Скачать презентацию на тему робототехника. Презентация "Робототехника и Искусственный Интеллект" по физике – проект, доклад. Компании-производители образовательных роботов

Слайд 1

Робототехника в нашей жизни
Выполнил: Сарванов А.А. Руководитель: Ромаданов К.Н.

Слайд 2

3 поколения роботов: Программные. Жестко заданная программа (циклограмма). Адаптивные. Возможность автоматически перепрограммироваться (адаптироваться) в зависимости от обстановки. Изначально задаются лишь основы программы действий. Интеллектуальные. Задание вводится в общей форме, а сам робот обладает возможностью принимать решения или планировать свои действия в распознаваемой им неопределенной или сложной обстановке.
Робот – это машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром.

Слайд 3

Архитектура интеллектуальных роботов
Исполнительные органы Датчики Система управления Модель мира Система распознавания Система планирования действий Система выполнения действий Система управления целями

Слайд 4

Домашние роботы
Ориентация и перемещение в ограниченном пространстве с меняющейся обстановкой (предметы в доме могут менять свое местоположение), открывание и закрывание дверей при перемещении по дому. Манипулирование объектами сложной и иногда заранее неизвестной формы, например посудой на кухне или вещами в комнатах. Активное взаимодействие с человеком на естественном языке и принятие команд в общей форме
Задачи домашних интеллектуальных роботов:
Mahru и Ahra (Корея, KIST)

Слайд 5

Домашние роботы – PR2 (Willow Garage)
PR2 умеет втыкать вилку в розетку
Учёные из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) впервые обучили робота взаимодействию с деформирующимися объектами. Как ни странно, но только сейчас удалось научить машину работать с мягкими и, главное, легко и непредсказуемо меняющими форму предметами.

Слайд 6

Военные роботы
Планы DARPA по перевооружению армии: К 2015 году одна треть транспортных средств будет беспилотной За 6 лет с 2006 г. планируется потратить $14.78 млрд К 2025 году планируется переход к полноценной робототехнической армии

Слайд 7

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА)
32 страны мира производят около 250 типов беспилотных самолетов и вертолетов
RQ-7 Shadow
RQ-4 Global Hawk
X47B UCAS
A160T Hummingbird
Беспилотники ВВС и армии США: 2000 г. – 50 единиц 2010 г. – 6800 единиц (136 раз)
RQ-11 Raven
В 2010 г. командование ВВС США впервые в своей истории намерено приобрести больше беспилотных аппаратов, нежели пилотируемых самолетов. К 2035 все вертолеты станут беспилотными.
Рынок беспилотников: 2010 г. – 4.4 млрд. $ 2020 г. – 8.7 млрд. $ Доля США – 72% всего рынка

Слайд 8

Наземные боевые роботы
Транспортный робот BigDog (Boston Dinamics)
Боевой робот MAARS
Робот-сапер PackBot 1700 единиц на вооружении
Робот-танк BlackKnight
Выполняемые задачи: разминирование разведка прокладка линий связи транспортировка военных грузов охрана территории

Слайд 9

Морские роботы
Подводный робот REMUS 100 (Hydroid) создано 200 экз.
Выполняемые задачи: Обнаружение и уничтожение подлодок Патрулирование акватории Борьба с морскими пиратами Обнаружение и уничтожение мин Картография морского дна
К 2020 г. в мире будет выпущено 1142 аппарата на общую сумму 2,3 млрд. долл., из которой 1,1 млрд. потратят военные. Произведено будет 394 крупных, 285 средних и 463 миниатюрных подводных устройства. В случае оптимистичного развития событий объем продаж достигнет 3,8 млрд. долл., а в “штучном” выражении - 1870 роботов.
катер ВМС США Protector

Слайд 10

Промышленные роботы
К 2010 г. в мире разработано более 270 моделей промышленных роботов, выпущено 1 млн. роботов В США внедрено 178 тысяч роботов В 2005 году в Японии работало 370 тысяч роботов - 40 процентов от общего количества во всем мире. На каждую тысячу заводских сотрудников-людей приходилось 32 робота К 2025 году из-за старения населения Японии 3,5 миллиона рабочих мест будет приходиться на роботов Современное высокоточное производство невозможно без использования роботов Россия в 90-е годы потеряла свой парк промышленных роботов. Массовое производство роботов отсутствует.

Слайд 11

Космические роботы
Robonaut -2 отправился на МКС в сентябре 2010 г. (разработчик General Motors) и станет постоянным членом экипажа.
EUROBOT на стенде
Робот DEXTRE работает на МКС с 2008 года.

Слайд 12

Роботы-охранники
Патрулирование улиц Охрана помещений и зданий Воздушное наблюдение (БПЛА)
SGR-1 (охрана корейской границы)
Робот-охранник Reborg-Q (Япония)

Слайд 13

Нанороботы
«Наноро́боты», или «нанобо́ты» - роботы, размером сопоставимые с молекулой (менее 10 нм), обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.

Слайд 14

Роботы для медицины
Обслуживание больниц Наблюдение за больными
Развозчик лекарств MRK-03 (Япония)

Слайд 15

Роботы для медицины- xирургические роботы
Робот-хирург Da Vinci Разработчик - INTUITIVE SURGICAL INC (USA) 2006 год – 140 клиник 2010 год – 860 клиник В России – 5 установок
Оператор работает в нестерильной зоне у управляющей консоли. Инструментальные манипуляторы активизируются только в том случае, если голова оператора правильно позиционируется роботом. Используется 3D изображение операци-онного поля. Движения рук оператора аккуратно переносятся в очень точные движения операционных инструментов. Семь степеней свободы движения инструментов предоставляют оператору невиданные до сих пор возможности.

Слайд 16

Роботы для медицины - протезы
Бионический протез руки i-Limb (Touch Bionics) удерживает до 90 килограммов нагрузки Серийно производится с 2008 г., 1200 пациентов по всему миру.
Протез управляется миоэлектрическими токами в конечности, а для человека это выглядит почти как управление настоящей рукой. Вместе с "пульсирующим захватом" это позволяет инвалиду производить более точные манипуляции, вплоть до завязывания шнурков или застёгивания пояса.

Слайд 17

Экзоскелеты (Япония)
HAL-5 , 23 кг, 1.6м 2.5 часа работы Усиливает силу от 2 до 10 раз Серийный выпуск с 2009 г.
Адаптивная система управления, получая биоэлектрические сигналы, снимаемые с поверхности тела человека, вычисляет, какое именно движение и с какой мощностью собирается произвести человек. На основе этих данных рассчитывается уровень необходимой дополнительной мощности движения, которая будет сгенерирована сервоприводами экзоскелета. Быстродействие и реакция системы таковы, что мышцы человека и автоматизированные части экзоскелета двигаются совершенно в унисон.
The Robot Suit Hybrid Assistive Limb (HAL) компания Cyberdyne

Слайд 18

Экзоскелеты (Япония)
Honda Walking assist – выпуск с 2009 г. вес – 6,5 килограмма (включая обувь и литиево-ионный аккумулятор), время работы на одной зарядке – 2 часа. Применение – для пожилых людей, облегчение труда рабочих на конвейере.
Экзоскелет для фермера (Токийский университет сельского хозяйства и технологий)

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:

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.

• 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