Ғылыми жоба "Хабарлаушы робот"

Фото документы

____________________

00.00.2000ж

________ облысы __________ауданында

дүниеге келген

Ғылыми жұмыстың тақырыбы: «Пандемия кезіндегі сақтық ережелерін хабарлайтын робот»

______ орта мектебінің 0 А сынып оқушысы

Бағыты: Ұлы өнертапқыштыққа алғашқы қадам - ІТ және робот техникасы, физика мен техника әлемі».

Ғылыми жетекшісі: Бастауыш пәнінің мұғалімі

___________________________________

Семей 2021ж

_____ атындағы орта мектебінің ___ «А»сынып оқушысы

______________

«Пандемия кезіндегі сақтық ережелерін хабарлайтын робот»

тақырыбында жазған ғылыми жұмысына

ПІКІР

___________ математика,Ағылшын, пәндерін сүйіп оқиды. Математика пәнінде теңдеу шешу есептерін шығаруды өте жақсы көреді.

Ағылшын тілі сабағы бойынша- ғаламторда ағылшын жазылған сөздерді қазақшаға аударуға құмар.

Ғылыми жұмыста «Пандемия кезіндегі сақтық ережелерін хабарлайтын робот» тақырыбы бойынша жазған жұмысы оқушыладың құрастырушылық ойлау қабілетін дамытуға, өнертапқыштыққа баулуға, жоғары технологиялар саласына оқушылардың қызығушылығын арттыруға бағытталған. Келешекте адам тәріздес интеллектуалдық роботтар жасап, елімізге өз үлестерін қосатын,елін сүйетін, халқының сүйікті ұлы болады деп сенеміз.

Сынып жетекшісі: ____________________

Мазмұны

1. Аннотация................................................................................4-6

2. Кіріспе.........................................................................................7

3. Негізгі бөлім...............................................................................20

6. Қорытынды.................................................................................21

7. Жұмыс күнделігі....................................................................22-23

8. Пайдаланған әдебиеттер.............................................................24

Аннотация

Ғылыми жұмыстың мақсаты: Оқушылардың құрастырушылық ойлау қабілетін дамытуға, жас техниктерді зерттеушілікке және өнертапқыштыққа баулуға, робот техникасын дамытатын әр түрлі білім беру ұйымдарының оқушылары мен педагогтерінің тәжірибе алмасуына және өзара әрекеттесуіне жағдай жасауға, ғылым, білім және жоғары технологиялар саласына оқушылардың қызығушылығын арттыруға бағытталған.

Тақырыптың өзектілігі: Пандемия кезіндегі сақтық ережелерін хабарлайтын робот, роботтар тұрмыстағы көптеген қызметтерді атқарады, қадағалайды, мүгедектер мен сәбилерге көмекші, көңілін аулайды.

Зерттеудің міндеті: робот технологиясының дамуы адамдар үшін маңыздылығын көрсету.

Зерттеу жұмысының дерек көздері: зерттеудің материалы ретінде деректер, түсіндірме, оқулықтар мен ғылыми еңбектер алынды.

Болжам: осы тақырыпты зерттей отырып, біз болашақта робототехника саласының адамға толықтай пайдасы бар деген болжамға келдік

Зерттеу әдіс-тәсілдері: зерттеу барысында өз бетімен іздеу, мағұлмат алу, жинақтау, салыстыру, талдау әдістері қолданылды.

Зерттеудің теориялық және практикалық мәні: зерттеу барысында жинақтаған материалдарды және алынған нәтижелерді алдағы уақытта осы тақырыпты терең зерттеу жұмыстарына пайдалануға болады

Зерттеудің жаңалығы: робот технологиясын пайдалану арқылы еліміздің дамуына көз жеткізе аламыз.

Зерттеу жұмысының құрлымы: ғылыми жоба кіріспеден, негізгі бөлімнен, қорытындыдан, пайданылған әдебиеттерден тұрады

Аннотация

Цель исследовательской работы является развитие мышления учащихся, поощрение исследований и инноваций молодых техников, создание условий для обмена опытом и взаимодействия школьников и преподавателей различных учебных заведений, которые разрабатывают роботизированные методы, чтобы повысить интерес школьников к науке, образованию и высоким технологиям.

Актуальность темы: роботы выполняют множество функций дома, контролируют, помогают детям с ограниченными возможностями и младенцам.

Цель исследования: продемонстрировать важность технологии роботов для людей.

Источники исследования: данные, объяснения, учебники и научные статьи были получены в качестве материала исследования.

Прогнозирование: изучая эту тему, мы пришли к выводу, что в будущем индустрия робототехники будет полностью полезна для человека

Методы исследования: методы независимого поиска, получения, обобщения, сравнения, анализа, использованного в исследовании.

