XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Роботы из будущего в настоящее

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Валеев А.Р. 1

---

1МОУ"СОШ№63" г. Магнитогорска

Тарасова С.Ю. 1

---

1МОУ "СОШ№63" г. Магнитогорска

Работа в формате PDF

2.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1.Введение

Тема моего проекта:

Роботы из будущего в настоящее.

Актуальность:

Общеизвестный факт, что в настоящее время роботы могут выполнять за человека различные виды работ, полностью или частично заменить человеческий труд. Роботы способны заменить человека в самых различных средах, будь то промышленная, военная, медицинская индустрия и прочее. Мой папа работает мастером по ремонту оборудования и очень часто рассказывает мне о различных механизмах, которые используются на промышленном предприятии. И я решил узнать, можно ли создать механизм для перемещения -это руку робота из металлического конструктора. Актуальность данной темы состоит в том, что самостоятельное создание руки робота дома позволяет детально изучить состав, структуру, алгоритм действий существующих моделей роботов, опробовать их в бытовых условиях. Это не только познавательно, но и способствует развитию логического мышления.  

Цель:

Научиться делать роботизированную руку для перемещения различных предметов из железного конструктора и обращаться с металлическим конструктором.

Задачи:

Перед нами стояла задача придумать как будет выглядеть наша рука.

Изучить научную литературу по данной проблеме.

Разработать банк идей и выбрать необходимые изделия.

Изучить понятие «роботизированная рука», его функции и составляющие.

Изучить историю развития робототехники и применение роботов в разных областях промышленности и медицины.

Сделать «роботизированную руку» из металлического конструктора.

Описание проектного продукта:

Рука из металлического конструктора имеет пять пальцев, которые сгибаются по фалангам. Управление рукой с помощью, прикрепленных колец. Роботизированная рука может захватывать предметы.

2.1. История создания робототехники

Однако история создания роботов тесно переплетается с развитием механики и логически из нее проистекает. Поэтому для ее понимания необходимо углубиться на несколько веков назад, а именно в эпоху античности, когда процветала колыбель наук – Древняя Греция. В этой стране появились автоматические устройства, созданные для выполнения практических задач и развлечения. В качестве примера можно привести описанную Филоном Византийским механическую женщину-слугу, которая наливала из кувшина вино во вставленный в ее руку стакан. 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, хотя корректнее считать его прототипом крылатой ракеты или реактивного снаряда.

Еще более сложное и грандиозное автоматическое устройство существовало в научной столице античного мира – великом городе 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. 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.

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. Этот принцип в чем-то похож на перфорированные ленты и карты – средства записи и хранения информации, используемые в автоматических станках и ЭВМ вплоть до 80-х годов ХХ века.

 2.2 Применение роботов в разных областях.

Промышленный робот— предназначенный для выполнения двигательных и управляющих функций в производственном процессе манипуляционный робот, т. е. автоматическое устройство, состоящее из манипулятора и перепрограммируемого устройства программирования, которое формирует управляющие воздействия, задающие требуемые движения исполнительных органов манипулятора.

Что такое робот-манипулятор?

Роботом-манипулятором принято называть тип промышленных роботов с функциями, аналогичными функциям человеческой руки. Манипулятор может быть как самостоятельным устройством, так и находиться в составе более сложного роботизированного комплекса. Сегменты манипулятора имеют соединения, допускающие вращательное (например, у шарнирного робота) или поступательное (линейное) движение.

Растущая потребность в снижении эксплуатационных расходов на предприятиях является основной движущей силой мирового рынка робототехники. Снижение расходов может быть достигнуто за счет уменьшения ошибок в производственном процессе, потерь сырья и количества несчастных случаев, повышения технологической гибкости и производительности предприятия, улучшения условий труда и степени безопасности сотрудников. И в этом всем помогают роботы, которые используются в большинстве отраслей промышленности из-за их способности с высокой точностью выполнять сложные повторяющиеся задачи даже в опасных условиях.

Роботы-манипуляторы можно разделить по областям их применения в производстве, в порядке убывания их присутствия в промышленности:

Автомобильная промышленность

Например, завод “Tesla” расположен на участке площадью 464,5 тысячи м2, на нём работает более 160 роботов, причём уровень автоматизации постоянно повышается — роботы устанавливают батареи, сам двигатель, внутренности салона автомобиля, все кабели.

Металлообработка, машиностроение

Шлифовка и финишная обработка фрезерованных формовочных инструментов, например, штампов для кузовных деталей, форм для деталей из композитных материалов и форм для литья пластиковых деталей под давлением.

Медицина и фармацевтика

KUKA LBR Med - роботизированная инновация для медицины. Он основан на чувствительном легком роботе LBR iiwa. Благодаря своим сенсорным возможностям для обеспечения безопасности, быстрому обучению и простому управлению оператором, он применим в качестве помощника в операционной.

