Методическая разработка проекта по технологии "Механический манипулятор

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение школа №25

Зоотехнический переулок города Ставрополя

ПРОЕКТ

по технологии

“Разработка и изготовление модели ручного манипулятора”

Ставрополь

2020-2021 год

СОДЕРЖАНИЕ

Страницы

1.Введение………………………………………………………………………..3

2. Обзор истории робототехники……………………………………………….4

3. Современные рабочие роботы и функции, которые они выполняют……..5

4.Творческая часть……………………………………………………………….7

5. Технологическая часть. Технологический процесс изготовления изделия.

5.1. Выбор материалов и инструментов………………………………………..7

6. Экологическая оценка изделия………………………………………..……..8

7. Реклама…………………………………………………………………..…….8

8.Заключение…………………………………………………………………….8

9.Литература……………………………………………………………………..10

1.Введение

На протяжении многих веков люди изобретают механизмы и машины,  способные облегчить нашу жизнь, и современный человек едва ли сможет представить свою жизнь без них. Ежедневно появляются новые устройства и улучшаются существующие. Таких устройств уже несчетное множество, но, безусловно, самым высоким достижением человеческой мысли являются роботы.

Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника - это проектирование и конструирование всевозможных интеллектуальных механизмов роботов, имеющих модульную структуру и обладающих микропроцессорами.

Актуальность данной работы обусловлена необходимостью создания робота своими руками. 

Проблема: возможно ли создание робота в домашних условиях. Все вышеизложенное и побудило выбрать тему проекта: Создание робота на основе конструктора Arduino.

        Целью данной работы является  создание робота на основе конструктора Arduino.

Объектом является конструктор Arduino.

Предметом является принцип строения и работы робота на основе конструктора Arduino.

В основу данной работы положена гипотеза, согласно которой, изучив принцип строения и работы робота на основе конструктора Arduino, можно создать робота самостоятельно.

В соответствии с целью и гипотезой были поставлены следующие задачи:

изучить историю робототехники;

1.исследовать виды современных рабочих роботов и функции, которые они выполняют;

2.изучить принцип строения и работы робота на основе конструктора Arduino и среду его программирования;

3.Cоздать робота на основе конструктора Arduino.

С целью достижения поставленных задач нами был разработан комплекс взаимосвязанных методов, включающий: 

• анализ литературы и материалов сети Internet;

• моделирование

2.Обзор истории робототехники

Робототехника – это область науки и техники, связанная с созданием, исследованием и применением роботов.

          Робот – это машина, которая воспринимает, мыслит и действует. При этом робот может, как иметь связь с человеком (получать от него команды), так и действовать автономно.

История робототехники неразрывно связана с большинством изобретений, сделанных человечеством. Практически невозможно отделить ее от истории развития науки, техники и тем более от истории возникновения и становления компьютерных технологий.

Еще с древних времен человек хотел создать такие механизмы, которые могли бы выполнять вместо людей тяжелую и вредную работу. Однако первые успехи в этом направлении появились только в середине 18 века.

Тогда популярность набирали домашние механические куклы, представленные в 1738 году французским ученым из Гренобля (город на юго-востоке Франции) Жаком де Викансон. Он представил публике искусственного музыканта, который мог исполнять на флейте 12 различных мелодий. Немного позже к флейте добавились барабан и бубен, таким образом, был создан целый механический.

Но де Викансон на том не остановился. За оркестром последовало действительно удивительное по тем временам изобретение – механическая утка .Она могла самостоятельно передвигаться, махать крыльями, крякать, вращать головой, есть и переваривать пищу. Утка не была игрушкой в обычном понимании этого слова: в каждом ее крыле было около 400 подвижных деталей. К сожалению, никто не знает, что случилось с оригиналом утки. Однако, в музее в Гренобле есть копия утки, созданная часовщиком.

Сегодняшняя робототехника сформировалась в 60-х годах 20 века. Изобретатели вложили много сил в разработку роботов-манипуляторов, но одним из самых важных изобретений стал робот Unimate (Юнимейт),  созданный Джорджом Диро и Джозефом Энжилберг. Это был один из первых промышленных роботов, и  представлял собой огромную конструкцию, похожую на человеческую руку .Приспособление могло складывать части горячего литого металла и сваривать части кузова. Робот был куплен и  установлен на сборочном конвейере компании General Motors, чтобы уменьшить вероятность получения травм и смертей на производстве. В настоящее время Unimate находится в Зале славы (Питсбург, США).

В 1966 году был создан робот Shakey (шейки), который, по сути, был первым роботом, способным рассуждать.

3.Современные рабочие роботы и функции, которые они выполняют

Современная робототехника полностью основана на компьютерных технологиях: без компьютеров роботы не смогли бы и десятой части того, что они могут. Сегодня роботов можно условно разделить на две категории: рабочие (т. е. роботы, сконструированные для служебных задач) и домашние.

