Тема: § 49 Промышленные роботы, их классификация, назначение, использование. § 50 Практическая работа «Использование операторов ввода-вывода в визуальной среде программирования»

 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА

Тема: § 49 Промышленные роботы, их классификация, назначение, использование. § 50 Практическая работа «Использование операторов ввода-вывода в визуальной среде программирования»

Цели урока:

1. Познакомить учащихся с понятием промышленных роботов и их ролью в современной промышленности.
2. Изучить основные типы промышленных роботов и их классификацию.
3. Рассмотреть практические примеры использования промышленных роботов в различных отраслях.

ПЛАН УРОКА

Введение:

• Обсуждение термина "промышленные роботы" и их значимости для современной промышленности.
• Примеры использования промышленных роботов в различных отраслях: автомобильная промышленность, производство электроники, пищевая промышленность и др.

Часть 1: Промышленные роботы: классификация

• Рассмотрение основных типов промышленных роботов:
• Манипуляторы.
• Мобильные роботы.
• Промышленные автоматизированные системы.
• Обсуждение особенностей каждого типа роботов и их применение в различных сферах промышленности.

Часть 2: Назначение и использование промышленных роботов

• Изучение практических примеров использования промышленных роботов в различных отраслях:
• Сборка и монтаж в автомобильной промышленности.
• Сварка и обработка материалов в металлообработке.
• Упаковка и сортировка в пищевой промышленности.
• Обсуждение преимуществ автоматизации с использованием промышленных роботов: повышение производительности, снижение затрат, улучшение качества и безопасности.

Часть 3: Практическая работа "Использование операторов ввода-вывода в визуальной среде программирования"

• Обучение учащихся работе с операторами ввода-вывода в визуальной среде программирования (например, блочном программировании).
• Практические задания для закрепления материала: создание программы для управления виртуальным промышленным роботом с использованием операторов ввода-вывода.

Заключение:

• Подведение итогов урока: обсуждение ключевых понятий, основных идей и полученных знаний.
• Поощрение учащихся к дальнейшему изучению и экспериментированию с программированием и промышленными роботами.

Домашнее задание:

• Провести исследование о применении промышленных роботов в одной из отраслей промышленности и подготовить краткий доклад.

 

ПЛАН УРОКА

Введение:

·           Обсуждение термина "промышленные роботы" и их значимости для современной промышленности.

·           Примеры использования промышленных роботов в различных отраслях: автомобильная промышленность, производство электроники, пищевая промышленность и др.

Часть 1: Промышленные роботы: классификация

Давайте рассмотрим основные типы промышленных роботов более подробно:

1.     Манипуляторы:

·         Описание: Манипуляторы — это робототехнические системы, оснащенные механическими конструкциями, позволяющими перемещать объекты и выполнять различные операции.

·         Применение: они широко используются в промышленности для выполнения задач сборки, манипулирования, погрузки и разгрузки, упаковки, а также обработки материалов.

·         Характеристики: Манипуляторы обычно состоят из нескольких звеньев (суставов), которые обеспечивают им гибкость и маневренность. Они оснащены различными типами схватов и инструментов, которые могут быть адаптированы под конкретные задачи.

2.     Мобильные роботы:

·         Описание: Мобильные роботы — это робототехнические системы, способные к передвижению по окружающей среде.

·         Применение: они могут использоваться для различных задач, таких как инспекция и мониторинг, доставка грузов, уборка помещений, а также для выполнения специализированных операций на сложных и недоступных для людей территориях.

·         Характеристики: Мобильные роботы обычно оснащены колесами, гусеницами или ногами для передвижения. Они могут быть автономными или управляемыми оператором, а также обладать различными сенсорами и системами навигации для ориентации в пространстве.

3.     Промышленные автоматизированные системы:

·         Описание: Промышленные автоматизированные системы - это комплексные робототехнические системы, предназначенные для автоматизации производственных процессов в промышленности.

·         Применение: они могут использоваться для широкого спектра задач, включая сборку, сварку, обработку материалов, упаковку, сортировку и транспортировку готовой продукции.

