ロボット工学の最初のレッスン。 「教育ロボット工学」コースの公開授業の概要

今日、ロボット教室は非常に人気が高まっています。 このような授業は、児童が批判的思考を形成および発展させ、さまざまなレベルの複雑さの問題を解決するプロセスに創造的にアプローチすることを学び、またチームワークのスキルを習得するのに役立ちます。

新しい世代

現代の教育は、新たな発展段階に移行しつつあります。 多くの教師や保護者は、子供たちに科学に興味を持たせ、学ぶことへの愛情を植え付け、既成概念にとらわれずに創造し考える意欲を持たせる機会を求めています。 資料を提示する伝統的な形式は、長い間その妥当性を失ってきました。 新しい世代は先祖とは異なります。 彼らは、生き生きとして、興味深く、インタラクティブな方法で学びたいと考えています。 この世代は最新のテクノロジーを簡単にナビゲートします。 子どもたちは、急速に発展するテクノロジーに追いつくだけでなく、そのプロセスに直接参加できるような方法で成長したいと考えています。

彼らの多くは次のようなことに興味を持っています。 これはどこで学べますか?

教育とロボット

この学問分野には、デザイン、プログラミング、アルゴリズム、数学、物理学、その他の工学に関連する分野が含まれます。 世界ロボットオリンピック (World Robotics Olympiad - WRO) は毎年開催されます。 教育分野においては、同様の科目に初めて触れる人がロボット工学とは何かをより深く学ぶことができる大規模なコンテストです。 50 か国以上からの参加者に、自分の腕を試す機会が与えられます。 この大会には、7 歳から 18 歳までの子供たちからなる約 2 万チームが参加します。

WRO の主な目標は、STT (科学的および技術的創造性) と若者や子供たちへのロボット工学の開発と普及です。 このようなオリンピックは、21 世紀の現代的な教育ツールです。

新しい機会

子どもたちがロボット工学とは何かをよりよく理解するために、この競技会では、クラブ活動の一環としての授業や、自然科学や精密科学の研究のための学校のカリキュラムで習得した理論的および実践的なスキルが活用されます。 ロボット工学分野への情熱は、数学、物理学、コンピューターサイエンス、テクノロジーなどの科学についてより深く学びたいという欲求へと徐々に発展していきます。

WRO は、参加者や観察者にとって、ロボット工学についてより深く学ぶだけでなく、21 世紀に非常に必要な創造性と批判的思考スキルを開発するまたとない機会です。

教育

ロボット工学の教育分野への関心は日に日に高まっています。 物質的な基盤は常に改善および発展しており、最近まで夢のままだった多くのアイデアが今では現実になっています。 多くの子供たちが「ロボット工学の基礎」という科目を勉強できるようになりました。 レッスンでは、子供たちは限られたリソースで問題を解決し、情報を処理して吸収し、それを正しい方法で使用することを学びます。

子どもたちは簡単に学びます。 さまざまな機器を使って育った現代の若い世代は、新しい知識への欲求と渇望があれば、原則として「ロボット工学の基礎」という分野を習得するのに何の困難もありません。

子どもたちの純粋で渇いた心を教えるには、大人でも難しい再教育が必要だ。 前向きな傾向としては、ロシア政府機関が若者の間でのロボット工学の普及に多大な関心を払っていることだ。 近代化と若い専門家の誘致という課題は、国際舞台における国家の競争力に関わる問題であるため、これは当然のことである。

主題の重要性

現在、教育省にとって喫緊の課題は、教育用ロボットを学校の分野に導入することです。 それは重要な開発分野と考えられています。 テクノロジーの授業では、子供たちはテクノロジーの開発と設計の現代分野を理解し、自ら発明し構築する機会を得る必要があります。 すべての学生がエンジニアになる必要はありませんが、誰もがエンジニアになるチャンスがあるべきです。

一般に、ロボット工学のレッスンは子供たちにとって非常に興味深いものです。 これは、教師も保護者も含め、誰もが理解することが重要です。 このようなクラスは、他の分野を異なる観点から見て、その研究の意味を理解する機会を提供します。 しかし、彼らの心を動かすのは、その意味、なぜこれが必要なのかを理解することです。 それがなければ、教師や保護者の努力はすべて無効になります。

重要な要素は、ロボット工学の学習がストレスのかかるプロセスではなく、子供たちを完全に吸収できるということです。 これは生徒の人格の成長だけでなく、街路、不利な環境、怠惰な娯楽、そしてそれに伴う結果から逃れる機会でもあります。

起源

ロボティクスという名前自体は、対応する英語の robotics に由来しています。 技術的な自動化システムを開発します。 生産においては、これは強化の主要な技術的基盤の 1 つです。

ロボット工学のすべての法則は、科学自体と同様に、エレクトロニクス、機械学、テレメカニクス、メカノトロニクス、コンピューターサイエンス、無線工学、および電気工学と密接に関連しています。 ロボット工学自体は、産業、建設、医療、宇宙、軍事、水中、航空、家庭用に分かれています。

