Научно - исследовательский проект "Робот"

Муниципальное образовательное бюджетное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 6 им. м.А.Киняшова

г. Благовещенска Республики Башкортостан

XVI районная конференция исследовательских работ

«Лаборатория XXI века»

номинация: «История»

Научно –исследовательская работа на тему:

«История моего робота »

Выполнил :Тяптин Егор Дмитриевич,

обучающийся 3 класса « Б» МОБУ СОШ № 6

им. М.А.Киняшова ,г. Благовещенска;

Руководитель: Маликова Лилия Римовна,

учитель начальных классов МОБУ СОШ

№ 6 им. М.А.Киняшова г. Благовещенска;

Благовещенск 2019

Содержание

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

Глава 1. История развития робототехники

1.1 Определение понятия ………………………......………………

1.2 У истоков: первые прообразы роботов.

1.3 Новое время: золотой век роботов

Глава 2. Современный этап развития робототехники

2.1 Основные законы робототехники…………………………………………..

2.2 Какие бывают роботы……..………………………………………….…….

2.3 Фантастика или реальность…………………………………………………

2.4 Роботы в ближайшем будущем…………………………………………….

Глава 3. Собрать робота дома……………………………………………………

Анкетирование одноклассников …………………………………….

Заключение………………………………………………………………

Приложение………………………………………………………………….14

Список литературы……………………………………………………….....15

Введение.

Сегодня тема робототехники очень актуальна и интересна моему поколению. Робототехника - это то, что меня увлекло, и я решил посвятить свое исследование этой теме. Тема моей исследовательской работы «История моего робота».

Мне, как и многим моим друзьям интересны передачи, фильмы и мультфильмы про трансформеров и роботов начиная от игрушек и героев фильмов до роботов, которые окружают нас в жизни. У меня тоже их много, но я никогда не задумывался, с чего все началось? Кто их придумал и за чем? Для нас сейчас роботы как должное, как будто мы не жили без них, и они были всегда.

Этим летом я ездил в лагерь в Анапу и там я познакомился с таким кружком как «Робототехника». Мы с ребятами с радостью ходили на него, нам очень понравилось. Мы создавали своих роботов, придумывали, что-то новое. В конце смены у нас был конкурс на самого оригинального робота. Было интересно и увлекательно. Тогда я собрал своего самого первого и самого лучшего для меня робота- исследователя.

Меня это настолько увлекло, что в будущем я возможно буду инженером-робототехником.

Цель моего исследования: изучить историю возникновения робототехники;

пробудить интерес к дальнейшему изучению данной темы.

Я поставил перед собой следующие задачи:

- познакомиться с литературой по теме, собрать интересный материал про роботов;

- найти интересные факты создания роботов от фантастики до реальности;

- изучить основные законы робототехники;

- исследовать и разделить роботов современности по областям их применения, а также выяснить, как они влияют на нашу жизнь

- проанализировать каким будет развитие робототехники.

- провести анкетирование, что бы узнать насколько популярным является это увлечение, среди ребят моего возраста.

Актуальность моего исследования заключается в том, что роботы уже стали частью нашей повседневной жизни, мы просто можем даже не знать этого и не замечать. Считаю, что каждому человеку, а особенно нам – школьникам важно и нужно знать историю создания роботов, знать, как развивается робототехника, где она применяется.

Объектом исследования послужили роботы в жизни людей

Гипотеза моего исследования: роботы это часть жизни человека и его помощники.

Методы исследования:

- изучение литературы по теме;

- сбор материала про робототехнику.

- анкетирование

Глава 1. История развития робототехники

1.1 Определение понятия

Первое появление слова «робот» относится к 1920 году, когда чешский писатель Карел Чапек употребил его в фантастической пьесе «Rossumovi univerzální roboti (R.U.R)». Там оно обозначало искусственно созданного человека, чей труд использовался на тяжелых и опасных производствах взамен человеческого (robota в переводе с чешского – каторга). В ранних русских переводах означало слово «работарь». Впоследствии, как я выяснил, этому слову было дано следующее определение «Робот – это механическое или виртуальное искусственное устройство, обычно электромеханическая машина, действующая под руководством компьютерной программы или электронной схемы».

1.2 У истоков: первые прообразы роботов

1.Древнегреческий математик и изобретатель Архит Тарентский еще в 5 веке до н. э. изобрел деревянного голубя, который запускался в небо с помощью паровой катапульты. Многие историки технологий считают, что первый робот в истории был создан именно в этот момент.

