Робототехника детям — что это такое, история робототехники

Цифровая грамотность для взрослых и детей

229 подписчиков

Мы с вами приступаем к изучению такого интересного направления, как робототехника. Хочу вам немного рассказать и показать, что это такое.

Что такое робототехника?

Это проектирование автоматизированных технических систем. Простыми словами, или то, чем мы с вами будем заниматься — это создание роботов при помощи специальных конструкторов образовательного типа.

Откуда это слово появилось и кого считают родоначальником робототехники.

Наверняка, когда вы слышите слово "робот" вы представляете себе каких-то трансформеров, либо роботов-андроидов, похожих на человека.
Но на самом деле роботы такими были не всегда.

Впервые слово "робот" употребил чешский писатель Карел Чапек в своей книге "Россумский универсальный робот". Как выглядел этот робот? Он похож на рыцаря. Слово робот прижилось, хотя тот робот из книги мало похож на роботов к которыми мы привыкли. Но это слово используется. Эта книга была написана 102 года тому назад в 1921 году.

Александрийский маяк — одно из семи чудес света и одно из самых загадочных сооружений в истории. Он был построен в III веке до н.э и поражал своими размерами, а также видимым издалека очень ярким светом, происхождение которого до сих пор не установлено. Говорят, маяк мог уничтожать вражеские корабли, когда они приближались к Александрии. Интересно, что древние авторы писали о том, что на маяке имелось... четыре робота женского пола. Позолоченные девы выполняли различные функции: одна показывала скорость, вторая предупреждала о мелях, третья издавала звуковые сигналы, а четвертая - определяла направление ветра.

Первая известная схема робота — это чертёж механического голубя, который умел летать при помощи пара. Создан он был греческим математиком Архитом из Тарентума, примерно в 400 году нашей эры.

Также был найден и чертёж робота, созданный Леонардо да Винчи приблизительно в 1495 году. Мы не знаем построил ли Леонардо в свое время подобного робота, но этот был собран по его чертежам. И даже фактически работал, даже мог произвести пару движений руками и головой.

Французский изобретатель Жак де Вокансон жил и работал в 18 веке. Самые известные его изобретения это медные утки и флейтист. Утки порхали, били крыльями, клевали рассыпанный корм. Флейтист был автоматоном с человеческий рост, внутри которого устроены были пружины и меха, проводившие воздух в различные части механизма так, что губы автомата и его пальцы совершали правильные движения по флейте.

В 1543 году английский математик Джон Ди спроектировал деревянного жука, способного летать! Правда, по свидетельству очевидцев, очень невысоко и очень недолго.

Канадский ученый Джордж Мур в 1893 году создал ходящего парового человека в натуральную величину, который работал на газе и мог достигать скорости 14 км/ч. А если видел, что навстречу идет одноклассник, то переходил на другую сторону улицы со скоростью до 35 км/ч!

Другой идущий робот был представлен 1900 году изобретателем Луи Филипом Перю. Его робот был задействован как перевозчик кареты.

И все же считается, что человек, создавший первого действующего робота – американский инженер Рой Уэнсли из корпорации Westinghouse Electric Company. Разработанный им в 1928 году механизм под названием «Герберт Телевокс» представлял собой человекоподобную машину, способную открывать двери и окна, отключать духовку, электродвигатели и т. д. Важнейшим отличием этого изобретения от автоматонов являлось умение отвечать и реагировать на команды, подаваемые ему по телефону. При этом робот был не подключен к линии напрямую – он, подобно человеку, с помощью встроенного микрофона слушал приказания. Из-за несовершенства технологий того времени эти команды представляли собой не обычную речь, а определенную последовательность гудков, писков, скрежетов и других звуков различной тональности.

В 1948 году в США компанией General Electric был создан первый промышленный робот для работы на атомном реакторе. Его особенностью было наличие обратной связи – оператор мог не только видеть его перемещение в рабочем пространстве, но и чувствовать силу, которую развивал захват манипулятора, что позволяло управлять механизмом более точно.

