Робототехника основные понятия презентация. Презентация "Робототехника и Искусственный Интеллект" по физике – проект, доклад. Компании-производители образовательных роботов

Программа «Лего робот» для обучающихся начальной школы « Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире » Д. А. Медведев Выступление Зав. ОДОД, педагога дополнительного образования Вагеник И.Ю. ГБОУ лицей 144Калининского района г. Санкт-Петербург, 2013


Конструирование роботов - что же это такое? Еще одно веяние моды или требование времени? Чем занимаются школьники в кружках лего - конструирования: играют или учатся? Для изучения технологии и информатики Для повышения мотивации к изучении указанных предметов, а так же механики, физики, математики, а так же развития познавательной, исследовательской деятельности учеников.





Lego позволяет обучающимся: совместно обучаться в рамках одной группы; распределять обязанности в своей группе; проявлять повышенное внимание культуре и этике общения; проявлять творческий подход к решению поставленной задачи; создавать модели реальных объектов и процессов; видеть реальный результат своей работы.






ЧТО МЫ ДЕЛАЛИ НА ЗАНЯТИЯХ Одно занятие - это два урока по 45 минут. Обычно команда из двух человек работает с одним конструкторским набором и одним ноутбуком. По инструкции собираем модель, составляем для неё программу, проводим испытания. Модели очень оригинальные, самим такие не придумать! С некоторыми моделями можно провести эксперименты, а с некоторыми – игры. Для каждой модели можно написать несколько вариантов программ, добавить звуковое и графическое сопровождение.


А ЕЩЁ? Собрать модель по инструкции легко. Важно разобраться, какие механизмы позволяют ей двигаться. Мы изучили принципы действия мотора, вращающего ось, рычага, кулачка. Познакомились с зубчатой и ременной передачами. Узнали, что такое шкив и червячное колесо. Теперь в новых моделях мы сможем использовать эти механизмы.



Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com


Подписи к слайдам:

Образовательная робототехника Учитель физики, информатики Образцов Евгений Витальевич Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя школа № 66» Г. Хабаровска

Цель программы: формирование и развитие творческих и познавательных способностей учащихся средствами наборов Arduino и современных компьютерных технологий. Проект «Образовательная робототехника» , предназначен содействовать развитию детского научно-технического творчества, способствовать популяризации инженерного образования в школе.

Образовательная робототехника – это инструмент, закладывающий прочные основы системного мышления, интеграция информатики, математики, физики, черчения, технологии, естественных наук с развитием инженерного творчества. Внедрение технологий образовательной робототехники в учебный процесс способствует формированию личностных, регулятивных, коммуникативных и, без сомнения, познавательных универсальных учебных действий, являющихся важной составляющей ФГОС.

Занятия робототехникой дают хороший задел на будущее, вызывают у ребят интерес к научно-техническому творчеству. Заметно способствуют целенаправленному выбору профессии инженерной направленности.

Образование должно соответствовать целям опережающего развития, другими словами, обеспечивать изучение не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем. Образовательная робототехника в полной мере реализует эти задачи.

Отличительная особенность Заключается в том, что состоит из 12 разделов, расположенных по сложности изучаемого материала и увеличением доли практических занятий. Практические занятия по программе связаны с использованием вычислительной техники: компьютеров и комплектов Ардуино. Программа ориентирована на применение электротехнических и робототехнических средств в жизни человека.

Новизна Программа «Мир Arduino » является дополнительной общеобразовательной (общеразвивающей) программой, и составлена с учетом тенденций развития современных информационных технологий, что позволяет сохранять актуальность реализации данной программы. Основной акцент в освоении данной программы делается на использование проектной деятельности и самостоятельность в создании проектов и роботов, что позволяет получить полноценные и конкурентоспособные продукты. Проектная деятельность, используемая в процессе обучения, способствует развитию основных компетентностей учащегося, а также обеспечивает связь процесса обучения с практической деятельностью за рамками образовательного процесса. Творческое, самостоятельное выполнение практических заданий, задания в форме описания поставленной задачи или проблемы, дают возможность учащемуся самостоятельно выбирать пути ее решения. Содержание дополнительного образования в области робототехники не стандартизируется, работа с учащимся происходит в соответствии с его интересами, его выбором, что позволяет безгранично расширять его образовательный потенциал.