2.Еще более сложное и грандиозное автоматическое устройство существовало в столице античного мира –Александрия. На расположенном здесь в начале нашей эры знаменитом Фаросском маяке были размещены величественные женские фигуры. Они могли указывать направление ветра и движение небесных светил (Солнца и Луны), отсчитывать время и даже сигнализировать морякам об опасности во время шторма или тумана с помощью громкого трубного звука.

3.В древнегреческом городе Сиракузы на острове Сицилия жил великий греческий изобретатель и ученый Архимед, также прославившийся созданием автоматических механизмов. В частности, ему приписывается создание первого прообраза настоящего боевого робота. Устройство под названием «коготь», устанавливаемое на крепостной стене, захватывало длинным крюком осаждавшие город римские корабли, поднимало их в воздух и переворачивало, стряхивая экипаж за борт.

4.Другой гениальный грек, Герон Александрийский, изобрел первый в истории программируемый автомат. Тележка, вывозившая на сцену механизированные марионетки, управлялась с помощью веревки и колышков. Изменяя положение последних, Герон регулировал наматывание тросиков на независимые оси повозки, тем самым задавая ей траекторию движения.

История робототехники была бы неполной без достижений других государств того времени. Так, еще в конце 2 тысячелетия до н. э., задолго до древнегреческих механизмов, в Древнем Египте жрецы изготовили статую, которая поднятием руки указывала на наследника фараона во время религиозных церемоний. А в Китае примерно в это же время местные мастера создавали первые прототипы роботов, приводимые в действие силой пороховых взрывов. И все же именно Древнюю Грецию можно считать родиной робототехники, потому как здесь были не просто построены многие автоматические устройства, но и описаны принципы их создания и функционирования.

Большое развитие механика получила в Средние века и на Востоке. Византия славилась роботами, встречавшими иностранных гостей в императорском дворце. В кронах деревьев находились механизированные птицы, певшие и щебетавшие на разные голоса.

В мусульманских странах того времени механика и математика вышли на качественно новый уровень, благодаря чему их мастера создавали удивительные устройства. Так, братья Бану Муса в 9 веке н. э. изобрели искусственного флейтиста, а видный ученый того времени Али ибн Халаф аль-Маради, живший в 11 веке, в своей «Книге тайн» описал около 30 сложных роботов.

Леонардо да Винчи, будучи гением инженерной мысли, в своих зарисовках предложил схемы самых разных механизмов, одним из которых является фигура, закованного в латы рыцаря, которая могла двигать руками и шеей, садиться и даже открывать рот. Собранный образец демонстрировался изобретателем при дворе Людовика Сфорца, герцога Миланского, в 1495 году. В 20 веке по сохранившимся чертежам была воспроизведена точная и функциональная копия этого устройства, сегодня хранящаяся в Миланском музее.

1.3 Новое время: золотой век роботов

Однако настоящую популярность и бурное развитие автоматические механизмы получили с началом эпохи Возрождения. Здесь стоит упомянуть о двух важных изобретениях, которые способствовали развитию технологии автоматических механизмов – пружинному и маятниковому заводным механизмам. До этого подобные устройства приводились в движение гирями, что позволяло создавать только крупные и относительно несложные изделия. Новые накопители энергии (пружина и маятник) стали настоящим прорывом в миниатюризации автоматических механизмов.

Особенно прославился на этом поприще мастер Жак де Вокансон, который жил в 18 веке. Особенную популярность получили два его изобретения.

Другим известным мастером был швейцарец Пьер Жаке Дро, живший в том же 18 веке и основавший знаменитую часовую компанию Jaquet Droz. В то время он прославился не только своими хронометрами, но и множеством сложнейших роботов. « Писарь», «Художник» «Девушка-музыкант» .

Технология создания подобных устройств получила широкое распространение не только в Европе, но и мире. В конце 18 века в Японии была создана автоматическая девушка, способная стрелять из лука. В Эрмитаже выставлены знаменитые часы с павлином, купленные Екатериной Великой в Британии. Вклад российских мастеров здесь тоже есть – при перевозке в Россию механизм сильно повредился, но знаменитый изобретатель Кулибин смог полностью восстановить его.

Основные законы робототехники

В свободной энциклопедии я прочитал, что впервые законы робототехники формулирует в 1942 г. Айзек Азимов, написавший серию рассказов о роботах:

1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред.

2. Робот должен подчиняться командам человека, если эти команды не противоречат первому закону.

3. Робот должен заботиться о своей безопасности, пока это не противоречит первому и второму законам.

