. Познакомить учащихся с основными понятиями робототехники и сферами ее применения.

2. Подготовить учащихся к выполнению практической работы по созданию своего робота-помощника.

 

- Обсуждение понятия робота и его отличия от других устройств.

Существует несколько ключевых различий между роботами и другими устройствами:

1. Искусственный интеллект (ИИ): Роботы обычно оснащены искусственным интеллектом, который позволяет им принимать решения на основе алгоритмов и обучения. Это позволяет им адаптироваться к переменным условиям и выполнять разнообразные задачи.

2. Движение и мобильность: Роботы способны передвигаться в пространстве благодаря механизмам движения, таким как колеса, ноги, гусеницы и т.д. Это отличает их от стационарных устройств.

3. Способность взаимодействовать с окружающей средой: Роботы обычно оснащены датчиками, которые позволяют им воспринимать окружающую среду и реагировать на нее. Например, датчики расстояния, камеры, микрофоны и т.д.

4. Выполнение физических задач: Роботы способны выполнять физические задачи, такие как подъем и перемещение предметов, выполнение определенных действий и т.д. Это отличает их от программного обеспечения или других электронных устройств.

Таким образом, роботы являются устройствами, которые обладают способностью взаимодействовать с окружающей средой, принимать решения на основе данных и выполнять физические задачи в автономном или полуавтономном режиме.

 

Рассмотрение различных сфер применения робототехники.

Робототехника находит широкое применение в различных сферах человеческой деятельности. Некоторые из основных областей применения роботов включают:

1. Медицина: Роботы используются в хирургии для выполнения сложных операций с высокой точностью и минимальным воздействием на ткани пациента. Также роботы могут помогать в реабилитации пациентов, доставке медикаментов и обслуживании пациентов.

2. Производство: Роботы широко применяются в производственных отраслях для автоматизации процессов сборки, упаковки, погрузки и разгрузки. Они повышают производительность, качество продукции и безопасность рабочих.

3. Образование: Робототехника используется в образовании для обучения студентов программированию, инженерии, математике и другим наукам. Роботы могут быть использованы для создания интерактивных уроков и лабораторных работ.

4. Сельское хозяйство: Роботы применяются в сельском хозяйстве для автоматизации задач посева, полива, уборки урожая и контроля за состоянием посевов. Это позволяет повысить эффективность и уменьшить затраты на производство.

5. Транспорт и логистика: Роботы используются в складских комплексах для перемещения товаров, сортировки грузов, упаковки и доставки заказов. Также роботы могут быть применены в автономных транспортных средствах.

6. Эксплорация и исследования: Роботы используются для исследования недоступных или опасных мест, таких как дно океана, космос, зоны бедствий и т.д. Они могут выполнять разведывательные, научные и спасательные миссии.

Это лишь небольшой перечень сфер применения робототехники. С развитием технологий и искусственного интеллекта возможности использования роботов становятся все более широкими и разнообразными.

 

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ (15 минут)

Роботы — это устройства, способные выполнять различные задачи с минимальным вмешательством человека.

Основные принципы работы роботов включают в себя следующие аспекты:

1. Сенсоры: Роботы обычно оснащены различными сенсорами, которые помогают им воспринимать окружающую среду. Сенсоры могут включать в себя камеры, гироскопы, акселерометры, датчики расстояния и другие устройства для измерения различных параметров.

2. Программное обеспечение: Роботы управляются программным обеспечением, которое определяет их поведение и действия. Программы могут быть написаны специально для каждого конкретного робота и задачи, которую он должен выполнить.

3. Двигатели и приводы: Роботы обычно оснащены двигателями и приводами, которые обеспечивают им возможность перемещаться, манипулировать объектами или выполнять другие действия. Двигатели могут быть электрическими, пневматическими или гидравлическими.

4. Искусственный интеллект: Некоторые роботы оснащены системами искусственного интеллекта, которые позволяют им принимать решения на основе анализа данных и обучения. Это может включать в себя машинное обучение, нейронные сети и другие технологии.

5. Взаимодействие с окружающей средой: Роботы могут взаимодействовать с окружающей средой различными способами, например, через механические захваты, дисплеи или звуковые сигналы.

6. Управление: Роботы могут быть управляемыми с помощью удаленного управления оператором или автономными, когда они способны самостоятельно принимать решения и выполнять задачи.

 

Эти основные принципы работы роботов варьируют в зависимости от типа робота и его предназначения. Робототехника — это широкая область, которая объединяет знания из различных дисциплин, таких как электроника, механика, программирование и искусственный интеллект, для создания эффективных и умных устройств.

 

Основные компоненты робота:

1. Датчики: Датчики играют важную роль в работе роботов, поскольку они помогают им воспринимать окружающую среду. В зависимости от задачи, которую робот должен выполнить, используются различные типы датчиков. Например:

   - Камеры: для визуального восприятия окружающей среды.

