Разработка робота «ривил», используя средства, выбранные в результате сравнительного анализа

1



Оглавление

ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................
3
ГЛАВА 1.. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УЧРЕЖДЕНИЯ, ОБЩИЕ
ПОНЯТИЯ РОБОТОТЕХНИКИ, АКТУАЛЬНОСТЬ И ПРАКТИЧЕСКАЯ
ЗНАЧИМСОТЬ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ......................................................................
6
1.1
........................................................... Общая характеристика учреждения
...................................................................................................................................
6
1.2
......................... Понятия и общие сведения о робототехнике и роботах-
конструкторах, классификация роботов. ............................................................
11
1.3
................................................................................................
Актуальность
.................................................................................................................................
22
1.4
Постановка целей и задач. ......................................................................
27
ГЛАВА 2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РОБОТОВ-

КОНСТРУКТОРОВ, ВЫБОР АППАРАТНОЙ БАЗЫ, ВЫБОР

ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ .............................
29
2.1. Сравнительный анализ роботов-конструкторов. ................................
29
2.2
Выбор аппаратных средств ....................................................................
36
ДРАЙВЕР ДВИГАТЕЛЕЙ ...........................................................................
46
3.3
Выбор среды разработки ........................................................................
46
Выбор программы для разработки модели. ...............................................
48

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ РОБОТА, РАЗРАБОТКА

ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ, РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОДА,

ТЕСТИРОВАНИЕ .................................................................................................
51
3.1
Разработка модели робота ......................................................................
51
3.2
Разработка принципиальной схемы. .....................................................
52
3.3
Разработка программного кода ..............................................................
60
3.4
Сборка прототипа робота и тестирование ............................................
62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................................................................
66
Список использованных источников ..........................................................
68

2



ВВЕДЕНИЕ


     Эволюция современного общества и производства обусловила возникновение и развитие нового класса машин - роботов - и соответствующего научного направления - робототехники. Робототехника интенсивно развивающаяся научно-техническая дисциплина, изучающая не только теорию, методы расчета и конструирования роботов, их систем и элементов, но и проблемы комплексной автоматизации производства и научных исследований с применением роботов. Следует заметить, что термин "робототехника" используется и в другом контексте, означая совокупность техники (машин, оборудования, агрегатов и др.), оснащенной робототехническими устройствами либо функционирующей совместно с роботами в едином технологическом процессе.

        Совокупность техники (машин, оборудования, агрегатов и др.), оснащенной робототехническими устройствами либо функционирующей совместно с роботами в едином технологическом процессе.

Во все времена научная и производственная деятельность человека

определялась, с одной стороны, потребностью развития и усовершенствования общественного производства как базы для достижения экономического могущества, с другой - необходимостью исследования и освоения новых нетрадиционных пространств и сфер деятельности.

        История научных и научно-технических достижений, все развитие техники являются прекрасной иллюстрацией этапов этого непрерывного процесса. Возникновение и развитие роботов и робототехники - яркий пример реализации общественной потребности в коренном повышении эффективности производства, освоении новых пространств и сфер деятельности.

        Одним из решающих факторов ускоренного движения в экономике становится интенсификация промышленного производства, основой

3

которого на современном этапе научно-технического и социального развития общества являются комплексная механизация и автоматизация. В этом направлении за последние годы в стране проделана немалая работа: созданы автоматизированные системы управления производством (АСУП), оснащенные ЭВМ, металлорежущие станки с программным управлением, обрабатывающие центры, специализированные автоматы и автоматические системы, роторные и роторноконвейерные линии и др.

        Дальнейшая интенсификация производства и повышение производительности труда требуют качественно нового подхода. Так называемая жесткая автоматизация, составляющая основу отечественного высокопроизводительного производства и базирующаяся на специальном автоматизированном оборудовании, поточных и автоматических линиях, ориентирована на крупносерийное и массовое производство и непригодна для условий серийного, а тем более мелкосерийного из-за высокой стоимости, сложности и длительности переналадки на выпуск новых видов продукции, т.е. не обладает свойством гибкости.