「ロボット工学」の概念は、SF 作家によって初めて彼の物語の中で使用されました。これは 1941 年のことでした（物語「ライアー」）。

「ロボット」という言葉自体は、1920 年にチェコの作家とその弟ヨーゼフによって造られました。 この作品は 1921 年に上演され、大成功を収めた SF 劇「ロッサムのユニバーサル ロボット」に含まれていました。 今日では、劇中で概説されたセリフが SF 映画撮影の観点からどのように広く発展してきたかを観察することができます。 プロットの本質: 工場の所有者は、休むことなく働くことができる多数のアンドロイドの開発と生産の準備をしています。 しかし、これらのロボットは最終的に作成者に対して反乱を起こします。

過去の例

興味深いことに、ロボット工学の始まりは古代に現れました。 これは、紀元前 1 世紀に作られた動く彫像の残骸によって証明されています。 ホメロスはイリアスの中で、話したり考えることができる金から作られた侍女について書きました。 今日、ロボットに与えられた知能は人工知能と呼ばれています。 さらに、古代ギリシャの機械技術者タレントムのアルキタスは、機械式飛行鳩の設計と作成を行ったとされています。 この出来事は紀元前約 400 年に遡ります。

そのような例はたくさんあります。 それらについては、I.M. マカロフの本で詳しく説明されています。 そしてTopcheeva Yu.I. 「ロボット工学: 歴史と展望」 この本は現代のロボットの起源について一般的な方法で語り、将来のロボット工学とそれに伴う人類文明の発展についても概説しています。

ロボットの種類

現段階では、汎用ロボットの最も重要なクラスは移動型ロボットと操作型ロボットです。

モバイルは、可動シャーシと制御されたドライブを備えた自動機械です。 これらのロボットは、歩行、車輪付き、追跡、這い、泳ぎ、飛行することができます。

マニピュレータは、自動の固定または可動機械であり、いくつかの可動性を備えたマニピュレータと、生産時にモーターおよび制御機能を実行するプログラム制御で構成されます。 このようなロボットは、床、ポータル、または吊り下げられた形で提供されます。 これらは、機器製造および機械製造業界で最も広く普及しています。

移動方法

車輪付きロボットや無限軌道ロボットが普及しています。 歩行ロボットを動かすことは、力学的に難しい問題です。 このようなロボットは、人間本来の安定した動きをまだ実現できていません。

飛行ロボットに関しては、現代の飛行機のほとんどがまさにそのようなものであると言えますが、それらはパイロットによって制御されます。 同時に、自動操縦はすべての段階で飛行を制御できます。 飛行ロボットには、そのサブクラスである巡航ミサイルも含まれます。 このような装置は軽量であり、オペレーターの命令で発砲するなどの危険な任務を実行します。 さらに、独立して発砲できる設計デバイスもあります。

ペンギン、クラゲ、アカエイが使用する推進技術を使用した飛行ロボットがあります。 この動作方法は、エア ペンギン、エア レイ、エア ゼリー ロボットに見られます。 Festo社によって製造されています。 しかし、RoboBeeロボットは昆虫の飛行方法を使用しています。

這うロボットの中には、ミミズ、ヘビ、ナメクジに似た動きをするものが数多く開発されています。 この場合、ロボットは粗い表面または表面の曲率で摩擦力を使用します。 このタイプの移動は、狭いスペースで便利です。 このようなロボットは、破壊された建物の瓦礫の下で人を捜索するために必要です。 ヘビ型ロボットは水中を移動することができます（日本製のACM-R5など）。

垂直面に沿って移動するロボットは、次のアプローチを使用します。

• 出っ張りのある壁を登る人（スタンフォードのロボット、カプチン）に似ています。
• 真空吸引カップを備えたヤモリ (Wallbot および Stickybot) に似ています。

水泳ロボットの中には、魚を模倣する原理に従って動作するものが数多く開発されています。 このような移動の効率は、プロペラによる移動の効率よりも 80% 高くなります。 このような設計は、騒音レベルが低く、操作性が高くなります。 これが、水中研究者にとって非常に興味深い理由です。 このようなロボットには、フィールド ロボット研究所によって開発された、エセックス大学のロボット魚とマグロのモデルが含まれます。 マグロの特徴的な動きをモデルにしています。 エイの動きを模倣するロボットの中で、Festo社が開発した有名なものがAqua Rayです。 そして、クラゲのように動くロボットは、同じ開発者のアクアゼリーです。

クラブ活動

ほとんどのロボットクラブは小中学校を対象としています。 しかし、就学前の年齢の子供たちは注意を奪われません。 ここでの主な役割は創造性の開発によって演じられます。 未就学児は自由に考え、自分のアイデアを創造性に変換することを学ばなければなりません。 そのため、6 歳未満の子供向けのクラブでのロボット教室では、立方体や簡単な組み立てセットを積極的に使用することを目的としています。

