Эти знакомые роботы

Урок по элективному курсу "Робототехника". 5 класс.
"Эти знакомые роботы"

Организационный момент - 1 минута
Здравствуйте дети! 


Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся. 3 минуты.

У нас сегодня очень интересная тема. Узнать её сможете, ответив на загадку.

Хоть с виду он и угловат,
Но очень строен, как солдат.
Вынослив, грамотен, умен -
Задачи все решает он.
И, если нужно, он готов
Осилить сотню языков.
К тому ж ему совсем не спится.
Он день и ночь готов трудиться.
Он по хозяйству помогает
И даже в шахматы играет.
Не обыграть его вовек!
А ведь совсем не человек.

Ответ к этой стихотворной загадке - тема нашего сегодняшнего урока. Отгадали?
Правильно, сегодня мы будем говорить об умных машинах - роботах. 


Цель нашего урока -  познакомиться с основными элементами робота и выяснить, есть ли роботы в нашем доме.

Для этого  мы узнаем:
  • историю появления слова "робот";
  • кто изобрёл первых человекоподобных роботов;
  • основные компоненты робота.

Первичное усвоение новых знаний. Первичная проверка понимания. 28 минут

Откуда же появилось слово "робот"?

В 1920 году чешский писатель Карел Чапек написал пьесу «RUR» («Рос-сумские универсальные роботы») в которой человекоподобные существа – РОБОТы заменяли людей на заводах. Они «механически совершеннее нас, они обладают невероятно сильным интеллектом, но у них нет души», так описывал их один из персонажей пьесы. Кстати, сначала Карел Чапек хотел назвать этих механических рабочих -  "лаборжи",  но родной  брат  Карела – Йозеф, посоветовал ему назвать человека-автомата словом "РОБОТ".
В пьесе «РУР» роботы, первоначально созданные для замены людей на заводах, вскоре вышли из под их контроля и принялись уничтожать своих создателей. Так К. Чапек иллюстрирует мысль о том, что техника может приносить человечеству пользу, только находясь в честных, добрых руках.  Кстати, чешское слово «robota» от которого и произошло слово "робот",   означает «принудительное рабство». А в первом переводе пьесы на русский язык роботы названы "работарями".

С двадцатых годов прошлого века много раз роботы были персонажами книг, художественных и мультипликационных фильмов.
Ребята, а какие вы читали книги или смотрели фильмы, где персонажами были роботы?

Вот некоторые из этих фильмов:

  "Приключение электроника"

https://drive.google.com/file/d/1NDL2biukLfctweujWomWAE7v2ON_OhW8/view?usp=drive_web

"Гостья из будущего"

https://drive.google.com/file/d/1mhT1DaqfzdHv6HqMNSJ16rMhUmc6EW5l/view?usp=drive_web

 "Звёздные войны"

https://drive.google.com/file/d/1PYM_DtlpQFQyw9cxwFGHSTOoo3y9kSsc/view?usp=drive_web



Давайте вспомним имена этих роботов (Электроник, Вертер, 
C-3PO (читается как Си-Три-Пи-О) и R2-D2 (читается как Р2-Д2)).

Дети, как вы думаете, когда люди начали конструировать роботов?


В 1927 году американский инженер по фамилии Уэксли принял участие во Всемирной выставке, проходившей в Нью-Йорке. Там он продемонстрировал свое изобретение – похожего на человека робота, который подчинялся голосовым командам и мог выполнять простые движения.





https://drive.google.com/file/d/18BFFFlu7HdHKiJlk0APC0uTgL5Qtvq3Z/view?usp=drive_web


В Советском Союзе, правоприемником которого является Российская Федерация, в 1936 году школьник, впоследствии выдающийся конструктор,  Вадим Мацкевич сконструировал электрического робота с мотором. На его создание у него ушло два года. Человекоподобное создание умело немногое - только поднимать руку. Электронный робот был представлен на Всемирной выставке в Париже в 1937 году. 

Когда возникла наука о роботах - робототехника? 