Современный мировой рынок, ориентированный исключительно на

запросы потребителя, диктует промышленности необходимость приспособления к колебаниям спроса, частого изменения номенклатуры выпускаемой продукции, т.е. требует изделий, производимых малыми партиями и в большей степени удовлетворяющих индивидуальным потребностям на основе гибко перестраиваемых производств. Так, сейчас не менее 70% мировой машиностроительной продукции составляют изделия, выпускаемые мелкими и средними сериями. Однако требования малой серийности и высокой производительности труда практически несовместимы

в традиционном машиностроительном производстве, так как наиболее гибкие производства, обладающие неограниченными возможностями перестройки на выпуск любой продукции, базирующиеся на универсальном технологическом оборудовании и управляемые вручную, требуют

применения	дефицитного	и	все	более	дорожающего

4

высококвалифицированного труда рабочих и практически исчерпали возможности дальнейшей интенсификации и роста производительности труда. Таким образом, сложилось противоречие, не разрешимое в рамках традиционных научно-технических принципов автоматизации.

        Кроме того, новых подходов требует и ряд других немаловажных факторов комплексной автоматизации производства. Так, даже при сравнительно высоком уровне автоматизации основных технологических процессов современного производства значительная часть вспомогательных операций, как правило, монотонных и утомительных, а зачастую и травмоопасных, связанных с загрузкой и разгрузкой оборудования, перемещением и складированием деталей и т.п., практически не поддается автоматизации традиционными средствами, продолжает выполняться вручную, тормозит дальнейшее совершенствование технологий.








































5

ГЛАВА 1.. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УЧРЕЖДЕНИЯ, ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ РОБОТОТЕХНИКИ, АКТУАЛЬНОСТЬ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМСОТЬ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

1.1 Общая характеристика учреждения

     Выполнение данной выпускной квалификационной работы проводилось в Синьковской СОШ №1.

     Руководителем практики от предприятия является директор школы Степанова Марина Михайловна

Информационная справка

Таблица №1

Полное наименование
Муниципальное общеобразовательное учреждение
образовательного учреждения в
Синьковская средняя общеобразовательная школа
соответствии с Уставом
№ 1

основана в 1975 году.


Директор школы
Степанова Марина Михайловна


Наш адрес
1414830, Московская область Дмитровский район

поселок Новосиньково д.60


Телефоны
8(496)22-9-69-00, 8(496)22-9-64-31,

8(496)-22-9-64-27


Адрес сайта школы
http://dmous1.edumsko.ru




E-mail
ya.sinkovo1@yandex.ru


Лицензия
Лицензия серия РО №71697 выдана
на право ведения
19 марта 2014 года Министерством образования
образовательной
Московской области;
деятельности




6




Свидетельство о государственной
Свидетельство о государственной аккредитации
аккредитации
№ 31218 выдано 20.04.2015 г., выдано

Министерством образования Московской области.


Количество обучающихся на
Всего-660 учащихся, из них
31.05.2017г.
1-4 классы- 328учащихся





5-9 классы- 301 учащихся

10-11 классы - 31учащихся


Режим работы
Обучение по четвертям.

1-11классы –5-дневная учебная неделя,

Начало занятий -8.30


Кадры
Всего 68 работников, из них:

Директор-1

Заместитель директора по УВР-3

Заместитель директора по ВР-1

Заместитель директора по АХЧ-1

Заместитель директора по безопасности- 1

Учителя-46

Заведующая библиотекой-1

психолог-1

Социальный педагог-1




Состав обучающихся

     Контингент обучающихся нашей школы, традиционно, формируется из детей, проживающих в поселке Новосиньково, микрорайоне Дуброво, поселке Автополигон. В последнее пять лет наблюдается устойчивый интерес к нашей школе у детей и родителей из поселков Горшково, Куликово, Рогачево, Бунятино, Луговое. Число детей, обучающихся в нашей школе и проживающих в вышеперечисленных населенных пунктах, неукоснительно увеличивается.


7

     Сравнительный анализ последних трех лет наглядно демонстрирует тенденцию роста численности обучающихся школы и это свидетельствует о признании качества образования в школе.

     Школа сегодня способна обеспечить образовательный заказ различных слоев родительской общественности и готова предложить доступное бесплатное и качественное образование, и внеурочную деятельность для детей из семей разного социального статуса и образовательных ориентиров.

Структура управления школой

     Управление школой носит государственно–общественный характер. Непосредственное руководство осуществляют директор и его заместители. В поддержку администрации создана управленческая команда, в которую входят социальный педагог, руководители школьных методических объединений, опытные педагоги-наставники и заведующий хозяйственной частью.