Рассмотрим несколько видов рабочих роботов.

Промышленный робот – устройство (машина) с программным или дистанционным (с пульта) управлением, предназначенное для замены человека в производственных процессах. Промышленные роботы имеют перед человеком преимущество в скорости и точности реализации однообразных операций, они способны производить движения, какие человек физически выполнить не может. Применение современных промышленных роботов увеличивает производительность оборудования и выпуск продукции, улучшает качество продукции, помогает экономить материалы и энергию.

Роботы-манипуляторы широко применяются в промышленности для автоматизации многих технологических процессов при конвейерной сборке различных изделий (от автомобилей до микросхем), сварке, окраске, сверлении, перемещении тяжёлых грузов и т.д. Особое значение имеет применение роботов-манипуляторов при работе с вредными химическими веществами, при обезвреживании взрывных устройств, в кузнечных и литейных цехах, на цементных заводах, в помещениях с повышенным уровнем радиации, в условиях относительной недоступности (в морских глубинах, на космических аппаратах и орбитальных станциях) и т.д. .

 Медицинские роботы призваны автоматизировать труд врача и здравоохранения в целом. Работа в этой области помогла создать два уникальных направления в медицине. Первое направление — это телехирургия: хирург руководит роботом во время операции, непосредственно не контактируя с пациентом. Второе направление – это хирургия с минимальным вмешательством .  Отдельное направление – это медицинские тренажеры – оборудование для профессиональной подготовки специалистов, призванное облегчить отработку практических навыков без риска для пациентов. Медицинские тренажеры имитируют функциональные или физические модели организма человека. С помощью тренажеров можно создавать подобие экстремальной обстановки. Есть возможность остановить процесс в любой момент, обсудить ситуацию, проанализировать действия. При многократной работе с тренажерами формируются необходимые навыки

Использование медицинских роботов повышает уровень автоматизации и облегчает труд врачей, уменьшает вероятности врачебных ошибок, ускоряет  процессов возвращения пациентов к нормальному существованию после травм и заболеваний.

4.Творческая часть проекта.

Технологический процесс изготовления изделия.

Изделие будет изготовлено из конструктора из Arduino. Оно будет манипулятором и будет состоять из клешни, балки, на которой будет стоять клешня, проводов, двух материнских плат и коробки, на которой манипулятор будет стоять, в ней также будут находиться материнские платы.

5.Технологическая карта проекта.

Чертеж изделия (общий вид изделия, электрическая схема манипулятора) (не могу пока сделать)

5.1. Выбор материалов и инструментов.

Для изготовления изделия я использовал следующее:

1.  материалы:  пластик, свх материалы, сталь, медь

2. инструменты: клей, провода, отвертка, дрель

6.Экологическая оценка изделия.

На изготовление манипулятора ушло мало ресурсов, но они были дорогими, так как электроника в наши времена продается недешево.

Для работы мне понадобилось 2-3 метра пластика (это не точно), коробка, 2 платы и провода.

С1+С2+С3 = С

С1 = 564 руб.

С2 = 100 руб.

С3 = 60 рублей

Итого за материальные траты = 724 рубля

Стоимость работы в час = 100 рублей

Итого часов потрачено на работу = 10 часов

100 * 10 = 1000 руб.

Итого всего = 1000 + 724 = 1724 рубля

Техника безопасности

Не работать с электроникой подключенного изделия, не трогать оголенные провода, заменять провода при их потере целостности

7.Реклама.

Есть вещи, которые нельзя купить, но можно изготовить своими руками. Это мой манипулятор! - он прочен, лёгок, практичен и безопасен!

8.Заключение.

Результатом моей работы является изготовленная модель манипулятора.

Изделие изготовлено собственными силами, дешевле, чем в магазине. Улучшает интерьер помещения. Все технологические операции доступны. Модель получилась лёгкая и практичная.

Готовое изделие отвечает следующим требованиям:

- все детали изготовлены аккуратно в соответствии с вышеуказанной технологией,

- изделие представляет собой законченное изделие, внешний вид изделия производит благоприятное впечатление.

При выполнении данного проекта учитывались следующие моменты:

- оснащение учебных мастерских позволяет выполнить этот проект,

- данная работа не опасна.

- в процессе выполнения можно ознакомиться с технологией конструирования.

Изготовив такой манипулятор, можно внести личный вклад в оформление квартиры, сделав приятный подарок своим родителям или друзьям.

9.Литература

https://www.arduino.cc – официальный сайт Arduino.

http://medrobot.ru/28-medicinskie-roboty-korotko-ob-istorii-i-yevolyucii.html /  - медицинские роботы

http://roboting.ru/industrial-robots / - мир роботов.