学校のカリキュラムは確実に複雑化しています。 さまざまなクラスのロボットを知り、実際に試し、科学をさらに深く掘り下げる機会が得られます。 新しい分野は、選択した工学分野における専門的なスキルと知識を獲得する子どもの可能性を明らかにします。

ロボット複合体

現代のロボット工学の発展は、ロボット技術における強力なブレークスルーが起きようとしているように見える段階にあります。 これはビデオ通話やモバイル ガジェットと同じです。 最近まで、これらすべては大量消費には手が届かないと思われていました。 しかし今日ではそれは当たり前のことであり、驚くべきことではなくなりました。 しかし、どのロボット展示会でも、社会生活への実装を考えただけで人の心をとらえる素晴らしいプロジェクトが展示されています。

教育システムでは、ロボットの複雑な設置により、プロジェクト活動を使用したプログラムの実装が可能になります。その中で、以下のものが一般的です。

コントロール

制御システムの種類には次のものがあります。

• バイオテクノロジー (コマンド、コピー、半自動);
• 自動（ソフトウェア、適応型、インテリジェント）;
• インタラクティブ (自動、監視、インタラクティブ)。

ロボット制御の主なタスクは次のとおりです。

• 動きと位置を計画する。
• 力と瞬間の計画。
• 動的および運動学的データの識別。
• 動的精度分析。

ロボット工学の分野では、制御手法の開発が非常に重要です。 これは技術的なサイバネティクスと自動制御の理論にとって重要です。

ボーカル、外国語、クロスステッチ、それともロボット？ 疑念を抱いている親を助けるために、Smartbabr の専門家はロボット工学を支持する論拠を示します。

ロボット工学のクラスは、論理的かつ体系的な思考と創造的な能力の開発に役立ちます。 たとえあなたの子供がエンジニアにならず、ロボットを制御する能力を必要としないとしても、自動装置がどのように動作するかを理解し、設計の経験は、子供がどのような職業を選択するかに関係なく、他の活動に間違いなく役立ちます。未来。

現在、学校教育はほとんどが形式的なものになっています。 これでは、人が複雑な技術の世界で自分の人生をうまく築くことができなくなります。 ロボット工学のおかげで、子供は描画、3D モデリング、実際の建設を知り、空間の 3 次元認識などを理解できるようになります。 つまり、「頭」だけでなく「手」でも考えることができるようになるのです。 そして同時に、頭と手の両方で。

ロボットクラブでは、高校生たちは物理法則の働きを目の当たりにします。 5 年生から 7 年生の生徒は、興味深い幾何学的および数学的な問題を解決します。 ロボット工学に取り組む幼稚園児と小学生は、運動能力、注意力、グループで働く能力を発達させます。

ロボット工学がコアカリキュラムに追加されると、テクノロジー科目としてもその意味が失われ始めます。 今日、学校は時間とリソースを選択的に費やしています。 たとえば、対応する政府プログラムがあり、その実施は学校の責任であるにもかかわらず、多くの教育機関はギフテッドの子供たちをサポートしていません。 また、テクノロジーのレッスンはどこでも教えられるわけではありません。 ロボット工学のクラスでも同様のことが起こる可能性があります。形式的には存在するでしょうが、役に立つかどうかは議論の余地があります。 もちろん、例外はあり得ますし、素晴らしいことや良いことはどこかで閃くでしょう。

しかし、いずれにせよ、マグカップはロボット工学の研究に興味を持っている才能のある子供たちにとって、より深く学ぶのに役立つため、より適しています。 したがって、ロボット工学が学校の主要なカリキュラムに導入されたとしても、円運動を放棄することはできません。

ロボット工学を実践すると、論理が大幅に発達し、体系的な思考が向上し、これらすべてが意思決定における意識の程度にも影響を与えると私は信じています。 ロボットを組み立てるだけで、細かい運動能力の発達に役立ちます。 子どもたちは、ロボットがどのように動作するかだけでなく、既存のシステムがどのように機能するかについての知識も獲得します。 どのような種類の活動にも一連のルールと制限があるため、このスキルは、将来、どの業界でも独自のシステムを設計するときに役立ちます。

少なくともいくつかの簡単でわかりやすい例でロボット工学を学び始めるのは、5 ～ 6 歳からだと私は確信しています。 この年齢の子供は、自分の行動をすでに完全に認識しており、また、まだパターンで「成長しすぎ」ていない思考を持っています。 この年齢の子供たちは非常にオープンで、アイデアと創造力が溢れています。 彼らの絵を見てください。 これらすべては将来、質的に新しいシステムの開発に貢献する可能性があり、これらの子供たちは彼らの種類でユニークになるでしょう。

この分野を学校のカリキュラムに含めるべきでしょうか? わからない。 結局のところ、国の基準があり、国の適切な参加がなければ、それに革新的なものを適応させることは非常に困難です。 しかし、選択科目としては、そうです。 しかし現在、学校でこれらの科目を教えることに同意してくれる専門家が大幅に不足しています。 これは高等技術教育機関が進路指導の一環としてこの負担を担うことになると思います。