     К управлению школой привлекаются все участники образовательного процесса:

     педагоги (через общее собрание трудового коллектива, педагогический совет);

родители (классные родительские комитеты, Совет школы); ученики (ученическое самоуправление).

     Деятельность Совета школы способствует гласности обсуждаемых школьных проблем, привлечению социума к их решению, позитивным изменениям, стратегическому планированию. В 2016-2017 учебном году на заседаниях совета заслушивались ежегодный публичный доклад директора школы, отчет о финансово–экономической деятельности школы, рассматривались вопросы стратегии развития, задачи на предстоящий учебный год, согласовывались перечень и порядок предоставления платных дополнительных образовательных услуг на следующий 2017–2018 учебный год. В практику Совета школы вошло участие его представителей в


8

проведении государственной (итоговой) аттестации в качестве общественных наблюдателей, участие в социально значимых акциях.

     Методический совет школы направляет работу 7 школьных методических объединений (учителей математики и ИКТ, русского языка и литературы, естественных наук, технологии, начальных классов, иностранного языка, истории, классных руководителей). Цель работы школьных методических объединений – выявление результативности выполнения целей и задач, возложенных на учителей – предметников и учителей начальных классов. Через методический совет идет управление инновационной и опытно–экспериментальной деятельностью педагогов и процессом их непрерывного профессионального развития.

Режим работы школы

     Наша школа работает в режиме пятидневной учебной недели для учащихся 1-11 классов, в одну смену.

     Продолжительность учебного часа составляет 45 минут; начало занятий в 8:30; окончание занятий в 15:30 минут; продолжительность перемен в соответствии с требованиями САНПИНа2.4.2.2821-10 составляют 10-20 минут. Расписание занятий предусматривает перерыв достаточной продолжительности для питания обучающихся.

     Учебный год в первых классах длится 33 учебные недели, в 2-4,9,11 – 34 недели, в 5-8,10 классах – 35 недель.

     Продолжительность каникул в течение учебного года – 30 календарных дней, летом – не менее 8 календарных недель. Для учащихся первых классов устанавливаются дополнительные недельные каникулы.

Реализация учебного плана

     Учебный план МОУ Синьковской средней общеобразовательной школы №1 на 2016 -2017 учебный год являлся нормативным документом, определяющим и направляющимдеятельность школы, а также отражающим

ее особенности. Учебный план МОУ Синьковской средней общеобразовательной школы №1 на 2016 - 2017 учебный год определял:
9

      перечень учебных предметов, обязательных для изучения на каждом уровне обучения;?

     ? распределение учебного времени между отдельными предметными областями и учебными предметами;?

? распределение учебного времени между федеральным,

региональным и школьным компонентом (для БУП-2004);?

     ? распределение учебного времени между обязательной частью и частью, формируемой участниками образовательного процесса (для ФГОС);?

? максимальный объем аудиторной нагрузки обучающихся;?

? продолжительность учебных четвертей и каникул;?

     ? продолжительность обучения (в учебных годах): общая и по каждому из его уровней обучения.?

     Содержание учебного плана соответствует статусу образовательной организации – общеобразовательная школа, способствует формированию образовательной среды, обеспечивающей развитие личности и приобретение в процессе освоения основных общеобразовательных программ знаний, умений, навыков и формирование компетенции, необходимых для жизни человека в обществе, осознанного выбора профессии и получения профессионального образования.

     Структура учебного плана для 1 – 7-х классов содержит обязательную часть и часть, формируемую участниками образовательного процесса в соответствии с ФГОС НОО и ФГОС ООО.

     Структура учебного плана для 8 - 9-х классов, а также 10 - 11-х классов представлена инвариантной и вариативной частями в соответствии с ФК ГСОО и отражает следующее:

     *инвариантная часть содержит учебные предметы федерального компонента, что созда?т единство образовательного пространства на территории РФ и гарантирует выпускникам овладение знаниями и умениями в соответствии с государственным стандартом общего образования;

*вариативная часть учебного плана включает региональный компонент

10

и компонент образовательного учреждения.

1.2 Понятия	и	общие	сведения	о	робототехнике	и	роботах-

конструкторах, классификация роботов.