LBR Med чрезвычайно чувствительный. Благодаря датчикам крутящего момента в суставе, робот аккуратно касается пациента, при прикосновении врача автоматически отодвигается в сторону. С другой стороны, он всегда готов помочь в сложных манипуляциях. Благодаря специальному биосовместимому покрытию робот обеспечивает абсолютную стерильность рабочей поверхности.

Продовольствие и сельское хозяйство

Система «Vegebot» для автономного сбора урожая салата включает в себя портативный компьютер с управляющим программным обеспечением, стандартный робот-манипулятор UR10 с шестью степенями свободы (DOF), две камеры и настраиваемую под тип овощей «руку», размещенные на мобильной платформе.

Образование

LEGO Mindstorms - это хорошо проработанная серия инструментов для изучения робототехники. Широкие возможности набора и простота сборки позволяют провести полный урок робототехники (введение, сборка, программирование и тестирование) за удивительно короткое время.

Роботы отлично подходят для подъема и транспортировки, что необходимо почти во всех отраслях, и чаще всего выполняют именно эту задачу. Автоматизированные системы предлагают сочетание простого программирования, гибкой настройки и максимизации производительности производства. Роботы очень часто используются для выполнения рутинных задач — это те участки производственной линии, где люди склонны терять внимание и быстродействие в течение рабочего дня. Использование робототехники значительно повышает эффективность производства.

2.3. Банк идей. Выбор оптимального варианта.

В примеры, как могут выглядеть разные виды роботизированных рук

Пластиковая:

Металлическая:

Рука, созданная из ЛЕГО:

Я буду изготавливать роботизированную руку из металлического конструктора

3. Описание процесса создания роботизированной руки

3.1. Выбор материалов и определение инструкционной карты.

В соответствии с поставленной целью и проведенным выше анализом видов «робо-руки» и механизмов ее движения, в своей проектной деятельности  я буду создавать робо-руку, способную производить действия , а также перемещать предметы. Корпус робо-руки будет выполнен из металлического конструктора и резиновой ленты, что даст способность обеспечить роборуке подвижность и гибкость.

Список материалов, необходимых для изготовления робо-руки:

- металлический конструктор;

- ножницы.

- леска;

- резиновая лента.

Последовательность выполнения работы:

1)    Разработать технологическую карту изделия;

2)    Соединить детали ;

3)     Проверить работоспособность прибора. 

 3.2. Чертеж

3.3. Технологическая карта изделия. 

Ход работы:

3.4. Техника безопасности

1. Не пользуйся инструментами и предметами, правила обращения, с которыми не изучены.

2. Работай с деталями только по назначению. Нельзя глотать, класть детали конструктора в рот и уши.

3. При работе держи инструмент так, как указанно в инструкции.

4. Детали конструктора и оборудование храни в предназначенном для этого месте. Нельзя хранить инструменты навалом.

5. Содержи в чистоте и порядке рабочее место.

6. Раскладывай оборудование в указанном порядке.

7. Не разговаривай во время работы.

8. Выполняй работу внимательно, не отвлекайся посторонними де­лами.

9. При работе с ПК нельзя открывать программы, включать, выключать ПК без разрешения учителя.

10. Во время работы за компьютером нужно сидеть прямо напротив экрана, чтобы верхняя часть экрана находилась на уровне глаз на расстоянии 45-60 см.

Экологическая и экономическая оценка будущего проектного продукта.

В работе над проектом я не собираюсь работать с материалами, которые могут нанести вред окружающей среде. Я использую металлический конструктор и леску, которые имеют сертификат качества. Все отходы будут правильно утилизированы.

Экономический расчет проекта

Заключение

В своей проектной работе я узнал много новой информации о роботах- манипуляторах.Создал роботизированную руку из металлического конструктора для перемещения предметов на основе механизма, используемого в роботах- манипуляторах. При создании роботизированной руки мой интерес к металлическому конструктору стал более сильным из-за открывшихся возможностей.

Список литературы.

 1.    Корендясев А.И. «Теоретические основы робототехники.» Издательство М.: Наука, 2006 г.;

2.    Копосов Д.Г. «Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов» Издательство Бином. Лаборатория знаний, 2015г.;

3.    Мамичев Д.И. «Простые роботы своими руками или несерьёзная электроника» Издательство: Солон-пресс, 2016 г.;

4.    Филиппов С.А. «Уроки робототехники. Конструкция. Движение.Управление.»  Издательство: Лаборатория знаний, 2017г.;

5.    Юревич Е.И. «Основы робототехники. Учебное пособие» Издательство: BHV, 2016 г.

6. https://ru.wikipedia.org/wiki/Конструктор _(игрушка) - Википедия.

7.http://istoys.ru/blog/istorija-vozniknovenija-konstruktora.html - Страница с которой взята История.

8.https://top3dshop.ru/blog/manipulator-robots-features-and-applications.html