ロボット工学のクラスは、論理的かつ体系的な思考と創造的な能力の開発に役立ちます。 これらは非常に有用な資質であり、たとえ彼のキャリアが技術科学に関連していなかったとしても、将来子供にとって間違いなく役立つでしょう。 ロボット工学の実践プロセスを深く掘り下げてみると、物理学、数学、コンピューターサイエンスの知識と、非標準的な問題を解決する際にそれらを適用する能力がなければ、この分野での成功は不可能であることが理解できます。 つまり、ロボット工学はメタ科目であり、ロボット技術を開発するためにすでに子供たちのためにクラブを組織している教師は、将来、生徒の博学で興味を持った人格を開発し、育成するという形で確実に利益を得るでしょう。様々な分野の知識を駆使して論理的に分析・推論することができ、今後必ず求められる科学の交差点で活躍できる人材です。

また、大人の学童だけでなく、未就学児もロボット工学に取り組むことができます。 未就学児向けのロボット制御要素は楽しいです。 小学生のロボット教室では論理的思考が養われますが、この段階では新しいものを生み出す必要もあります。 高校生は、実際の問題や問題を解決するためのロボットモデルの作成に興味を持っています。 一般に、この段階では、学生はロボット工学に取り組む理由をすでに理解しているため、技術分野を学習し、プロジェクト活動を実施し、特定の問題を解決することを目的とした関連科学を学習する必要性が生じます。

もちろん、少なくともグループ活動の一環として、ロボット工学に取り組む機会があるべきです。 学校の教科としてのロボット工学は、より広い意味で、教室で学際的な応用プロジェクト活動として得られた理論的知識を説明し、応用することを目的とすることができます。 「テクノロジー」という学問は、何かを作るための実践的なスキルを身につけることを目的としていることが多いため、ロボット工学もその要素となる可能性があります。

私なら、ロボット工学をプログラミングとエレクトロニクスという 2 つの大きなコンポーネントに分けます。

これらの要素を別々に所有することで、若者はすでに求められるスペシャリストに変わり、1 つ目と 2 つ目の要素を同時に所有すると、1 人のスペシャリストが 2 人と同等になります。

ロボット工学は、あらゆるテクノロジーがどのように機能するかについての一般的な理解を促進するため、あらゆる年齢の子供たちに利益をもたらすと私は信じています。

ロボットの構造や制御を学ぶことは、子どもたちにとってどのようなメリットがあるのでしょうか？ 非常に妥当な質問です。 その関連性は、コンピュータの計算能力が人間の脳の能力を超える 50 年後に特に深刻になるでしょう。 私たちはすでにテクノロジーに囲まれています。 マンマシンインターフェースを理解するということは、マシンを制御することを意味します。 ターミネーター映画のようなシナリオを避けるために、私たちの子供たちは今、人間とコンピューターとロボットの相互作用の基礎を築く必要があります。

学校教育で言えば、基礎科学を実践に結びつけるためには、数学や物理学を深く学ぶ授業の中にロボット工学の授業を選択科目として組み込む必要があると思います。 5年生から始める必要があり、興味のある人専用です。

ロシアの教育制度が現在直面している課題は、世界に類のない新技術を発明し実装できる創造的なエンジニアを育成することである。 今後 5 年間で最も需要の高い職業はエンジニアリングになると言えます。 したがって、今ロボット工学やデザインに興味を持っている子供たちは、ロシアだけでなく国際市場でも求められる将来の革新的なエンジニアです。

まず第一に、ロボット工学とプログラミングの基礎は、論理的に考えること、正しい因果関係を構築すること、分析操作を実行すること、そして正しく結論を導くことを子供に教えます。 第二に、さまざまなモバイルデバイス（タッチインターフェイスを備えたスマートフォンやタブレットなど）に慣れている現代の子供たちは、創造性を担う脳の部分が単純に活性化されていないため、手で書いたり絵を描いたりする方法を知りません。 そのような子供たちは創造する能力はなく、何かを組み替えるか、単に消費することしかできません。

ロボット工学、プログラミング、デザインへの情熱は、あらゆる年齢の子供たちに創造的に考えてユニークな製品を生み出すことを促します。 これは、個々の子供だけでなく、国全体にとっても成功した将来への鍵です。

エンジニアリングの職業への興味は文字通り5歳から現れるため、子供たちはできるだけ早くロボット工学を教え始める必要があります。 この関心は、学校だけでなく、幼稚園、私立クラブ、サークルなど、あらゆる場所で発展させ、促進する必要があります。

写真: russianrobotics.ru、専門家の個人アーカイブより

いくつか例を挙げてみましょう 今年上半期のロボット工学の知識をモニタリングするための質問。
1) デザインとは....(用語の正しい定義を選択してください)

9) 人間を模倣し、あらゆる活動において人間に取って代わろうとする擬人化された機械。 この定義に対応する用語を指定してください:

11) 生物の原理に基づいて作られた自動装置。 あらかじめプログラムされたプログラムに従って行動し、センサーから外界の情報を受け取り、人間が行う生産などの作業を自律的に行​​う。 この定義に対応する用語を指定してください:

地方予算教育機関追加教育

子どものための芸術と工芸の家

自治体

白人地区

授業概要

このトピックにおいて ： 「ロボット工学の入門レッスン」

参加者：

「ロボット」協会の学生たち

1年間の学習、11～18歳

美術。 白人 2016

目標： 子どもたちのロボット工学への興味と意欲を育む

タスク:

• 教育的:

子どもたちにロボット工学と現代のロボット生産の主要分野を紹介します。

ロボット工学における最も一般的かつ有望な技術に関するポリテクニック知識の形成。

新しい状況で知識とスキルを応用する方法を学びます。

• 教育的:

コンストラクターと協力する際に​​は正確さと忍耐力を養いましょう。

ロボット研究室の材料と技術基盤に対する思いやりのある態度を育む。

コミュニケーションの文化を育みます。

• 現像：

創造的で独創的な問題を解決する独立性と能力を開発します。

- 観察スキル、図や技術マップに基づいて推論、議論、分析、作業を実行する能力を開発します。

デザイン力や技術力、空間コンセプトを磨きます。

• 健康を守る：

安全規制の遵守。

装置： コンピューター、マルチメディア プレゼンテーション、既製のロボット。

材料： ロボット組立図、デザイナーパーツ。

ツール: 鉛筆、定規。

レッスンで使用される基本概念:レゴ - ロボット、建設、プログラミング.

UUDの形成(普遍的な学習活動):

個人用 UUD:

1. さまざまな問題のあるタスクを実行する際に、好奇心と知性を育みます。
2. 注意力、忍耐力、決断力、困難を克服する能力を養います。
3. 正義感と責任感を育てます。

認知的 UUD:

1. 概念を理解するレゴ - ロボット "、" デザイン», « プログラミング».
2. 完成したロボット上の特定の形状のパーツを選択します。
3. ロボット内の部品の配置を解析します。
4. 部品からロボットを組み立てます。
5. 構造内の特定のパーツの位置を決定します。
6. 取得された (中間、最終) 結果を指定された条件と比較します。
7. 提案された考えられるオプションを分析して、正しい解決策を導き出します。
8. 部品からロボットをモデル化します。
9. 広範な制御および自己制御アクションを実行し、完成したロボットとサンプルを比較します。
10. コンストラクターを使用する基本的なルールを理解してください。
11. 部品から標準的なロボットモデルを作成します。

コミュニケーション型 UUD:

1. 個人およびグループで作業する能力を開発します。
2. 自分の意見を述べたり、他の人の意見に耳を傾けたり、

仲間の意見を補完し、仲間と協力する。

1. 質問できるようになる。

規制 UUD:

1. 教室での活動の目的を決定する能力を開発します。
2. 学習タスクを受け入れて保存します。
3. 結果の最終的な段階的な管理を実行します。
4. 教師の評価を適切に認識する。
5. 認知的および個人的なことを実行する能力を開発する

反射。

使用される教育技術:

個性志向。

グループの技術。

集団的な創造活動の技術。

健康を節約します。

個別トレーニング。

レッスンプラン：

1. レッスンの組織的な部分。 (2分)
2. レッスンの目標と目的を伝えます (2 分)。
3. 新しい素材を投稿します。 （10分）
4. 活動計画。（3分）
5. 実践的な作業。 （20分）
6. 作業をまとめます。 （3分）

レッスンの進み具合。

1. レッスンの組織的な部分。 ジョブの準備。

2. レッスンの目標と目的を伝える。

先生: 皆さん、今日はロボット工学と現代のロボット生産の主要分野について学びましょう。

3.新しい資料の伝達:

先生: ロボット工学は、自動化された技術システムの開発を扱う応用科学です。

ロボット工学は、オートメーション分野の技術知識を習得するための最初のステップです。 それは、エレクトロニクス、機械学、コンピュータサイエンス、無線工学、エレクトロニクスなどの科学に直接関係しています。

ロボット工学の種類: 建設、産業、航空、家庭用、極限、軍事、宇宙、水中。

「ロボット」という言葉は、1920 年にチェコの作家カレル チャペックによって彼の SF 劇の中で作られました。 そこで作られたロボットは休むことなく働き、その後反乱を起こし、創造者を破壊します。

ロボットは、生物の原理に基づいて作られた自動装置です。 ロボットはあらかじめ設定されたプログラムに従って動作します。 ロボットはセンサー（感覚器官の類似物）から外界に関する情報を受け取ります。 この場合、ロボットはオペレーターと通信する (オペレーターからコマンドを受け取る) ことも、自律的に行​​動することもできます。

ロボット工学と人工知能システムの開発は飛躍的に進歩しています。 わずか 10 年前には、制御されたマニピュレーターのみが開発されました。 人工知能プログラムは、狭い範囲の問題を解決することを目的としていました。 ICTの発展に伴い、ロボットの開発は質的に飛躍的に進歩しました。