     Общее представление о «роботах» сложилось еще в глубокой древности, что видно из множества мифов и легенд. Само же понятие «робот» впервые упоминается в пьесе Карела Чапека «Россумские Универсальные Роботы» (Р.У.Р) в 1920 году. Р.У. Р. предназначался для выполнения рутинного труда вместо людей. После этого понятие «робот» все чаще упоминалось в научно-фантастических романах и к концу первой половины 20 века уже окончательно «прижилось». Поэтому в подсознании каждого человека был некий образ, который ассоциировался с термином «робот» и «робототехника».

Робототехника, как наука, появилась во второй половине 20 века, когда

в ходе развития производства появилась потребность в манипуляционных машинах автоматах, способных выполнять опасные и тяжелые операции под управлением человека. Например, в атомных реакторах для обслуживания контрольно-измерительной аппаратуры или для проведения технологических операций при высокой радиации были разработанные специальные манипуляторы, управляемые человеком-оператором, который находится в специальном защищ?нном месте.

Также  для  робототехники,  на  тот  момент,  были  созданы  научно-

технические предпосылки: компьютеризация производства; автоматизация технологических процессов; огромный опыт в использовании станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Как наука, робототехника затрагивает многие предметные области (рисунок 1.1).











11


















Рисунок 1.1 – Предметная область робототехники.

     Измерительная технология затрагивает такие важные направления, как: Создание систем технического зрения (СТЗ), которые позволяют видеть, узнавать и анализировать мир, окружающий робота.

? Создание датчиков, для вычислений координат в трехмерном пространстве, позволяющие измерять расстояния до предметов.

? Разработка алгоритмов анализа окружающего мира.

? Создание систем, дающих возможность вести речевое общение с

роботом.

     Очувствление руки робота, за сч?т оснащения ее различными сенсорами осязания и др.

     Искусственный интеллект занимается изучением методов функциональной имитации человеческого разума, посредством создания таких технических систем, которые способны к самостоятельному анализу, обучению и самообучению.

     Конструирование искусственных конечностей изучает методы создания гибких, малогабаритных и легких конструкций, способных выполнять различные функции с заданной для них точностью и усилением. Эта отрасль включает в себя также протезирование, бионику, мобильные машины и механизмы.

     Промышленная робототехника занимается созданием и внедрением роботов и робототехнических систем в производственные процессы. Имеет
12

самые быстрые темпы развития, за счет своей практической важности, так как является неотъемлемой частью автоматизации. Стремительные темпы развития робототехники и всех е? составляющих дисциплин, а также успехи, достигнутые в этой области, вносят поправки и изменения в представление о роботах. Из этого следует, что вместе с развитием робототехники, модифицируется и расширяется понятие робот. Следует заметить, что понятие робототехники почти не меняется и не претерпевает изменений.

     Робототехника – это область науки и техники, связанная с изучением, созданием и использованием принципиально нового технического средства

комплексной автоматизации производственных процессов – робототехнических систем.

     Для того чтобы продемонстрировать всю трудность формулировки универсальных понятий «робот» и «робототехническая система» приведем, на наш взгляд, самые удачные формулировки этих понятий и попробуем дать наше определение.

Определения из Большой Советской Энциклопедии:

«Робот – это машина с антропоморфным (человекоподобным)

поведением, которая частично или полностью выполняет функции

человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим

миром.»

«Робот – машина-автомат, моделирующая свойства и функции

живых организмов и, в частности, имитирующая действия

человека при перемещении в пространстве орудий и объектов

труда.»

Определение из словаря по естественным наукам:

     «Робот - электронно-механическое устройство, способное к целесообразному поведению в условиях изменяющейся внешней обстановки, выполняющее рабочие операции со сложными пространственными перемещениями.»

Следующее определение робота дает Википедия:

13

     «Робот –электромеханическое, пневматическое, гидравлическое устройство или их комбинация, предназначенное для замены человека в промышленности, опасных средах и др.»

     Профессор М. Шпрингер из университета Куин Мэри (Queen Mary), говорил о том, что робот – это устройство, обладающее следующим минимальным набором свойств и возможностей: наличие механической руки

и захвата; умение самостоятельного передвижения; наличие исполнительной системы и системы управления; наличие компьютера, как мозга системы;

наличие сенсорных устройств .

     Понятие «робота» достаточно широко и с помощью одного определения охватить все «семейство» данных устройств очень сложно. Но есть общая черта, которая объединяет все устройства данного типа – это имитация действий человека при выполнении работы. Данная черта позволяет отделять устройства, не являющиеся роботами. Наличие же у роботов «мозга», сенсорных устройств и других компонентов определяют функционал робота, но никак не влияют на отношение устройства к группе роботов.