Теоретическая и практическая сущность исследования: материалы и результаты, полученные в ходе исследования, могут быть дополнительно использованы для углубленного изучения этой темы

Новизна исследования: используя роботизированные технологии, мы можем убедиться, что наша страна развивается.

Структура исследования: Исследовательский проект состоит из введения, основной части, заключения, литературы.

Аnnotation

  The goal of research is to develop students' thinking, encourage research and innovation of young technicians, create conditions for the exchange of experience and interaction between schoolchildren and teachers from various educational institutions who develop robotic methods in order to increase schoolchildren’s interest in science, education and high technology.

Relevance of the topic: robots perform many functions at home, control, help children with disabilities and babies.

Objective: to demonstrate the importance of robot technology for humans.

Sources of research: data, explanations, textbooks and scientific articles were obtained as a research material.

Forecasting: studying this topic, we came to the conclusion that in the future, the robotics industry will be completely useful for humans.

Research methods: methods of independent search, obtaining, generalization, comparison, analysis used in the study.

Theoretical and practical nature of the study: the materials and results obtained in the course of the study can be additionally used for in-depth study of this topic.

The novelty of the study: using robotic technology, we can make sure that our country is developing.

Structure of the study: A research project consists of an introduction, main part, conclusion, literature.

Кіріспе

Робототехника (робот және техника; ағылш. robotics — роботика) – роботтардың құрылысымен, жұмысы мен қолдануымен айналысатын, оған қоса олардың басқару, сезіну мен мәлімет өңдеумен айналысатын механикалық, электр және электронды инженерия мен компьютер ғылымдарының біріккен саласы.
Робототехника роботтардан басқа автоматтандырылған техникалық жүйелер мен өндірістік үдерістердің ең жаңа техникалық жиынтықталуын әзірлеу мен қолдану жолдарын зерттейтін ғылым.

Автоматтандырылған машиналар, басқа сөзбен айтқанда роботтар, адамдардың орнына қауіпті жерлерде, немесе зауыттағы құрастыру үдерістерінде жұмыс істей алады. Роботтар сыртқы келбеті бойынша, жүріс-тұрысы мен танымы бойынша адамдарға өте ұқсас болуы әбден мүмкін. Қазіргі таңда ғалымдар гуманоид роботтарды барынша адамдарға ұқсас қылуға тырысып жатыр.

Автономды түрде жұмыс істейтін роботтар туралы мәлімет көне кезден бастап ойлана бастаған, алайда сол тақырыптағы зерттеулер XX ғасырға дейін басталмаған. Ерте кезеңнен бастап, роботтар бір күні адамдардың жүріс-тұрысына еліктейді және де адамдар сияқты адамдардың жұмыстарын істей алады деп болжалған. Қазіргі таңда робототехника тез дамып келе жатқан сала. Технология қалай тез дамыса, робототехника да солай тез дамиды, өйткені робототехника технологиямен тығыз байланыста. Технология дамыған сайын зерттеулер, әрлендер өзгеріп дамиды, соның арқасында роботтардың қолдану аймағы да ұлғаяды. Қазіргі таңда роботтар үйде, кәсіпорындар мен әскери салада қолданылады. Көптеген роботтар миналар мен бомбаларды залалсыздандыру сынды адамдарға тікелей зардап алып келетін жағдайларда қолданылады.

Роботтың негізгі ерешеліктері

Әр робот механикалық негізі - құрылғы, рамадан тұрады. Сол раманың түрі қолданылатын мақсатына қарай өзгереді. Мысалы, робот лай мен құмның үстімен жүретін болса, шынжыр тракторлар қолданылуы мүмкін. Механикалық жағы ойлап табушының бір бөлек мәселенің шешімі, робот жүретін жердің қоршаған ортасына байланысты. Роботтың формасы атқаратын функциясымен тікелей байланысты.

Әр робот электр бөлшектерден тұрады. Сол бөлшектер робот жүйелерін толығымен бақылайды. Мысал ретінде шынжыр арқылы жүретін роботты алсақ, сол шынжырларды жүргізу үшін күш керек. Сол күш электр қуаты ретінде келіп, сымдар арқылы өтіп, батареяда сақталады; осы негізгі схема. Газбен істейтін машиналар да газды қолдану үдерісі үшін токты керек етеді. Сол себептен, газбен жүретін көлік сынды машиналарда да батареялар бар. Электр жүйесі роботтың қозғалуында (мотор) қолданылады, өлшеу үшін (электр сигналдар жылу, дауыс, тұрған жері мен энергия мөлшерін анықтау үшін) және жалпы қолдану үшін (робот жалпы негізгі операцияларды жасау үшін өз мотор мен сенсорларына біраз энергия жолдауы керек).