·         Характеристики: Промышленные автоматизированные системы могут включать в себя как манипуляторы и мобильные роботы, так и другие типы робототехнических устройств, а также специализированное оборудование, конвейеры, системы визуального распознавания и управления, а также системы управления производственными процессами.

Каждый из этих типов промышленных роботов имеет свои уникальные характеристики и применение, и их выбор зависит от конкретных потребностей и требований производства.

 

·           Обсуждение особенностей каждого типа роботов и их применение в различных сферах промышленности.

 

1.     Манипуляторы:

·         Какие основные характеристики отличают манипуляторы от других типов промышленных роботов?

·         Какие задачи в промышленности эффективно выполняются с помощью манипуляторов?

·         В каких отраслях промышленности манипуляторы наиболее востребованы и почему?

2.     Мобильные роботы:

·         Каковы преимущества использования мобильных роботов по сравнению с стационарными системами?

·         В каких сферах промышленности мобильные роботы наиболее полезны и эффективны?

·         Какие вызовы могут возникнуть при использовании мобильных роботов в промышленности, и как их можно преодолеть?

3.     Промышленные автоматизированные системы:

·         Чем отличаются промышленные автоматизированные системы от отдельных манипуляторов и мобильных роботов?

·         Какие преимущества предоставляют промышленные автоматизированные системы в производственном процессе?

·         Какие типы задач могут быть автоматизированы с помощью промышленных автоматизированных систем, и какие примеры применения можно привести из различных отраслей промышленности?

4.     Сравнение и комбинация типов роботов:

·         В каких случаях комбинация манипуляторов и мобильных роботов может быть наиболее эффективной?

·         Какие примеры успешного сочетания различных типов роботов можно привести из промышленной практики?

·         Как выбрать оптимальный тип робота или их комбинацию для конкретного производственного процесса?

5.     Тенденции развития и перспективы использования:

·         Какие тенденции в развитии промышленной робототехники можно наблюдать сегодня?

·         Какие новые технологии и возможности могут изменить использование промышленных роботов в ближайшем будущем?

·         Каким образом промышленные роботы могут влиять на конкурентоспособность предприятий в условиях быстро меняющегося рынка?

 

Часть 2: Назначение и использование промышленных роботов

·           Изучение практических примеров использования промышленных роботов в различных отраслях:

Примеров использования промышленных роботов в различных отраслях:

1.     Сборка и монтаж в автомобильной промышленности:

·         Пример: Использование манипуляторов для сборки автомобильных компонентов, таких как двигатели, трансмиссии, сиденья, окон и дверей.

·         Описание: Роботы могут точно выполнять задачи сборки и монтажа, обеспечивая высокую скорость и качество производства. Они могут использоваться для нанесения клея, установки крепежных элементов, сварки и сборки сложных узлов.

2.     Сварка и обработка материалов в металлообработке:

·         Пример: Автоматизированные сварочные роботы для сварки металлических деталей и конструкций.

·         Описание: Роботы оснащены сварочными горелками и могут точно управляться для выполнения различных типов сварочных операций. Они могут работать на высоких скоростях и обеспечивать равномерное качество сварки, что делает их эффективным решением для массового производства.

3.     Упаковка и сортировка в пищевой промышленности:

·         Пример: Промышленные роботы для упаковки и сортировки продуктов в пищевой промышленности.

·         Описание: Роботы могут автоматически упаковывать продукты в контейнеры, пакеты или коробки с высокой скоростью и точностью. Они также могут использоваться для сортировки продуктов по типу, размеру, весу или другим характеристикам, что помогает оптимизировать процесс упаковки и доставки.

Эти примеры демонстрируют, как промышленные роботы могут быть успешно применены в различных отраслях для автоматизации процессов производства, улучшения качества и эффективности работы, а также снижения затрат и рисков.

 

Вот несколько вопросов для обсуждения преимуществ автоматизации с использованием промышленных роботов:

1.     Повышение производительности:

·         Как автоматизация с помощью промышленных роботов может повысить производительность производственных процессов?

·         Какие конкретные задачи и операции могут быть выполнены более эффективно и быстро с помощью роботов по сравнению с ручным трудом?

·         Какие примеры успешной автоматизации производственных процессов с использованием роботов можно привести из различных отраслей промышленности?