将来、ロボットの開発は人々の生活を大きく変える可能性があります。 知能を備えた機械は、主に人間にとって安全ではないさまざまな仕事に使用できるようになります。

産業用ロボットは、最も開発に成功している分野の 1 つです。 すでに30台のロボットが車を組み立てる工場もある。

現在、バイオニックプロテーゼの作成などの方向性が急速に発展しています。 将来の手術室では、ロボットが外科医の手の拡張または代替となるでしょう。 より正確であり、遠隔制御モードでの操作の実行が可能になります。

ロボットには「自己学習」能力が与えられ、自らの経験を蓄積し、他の仕事を行う際にも同じ状況でその経験を活用します。 どのような発明も善意で使用される場合もあれば、悪意で使用される場合もあるため、科学者は考えられるすべてのシナリオを検討し、発見によって起こり得るすべての結果を予測する必要があります。

アンドロイドは人型ロボットです。

ロボットクラス:

操作的、さらに固定式と可動式に分けられます。

マニピュレーションロボットは、いくつかの可動性を備えたマニピュレータの形をしたアクチュエータとプログラム制御装置から構成される自動機械です。

携帯 、さらに車輪付き、歩行用、追跡式に分けられます。 そして、這ったり、泳いだり、飛んだりもします。

モバイル ロボットは、自動制御されるドライブを備えた可動シャーシを備えた自動機械です。

ロボットのコンポーネント：アクチュエーターはロボットの「筋肉」です。 現在、ドライブで最も一般的なモーターは電気モーターですが、化学薬品や圧縮空気を使用するモーターも使用されています。

4.活動計画。

先生: あなたはロボットとロボット工学について学びました。今度は、設計事務所で働き、独自のロボットのモデルを描き、その目的、範囲、設備を考え出すことをお勧めします。 例: モデルは街路の秩序をコントロールします。

5. 実践的な作業。 学生はロボットのスケッチの作成に取り組んでいます。 その技術的特徴を説明します。

提案します 子どもたちの教育活動の概要 10 ～ 12 歳（中年グループ）は「ロボット工学のジャングルで」というテーマについて説明します。 この取り組みは、学校の教師と追加の教育従事者 (クラブのリーダー) の両方に役立ちます。 私たちは、学童の好奇心を育み、技術分野、エンジニアやプログラマーの仕事への興味を育むことを目的とした、あなたの注目を集めます。 詳細はこちら: https://repetitor.ru/repetitors/informatika、興味深いものがたくさん見つかります。

目標: それが何であるかについての子供たちのアイデアを発展させること ロボット工学、その歴史、目的、現代世界における位置は何ですか。

デモ素材:

• 「ロボット工学の歴史とレゴコンストラクター」をテーマにしたプレゼンテーション、
• ビデオ「ジャングル」。

配布資料: レゴ エデュケーション 9580 組み立てセット

方法論的テクニック：会話、対話、ゲーム状況、プレゼンテーションの視聴、会話、テーマ別体育、実験、学童の生産的な活動、分析、要約。

レッスン概要「ロボット工学のジャングルで」

先生：「こんにちは、皆さん！

これまでのすべてのクラスで、私たちはレゴ コンストラクターとレゴ教育プログラムについて学びました。 既製の説明書を使用してロボットを組み立て、その動作を自分でプログラムする方法を学びました。 今日は「面白い動物」セクションですべての知識を要約します。つまり、4 つのモデルを構築します。 第一部門：

• 「咆哮するライオン」
• 「お腹を空かせたワニ」
• 「ドラマー・モンキー」
• 「ダンシングバード」

これを行うために、今日私たちはジャングルに旅行に行きます。ただし、普通のジャングルではなく、ロボット工学のジャングルです。 旅行者は4つのグループに分かれます。 各部門は短時間でロボットを組み立て、レゴ エデュケーション環境でプログラムを作成し、「モデルに命を吹き込む」必要があります。 組み立ての速度と正確さ、ロボットの動作を観察することで、科学実験においてどのグループが最も元気で、最もフレンドリーで、最も速いかを見つけます。

生徒たちが集まり始める。

先生：「デザイナーたちが仕事で忙しい間、レゴロボットの分野の専門家を招き、現代のデザイナーとロボットの歴史について話してもらいます。」

生徒たち：「ロボット工学（ロボットとテクノロジー、英語のロボティクスから）は、自動化された技術システムの開発を扱う応用科学であり、生産を強化するための最も重要な技術基盤です。

汎用ロボットの最も重要なクラスは、操作ロボットと移動ロボットです。

マニピュレーションロボット- 自動機械（固定式または可動式）。いくつかの可動性を備えたマニピュレーターの形をしたアクチュエーターと、生産プロセスでモーターおよび制御機能を実行するプログラム制御装置で構成されます。 このようなロボットは、床置き型、吊り下げ型、およびガントリー型で製造されています。 これらは、機械製造および機器製造業界で最も広く普及しています。