   - Гироскопы и акселерометры: для определения ориентации и движения робота.

   - Датчики расстояния: для измерения расстояния до объектов.

   - Датчики касания: для обнаружения контакта с объектами.

 

2. Моторы и приводы: Моторы и приводы обеспечивают роботу способность двигаться и выполнять различные действия. В зависимости от типа робота, могут использоваться различные виды моторов, такие как:

   - Шаговые двигатели: для точного позиционирования.

   - Серводвигатели: для плавного управления позицией и скоростью.

   - DC-моторы: для простых движений.

 

3. Микроконтроллеры: Микроконтроллеры являются "мозгами" робота, управляя его поведением и действиями. Они принимают данные от датчиков, обрабатывают информацию и управляют моторами и другими устройствами. Микроконтроллеры могут быть программированы с использованием различных языков программирования, таких как C++, Python или Arduino IDE.

 

4. Источник питания: Роботы нуждаются в источнике энергии для работы всех своих компонентов. Обычно это может быть аккумулятор или батареи, которые обеспечивают электричество для работы моторов, микроконтроллеров и других устройств.

 

5. Корпус и механика: Корпус робота служит для защиты внутренних компонентов и обеспечивает его физическую структуру. Механика робота включает в себя все механизмы, необходимые для движения и манипулирования объектами.

 

Это основные компоненты робота, которые работают вместе, чтобы обеспечить его функциональность и способность выполнять задачи. Комбинация этих компонентов определяет возможности и характеристики конкретного робота.

 

Вопросы для обсуждения возможностей роботов в повседневной жизни и в различных отраслях:

 

1. Какие задачи в повседневной жизни можно автоматизировать с помощью роботов?

2. Какие отрасли промышленности могут получить наибольшую пользу от использования роботов?

3. Какие преимущества и недостатки связаны с заменой человека роботами на рабочих местах?

4. Как роботы могут помочь в улучшении условий труда и безопасности работников?

5. Какие новые возможности и перспективы открываются благодаря развитию робототехники в медицине и здравоохранении?

6. Какие социальные и этические вопросы возникают в связи с распространением использования роботов в обществе?

7. Какие проблемы и вызовы стоят перед разработчиками роботов при создании автономных систем?

 

Эти вопросы могут быть отправной точкой для обсуждения потенциала и перспектив использования роботов в различных сферах жизни и работы.

 

Практическое задание (если нет робототехнического набора, продолжаем на втором уроке).

Пайка паяльником — это процесс соединения металлических деталей с помощью расплавленного припоя. Этот навык может быть полезен как для ремонта электроники, так и для создания собственных электронных устройств. Вот пошаговая инструкция по пайке паяльником:

 

1. Подготовка оборудования:

   - Подготовьте паяльник и припой. Убедитесь, что паяльник нагрелся до рабочей температуры.

   - При необходимости, используйте паяльную пасту или флюс для улучшения сцепления припоя с металлом.

 

2. Подготовка поверхности:

   - Очистите поверхность места для пайки от окислов и загрязнений с помощью специальной губки или спирта.

   - Если паяете провода, обнажите их концы на несколько миллиметров.

 

3. Пайка:

   - Нанесите небольшое количество припоя на кончик паяльника.

   - Нагрейте место для пайки и приложите кончик паяльника к поверхности.

   - Дайте припою расплавиться и равномерно распределиться по месту соединения.

   - Удалите паяльник и дайте припою застыть.

 

4. Завершение:

   - Проверьте соединение на прочность и отсутствие короткого замыкания.

   - При необходимости, удалите излишки припоя или проведите дополнительную пайку.

 

5. Безопасность:

   - Всегда носите защитные очки и одежду, чтобы предотвратить возможные ожоги.

   - Работайте в хорошо вентилируемом помещении, чтобы избежать вдыхания паров припоя.

 

Практика играет важную роль в освоении навыка пайки паяльником. Начните с простых упражнений на пайку проводов или контактов, а затем переходите к более сложным задачам. Постепенно вы станете более уверенными и опытными в этом процессе.

 

3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА "Мой робот-помощник" (25 минут)

- Разделение учащихся на группы.

- Выбор задачи для создания робота-помощника (например, уборка комнаты, доставка предметов и т.д.).

- Планирование конструкции робота и выбор необходимых компонентов.

- Сборка и программирование робота.

- Тестирование работы робота и корректировка ошибок.

 

4. Заключение (5 минут)

- Обсуждение результатов практической работы.

- Подведение итогов урока и выявление новых знаний и навыков, полученных учащимися.

 

Домашнее задание:

- Подготовить отчет о выполненной практической работе "Мой робот-помощник" с описанием конструкции, принципа работы и результатами тестирования.

 

Урок завершен.