2.     Снижение затрат:

·         Как использование промышленных роботов может помочь снизить операционные затраты предприятия?

·         В каких областях производства можно ожидать наибольших экономических выгод от автоматизации с использованием роботов?

·         Какие факторы и расходы могут быть сокращены благодаря внедрению робототехники в производственные процессы?

3.     Улучшение качества:

·         Какие преимущества в качестве продукции или услуг могут быть достигнуты благодаря автоматизации с использованием роботов?

·         Как роботы могут обеспечить более высокую точность и консистентность в выполнении задач, по сравнению с человеческим трудом?

·         Какие технические инновации и возможности могут быть реализованы только с помощью автоматизированных систем и роботов?

4.     Улучшение безопасности:

·         Как автоматизация производственных процессов с помощью роботов может повысить безопасность рабочей среды?

·         Какие опасности и риски для работников могут быть снижены или устранены благодаря использованию роботов?

·         Какие меры безопасности и системы защиты используются для предотвращения аварийных ситуаций и обеспечения безопасного взаимодействия между роботами и людьми?

Обсуждение этих вопросов позволит лучше понять значимость автоматизации с использованием промышленных роботов и оценить ее положительные влияния на различные аспекты производственной деятельности.

 

Часть 3: Практическая работа "Использование операторов ввода-вывода в визуальной среде программирования"

·           Обучение учащихся работе с операторами ввода-вывода в визуальной среде программирования (например, блочном программировании).

Блочное программирование (иногда также называемое визуальным программированием) — это метод программирования, в котором программы создаются путем составления блоков кода или графических элементов в определенном порядке. Этот подход делает процесс программирования более доступным и интуитивно понятным, особенно для новичков и детей. Вот основные принципы и принципы работы блочного программирования:

1.     Блоки кода: В блочном программировании программы строятся путем перетаскивания и объединения блоков кода, представляющих различные команды и операции. Каждый блок представляет собой определенное действие или функцию.

2.     Визуальное представление: Блочные языки программирования обычно используют графические элементы, такие как цветные блоки, иконки и стрелки, чтобы представить код. Это делает программирование более наглядным и понятным.

3.     Связи между блоками: Блоки кода могут быть соединены стрелками или линиями, чтобы указать последовательность выполнения команд и передачу данных между ними.

4.     Интерактивность: Блочные языки программирования часто предлагают возможность создавать интерактивные программы, такие как игры или анимации, где пользователь может взаимодействовать с созданным содержимым.

5.     Простота и доступность: Блочное программирование обычно ориентировано на начинающих программистов и детей, поэтому оно обладает простым и интуитивно понятным интерфейсом, который не требует знания конкретного языка программирования.

Примеры блочных языков программирования, которые используются для создания визуальных программ, включают в себя:

1.     Scratch: Scratch — это популярный блочный язык программирования, разработанный Массачусетским технологическим институтом (MIT). Он предназначен для создания интерактивных и анимационных проектов и широко используется в образовании.

2.     Blockly: Blockly — это библиотека открытого исходного кода, разработанная Google, которая позволяет создавать визуальные блоки программирования. Она используется в различных проектах и приложениях, включая обучение программированию и разработку приложений.

3.     Snap!: Snap! - это расширенная версия языка программирования BYOB (Build Your Own Blocks), основанная на Scratch. Он предоставляет более широкие возможности программирования и более гибкий интерфейс для создания проектов.

Эти блочные языки программирования предоставляют возможность создавать различные проекты, от простых игр и анимаций до более сложных программ и приложений, используя интуитивный и визуальный подход к программированию.

 

 

·           Практические задания для закрепления материала: создание программы для управления виртуальным промышленным роботом с использованием операторов ввода-вывода.

https://scratch.mit.edu/projects/editor/?tutorial=getStarted

https://blockly.ru

Заключение:

·           Подведение итогов урока: обсуждение ключевых понятий, основных идей и полученных знаний.

·           Поощрение учащихся к дальнейшему изучению и экспериментированию с программированием и промышленными роботами.

Домашнее задание:

·           Провести исследование о применении промышленных роботов в одной из отраслей промышленности и подготовить краткий доклад.