移動ロボット- 自動的に制御されるドライブを備えた可動シャーシを備えた自動機械。 このようなロボットは、車輪を動かしたり、歩いたり、追跡したりすることができます (這ったり、泳いだり、飛行したりする移動ロボット システムもあります。

ロボット システムは、自動制御理論やメカトロニクスの分野における最新のハイテク研究ツールとして、教育の分野でも人気があります。 これらを中等教育および高等職業教育のさまざまな教育機関で活用することで、ILERT のような米国と欧州連合の大規模な共同教育プログラムの基礎となる「プロジェクトベースの学習」の概念を実践することが可能になります。

工学教育でロボット システムの機能を利用することで、力学、制御理論、回路設計、プログラミング、情報理論など、いくつかの関連分野の専門スキルを同時に開発することが可能になります。 複雑な知識への需要は、研究チーム間のつながりの発展に貢献します。 さらに、すでに専門トレーニングの過程にある学生は、実際の実践的な問題を解決する必要性に直面しています。

教育研究室向けの既存のロボット システム:

• メカトロニクス制御キット
• フェストの教訓
• レゴ マインドストーム
• フィッシャーテクニック。

ロボット工学は、電子工学、機械学、コンピューター サイエンス、無線工学、電気工学などの分野を活用しています。 建設、産業、家庭用、航空、および極端な (軍事、宇宙、水中) ロボット工学があります。 レゴシリーズは、学校でロボットを学ぶための重要な組み立てキットとなっています。

レゴ（デンマーク語から「よく遊ぶ」という意味） - さまざまな物体を組み立ててモデル化するための部品のセットである一連のおもちゃ。 レゴ セットは、デンマークに本社を置くレゴ グループによって製造されています。 ここデンマーク、ユトランド半島の小さな町ビルンに、世界最大のレゴランドがあります。この都市は完全にレゴ コンストラクターだけで建てられています。

レゴ社の主な製品は、カラフルなプラスチックのレンガや小さなフィギュアなどです。レゴは、乗り物、建物、動くロボットなどのオブジェクトの構築に使用できます。 構築されたものはすべて分解して、その部品を他のオブジェクトの作成に使用できます。 レゴ社は 1949 年にプラスチック レンガの製造を開始しました。 それ以来、レゴは映画、ゲーム、コンテスト、7 つのテーマパークまで範囲を拡大してきました。 しかし、そのデザイナーのコピーや偽物も数多く存在します。

プレゼンテーション「ロボットとレゴの歴史」開催中

先生：「そしてこれから若い研究者たちがジャングルについての知識を共有することになります。 彼らはジャングルについて教えてくれるでしょう。」

生徒たち：「樹林とは、背の高い草と木や低木が組み合わさったものです。 インドに住んでいたイギリス人は、この言葉をヒンディー語から借用しました。

最大のジャングルは、中央アメリカの大部分のアマゾン盆地（「セルバ」と呼ばれます）、赤道アフリカ、東南アジアの多くの地域、およびオーストラリアに存在します。 ジャングルの木には、湿度の低い気候の植物には見られないいくつかの共通の特徴があります。多くの種の幹の基部には、幅広の木質の突起があります。

多くの場合、梢は蔓によって互いに非常によく接続されています。 ジャングルの他の特徴としては、木の樹皮が異常に薄い (1 ～ 2 mm) ことが挙げられます。 ジャングルには、鼻広の猿、多くの齧歯動物の科、コウモリ、ラマ、有袋類、いくつかの鳥類、さらにいくつかの爬虫類、両生類、魚類、無脊椎動物がいます。

つかみやすい尾を持つ多くの動物が木の上に住んでいます。 昆虫、特に蝶がたくさんいて、魚もたくさんいます。 地球上の全動植物種の 3 分の 2 がジャングルに生息しています。 何百万もの動植物種が未記載のままであると推定されています。」

ジャングルのビデオが再生されます。

生徒たちはレゴ WeDo を使って、ほえるライオン、太鼓を打つ猿、お腹を空かせたワニ、踊る鳥などのモデルを作成します。 学生はロボットを組み立て、プログラムを作成し、モデルをデモンストレーションします。 公開授業で設定した目標・目標を分析表に記入した結果を担当者が発表します。

ロボットモデル

グループNo.1。

生徒 No. 1.1: 「私たちは「サルのドラマー」モデルを組み立てて、プログラムしました。 エネルギーはラップトップからモーターに伝達され、モーターから最初に小さなギアが回転し、次にリングギアが回転します。 これにより軸が回転します。 拳がドラマーの足を上げ下げします。 私たちは、さまざまなリズムを打ち出すサルを構築するという課題に直面しましたが、それは成功しました。 カムの位置を変えることで猿の動きを変えてみました。 位置を変えると、サルの足を叩く音とタイミングが変わります。」

