VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Робототехника - не просто игра, а серьезное увлечение
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
I. Введение.
В моей жизни конструкторы были с самого детства. С 3-х лет я начал собирать конструкторы Lego без помощи взрослых. С прошлого года я начал посещать дополнительные занятия по «Робототехнике», прошел курс экспериментальной робототехники «Машины и механизмы». В этом году я продолжил заниматься дальше, но уже курс робототехники с программированием. И мне стало интересно, приобретаю ли я, новые навыки и знания занимаясь дополнительно робототехникой?
Тема моего исследовательского проекта: «Робототехника» - не просто игра, а серьезное увлечение.
1. Цель работы: доказать, что робототехника может быть не просто игрой, а серьезным занятием, где приобретаются новые навыки и знания, которые в будущем пригодятся мне в учебе и в моей жизни.
2. Задачи исследования:
1. Изучить основные тезисы робототехники.
2. Выяснить, почему робототехника полезна детям?
3. Привести примеры применения роботов в жизни.
4. Провести анкетирование, чтобы узнать насколько популярной является робототехника, среди ребят моего возраста.
5. Собрать готовых роботов из имеющихся у меня конструкторов: Huna, Engino, Lego Technic.
3. Объект исследования: роботизированные конструкторы.
4. Методы исследования: анализ, анкетирование, обобщение полученных сведений, интернет.
5. Итоговый продукт: робот-динозавр из конструктора ENGINO, робот-лыжник из конструктора HUNA, LEGO-автомобиль на радиоуправлении.
6. Актуальность моей работы заключается в том, что:
Робототехника быстро становится неотъемлемой частью учебного процесса, помогает мыслить творчески, анализировать ситуацию и применять полученные знания для решения реальных проблем.
Работа в команде и сотрудничество укрепляет коллектив, а соперничество на соревнованиях дает стимул к учебе.
Обработка информации с помощью датчиков и настройка датчиков дают представление о различных вариантах понимания и восприятия мира живыми системами.
7. Гипотеза: занимаясь дополнительно в кружке по робототехнике, я приобретаю новые знания и навыки.
II. Основная часть
1. Что за наука робототехника?
Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.
Понятие «робототехника» принадлежит Айзеку Азимову, впервые оно появилось в 1941 году. А в 1942 году он сформулировал 3 закона робототехники:
«Робот не может навредить человеку или, бездействуя, допустить, чтобы человеку был нанесен вред»,
«Робот должен подчиняться приказам, которые дает ему человек за исключением случаев, когда такие приказы противоречат первому правилу»,
«Робот должен защищать свое существование до тех пор эта защита не противоречит первому или второму правилу».
Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, физика, математика, информатика, а также радиотехника и электротехника. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, медицинскую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.
В современном обществе идет внедрение роботов в нашу жизнь, очень многие процессы заменяются роботами. Сферы применения роботов различны: медицина, строительство, метеорология и т.д. Очень многие процессы в жизни, человек уже и не мыслит без робототехнических устройств (мобильных роботов): робот для всевозможных детских и взрослых игрушек, робот – сиделка, робот – нянечка, робота – домработница и т.д. Специалисты, обладающие знаниями в этой области сильно востребованы.
2. Почему робототехника полезна детям?
Прежде всего, это дополнительное образование. Не факультативы, которые не отличаются от обучения в школе, не занятия с репетитором, а увлекательные эксперименты с техникой, создание чего-то интересного, полезного, необычного своими руками. Любые кружки, которые развивают творческий потенциал, полезны.
Выработка усидчивости, внимательности, умения работать руками. Это то, чего многим современным детям не хватает, по крайней мере, если речь идет не о просмотре мультиков, фильмов или компьютерных играх – здесь как раз усидчивости более чем достаточно.