Но от себя хотел бы добавить, что сейчас в мире столько угроз и «плохих» людей, что три основных закона могут не сработать в руках людей желающих принести хаос и разрушение.

Краткая

Меня очень заинтересовала история развития роботов и робототехники, и я принялся за ее изучение. Как оказалось первое упоминание о роботах встречается в середине III тысячелетия до нашей эры, когда у египтян появилась идея создания «думающих» машин. Для этого внутри статуй прятались жрецы, которые делали предсказания и давали советы. В еврейской мифологии рассказывается, что царь Соломон в 10-ом веке до нашей эры построил трон с механическими животными, которые приветствовали его, когда он садился на него — орёл возлагал корону на его голову, голубь приносил ему свиток Торы, а золотые бык и лев помогали ему подняться на трон. Дальнейшая история развития робототехники неразрывно связана с развитием науки и техники, с открытием электричества.

Также я выяснил, еще Леонардо да Винчи спроектировал (а, возможно, собрал и испытал) механического рыцаря, облачённого в броню. Он явился первым человекоподобным роботом.

Уже во второй половине 20-го века роботы активно стали использоваться в кинематографии, промышленности, медицине, а также в военной сфере. Далее я постараюсь подробнее остановиться на робототехнике нашего времени.

Фантастика или реальность

Исследуя данную тему, мне сразу вспомнились примеры одной из моих любимых фантастических книг «Девочка с Земли» писателя Кира Булычёва. В ней писатель более 50-ти лет назад фантазирует о жизни в 21-м веке, о роботах, которые будут населять планету Земля, о том, как будет развиваться робототехника, и как оказалось очень многое стало реальностью.

Цитирую «Я подошел к видеофону и наугад нажал несколько кнопок. Я был уверен, что соединения не будет. Но я ошибся. Экран видеофона просветлел, загорелся ярче, раздался щелчок – кто-то нажал кнопку приема на другом конце линии, и еще не успело появиться на экране изображение, как сонный голос сказал: - Марсианское посольство слушает. Я повернулся к видеофону. На меня смотрел молодой марсианин» (Цит. по кн. [2, с.9-10])

А сейчас в нашей жизни это всего лишь компьютер и установленная на нем программа Skype, которая позволяет общаться и видеть людей из разных точек земного шара.

Рис.1

А описанный в рассказе робот – домработник, также стал частью нашей жизни и помощником, которому теперь никто не удивляется.

В ходе моего исследования и сбора информации я выяснил, что роботы применяются практически во всех областях и сферах нашей жизни и их можно разделить на следующие группы:

1. Строительные роботы;

2. Промышленные роботы;

3. Бытовые роботы;

4. Транспортные роботы;

5. Сельскохозяйственные роботы;

6. Боевые роботы;

7. Исследовательские роботы;

8. Медицинские роботы

Так как я уже разобрался, в каких областях применяются роботы, то сейчас хочу немного остановиться на каждом и привести примеры использования роботов в нашей жизни. Например, строительные роботы их очень много и основная их часть выполняет операций, связанных с ремонтом и строительством зданий. На рис.3 представлен управляемый робот с двумя руками - манипуляторами, которые можно оснащать различными инструментами. Предназначен он для разборки завалов, например, после землетрясений. Может применяться также для сноса здания и уборки стройплощадок.

Рис. 3

Промышленные роботы меня интересуют особенно, т.к. моя мама работает на комбайновом заводе «Ростсельмаш» и очень часто мне рассказывает, как комбайны убирают пшеницу, рис, семечку. И когда я начал исследовать область робототехники, то спросил у мамы: «А есть ли на заводе роботы?» Оказалось, что есть и их очень много, и чтобы комбайн выехал в поле трудиться и убирать пшеницу, множество роботов работают и помогают человеку произвести машину комбайн. На рис.4-6 представлены промышленные роботы, которые используются при производстве зерноуборочных и кормоуборочных комбайнов. Данные роботы при помощи установленных программ осуществляют раскрой металла, сгибают его, разрезают лазером и лазерной сваркой соединяют части конструкций.

Рис.4

Рис.5

Рис.6

Также я выяснил, что существуют бытовые роботы -  это различные «домохозяйки» и «уборщики». К ним относятся и робоигрушки для развлечения и обучения детей.

Рис.7

Исходя из изученного материала, очень быстро сейчас развивается транспортная робототехника. Такие роботы помогают передвинуть объект от точки А до точки Б. На рис.8 представлен современный вид транспортного робота - гироскутер.