Метапредметные связи В ходе занятий ребята не только и не столько занимаются робототехникой, сколько используют ее, как некий интерактивный элемент, с помощью которого некие теоретические знания закрепляются на практике. Теоретические знания могут быть, как по точным наукам: математике и физике, так и по естественным: химии, астрономии, биологии, экологии. Предмет «Технология» Наиболее гармонично образовательная робототехника встраивается в такие разделы предмета «Технологии» как «Машины и механизмы», «Графическое представление и моделирование», «Электротехнические работы». Предмет «Математика» Одним из ярких и простых примеров закрепления знаний из школьного курса математики является расчет траектории движения робота. В зависимости от уровня знаний здесь могут использоваться как и обычный метод проб и ошибок, так и научный подход: здесь им могут понадобиться и свойства пропорции (6-7 класс), и знание формулы длины окружности (8-9ый) и даже тригонометрия (10-11 класс).

Метапредметные связи Предмет «Физика» На уроках физики робототехнику можно применять для лабораторных, практических работ и опытов, а также для исследовательской проектной деятельности при изучении разделов: «Физика и физические методы изучения природы», «Механические явления», «Тепловые явления», «Электрические и магнитные явления», «Электромагнитные колебания и волны». Предмет «Информатика» Образовательные конструкторы позволят более интенсивно формировать ключевые компетенции учащихся на уроках информатики при изучении разделов: «Информационные основы процессов управления», «Представление об объектах окружающего мира», «Представление о системе объектов», «Основные этапы моделирования», «Алгоритмы. Исполнитель алгоритма», «Среда программирования», «Архитектура ПК. Взаимодействие устройств компьютера».

Внеурочная деятельность Проектно-ориентированная работа с конструктором позволяет организовать факультативное, домашнее и дистанционное обучение. В школе ребята могут заниматься в кружках, на факультативах, посещать занятия на базе учреждений дополнительного образования. Формы работы могут быть разнообразными: общеразвивающие кружки для ребят начального и среднего звена; проектно-исследовательские кружки для старшеклассников, включение исследований на базе образовательных конструкторов в деятельность научного общества учащихся и многое другое. Организация кружков по робототехнике позволяет решить целый спектр задач, в том числе привлечение детей группы риска, создание условий для самовыражения подростка, создание для всех детей ситуации успеха, ведь робототехника - это еще и способ организации досуга детей и подростков с использованием современных информационных технологий. Кроме того, благодаря использованию образовательных конструкторов мы можем выявить одаренных детей, стимулировать их интерес и развитие навыков практического решения актуальных образовательных задач.

Профессиональное образование Подходя к моменту перехода на ступень профессионального образования, школьник благодаря образовательной робототехнике, как правило, уже сделал свой профессиональный выбор. Встраивание робототехники в образовательный процесс в учреждениях профессионального образования, будь то учреждение НПО, СПО, ВУЗ, помогает подростку не просто развивать в себе технические наклонности, происходит понимание сути выбранной профессии. Робототехника позволяет реализовать уже профессиональные знания через моделирование, конструирование и программирование. Главная цель на этапе встраивания робототехники на ступени профессионального образования - обеспечить взаимодействие образования, науки и производства.

Соревнования по робототехнике Одним из важных аспектов стимулирования детей к самостоятельному развитию творческой мыслительной деятельности и поддержанию интереса к техническому обучению является их участие в конкурсах, олимпиадах, конференциях и фестивалях технической направленности. Существует целая система соревнований по робототехнике разного уровня: региональные, межрегиональные, всероссийские, международные, такие как фестиваль «Проекты действующих моделей роботов», Робомех, JuniorSkills Russia и др. Соревнования по робототехнике отличаются от других конкурсных мероприятий по нескольким параметрам: Зрелищность: ребенок видит положительную работу своих сверстников, передовые инженерно-технические достижения, новые решения в области робототехники. Состязательность: позволяет выявить наиболее подготовленную команду, способную оперативно решить поставленную тренером (организатором) задачу. Азартность: стремление детей к лидерству, опережению своих сверстников, быстрому и бескомпромиссному решению поставленной задачи как нельзя лучше проявляется во время соревнований по робототехнике.

Результативность За два года работы кружка, ребята приняли участие в следующих мероприятиях: 1. 2015 год участие в городской НПК "Шаг в науку" с проектом "Мой первый робот" 2. 2016 год участие в городской НПК "Шаг в науку" с проектом "Управляемый робот с дистанционным видеонаблюдением" 3. 2016 год городской конкурс "Дорогами воинской славы" в номинации 3D модель (стела "Помним всё!") 2-е место. 4. 2016 год городской фестиваль бизнес проектов "Хабаровск НАШ" с проектом "Универсальный радиомодуль в системе управления "Умный дом", финалисты. 5. 2016 год городской фестиваль-выставка "Действующие модели роботов" 1-е и 3-е место. 6. 2016 год участие в региональном чемпионате JunorSkills Russia

Результативность Созданы несколько моделей роботов, робот «Щенок», робот с дистанционным видеонаблюдением, робот – сортировщик, шагающий робот. В разработке ещё находятся 2 робота: робот – манипулятор и луноход.