Отвлечение внимания от непродуктивных занятий. Речь идет о соцсетях, компьютерных играх, фильмах. Нет, никто не призывает полностью убрать все это из жизни ребенка, в конце концов, сейчас время Интернета, и Интернет стал частью социальной культуры. Но нельзя, чтобы досуг человека ограничивался только Интернетом, только просмотрами фильмов или только компьютерными играми. У каждого человека, в том числе, ребенка, должен быть широкий кругозор, обширные знания.
Какие знания даст робототехника?
1. Это знания из области физики. Не скучные формулы и примитивные опыты, а практическое применение законов физики.
2. Это математика – не заучивание теорем и аксиом, а реальные расчеты, результатом которых становится работающее изобретение.
3. Это инженерия и проектирование, программирование – опять же, не сухая и скучная теория, а практика. Самое скучное для ребенка – просто что-то учить. А вот увидеть результат, применив изученное – совсем другое дело. Именно поэтому те, кто занимаются робототехникой, в школе не имеют проблем с точными науками.
4. Умение работать в команде. Трудности при реальном общении – это проблемы в будущем, ведь коммуникация один из важных аспектов при трудоустройстве. Как и умение работать с другими людьми, быть «командным игроком», уметь находить нестандартные решения и выход из сложных ситуаций, брать на себя ответственность, не только за себя, но и за весь проект.
5. На примере моей учебы могу сказать:
Что по математике я стал лучше решать логические задачи, быстро считать в уме.
По русскому языку стал аккуратнее писать, потому что аккуратность – важное качество при работе с конструктором.
Знания, которые я получил после курса «Машины и механизмы» помогут мне в старших классах в изучении физики.
Сейчас в кружке робототехника мы работаем с компьютером, составляем программы – эти знания пригодятся мне в освоении информатики.
3. Практическое применение роботов в жизни.
Робототехника манит человечество уже долгие десятилетия. Но есть ли практический результат в этой области?
Скорее да, чем нет. Во всяком случае, роботам уже нашли массу применений не только на сложном промышленном производстве, но и в быту. Их даже используют для проведения «тонких» операций.
Например, роботов научились использовать в качестве разведчиков. Помогать они должны не только военным и разным спецслужбам, но и, к примеру, службам безопасности банков или пожарным службам.
В Корее изобрели робота под названием FURO-R - может служить гидом или принимать заказы, «подрабатывая» официантом. Кроме того, он может рассчитывать посетителей посредством банковских карт. В корейских школах его будут использовать также вместо обслуживающего персонала и иногда - учителей. Такие роботы будут использоваться в этой стране и в медицине - в качестве санитаров и медсестер. Важно, что андроид на одном заряде батарей способен отработать весь рабочий день, а цикл его полной подзарядки длится всего полчаса.
В Японии широко распространены роботы-спасатели - RoboCue. После недавних землетрясений в Японии эти машины уже широко использовались. Говорят, их массовое применение в будущем может спасти тысячи жизней.
Но лучше всего сегодня освоена сфера применения роботов-пылесосов. Есть свой чистильщик полов у Panasonic. Он не бездумно катается по квартире или офису во время уборки, а с помощью своих датчиков определяет, где рассыпан мусор и как максимально быстро его собрать.
Финская компания ZenRobotics разработала робота для сортировки мусора. Для определения типа мусора в офисе гаджет использует камеры, металлодетекторы, тактильные сенсоры. На вид - это странная огромная роботизированная рука. Говорят, в будущем эта штука заметно продвинет людей в вопросах сохранения экологии.
III. Исследовательская часть
1. Результаты анкетирования одноклассников.
Цель моего проекта – доказать, что робототехника не просто игра в конструктор.
Я провел анкетирование среди учащихся 2-х, 3-х и 4-х классов, чтобы узнать, любят ли мои одноклассники собирать конструктор, знают что-нибудь о нем, хотят ли заниматься этим всерьез, и какого робота они мечтают создать. В моей анкете участвовало 85 человек.