Рис.8

По телевизору наш президент В.В.Путин часто говорит о развитии сельского хозяйства и животноводства. И тут робототехника шагнула вперед, и например, доят коров теперь не доярки, а сельскохозяйственные роботы.

Рис.9

А еще мне, как думаю и любому мальчишке интересно развитие боевых роботов  - они призваны избавить человека от участия в военных операциях. Роботы беспилотники, роботы-сапёры, роботы-минёры, патрульные роботы.

На рис.10 изображен беспилотный летательный аппарат, который может вести воздушную разведку, осуществлять сбор секретной информации. Для беспилотных летательных аппаратов не нужно специальных аэродромов и в случае аварии пилот не пострадает, т.к. его просто нет.

Рис.10

На сайте kosmokid.ru я прочитал очень много интересной информации об исследовании планет, при которых использовались Исследовательские роботы — это различные луноходы, марсоходы.

Рис.11

А еще с роботами мы очень часто встречаемся в современных медицинских кабинетах и порой даже не задумываемся об этом. Медицинские роботы – это различные диагностические комплексы и системы. К медицинским роботам относятся также робопротезы.

Рис.12

Роботы в ближайшем будущем

В ходе сбора информации мне удалось выяснить, что по мнению ученых развитие роботов и робототехники с каждым годом всё больше будет развиваться и множество различных операций будет роботизироваться. Такие простые дела как работа аптекаря или библиотекаря в книгохранилище будут отданы роботам. Появятся на улицах роботы-уборщики, роботы-погрузчики.

Сейчас автомобили помогают водителям парковаться, но в будущем они возьмут на себя весь процесс вождения. Например, в США уже тестируются не только беспилотные автомобили, но и беспилотные комбайны.

Выводы

Проделав данную работу по изучению робототехники, я делаю вывод, что Роботы являются неотъемлемой частью жизни современного человека в различных сферах деятельности. То, что раньше было лишь фантазией и смелыми мыслями, сегодня во многом воплощено в жизнь и служит на благо и развитие жизни людей. Сегодня взрослые в погоне за развитием и получением прибыли, часто забывают о предназначении роботов, и нам, подрастающему поколению будущим исследователям, инженерам, конструкторам хочу сказать: «всегда помните об основных законах робототехники».

Список использованных источников информации

1. Кир Булычев «Девочка с Земли»

2. Статья Раисы Чудновской «Роботы – прошлое, настоящее, будущее»

3. kosmokid.ru

4. www.scienceforum.ru

5. https://ru.m.wikiversity.org/wiki/Роботы_в_медицине

6. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Робототехника

3..

История роботов как все начиналось

Когда я приехал домой рассказал о своем увлечении родителям. Они сводили, меня на кружок робототехники в дом творчества.

Мы сходили на мастер-класс, были в библиотеке и прочитали историю создания первых роботов «Твоя первая энциклопедия». У многих роботы ассоциируются с новыми технологиями. Однако их начали создавать сотни лет назад.

Древний мир

Еще до нашей эры Архимед создал механизм «коготь», который опрокидывал римские осадные суда. Герон Александрийский смастерил самоходную тележку, что передвигалась по заданной траектории с помощью системы из тросов и колышков. Деревянный голубь Архита из Тарента запускался в воздух паровой катапультой и мог пролететь до 200 метров.

Изобретения тех времен приводились в движение с помощью воды, пара, противовесов, зубчатых колес и рычагов, а в Китае — еще и ртути и взрывов пороха. Механические приспособления древности кажутся примитивными, но именно тогда греки заложили фундамент роботостроения и применили к этой сфере математические методы. Эпоха возрождения

Первый чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Его записи были найдены только в 1950-х годах и содержали подробные чертежи рыцаря, способного двигать руками и головой. 

Новое время

В этот период мастера явили миру поразительные плоды инженерной мысли. Механическая утка Вокансона клевала зерно. Андроиды работы Пьера-Жака и Анри Дро не просто двигались, а писали, рисовали и играли музыку.

Часы Кулибина могли посоперничать с творениями его европейских коллег: они не только отсчитывали время, но и показывали мини-спектакли и воспроизводили заложенные в них мелодии.

Чуть позднее зародилась бионика, которая черпает идеи из живой природы и воплощает их в технике. Об этом задумывался да Винчи, говорил Декарт, а Борелли, который преуспел на двух поприщах — врача и механика, — развил витавшую в воздухе мысль в труде «О движении животных». Правда, поначалу новое направление называлось ятромеханикой.