Результативность После первого года обучения учащиеся владеют знаниями по: основным понятиям электротехники и робототехники; ардуино и его видам; устройству и принципу функционирования Ардуино и отдельных элементов; основной структуре и принципам программирования микроконтроллеров Ардуино;

Результативность После первого года обучения учащиеся владеют умениями по: созданию базовых проектов из комплектов Ардуино по готовым схемам; подключению и использованию сенсоров, двигателей; составлению программ для проекта Ардуино; самостоятельному поиску нужной информации из разных источников, для проектирования; разработке, проектированию и анализированию собственных проектов, а также моделей роботов.

Управляемый робот с дистанционным видеонаблюдением Робот «Щенок Первый робот Квадропод

Участники НПК «Шаг в науку» Участники JuniorSkills Russia Участники выставки «Проекты действующих моделей роботов»


Робототехника и Легоконструирование

  • Робототехника быстро становится неотъемлемой частью учебного процесса, потому что она легко вписывается в школьную программу обучения по техническим предметам. Ключевые опыты в физике и математике можно наглядно показать с помощью лего роботов.
  • Робототехника поощряет детей мыслить творчески, анализировать ситуацию и применять критическое мышление для решения реальных проблем. Работа в команде и сотрудничество укрепляет коллектив, а соперничество на соревнованиях дает стимул к учебе. Возможность делать и исправлять ошибки в работе самостоятельно заставляет школьников находить решения без потери уважения среди сверстников. Робот не ставит оценок и не дает домашних заданий, но заставляет работать умственно и постоянно.
  • Играть с роботами можно заниматься весело и процесс усвоения знаний идет быстрее. Робототехника в школе приучает детей смотреть на проблемы шире и решать их в комплексе. Созданная модель всегда находит аналог в реальном мире. Задачи, которые ученики ставят роботу предельно конкретны, но в процессе создания машины обнаруживаются ранее непредсказуемые свойства аппарата или открываются новые возможности его использования.
  • Различные языки программирования графическими элементами помогают школьникам мыслить логически и рассматривать вариантность действия робота. Обработка информации с помощью датчиков и настройка датчиков дают школьникам представление о различных вариантах понимания и восприятия мира живыми системами.
Робототехника(от робот и техника; англ. robotics) - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.
  • Данная презентация знакомит с конструктором Перво Робот LEGOWeDo
  • Данный конструктор позволяет учащимся работать в качестве юных исследователей, инженеров, математиков и даже писателей, предоставляя им инструкции, инструментарий и задания для межпредметных проектов. Учащиеся собирают и программируют действующие модели, а затем используют их для выполнения задач, по сути являющихся упражнениями из курсов естественных наук, технологии, математики, развития речи.
Для чего нужны роботы в школе?
  • Конструирование роботов-что же это такое?
  • Еще одно веяние моды или требование времени?
  • Чем занимаются учащиеся на занятиях лего- конструирования: играют или учатся?
Цель программы:
  • Развитие у детей интереса к техническому творчеству и обучение их конструирования через создание простейших моделей, управление готовыми моделями с помощью простейших компьютерных программ.
LEGO позволяет обучающимся:
  • совместно обучаться в рамках одной группы;
  • распределять обязанности в своей группе;
  • проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;
  • проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;
  • создавать модели реальных объектов и процессов;
  • видеть реальный результат своей работы.
Программа «Лего робот» построена на основе курса «Перворобот LEGO WeDo». На занятиях используется конструктор LEGO WeDo, позволяющий собрать 12 оригинальных моделей, и специальное программное обеспечение.
  • В конструкторе 158 элементов, из которых можно сконструировать базовых 12 моделей.
  • Конструктор ПервоРобот LEGO WeDo, предназначен в первую очередь для начальной школы (2 – 4 классы). Его вполне можно использовать и для работы со старшими классами. Работая индивидуально, парами, или в командах, учащиеся любых возрастов могут учиться, создавая и программируя модели, проводя исследования, составляя отчёты и обсуждая идеи, возникающие во время работы с этими моделями.
Что мы делаем на занятиях:
  • Одно занятие - это два урока по30 минут. Обычно команда из двух человек работает с одним конструкторским набором и одним ноутбуком.
  • По инструкции собираем модель, составляем для неё программу, проводим испытания.
  • Модели очень оригинальные, самим такие не придумать! С некоторыми моделями можно провести эксперименты, а с некоторыми – игры.
  • Для каждой модели можно написать несколько вариантов программ, добавить звуковое и графическое сопровождение
  • внеурочная деятельность на базе 2-3 –х классов. Занимаются 12 учеников. Из них 8 мальчиков и 4 девочки. Моей главной целью было вовлечь деятельность этих ребят.
Общий ход урока выглядит приблизительно так:
  • Постановка задачи
  • Способы ее решения логическим путем и определение какие именно команды должен выполнить робот
  • Конструирование робота с необходимыми блоками, моторами и сенсорами
  • Программирование
  • Отработка
  • Размышление что можно улучшить или изменить в конструкции робота или программе для более качественного решения поставленной задачи.
  • При подготовке к выставкам и соревнованиям разбор правил проведения мероприятия и технических характеристик необходимых роботов.
А еще:
  • Собрать модель по инструкции легко. Важно разобраться, какие механизмы позволяют ей двигаться. Мы изучили принципы действия мотора, вращающего ось, рычага, кулачка. Познакомились с зубчатой и ременной передачами. Узнали, что такое шкив и червячное колесо. Теперь в новых моделях мы сможем использовать эти механизмы.
  • Мы изучаем основы алгоритмизации.
  • Строим блок-схемы, сравниваем способы программирования
  • ПервоРобот WeDo предоставляет учителям средства для достижения целого комплекса образовательных целей:
  • * Развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели.
  • *Установление причинно-следственных связей.
  • * Анализ результатов и поиск новых решений.
  • * Коллективная выработка идей, упорство при реализации некоторых из них.
  • * Экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов.
  • * Проведение систематических наблюдений и измерений.
  • * Использование таблиц для отображения и анализа данных.
  • * Логическое мышление и программирование заданного поведения модели.
  • Поводя итог можно сказать, что внедрение курса «Образовательная робототехника в начальной школе» только началось. Предстоит доработка методических и дидактических материалов. Но я понимаю, что направление образовательная робототехника имеет большие перспективы развития. Оно может быть внедрено не только во внеурочную деятельность, но и в такие учебные предметы как технология, окружающий мир в начальной школе. То есть со временем нужен системный подход школы к встраиванию робототехники в образовательное пространство школы.
Наши первые достижения: Наши первые достижения: Наши первые достижения: Наши первые достижения: «Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире» Готовые работы:
  • Учитель: Кривенцов Леонид Александрович,
  • высшая квалификационная категория
  • Тема урока:
  • Асино - 2014
  • Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение –
  • средняя общеобразовательная школа №4 город Асино Томской области
Робототехника - это
  • (от робот и техника; англ. robotics) прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.
  • Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, информатика, радиотехника и электротехника.
Виды робототехники
  • Строительная
  • Промышленная
  • Бытовая
  • Авиационная
  • Экстремальная
  • Военная
  • Космическая
  • Подводная
Немного из истории
  • В основу слова «робототехника» легло слово «робот», придуманное в 1920 г. чешским писателем Карелом Чапеком для своей научно-фантастической пьесы «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы»), впервые поставленной в 1921 г. в Праге и пользовавшейся успехом у зрителей.
  • В ней хозяин завода налаживает выпуск множества андроидов, которые сначала работают без отдыха, но потом восстают и губят своих создателей.
Премьерный показ пьесы Робот это -
  • (чеш. robot, от robota - подневольный труд или rob - раб) - автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма.
  • Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животными).
  • При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.
Андроид
  • Андро́ид (от греч. корня ἀνδρ- слова ἀνήρ - «человек, мужчина» и суффикса -oid - от греч. слова εἶδος - «подобие») - человекоподобный.
  • В современном значении обычно подразумевается человекоподобный робот.
Классы роботов:
  • Манипуляционные