Тут тоже не обошлось без писателей. Слово «роботехника» впервые использовано американским писателем Айзеком Азимовым  в 1941 году в научно-фантастическом рассказе «Лжец». А в рассказе "Хоровод" (1942г.) им сформулированы обязательные правила поведения для роботов:.
  1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред.
  2. Робот должен повиноваться всем приказам, которые даёт человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.
  3. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому или Второму Законам.
Как наука, робототехника развивается уже шестьдесят лет, в последнее время прорывными шагами.

Давайте рассмотрим основные компоненты робота.

Датчики

 Датчик цвета



Датчик расстояния (ультразвуковой датчик)  
 
 Датчик касания

Датчик цвета предназначен для работы в трех различных режимах: 

  • в режиме "Цвет" датчик может определить цвет поднесенного к нему предмета;
  • в режиме "Яркость отраженного света" датчик направляет световой луч на близкорасположенный предмет и по отраженному пучку определяет яркость предмета;
  • в режиме "Яркость внешнего освещения" датчик может определить - насколько ярко освещено пространство вокруг. 
Датчик касания представляет собой специальную кнопку, которая может находиться в двух состояниях: ажатие"  или "Освобождение".

Датчик расстояния или ультразвуковой датчик определяет расстояние до предметов, находящихся перед ним. Для этого датчик посылает звуковую волну высокой частоты (ультразвук), ловит обратную волну, отраженную от объекта и, замерив время на возвращение ультразвукового импульса, с высокой точностью рассчитывает расстояние до предмета.
 
Это лишь небольшой набор датчиков, а какие датчики вы знаете или можете придумать?
(Датчик температуры, датчик давления, датчик звука...)

Кто знает, какие датчики  есть в смартфоне и для чего они предназначены? 
Да, некоторые датчики вы назвали, но их в смартфоне больше.
Акселерометр - отвечает за смену ориентации экрана, когда мы поворачиваем смартфон.
Гироскоп - очень точно определяет на какой угол повёрнут смартфон.
Магнитометр - необходим для работы компаса.
Датчик приближения - гасит экран, когда подносите смартфон к уху.
Датчик света - автоматически настраивает яркость экрана.
Термометр - находится внутри каждого смартфона для определения температуры процессора.
На последних моделях смартфонов устанавливают ещё один полезный датчик - сканер отпечатка пальца.

Главная задача датчиков - передать информацию о состоянии окружающей среды "мозгам" робота - контроллеру.
Контроллер

"Контроллер" или "блок управления" предназначен для анализа информации, поступающей с датчиков. К контроллеру подключаются датчики и исполнители.
Исполнители

Одним из примером исполнителя может быть специальный двигатель для робота - сервомотор. Он состоит из электродвигателя, редуктора, ступицы колеса с отверстием под ось колеса и датчика, который отслеживает сколько оборотов сделал электродвигатель.



Исполнителем может служить, например, нагревательный элемент, который включается и выключается по командам от контроллера. 

Программа

Программа является одним из важнейших компонентов робота. Именно она принимает решения и даёт команды исполнителям с помощью контроллера. Для программирования игрушечных роботов используют специальный детский язык в виде плашек.
 
"Взрослых" роботов программируют на языках программирования высокого уровня



Первичное закрепление. 10 минут

Мы закончили знакомство с роботами. Подведём итоги.

Интерактивное задание №1


Интерактивное задание №2

Скажите, у кого дома есть роботы? 
Для ответа на этот вопрос достаточно вспомнить основные компоненты робота. 
Дети отвечают. 
Правильно - датчики, контроллер, исполнители и программа. Подскажу,  роботами точно могут управлять ваши мамы. 
Дети рассуждают и делают предположения.

Почему эти устройства можно считать  роботами:

 
 
 

Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению. 1 минута

Домашнее задание.
Подготовить сообщение о других «домашних» роботах 


Рефлексия (подведение итогов занятия). 2 минуты

Скажите, что нового вы узнали сегодня на уроке?  
Понравился вам урок?

Материалы к уроку


Источники.