Методическая разработка урока по теме «Виды транспортных роботов» для модуля «Робототехника» 6 класс

Класс: 6 Модуль «Робототехника»
Тема урока: Виды транспортных роботов
Цель урока: Сформировать у учащихся представление видах транспортных роботов.

В рамках данного урока разработан ЭТАП УРОКА: Изучение нового материала

Виды транспортных роботов

1. Беспилотные автомобили:

Принцип работы:

Беспилотные автомобили (например, Tesla, Waymo, Яндекс.Авто) используют три ключевых технологии для безопасного движения:

1. Камеры (как глаза человека):

   • Фиксируют дорожные знаки, светофоры, пешеходов.

   • Распознают объекты с помощью искусственного интеллекта (например, отличают велосипедиста от столба).

   • Пример: у Tesla 8 камер с обзором 360°.

2. Радары и лидары (как "рентген" для дороги):

   • Радары измеряют расстояние до объектов даже в темноте или дождь.

   • Лидары (Laser Imaging Detection and Ranging) создают 3D-карту окружения с помощью лазерных лучей.

   • Пример: Waymo использует лидары для точного определения препятствий.

3. HD-карты (внутренний "навигатор"):

   • Машина заранее знает все повороты, разметку и светофоры на маршруте.

   • Карты обновляются в реальном времени (например, если дорога перекрыта).

Как это работает вместе?

• Данные с камер, радаров и карт поступают в бортовой компьютер.

• ИИ анализирует информацию и принимает решения:

• "Снизить скорость — впереди пешеход".

• "Перестроиться — дорога заблокирована".

Применение: такси, грузоперевозки.

1. Дроны - курьеры:

Как работают дроны-курьеры? Дроны-курьеры (например, Amazon Prime Air, Яндекс.Доставка) используют несколько технологий для точной навигации:

• GPS/ГЛОНАСС – определяют местоположение с точностью до 1-2 метров.

• Инерциальные датчики (гироскопы, акселерометры) – помогают сохранять баланс и корректировать курс при ветре.

• Компьютерное зрение – камеры анализируют окружающую обстановку, распознают препятствия (деревья, здания, провода).

Датчики и системы избегания препятствий:

• Ультразвуковые сенсоры – работают на близких расстояниях (до 5-10 м), помогают при посадке.

• Стереокамеры – создают 3D-карту пространства, чтобы дрон мог облететь препятствия.

• Инфракрасные датчики – полезны в условиях плохой видимости (туман, сумерки).

Автоматическая маршрутизация:

• Перед вылетом дрон загружает цифровую карту местности с указанием:

  • Зон запрета полетов (аэропорты, военные объекты).

  • Оптимальных маршрутов (минуя высокие здания, ЛЭП).

• В полете система постоянно корректирует путь, учитывая погоду и препятствия.

Вопрос для обсуждения: Давайте обсудим преимущества дронов-курьеров. (скорость, доставка в труднодоступные места).

1. Роботы-погрузчики:

Как работают роботы-погрузчики?

1. Как они ориентируются в пространстве?
Роботы-погрузчики используют несколько технологий навигации:

• QR-коды и метки на полу

  • Сканируют маркеры, закрепленные на полу, для точного позиционирования.

  • Пример: система QuickMark в складах Wildberries.

• Лазерные сенсоры (LiDAR)

  • Создают 3D-карту помещения в реальном времени.

  • Обнаруживают препятствия (люди, поддоны, другие роботы).

• Камеры и компьютерное зрение

  • Распознают товары, поддоны, стеллажи.

  • Анализируют маркировку на коробках.

• Радары и ультразвуковые датчики

  • Помогают избегать столкновений на высокой скорости.

2. Как работает система управления?

• Централизованный контроль

• Все роботы подключены к единой системе управления складом

• Алгоритмы распределяют задачи: какому роботу куда ехать, что грузить.

• Автономное принятие решений: если робот обнаруживает препятствие, он может:

• Объехать его.

• Остановиться и запросить помощь у оператора.

3. Примеры российских роботов-погрузчиков

• Роботы "Сберроботехники" – работают на складах СберЛогистики.

• Продуктовая розничная компания Х5 Group, управляющая торговыми сетями «Пятёрочка», «Перекрёсток», «Чижик», в 2024 г. запустила первую партию мобильных роботов-погрузчиков (FMR) в распределительном центре «Пятёрочки» на Новорижском шоссе в Подмосковье.

1. Промышленные транспортные роботы:

Промышленные транспортные роботы — это автономные машины, которые перемещают грузы на заводах, складах и в логистических центрах без участия человека. Они работают 24/7, не устают и не ошибаются, если система настроена правильно.

1. «Глаза» и «уши» робота: датчики и камеры. Чтобы ориентироваться в пространстве, роботы используют:

• Лидары (LIDAR) – лазерные сканеры, которые создают 3D-карту помещения. Робот «видит» стены, стеллажи и других роботов.

• Стереокамеры – как человеческие глаза, но с искусственным интеллектом. Они распознают объекты (например, коробки или людей).

• Ультразвуковые датчики – помогают избегать столкновений на близком расстоянии.

• Гироскопы и акселерометры – следят за наклоном и скоростью, чтобы робот не перевернулся.

1. «Мозг» робота: как он принимает решения?

• Робот загружает цифровую карту склада или завода (как в навигаторе, но в 3D).

• Алгоритмы SLAM (Simultaneous Localization and Mapping - Одновременное определение своего местоположения и составление карты: это сложная технология, которая позволяет машинам "видеть" и "понимать" окружающий мир почти как люди ) помогают ему постоянно обновлять карту, если что-то изменилось (например, поставили новую стойку).

• Если на пути препятствие (человек, упавший груз или что-то иное), робот либо объезжает его, либо останавливается и ждет.

1. «Ноги» робота: как он двигается?

• Одни роботы ездят по магнитным лентам, наклеенным на пол.

• Другие используют QR-коды на полу для точного позиционирования.

• Самые продвинутые полностью автономны и двигаются без разметки, только по карте.

Где они используются в России?

• Автозаводы (КАМАЗ, АвтоВАЗ, УАЗ): перевозят детали между цехами; работают в тяжелых условиях (пыль, вибрация, перепады температуры).

• Склады Wildberries, Ozon, СберЛогистики: развозят коробки по складу; могут поднимать грузы до 1,5 тонн.

• Аэропорты (Шереметьево, Пулково): перевозят багаж между терминалами; работают ночью, когда людей меньше.

• Пищевые производства (Мираторг, Черкизово): перемещают мясо, молоко, готовую продукцию в холодильных зонах; не боятся влаги и низких температур.