  • Автоматическая машина, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления, которая служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.
  • Стационарные
  • Передвижные
  • Такие роботы производятся в напольном, подвесном и портальном исполнениях. Получили наибольшее распространение в машиностроительных и приборостроительных отраслях.
  • Манипулятор - это механизм для управления пространственным положением орудий и объектов труда.
  • Манипуляционные роботы
  • поступательное движение
  • угловое перемещение
  • Виды движения
  • Сочетание и взаимное расположение звеньев определяет степень подвижности, а также область действия манипуляционной системы робота.
  • Для обеспечения движения в звеньях могут использоваться электрические, гидравлический или пневматический приводы.
  • Манипуляционные роботы
  • Частью манипуляторов (хотя и необязательной) являются захватные устройства. Наиболее универсальные захватные устройства аналогичны руке человека - захват осуществляется с помощью механических «пальцев».
  • Для захвата плоских предметов используются захватные устройства с пневматической присоской.
  • Для захвата множества однотипных деталей (что обычно и происходит при применении роботов в промышленности) применяют специализированные конструкции.
  • Вместо захватных устройств манипулятор может быть оснащен рабочим инструментом. Это может быть пульверизатор, сварочная головка, отвёртка и т. д.
Классы роботов:
  • Мобильные
  • Автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами.
  • Колесные
  • Шагающие
  • Гусеничные
Классы роботов:
  • Мобильные
  • Ползающие
  • Плавающие
  • Летающие
Плавающий робот
  • Вставить Видеофрагмент
  • https://www.youtube.com/watch?time_continue=9&v=PC2hsu0jTbo
Современные роботы
  • ASIMO
  • Асимо
  • NAO (Нао)
ASIMO (Асимо), компания HONDA
  • Вставить Видеофрагмент
  • https://www.youtube.com/watch?v=Bmglbk_Op64
  • NAO (Нао)
  • Вставить Видеофрагмент
  • https://www.youtube.com/watch?v=1W4LoQow_3o
Современные роботы Компоненты роботов
  • Приводы - это «мышцы» роботов. В настоящее время самыми популярными двигателями в приводах являются электрические, но применяются и другие, использующие химические вещества или сжатый воздух.
Приводы Законы робототехники
  • Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред.
  • Робот должен повиноваться всем приказам, которые даёт человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.
  • Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому и Второму Законам.
  • Айзек Азимов, 1965
Законы робототехники
  • В 1986 году в романе Роботы и Империя (англ. Robots and Empire) Азимов предложил Нулевой Закон:
  • 0. Робот не может причинить вред человечеству или своим бездействием допустить, чтобы человечеству был причинён вред.
  • 0. Робот не может причинить вреда человеку, если только он не докажет, что в конечном счёте это будет полезно для всего человечества.
Список используемых источников:
  • Материал взят из учебника - Е.И. Юревич, Основы робототехники.
  • http://www.prorobot.ru/slovarik/robotics-zakon.php
  • Фон презентации - http://sch1498.mskobr.ru/images/Kartinki/2.jpg
  • Фото Карла Чапека - http://static.ozone.ru/multimedia/books_covers/1007573981.jpg
  • Фото показа пьесы - http://1.bp.blogspot.com/-o_TRaM0uze8/U_xYIx3d-FI/AAAAAAAAAfA/4QxDeeX9ICc/s1600/chapek-rur-4ital.ru.jpg
  • Фото NAO, колесного и гусеничного роботов – авторские
  • Манипуляционные роботы - http://training-site.narod.ru/images/robot6.jpg, http://toolmonger.com/wp-content/uploads/2007/10/450_1002031%20kopia.jpg
  • Плавающие роботы - https://images.cdn.stuff.tv/sites/stuff.tv/files/news/robot-water-snake_0.jpg
  • Шагающий робот - http://weas-robotics.ru/wp-content/uploads/2013/09/mantis.jpg
  • Робот-повар - http://bigpicture.ru/wp-content/uploads/2009/08/r12_1931.jpg
  • Робот-скрипач - https://imzunnu.files.wordpress.com/2010/04/toyotaviolinplayingrobot.jpg
  • Фото Айзека Азимова - https://ds04.infourok.ru/uploads/ex/0d01/000256f0-8256e822/3/hello_html_382bf8c1.jpg
  • Приводы роботов - https://gizmod.ru/uploads/posts/2000/14172/image.jpg, http://www.servodroid.ru/_nw/0/62696.jpg
  • Робот-лесоруб - http://www.strangedangers.com/images/content/136345.jpg
  • Фото Aibo - http://img0.liveinternet.ru/images/attach/c/9/105/393/105393992_large_5361707_h_sAibo_img_0807.jpg
  • Фото Asimo - https://everipedia-storage.s3.amazonaws.com/NewlinkFiles/1149050/4690442.jpg
 

Пожалуйста, поделитесь этим материалом в социальных сетях, если он оказался полезен!