生徒 No. 1.2: 「その恐ろしい外見にもかかわらず、この大きな猿は身長 2 メートルを超えており、とても人懐っこいです。 同じ群れのオスは通常、互いに競い合うことはなく、リーダーが従うためには、目を大きく見開いて適切な叫び声を上げ、指で自分の胸を叩くだけで十分です。 この行動は単なる行為であり、攻撃が続くことはありません。

実際の攻撃の前に、彼は長い間静かに敵の目を見つめます。 目を直接見つめることはゴリラだけでなく、犬、猫、さらには人間を含むほとんどすべての哺乳類にとって困難です。 ゴリラの赤ちゃんは、ほぼ4年間母親と一緒に暮らします。 次の子供が生まれると、母親は上の子供を疎外し始めますが、決して失礼なことはしません。 彼女は彼に、自分も大人になることに挑戦してみないかと誘っているようです。

目覚めたゴリラは食べ物を探しに行きます。 彼らは残りの時間を休憩とゲームに充てます。 夕食後、彼らは地面に一種の寝具を作り、その上で眠りに就きます。」

グループNo.2。

生徒 No. 2.1: 「吠えるライオン」のモデルを組み立てました。 エネルギーはモーターに転送され、モーターはコンピューターからエネルギーを受け取ります。 これにより歯車が駆動され、冠歯車が回転します。 クラウンホイールは、ライオンの前足が固定されている同じ車軸に接続されており、車軸が回転すると、ライオンは座ったり横になったりします。 モデルがどのように機能するかを示してみましょう。

生徒 #2.2:。 「ライオンは捕食性哺乳類の一種であり、ヒョウ属を代表する 4 つのうちの 1 つです。 現存するネコ科動物としてはトラに次いで2番目に大きく、雄の体重は250kgに達するものもいる。 ライオンの特徴は、オスの太いたてがみであり、これはネコ科の他の代表者には見られません。

珍しい木の陰で涼しさを感じる、オープンスペースを好みます。 狩猟の場合、遠くから草食動物の群れに気づき、気づかれずに近づく方法を戦略を立てるために、広い視野を持つことが大切です。 外見上は、長い間居眠りしたり座ったりする怠け者の動物です。

ライオンが昏迷から抜け出すのは、お腹が空いて草食動物の群れを追いかけなければならないとき、または自分の縄張りを守らなければならないときだけです。 ライオンは古代や中世の文化の中で人気があり、彫刻、絵画、国旗、紋章、神話、文学、映画などに反映されています。」

グループNo.3。

生徒 No. 3.1: 「お腹を空かせたワニ」のモデルを組み立てました。 エネルギーはコンピューターからモーターに伝達され、リングギアが回転します。 この歯車はプーリーを介して 1 つの軸に取り付けられています。 ベルトが小さなプーリーに取り付けられ、動きを大きなプーリーに伝達します。 彼はワニの口を開けたり閉じたりします。 モデルがどのように機能するかを示してみましょう。魚を入れる - 口が閉じ、魚を取り出す - 口が開きます。

生徒番号 3.2: 「ワニは、アメリカ (またはミシシッピ) ワニと中国ワニの 2 つの現生種のみを含む属です。 大きなワニの目は赤いですが、小さなワニの目は緑です。 この特徴に基づいて、夜間にワニを検出することができます。 史上最大のワニが米国ルイジアナ州の島で発見され、その体長は実に巨大だった。 いくつかの巨大な標本の重さが測定され、最大のものは重さが1トンを超えていました。

この属の代表者が住んでいる国は世界でたった 2 か国、アメリカ合衆国と中国だけです。 中国のワニは絶滅の危機に瀕しています。 アメリカワニはアメリカの東海岸に住んでいます。 フロリダだけでもその数は100万人を超えています。 地球上でワニとワニが共存する唯一の場所はフロリダです。

大きなオスは自分の縄張りを守り、単独で生活します。 小さなオスが互いに接近して大きなグループを形成しているのが見られます。 大きな個体（オスとメスの両方）は自分の縄張りを守りますが、小さなワニは同じサイズの個体に対してより寛容です。

ワニとアリゲーターの違い: 最大の違いは歯です。 ワニの顎を閉じると、下顎の大きな第 4 の歯が見えます。 ワニでは、上顎がこれらの歯を覆っています。 また、銃口の形状によっても区別できます。本物のワニは鋭い V 字型の銃口をしていますが、ワニは鈍い U 字型の銃口を持っています。」

アリゲーター

グループNo.4。

生徒番号 4.1: 「私たちは「踊る鳥」のモデルを作成しました。 コンピューターからエネルギーがモーターに伝わり歯車が回転します。 これはプーリーと同じ軸上に取り付けられており、プーリーも回転します。 滑車の上部には鳥が取り付けられており、滑車にはベルトが掛けられています。 プーリーが回転すると、ベルトが移動して別のプーリーを回転させます。 私たちの目標は、鳥が最初に一方向に回転し、次に別の方向に回転する構造を作成することでした。 モデルがどのように機能するかをデモしてみましょう。ギアを変更すると、鳥をさまざまな方向に回転させることができます。」