CC BY
72
Что такое робототехника для школьников?
М.А. Ларионова,
учитель информатики, МОУ «Гимназия №42»
Что такое робот или кто это? Кем они стали для нас в нашем мире? Способны ли роботы заменить людей? Сегодня роботы используются для запуска спутников и поездки на другой планете в целом. Робот в настоящее время запущен на Марс для изучения планеты и в настоящее время разработан с разведывательными наравне с людьми.
Робот — автоматическое устройство с антропоморфным действием, которое частично или полностью заменяет человека при выполнении работ в опасных для жизни условиях или при относительной недоступности объекта.
Робот может управляться оператором либо работать по заранее составленной программе. Использование роботов позволяет облегчить или вовсе заменить человеческий труд на производстве, в строительстве, при рутинной работе, при работе с тяжёлыми грузами, вредными материалами, а также в других тяжёлых или небезопасных для человека условиях.
Человекоподобный робот (после его создания) станет первым универсальным инструментом, так как сможет пользоваться широчайшим набором любых технических средств, уже сделанных человеком для себя.
Идея искусственных созданий впервые упоминается в древнегреческом мифе о Кадме, который, убив дракона, разбросал его зубы по земле и запахал их, из зубов выросли солдаты, и в другом древнегреческом мифе о Пигмалионе, который вдохнул жизнь в созданную им статую — Галатею. Также в мифе о Гефесте рассказывается, как он создал себе различных слуг [3].
Что же такое робототехника? Робототехника (сам робот) фактически управляет компьютером именно созданной программой, в которой следует конкретный набор инструкций, и робот выполняет их так, как они определены в программе.
Сегодня с продвижением в программировании и различные роботы технологий к тому, чтобы думать, как люди. Они приходят с огромным интеллектом и могут выполнять сложные задачи, с гораздо большей точности и совершенству
Кроме того, роботы хорошо исполняющий повторяющихся задач, и они принимают на короткое время и доставку почти точной каждый раз. Робот, как правило, может контролироваться с помощью дистанционного управления, а также компьютер.
Слово «робототехника» было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 г.
Айзек Азимов - американский писатель-фантаст, популяризатор науки, по профессии биохимик [1]. Автор около 500 книг, в основном художественных (прежде всего в жанре научной фантастики, но также и в других жанрах: фэнтези, детектив, юмор) и научно-популярных (в самых разных областях — от астрономии и генетики до истории и литературоведения). Многократный лауреат премий Хьюго и Небьюла. Некоторые термины из его произведений — robotics (роботехника, роботика), positronic (позитронный), psychohistory (психоистория, наука о поведении больших групп людей) — прочно вошли в английский и другие языки. В англо-американской литературной традиции Азимова вместе с Артуром Кларком и Робертом Хайнлайном относят к «Большой тройке» писателей-фантастов [2].
Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программное обеспечение. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.
В развитии методов управления роботами огромное значение имеет развитие технической кибернетики и теории автоматического управления, поэтому в настоящее время каждому человеку необходимо знать не только о наличии таких механизмов как роботы, но и об их структуре, функционированию. Многие люди не только разрабатывают автоматические машины, но и конечно же, программируют их, что развивает их творческий, интеллектуальный потенциал, и они могут выигрывать различные соревнования, которые проводятся по робототехнике
История робототехники восходит к XVIII веку, где механические куклы были построены в Европе. Эти куклы были более игрушек, чтобы развлечь детей, и они осуществляются в большей степени одной инструкции. Это может быть ходьба на определенное расстояние большую часть времени. В 1801 г. автоматический ткацкий станок был изобретен Йозеф Мария Жаккард.
Промышленные роботы были построены в 1950-х и 1960-х. За это время Айзек Азимов увидел, что роботы имеют большое будущее, и сделали некоторые основные правила для проектирования роботов.
150.Робот не должно причинить вред человеческому существу,
151. Робот должен повиноваться поручений человека
152.Робот должен защищать свое собственное существование.
Эти три закона до сих пор используется в индустрии робототехники [1,3].
Робототехника используется в нескольких отраслях, таких как автомобили, медицина, бытовая техника и еще несколько. Наиболее сложные машины могут быть собраны помощью робототехники, а также очень важна роль в медицинской промышленности. С подготовкой лекарств для выполнения простых задач, в хирургии.
Робототехника является очень выгодным в несколько способов добрый человек. Например, люди много работают в неподходящих местах и условиях, таких как химические заводы, или фармацевтических препаратов, следовательно, постоянное воздействие химических веществ может быть опасным для здоровья самих людей.
Робот - это универсальный автомат, позволяющий выполнять механические действия. Его принципиальной особенностью является быстрая оперативная перестройка с одной выполняемой операции на другую. Существует несколько разновидностей роботов и для каждого из них имеется своё определение. Чаще всего говорят о трёх поколениях роботов: промышленных роботах или манипуляторах, адаптивных роботах и роботах с искусственным интеллектом или как говорили раньше - интегральных роботах.
В аптеках Шанхая работают роботы-фармацевты. Надо просто нажать на сенсорный экран с описанием симптомов, и робот поставит диагноз и даст необходимые рекомендации. Дальше остается только предложить автомату купюру, и лекарство можно забирать.