Отличие понятия робота от робототехнической системы состоит в том,

что робот является физически единым механизмом, соедин?нным в один корпус, а робототехническая система физически не находится в одном корпусе, но управление е? производится от главного «мозга». Можно дать следующее понятие робототехнической системе – это техническая система, в которой преобразования и связи энергии, массы и информации отражены с использованием роботов

     Робот – автоматическая машина, включающая перепрограммируемое устройство управления и другие технические средства, обеспечивающие выполнение тех или иных действий (в зависимости от назначения робота), свойственных человеку в процессе его трудовой деятельности. Наиболее совершенный робот представляет собой машину, способную самостоятельно и в комплексе решать задачи самоуправления, адаптации с окружающей
14

средой и выполнения трудовых воздействий. Различаясь техническим уровнем и показателями систем управления, информационного обеспечения и исполнительных органов, роботы образуют обширный класс машин, предназначенных для выполнения самых разнообразных операций. Общим признаком роботов является возможность быстрой переналадки для автоматического выполнения действий, предусмотренных программой. Технические системы, характеризующиеся наличием одного или нескольких роботов, называют робототехническими (роботизированными) системами (РТС).

Классификация роботов производится по нескольким признакам:

1. Тип выполняемой работы.

По этому признаку можно выделить 8 разновидностей машин:

1.промышленные

2. строительные

3. сельскохозяйственные

4. транспортные

5. бытовые

6. боевые

7. охранные

8. исследовательские

     Промышленные роботы предназначены для автоматизации всевозможных технологических операций (например сварка, штамповка, металлообработка, сборка готовых изделий и т.д.) на производстве какой либо продукции. Применяются практически во всех отраслях промышленности (машиностроение, приборостроение, нефтехимическая, металлургическая, атомная, автомобильная, авиационная и др.).

     Строительные роботы позволяют аналогичным образом автоматизировать огромное количество различных операций, выполняемых в процессе ремонта помещений или строительства новых объектов. Учитывая


15

мировые объемы строительства и неуклонный рост населения планеты Роботизация строительства сейчас весьма актуальна.

     Сельскохозяйственные роботы предназначены для выполнения трудоемких и монотонных процессов в сельском хозяйстве. В настоящее время ведется интенсивная разработка таких роботов, и даже есть примеры их использования, например, в Японии.

     Транспортные роботы используются, как следует из наименования для автоматического перемещения грузов, либо автономного управления различными транспортными средствами. Транспортными роботами являются самоходные тележки, автопилоты и т.д.

     Бытовые роботы. Данный тип роботов применяется в быту и офисах. Ярким примером бытовой автоматизированной машины является набравший приличную популярность робот-пылесос. К бытовым роботам также можно отнести коммуникативных роботов, обеспечивающих эффект присутствия удаленных друг от друга людей, либо способных самостоятельно вести диалог с человеком, и, конечно, многочисленные робоигрушки, предназначенные для развлечений и образовательных в области робототехники целей. В перспективе ожидается появление и более функциональных систем, умеющих выполнять online casino более сложные домашние обязанности такие как: мытье посуды, стирка грязного белья, приготовление пищи и т. п.

     Боевые (военные) роботы призваны вывести вооруженные конфликты на качественно иной уровень и предназначены для минимизации

непосредственного	участия	человека	в	боевых	действиях	с	целью

сокращения или исключения вовсе людских потерь, а также для работы в условиях, несовместимых с возможностями человека в военных целях. Разновидностей боевых роботов столько же, сколько и боевых задач для войсковых подразделений: беспилотные с дистанционным управлением самолеты (вертолеты) — разведчики, подводные аппараты и надводные корабли, роботы-минеры, роботы-саперы, роботы-патрульные, роботы для
16

переноски военной амуниции. В силу сложности поставленных перед ними задач современные боевые роботы управляются оператором, но ведутся разработки полностью автономных боевых роботов с искусственным интеллектом, способным принимать решать, однако что не может не вызывать, многочисленные споры сторонников и противников данных машин на правовом поле в части определения ответственности за действия боевых роботов и их последствия.

     Перед охранными роботами ставятся задачи по защите вверенных территорий или помещений. В простейшем случае указанные роботы выполняют патрулирование охраняемых периметров и в случае фиксации проникновения злоумышленников сигнализируют об этом дежурным операторам. В последнее время появляется тенденция к оснащению робо-охранников нелетальными видами оружия.