В середине 50-х годов американец Джордж Девол основал компанию Unimation, которая занималась выпуском первых серийных промышленных роботов, программируемых с помощью перфокарт. Уже к середине 60-х годов в развитых странах насчитывалось несколько десятков компаний, наладивших выпуск подобных машин.

Листайте вправо. чтобы увидеть другие фото роботов!

СОВРЕМЕННЫЕ РОБОТЫ — НОВИНКИ

Сегодня роботы проникли практически во все сферы деятельности. Промышленность, научные исследования, энергетика, медицина, развлечения, военные действия и даже космос – современные автоматические или дистанционно контролируемые механизмы используются очень широко и даже постепенно вытесняют человеческий труд.

Развитие роботов идет по нескольким направлениям – улучшение механизмов и приводов, совершенствование алгоритмов, внедрение самообучающихся систем управления (слабого искусственного интеллекта), а также разработка новых интерфейсов «человек-компьютер».

Роботизация тесно переплетается с биотехнологиями и кибернетикой, результатом чего является создание кибернетических организмов (киборгов), функциональных бионических протезов, полностью автономных автомобилей, кораблей, космических и летательных аппаратов (в том числе военных).

ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ

Есть несколько классификаций промышленных роботов: по типу управления, по степени мобильности, по области применения и специфике совершаемых операций.

По типу управления:

Управляемые роботы: требуют, чтобы каждым их движением управлял оператор. В силу узости областей применения распространены мало. Да и не совсем роботы.

Автоматы и полуавтономные роботы: действуют строго по заданной программе, зачастую не имеют сенсоров и не способны корректировать свои действия, не могут обойтись без участия рабочего.

Автономные: могут совершать запрограммированный цикл действий без участия человека, согласно заданным алгоритмам и корректируя свои действия по мере необходимости. Такие роботы способны полностью перекрыть поле деятельности на своем участке конвейера, без привлечения живой рабсилы.

По функциям и сфере применения:

Роботы разделяются по назначению и исполняемым функциям, вот лишь некоторые из них: промышленные роботы бывают универсальные, сварочные, машиностроительные, режущие, комплектовочные, сборочные, упаковочные, складские, малярные.

Вряд ли найдется такая область человеческой деятельности, где роботы не смогли бы сделать труд человека более творческим, взяв всю монотонную и опасную часть работы на себя.

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РОБОТЫ

например, прополочные роботы, роботы по сбору цитрусовых или клубники, умные сборщики почвенных образцов, системы прореживания, роевые роботы точного посева, пастухи, мониторы состояния растений, летающие роботы-садоводы, системы автономного управления тракторами и комбайнами, многофункциональные роботы

МЕДИЦИНСКИЕ РОБОТЫ

роботы-хирурги, роботы-антидепрессанты для космонавтов, зоотерапевты, врачи на расстоянии, фармацевты, экзоскелеты для парализованных людей, онкологи-диагносты

МОРСКИЕ РОБОТЫ

Морские роботы могут использоваться для решения самых разных задач, причем их список военные составили далеко не полостью. В частности, командования военно-морских сил многих стран уже определились, что морские роботы могут быть полезны для разведки, картографирования дна, поиска мин, патрулирования входов в морские базы, обнаружения и сопровождения кораблей, охоты на подводные лодки, ретрансляции сигналов, дозаправки самолетов и нанесения ударов по наземным и морским целям. Для выполнения таких заданий сегодня разрабатываются сразу несколько классов морских роботов.

Условно морских роботов можно разделить на четыре большие класса: палубные, надводные, подводные и гибридные. К палубным аппаратам относятся различного рода беспилотники, запускаемые с палубы корабля, надводным — роботы, способные передвигаться по воде, к подводным — автономные корабли, предназначенные для работы под водой. Гибридными морскими роботами принято называть аппараты, способные одинаково эффективно функционировать в нескольких средах, например, в воздухе и на воде или в воздухе и под водой. Надводные и подводные аппараты используются военными, да и не только ими, уже несколько лет.

КОСМИЧЕСКИЕ РОБОТЫ

космические роботы — это роботы, используемые в космосе. Этот тип будет включать в себя роботы, используемые на Международной космической станции, Canadarm, которая использовалась в «Шаттлах», а также марсоходы и другие роботы, используемые в космосе.