Барлық роботтар кішкене болса да компьютер кодын керек етеді. Сол алгоритмде робот қалай жұмыс істейтіні көрсетіледі. Код жазған адам программаның ішінде робот шешімін қалай және қашан қабылдап, әрекет ететінін жазады. Сол шынжыр арқылы жүретін робот өзінің механикалық дизайны мен құрылысының арқасында лайды керемет етіп, өзінің батареясынан сымдар арқылы керек мөлшерде энегия алса да, компьютер программасынсыз орнынан жылжымайды; өйткені программа роботқа

қашан, қайда жылжу керек екендігін айтады. Программа роботтың негізгі мәнін құрады.

Роботтың механикалық және электр бөлшектері керемет

әрленіп, бірақ жазылған программасы нашар болса, роботтың жұмыс істеуі екі талай, істесе де, қозғалуы мен жұмыс істеуі ретсіз болады. Негізгі үш түрлі алгоритмдер бар: қашықтан басқару, жасанды интеллект және гибрид. Қашықтан басқарылатын роботтарда бұйрықтар жиынтығы бар. Ол бұйрықтарды тек қашықтан басқаратын құрылғының сигналын алғаннан кейін ғана орындайды. Жалпы айтқанда, адам сол құрылғы арқылы бір қашықтықта орналасқан роботты басқарады. Жасанды интеллект қолданылатын роботтар қоршаған ортаға байланысты шешімдерді өздері қабылдайды. Роботтың жүйесіне қоршаған ортаның факторларына, объектілеріне әртүрлі реакция жазылған. Жасанды интеллект сол реакцияларды ескере тұрып, қоршаған ортаның факторларына өзі әсер береді. Негізінен, жасанды интеллект адамның ойлау қабілетіне ұқсас болуы керек, немесе ұқсастыруды көздейді. Ал гибрид қашықтан басқару мен жасанды интеллектілердің біріккен кезі.

Роботтың қуат көздері

Қазіргі кезде ең көп қолданылатын (қорғасын-қышқылды) батареялар қуат көзі ретінде қолданылады. Батареялардың көптеген түрлері роботтың қуат көзі ретінде қолданыла алады. Қорғасын-қышқылдан жасалған ауыр, бірақ қауіпсіз, ұзаққа шыдайтын батареялардан бастап, күміс-кадмийден жасалған кішкентай ғана, бірақ қымбат батареяларға дейін қолданыста. Батареяны қолданатын роботты әзірлеу кезінде батареяның қауіпсіздік факторын, қолдану циклы мен салмағын есепке алу керек. Ішкі жану қозғалтқышы сынды генераторлар қолданыла алады. Алайда, ондай жобалардың салмағы ауыр, механикалық тұрғыдан күрделі, және оған отын мен жылуды жою жолдары керек. Роботты қуат көзімен байланыстыратын шектей қуат көзін толығымен алып тастар еді. Оның бір жақсы жағы электр энергиясын өндіру мен энергияны сақтау бөлшектерін роботтан басқа жерге қойып, салмағы азайып, орын көбейтеді. Алайда, бұл жолдың кері жақтары да бар. Оның бірі — үнемі роботқа жалғанған сымдар робот басқаруын және жылжуын қиындатады. Әлеуетті қуат көзі:

Пневматикалық (сығылған газдар)

Күн энергиясы (күн энергиясын қолданып, оны электр энергиясына түрлендіру)

Гидравликалық (сұйықтық)

Маховик энергиясын сақтау

Органикалық қоқыс (анаэробты ас қорыту арқылы)

Қалдықтар (адам, жануарлардың фекалиялары); әскери тұрғыдан қарағанда кішкентай жауынгерлердік топтардың фекалиялары энергия ретінде қайтадан қолданыла алады DEKA жобасының Slingshot Stirling моторы қалай жұмыс істейтінін қараңыз)

Роботты іске қосу

Роботтың қозғалуға арналған бөлшектері адамның бұлшық еті сынды. Сол роботтың "бұлшық еті" сақталып тұрған энергияны жылжуға қолданады. Қазіргі кезге дейін ең көп қолданылатын түрі ол дөңгелекті, немесе редукторды қозғалысқа келтіретін электр мотор мен зауыттардағы индустриалды роботтарды қозғалысқа алып келетін желілік жетек. Алайда, қазіргі кезде роботтың "бұлшық еттерін" қозғалтудың баламалы түрлері пайда болды, соның арасында электр қуатмен, химиялық қоспалармен, немесе сығылған ауа арқылы.