     Исследовательские роботы используются для сбора всевозможных видов информации об исследуемых объектах, ее переработки и передаче оператору. Объектами могут быть самыми разнообразными: поверхности планет, подводное пространство, подземные шахты, пещеры, полости

эксплуатируемых трубопроводов, зараженная местность и другие труднодоступные для человека области.

2. Тип управления.

Можно выделить три класса:

1. Управляемые оператором.

2. Полуавтономные.

3. Автономные.

     Роботы, управляемые оператором, не способны самостоятельно думать, принимать решения и даже производить собственные вычисления. По сути это просто дистанционно или прямо управляемые машины. К данной категории роботов можно отнести копирующие движения органов управления роботы (простые манипуляторы или роботы андроидного типа), экзоскелеты, роботы, управляемые человеком с пульта управления.
17

     Копирующие роботы в обязательном порядке имеют задающий орган, подобный исполнительному (с масштабом по размерам и усилиям), систему передачи управляющих сигналов и сигналов обратной связи, средства отображения для оператора среды функционирования робота. В результате движение задающего органа, выполняемое оператором, копируется с заданным масштабом исполнительным органом посредством следящих систем.

     Экзоскелеты — это антропоморфные конструкции, которые обычно крепятся на подвижные части тела человека, и которые копируют их движения с одновременным увеличение создаваемых усилий. В настоящее время начато активное использование экзоскелетов в медицине для реабилитации людей с травмами позвоночника и другими недугами, приводящими к потере способности самостоятельно передвигаться. Одновременно ведутся эксперименты по использованию экзоскелетов для погрузочно-разгрузочных операций, требующих больших усилий.

     Роботы, управляемые с пульта управления. С подобным принципом знакомы, наверно, все — на примере радиоуправляемых игрушечных моделек. На пульте — система клавиш или рукояток и средства отображения информации. Движение роботу задается человеком с пульта управления через систему исполнительных приводов.

     В полуавтоматических роботах ручное управление сочетается с автоматическим. Используется, когда заранее жестко запрограммировать все нужные операции невозможно, а оснащать робота искусственным интеллектом нецелесообразно или невозможно. К полуавтоматическим относятся роботы, которые выполняют определенный запрограммированный

набор	действий,	однако	существует	необходимость	вмешательства

оператора для сообщения ему дополнительной информации (например, с помощью целеуказания, указания требуемой последовательности действий и т. д.).


18

     Автономные роботы – это, как следует из наименования, роботы, запрограммированные на самостоятельные действия, без участия человека. К таковым машинам можно отнести как промышленные роботы, занятые

выполнением последовательности технологических операций, так и машины, обладающие полноценным искусственным интеллектом. Предельным вариантом автономных роботов являются андроиды или киборги, которые являются героями многочисленных фантастических фильмов. Очевидно, что именно этот класс машин является апогеем развития робототехники и при массовом распространении позволит полноценно взять на себя все наши повседневные бытовые заботы и просто быть незаменимым помощником в любых делах.

3. Степень мобильности.

По степени мобильности выделяются два класса:

1. Стационарные.

2. Мобильные.

     Большинство роботов прошлого, конечно, создавались на потеху, и масштабная классификация, которая есть сегодня — заслуга последних лет пятидесяти. Так появились многочисленные промышленные роботы, медицинские, транспортные, военные и т. п., проще говоря охватившие все сферы человеческой жизни, а затем снова по кругу пришедшие в детские игрушки.

     В этом же ряду стоят и роботы-конструкторы, у которых получается сразу несколько явных педагогических задач, одни из которых выполняет функционал конструктора, другие — возможности робототехники в той или иной степени.

     При этом логично, что не каждый конструктор является роботом, и не каждый робот — это конструктор. Хотя многие детские игрушки, даже самые простые, сначала нужно собрать. С другой стороны из тех же кубиков Lego легко сделать нечто роботоподобное, воспроизводящее стереотипное понимание этого создания. Встал вопрос: «Тогда — что такое конструктор?»
19

     Классически историю конструктора принято связывать с именем Фрэнка Хорнби, создателя Meccano, изобретения обогатившего его самого и осчастливившего тысячи посторонних. Все прекрасно знают его изобретение, металлические детали которого позволяли создавать самые разные штуковины.