XIX-XX Век

В позапрошлом веке появился ткацкий станок с перфокартами. Первый шаг к автоматизации промышленности открыл невиданные ранее перспективы робототехники. Электричество дало толчок машиностроению и способствовало появлению первых роботов, в том числе андроидов. Машины с программным управлением заменили людей на заводах, особенно на сборочных линиях и конвейерном производстве.

Датчики позволяют автоматам ориентироваться в пространстве и контролировать качество работы. Конечно, не все они способны принимать решения на основе анализа новых данных, но и не везде это нужно. Автоматизация освободила руки человека, позволив ему заняться другими разработками. Планетоходы, автономные космические и подводные аппараты, самонаводящиеся ракеты.

Роботы в наше врем

Современная робототехника развивается бурно, конструкции становятся все совершеннее, удобнее. Роботы передвигаются по суше, воздуху, воде, в невесомости, обладают зачатками искусственного интеллекта, оснащаются датчиками, камерами, манипуляторами и системой обратной связи с оператором-человеком. На самом деле, в современном мире, роботы – довольно востребованы. Их используют в абсолютно различных сферах жизни, о которых многие могут даже не догадываться.

Медицина

Современные протезы конечностей напрямую связаны с робототехникой. Неподвижные искусственные руки остались в далёком прошлом, нынешние протезы умеют двигать пальцами. Их управление напрямую связано с электрическими импульсами, передаваемыми телом. Впрочем, искусственные конечности – не единственная заслуга роботов в медицине. Самые прогрессивные экземпляры умеют проводить высокотехнологичные операции! Космос Наверное, ни у кого не возникнет сомнений в том, что космос словно предназначен для роботов. И действительно, если посмотреть на историю освоения космоса, можно увидеть, что большая часть космических исследований легла на плечи роботов. Луноход, Марсоход и робот-аватар – наиболее известные из космороботов. На самом деле, их разновидностей достаточно много, все они предназначены для работы в условиях космоса и выполняют действия, которые для человека оказались бы непосильными или крайне опасными. Производство и быт

Невозможно представить себе современные заводы без роботов. Они выполняют множество самых различных операций. В основном – это действия, требующие многократного повторения и высокой точности. Зачастую применение роботов спасает целые отрасли промышленности. Ведь их применение позволяет значительно увеличить производительность труда. Так же применимы роботы и в быту. Самые известные из них – робот-пылесос и газонокосильщик. Еще можно встретить роботов специально разработанных для выполнения сложных бытовых задач.

Развлечения

Ну и конечно же, никто не отменял роботов, призванных нести людям радость. В большинстве такие роботы представляют мир детских игрушек: поющие и танцующие животные, интерактивные игрушки, радиоуправляемые машины и вертолёты. Роботы для развлечения взрослых отличаются от детских, разве что, размерами.

Как видите, современный мир уже невозможно представить себе без применения высоких технологий и роботов. Занятия по робототехнике помогают детям идти в ногу со стремительно развивающимся прогрессом и дают уникальную возможность для участия в улучшении качества жизни. За нами – будущее!

Результаты анкетирования одноклассников

Я провел анкетирование среди учеников 3Б и 3 В классов , чтобы узнать любят ли они собирать конструктор. Знают ли о роботах, и кого хотели бы сделать сами. В проекте участвовало 46 человек.

Анкетирование.

1.Вы любите играть с роботами?

2.Ты хочешь посещать кружок робототехники?

3. Если бы тебе предложили сконструировать робота, кого бы ты сделал?

Собрать самому робота

Не давно, у меня было день рождение и мне родители подарили конструктор. «Солнечный космический флот» это конструктор на солнечных батареях. Его детали можно соединять без использования инструмента. Из деталей, которых состоит конструктор можно собрать семь разных моделей, таких как:

Космическая станция

Робот

Корабль

Астронавт

Собака

Вездеход

Исследователь.

Каждая законченная модель работает от солнечной панели, используя солнечный или свет от домашних ламп.

Теперь я могу собрать своего робота дома, но не хочу останавливаться на этом. В нашем городе есть занятия по робототехнике, буду ходить туда и развивать свои способности.

Заключение.

Робототехника появилась давно и сейчас является одной из самых быстроразвивающихся технологий. Дальнейший прогресс человечества сильно зависит от возможностей в данной сфере. Изучая робототехнику, ребенок открывает очень много нового и интересного, а также возможность реализовать свои способности на более профессиональном уровне в будущем.

Как показали данные анкетирования многие ребята ……………….