Дөңгелекті роботтар

Қарапайымдық үшін роботтардың көбісі 4 дөңгелекпен, немесе үздіксіз платформамен қамтамассыз етілген. Кейбір ғалымдар жылжымалы роботтарддың қиынырақ түрін жасауға тырысты, оның ішінде бір, немесе екі дөңгелекпен жүретін роботтар бар. Ол роботтардың бөлшек саны азаяды, оған қоса 4 дөңгелегі бар робот өте алмайтын шектелген жерде бір немесе екі дөңгелегі бар роботтар жүре алады.

Екі дөңгелекті теңгеру роботы

Теңгеру роботтары әдетте гироскоп қолданады. Гироскоп арқылы робот қаншалықты тез және қай жағына қарай құлап жатқанын анықтап, дөңгелегін құлап жатқан жаққа қарай айдайды. Сонда робот ішіндегі төңкерілген маятниктің динамикасына байланысты секундына жүздеген рет жиілігімен теңгеруге тырысады.  Қазіргі кезде теңгерумен жұмыс істейтін көптеген роботтар шығарылды. Робот деп автоматтандырылған құрылғы ретінде қарастырсақ, Segway робот емес, қарапайым роботтың мобилді платформасы RMP (Robotic Mobility Platform) ретінде қабылдауға болады. Мысал ретінде NASA-ның Robonaut роботын қарастырсақ, робот Segway платформасына құрастырылғанын байқаймыз.

Бір дөңгелекті теңгеру роботы

Екі дөңгелекті теңгеру роботтың кеңейтімі бір ғана дөңгелекпен 2D-ның қалаған жағына жүре алады. Алайда, роботтың бұл түрі дөңгелек ретінде шарды қолданады. Жақында бірнеше бір дөңгелекті теңгеру роботы пайда болды, солардың бірі Карнеги Меллон Университетінің Ballbot роботы. Оның бойы мен ені адаммен бірдей. Басқасы Tohoku Gakuin Университетінің BallIP роботы. Осындай роботтардың бойы көбінесе ұзын, ендері арық және кішкентай жерде маневр жасауға қабілеттері бар; сол себептен осындай роботтар басқа роботтарға қарағанда адамдардың ортасында өз орнын табады.

Сфералық "Orb bot" роботы

Ғалымдардың тағы бір ойы – роботтарды шардың ішіне толығымен енгізу. Зерттеушілердің ойы бойынша робот айналатын еді, немесе робот орналасқан шардың сырқы қабығы айналып, іші жылжымайтын. Роботтың осы түрі orb bot, немесе ball bot деген атпен қалды.

Алты-дөңгелекті роботтар

Төрт дөңгелектің орнана алты дөңгелек қолдану шешімі таулы жерлерде, немесе шөпте жүргенде роботқа жақсырақ тартым мен жолмен қысылсу береді.

Шынжыр табанды робот

Ал шынжыр табанды роботтар одан сайын жақсы тартым береді. Шынжырлы жылжу механизмі өзін жүрген кезде жүздеген дөңгелектен жасалған сынды ұстайды. Сол себептен сыртқы жерлерде өз қолданысын тапты. Көбінесе қолданылатын салалырдың бірі – әскери сала. Әскери операциялар көбінесе сыртта өтеді, қарапайым дөңгелекпен жетуге қиын жерлерде шынжыр табанды робот оңай жете алады. Алайда, үйдің ішіндегі палас, немесе тегіс жерлерде роботтың бұл түрін қолдану қиындау болмақ. Осы түріне жататын роботтардың бірі – NASA-ның Urbie атты қалалық роботы.

Тура жүретін роботтар

Тура жүру үдерісі қиын және динамикалық мәселе. Бірнеше роботтар адам сынды екі аяқтап жүре алады, алайда олардың біреуі де адам сияқты аяғын нық баса алмайды. Адамның жүру қабілеті туралы көптеген зерттеулер жүргізілді, солардың бірі 2008 жылы Texas A&M Университетінде ашылған AMBER лабораториясында. Басқа роботтар екі аяқтан көбірек болып құрастырылды. Екі аяқты роботқа қарағанда аяқтары көбірек болғанымен ол роботтардың құрастыруы жеңілрек болатын. Сол себептен екі аяқтан көбірек, бірақ тура жүре алатын роботтарды құрастыра бастады. Роботтардың бірін итке ұқсатып құрастырған болатын. Тура жүретін роботтар қозғалыс жүйесі басқа роботтармен салыстырғанда кез келген, тегіс емес жерлерде жүре алатын болды, оған қоса мобилді және энергияны үнемдейтін болды. I, Robot сынды фильмдерде гибрид роботтардың түрлері ұсынылды. Робот басында екі аяқтап, кейіннен төрт аяққа (екі аяқ, екі қол)тұрып жүгіреді. Әдетте, екі аяқты робот тегіс жерде жүре алады және кейбір кездерде баспалдықпен да көтеріле алады.