1. На вопрос: «Ты любишь играть в конструктор?» 68 человек ответили, что любят, поэтому думаю, что данная тема будет интересна многим.
2. Следующим вопросом был: «ЛЕГО-это...», и здесь 83 человека уверенны, что это конструктор, а 2 человека затрудняются ответить что это. Я думал, что все дети знакомы с этим названием, а оказалось, нет.
3. На следующий вопрос: «Ты хорошо умеешь строить игрушки из Лего?»
70 человек ответили положительно и только 15человек нет.
4. Еще я решил выяснить: «Хотел бы ты, чтоб в нашей Гимназии появился предмет Робототехника?». На этот вопрос 58 человек ответили - да, и 25 человек - нет.
5. На вопрос: «Посещаешь ли ты дополнительно секции по робототехнике?» Всего 3 человека посещают секции по робототехнике из 85 опрошенных.
6. Последним был вопрос: «Если бы ты стал изобретателем, то какого робота ты бы создал?», я предложил ответы на выбор. В результате 41% хотели бы создать Робота-домашнего питомца, 8% выбрали Робота-учителя, 25% Робота-уборщика, остальные 26% решили придумать свой вариант.
Из этого опроса я вижу, что многим нравится играть в конструктор и они знакомы с конструктором Лего, и многих бы заинтересовал такой школьный предмет, как «Робототехника».
2. Сборка роботов из имеющихся у меня конструкторов.
2.1 Робот-динозавр из конструктора Engino.
Система ENGINO® –самый современный универсальный трехмерный конструктор. Запатентованный дизайн деталей конструктора позволяет соединять до 6 деталей одновременно, а телескопические стержни помогают строить невообразимые ранее сооружения, что позволяет детям дать волю своей фантазии и творческим способностям.
- Раскладывается в любой момент, в любом направлении, под любым углом!
- Стержни сами являются соединителями!
- Все детали легко присоединяются и остаются вместе!
- Строить большие модели легко!
- Просто в использовании!
- Расширенные возможности модификаций!
- Творчески развивает и обучает!
2.2 Робот-лыжник из конструктора Huna.
Конструкторы HUNA — это наборы для начинающих, предварительный, не программируемый этап знакомства с робототехникой. Все детали конструкторов пластмассовые, яркие, электроники минимум. Наборы учат основам конструирования, простым механизмам и соединениям.
Конструкторы включают электронные элементы: датчики, моторы, пульт управления — все это позволяет изучить основы робототехники.
2. 3 Lego-автомобиль на радиоуправлении.
Кубики Lego – отличный образовательный материал, который дает возможность каждому ребенку развиваться в различных направлениях. С их помощью ребенок может не только строить по инструкции, но и реализовывать свои самые смелые конструкторские творческие идеи в виде моделей.
IV. Заключение.
1. Выводы.
В ходе моих исследований я хотел доказать, что робототехника может быть не просто игрой, а серьезным занятием, где приобретаются новые навыки и знания. Я считаю, что моя гипотеза подтвердилась.
Занятие робототехникой обеспечивают разностороннее, гармоничное развитие ребенка, развивает навыки информатики, математики, технологии, физики, умение объемно видеть предмет и творческие способности.
Робототехника – это хорошие перспективы в будущем. Тот, кто всерьез ею увлекается, без труда поступит в любой технический ВУЗ, может построить свое будущее, еще обучаясь в школе – известно множество фактов, когда техника, созданная школьником, привлекала внимание солидных фирм.
Еще у меня есть цель: в феврале 2019года попасть на соревнования «РобоФест-Урал-2019» и попробовать свои силы и знания в сборке роботов.
Список литературы.
1. Википедия.
2. Журнал Lego Education 2018 https://catalogs.lego.com/LEGOeducation/lego-education-catalogue-2018/lego-education-2018-russia/#/
3. Школа робототехники https://ufrc.ru/robotics-for-kids
4. Сайт о роботах и робототехники http://www.techrobots.ru/library/998/