Роботы-санитары. Работают в некоторых британских больницах. Роботы производит сухую и влажную уборку, сами выбрасывают мусор, заправляются чистящими средствами и подзаряжаются. В отличие от живых уборщиц, роботы никогда не бубнят под нос и отличаются доброжелательным отношением к окружающим. Встретив кого-то на своем пути, они извиняются и докладывают, чем они сейчас заняты.
В Южной Корее сконструировали сторожевого робопса для охраны частных усадеб. Пес весит 40 кг, в его нос встроена фотокамера, а в корпусе имеется сотовый телефон, который немедленно посылает сигнал хозяину в случае обнаружения опасности. В критических случаях робот способен сам вызвать полицию.
Робот-фотограф. Его называют «стоп-кадр» и используют для фотографирования людей на вечеринках и других мероприятиях. Робот сам выбирает оптимальный ракурс и наводит объектив на лица. Как правило, 90 процентов снимков, сделанных роботом, оказываются удачными.
Японский семейный робот. Он запоминает до 7 членов семьи и распознает их по лицам или голосу. Словарный запас - 65 тыс. фраз и 1000 отдельных слов. Он держит в памяти привычки каждого члена семьи и пытается находить к каждому подход. Он краснеет в ответ на шутку и бледнеет в замешательстве.
И еще одно изобретения японцев - Рободансер. Робот-танцор способен попеременно выдавать диско, панк, фанк, рок, хипхоп, брэйк и т.д.
В современном мире любому школьник по силам собрать большого игрушечного робота. И действительно, с помощью конструктора Lego Mindstorms второго поколения любой свирепый монстр и миролюбивый робот оживают. Первое поколение Mindstorms, которое характеризовалось бесконечными возможностями, занимало даже взрослого человека.
Современная игрушка для детей, которая может решать любые взрослые задачи, прошла серьезные испытания. В тестах принимали активное участие военные. По большому счету можно сказать, Mindstorms тестировали в реальных военных условиях.
Наблюдая за поразительными аппаратными возможностями конструктора, возникает желание сделать действительно умного самостоятельного робота. Но во время создания такого робота, конструкторы столкнулись с некоторыми проблемами, а именно привычно отсылать NXT к нужной части кода просто невозможно.
Здесь не помог и расширенный режим программирования, где можно подробно определять маршруты передачи данных разных видов между всеми устройствами. В результате была создана линейная боевая программа.
Конструктор Lego Mindstorms NXT - новое поколение конструкторов Лего, позволяет создавать роботов с программируемыми микрокомпьютерами. Создание Лего Роботов состоит из нескольких этапов и займет не более 30 минут, а благодаря подробным инструкциям сделать это не составит труда.
Прежде всего, используя элементы Lego Technic, собирается сама модель, она может иметь любой вариант сборки: киборга, животного, транспортного средства или иной другой объект, который Вы придумаете сами.
Затем следует запрограммировать Робота при помощи специальной программы на компьютере, чтобы он мог выполнять команды.
Для программирования используется специальный язык программирования - RCX-код. Он имеет удобный и понятный интерфейс, в котором все команды представляются в виде обычных блоков Lego. И для написания программы перемещаете блоки с одного на другой, с их помощью можно с легкостью поручить двигателю совершать определенное количество оборотов, выставить чувствительность микрофона или дальность срабатывания дальномера.
Если вы никогда не программировали - не беспокойтесь, в программе предусмотрены тренировочные задания, которые помогут справиться с этой задачей. Данные с компьютера можно передавать как по USB-
кабелю, так и через Bluetooth. А также и через мобильный телефон, при помощи Bluetooth.
Любой школьник без труда запрограммирует NXT, но, как ни странно, опытному программисту будет немного трудновато. Для того, чтобы создать программу довольно требуется нарисовать последовательность иконок, которые показывают то или иное действие. Элементарные настройки графически оформлены и инстинктивно понятны [4,5].
Для популяризации робототехники во многих странах ежегодно проводятся национальные чемпионаты по боям роботов. Для участия в этих соревнованиях создаются радиоуправляемые или автономные роботы. Считается, что подобные соревнования позволяют превратить изучение сложной техники в увлекательную игру, познавательную и развивающую.
Так, что же такое робот?
Хорошо ли, что наша жизнь становится автоматизированной? И заменит ли робот человека?
На эти вопросы, со временем ответит каждый человек сам для себя. Хочет машины с ручной коробкой передач или автоматической, считать в уме или на калькуляторе, ходить за продуктами сам (дышать свежим воздухом) или послать «робота»...мир меняется, все меняется.
Литература
1. История и биография Айзека Азимова [Электронный ресурс] : Адрес с экрана: http://ru.wikipedia.org/wiki/ Азимов, Айзек
2. Космические роботы - андроиды. [Электронный ресурс] : Адрес с экрана: http : //robonautjsc. nasa. gov/R1 /sub/ mobility. asp
3. История развития искусственного интеллекта [Электронный ресурс] : Адрес с экрана: http://habrahabr.ru/blogs/ popular science/67361/
4. Самодельные LeoCAD детали для NXT [Электронный ресурс] : Адрес с экрана: http://www.mindstorms.su/ nxt 1 text 07.html
5. Проводной Датчик [Электронный ресурс]: Адрес с экрана: http://www.mindstorms.su/sensors 1 text 06.html
6. LEGO Mindstorms NXT 2.0 [Электронный ресурс]: Адрес с экрана: http : //www. mindstorms.ru/mindstorms.php