АВИАЦИОННЫЕ РОБОТЫ

Автопилот. Всем известно, что большую часть полёта самолёт управляется встроенным бортовым роботом - автопилотом. Активное участие экипажа самолёта требуется только при взлёте и посадке. Автопилот - это система, автоматически ведущая лайнер по заданному курсу с соблюдением параметров скорости и высоты. Пилот должен вести наблюдение за показателями приборов. Автопилот использует информацию датчиков установленных на борту самолёта и информацию, передаваемую с наземных датчиков. Он также способен устранить ошибки управления, вызванные человеческим фактором. Это значительно повысило безопасность полётов.
Беспилотные летательные аппараты. Они используются для выполнения заданий, которые могут быть опасны для жизни человека. Беспилотники оснащены различными датчиками, системой радиолокации, камерами наблюдения. Применяться могут в военных целях и для нужд гражданской авиации. Они получили широкое распространение для ведения съёмки с высоты птичьего полёта, для чего ранее использовались самолёты или вертолёты. Полиция использует их для наблюдения за определёнными территориями. В сельском хозяйстве они применяются для отпугивания птиц на полях во время созревания урожая, и с той же целью используются в аэропортах на взлётно-посадочных полосах. Спасательные службы пользуются ими для получения информации в опасных или труднодоступных местах.
Роботизированные стойки регистрации пассажиров и распечатки посадочных талонов в аэропортах.
Роботы-полицейские. Это телекамеры, сканирующие лица людей в аэропорту, чтобы обнаружить разыскиваемых преступников.
Роботизированное устройство для приёма багажа.
Роботы информаторы. Интерактивные устройства предоставляющие информацию пассажирам. Они оснащены дисплеем и могут указать направление движения, дать информацию о рейсе, время прибытия или отправления.
Роботизированные устройства для уборки помещений аэропорта. Они самостоятельно передвигаются и автоматически огибают людей и препятствия. В нужное время отправляются в заданные места для подзарядки.

ЭКСТРЕМАЛЬНАЯ РОБОТОТЕХНИКА

Экстремальная робототехника – раздел робототехники, основной целью которой является создание и внедрение роботов и полноценных робототехнических комплексов, используемых в экстремальных условиях. Такие условия могут быть как природного, так и техногенного происхождения.

Виды экстремальной робототехники

Экстремальная робототехника разделяется на несколько основных направлений:

военная (беспилотные разведчики, машины для минирования/разминирования местности, устройства для оказания первой медицинской помощи раненым). Все эти устройства позволяют человеку качественно выполнять свои обязанности, не подвергая себя риску. Роботы, производящие разминирование, способны проникать в труднодоступные места, например под завалы, осматривать подозрительные объекты и проводить их транспортировку. Дополнительным преимуществом является тот факт, что роботы могут работать не только индивидуально, но и целыми группами.
подводная. Устройства позволяют проводить подводные исследования без непосредственного присутствия человека. Это не только позволяет снизить риск для самих исследователей, но и повысить качество собранных данных: робот может проводить под водой гораздо больше времени, не испытывая усталости или других физических симптомов, а значит не будет отвлекаться от миссии.
космическая. Освоение космических просторов с любой стороны – экстремальное занятие, которое требует отличной физической подготовки, выносливости и знаний. Но даже при наличии всех этих факторов, риск остается велик, поэтому, гораздо логичнее использовать машину, управляемую группой ученых, чем подвергать космонавта опасности.

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ РОБОТОТЕХНИКА

Современное образование невозможно представить без использования высоких технологий и роботизации. Школы повсеместно оснащаются электронными досками, в университетах появляются роботизированные системы для изучения программирования и инженерного дела.

Образовательная робототехника предлагает игровые наборы в виде роботов, обучающих детей программированию. В игрушки встроены микросхемы, которые можно перепрограммировать, чтобы устройство выполняло определенные действия.

Одним из крупнейших производителей является знаменитая компания LEGO. Они выпускают обучающие конструкторы, собирая которые дети познают основы инженерного дела. А с помощью набора WeDo 2.0 учащиеся могут получить ещё и начальные навыки программирования, проектирования и научной деятельности.