     Традиционно под конструктором надо понимать набор типичных элементов, позволяющих воспроизводить разнообразные объекты, стилизовано напоминающие объекты живой или неживой природы. Так, например, это можно проиллюстрировать сборной моделью, которая считается самой маленькой: муха Meccano.

     Такой „метафорический подход?, когда одна из характеристик, будь то визуальная в конструкторах Meccano или Lego, или функциональная, как например, светофор в „Микронике?, и определяет конструктор как игрушку. При этом, ключевыми также будет универсальность деталей, когда какая-либо деталь или комплект деталей может быть ногой, может быть стеной, может быть столбом и т. п. В связи с чем, упомянутый робот-акробат, конструктором быть не может, так как голова у него — только голова, нога

— только нога и т. п., несмотря на то, что модель сборная.

     В педагогическом плане достаточно будет различать несколько видов конструкторов по типу:

? По образцу — конструирование происходит по строго заданной инструкции, и в финале ребенок получает то, что видит перед собою на картинке.

? По условиям — инструкции нет, но создаются определенные ограничения: нужно построить дом.

? По замыслу — ребенок сам выбирает, что строить и какие детали

использовать для этого.

     Последний — самый творческий вариант. В наборы чаще всего кладут строго определенное количество деталей, чтобы хватило на модель из инструкции, и требуется очень много воображения, чтобы создать что-то
20

индивидуальное. При этом создатели рассуждают такими метриками, как моторика, усидчивость, внимание, концентрация и т. п.

     О том, что руки это «видимая часть полушарий мозга» говорили многие ученые, среди которых Кант, педагог Сухомлинский, так что конструкторы пока в тренде.

     В общем, так все и развивалось, пока конструкторы были отдельно, а роботы — отдельно, но современные возможности позволили все успешно совмещать. Так появился и Meccanoid, робот-андроид на базе конструктора


     И многое другое с помощью Raspberry или Arduino стало программироваться, в том числе и с деталями известного конструктора. Все это стало попадать в категорию робототехники, хотя и стереотипного робота,

с двумя ногами, руками и головой, напоминало не всегда.

Робот-конструктор.

     Во-первых, несмотря на то, что это работа „по образцу?, все-таки создавать можно достаточно большое количество моделей.

     Во-вторых, понимание робота как конструкции, которая способна самостоятельно выполнять какие-то алгоритмичные движения, действия, также сохраняется. Игрушка на солнечных батареях способна перемещаться.

     В-третьих, соблюдаются периферийный требования: набор типовых деталей, которые в зависимости от собираемой модели могут выполнять разные функции.

     В итоге, наверное, следует признать, что игрушки, которые маркируются как «роботы-конструкторы» находятся больше в категории конструирования, и должны выполнять задачи по развитию моторных функций, творческих способностей, способностей образно мыслить, а не обучению основам робототехники. Так как форма робота — это скорее дань моде, современной культуре, и функции робота в полной мере таким конструкторам недоступны.


21

1.3 Актуальность

     В России существует такая проблема: недостаточная обеспеченность инженерными кадрами и низкий статус инженерного образования. Уже сейчас в России имеется огромный спрос на специалистов, обладающих знаниями в этой области.

     В России для детей предлагается целый спектр знаний, но, к сожалению, крайне мало представлено такое направление, как робототехника. А ведь оно вскоре будет очень востребовано и престижно в будущем. Поэтому необходимо вести популяризацию профессии инженера,

ведь использование роботов в быту, на производстве и поле боя требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами. Школа – это первая ступень, где можно закладывать начальные знания и навыки в области робототехники, прививать интерес воспитанников к робототехнике и автоматизированным системам.

Современное	общество	испытывает	острую	потребность	в

высококвалифицированных специалистах, обладающих высокими интеллектуальными возможностями. Несколько лет назад Владимир Путин заявлял, что дефицит квалифицированных инженерно-технических кадров – даже более важная проблема для экономики, чем коррупция и административные барьеры

     Р В настоящее время большую популярность в работе с школьниками приобретает такой продуктивный вид деятельности как лего-

конструирование и образовательная робототехника. Это направление в развитии образования в нашей стране заложено федеральной целевой программой «Концепция развития образования на 2016-2020 гг.».

     Лего-конструирование и образовательная робототехника - новая педагогическая технология, представляет самые передовые направления науки и техники.......................