Технічний прогрес у всіх галузях промисловості, так само як і в побутовому господарстві, багато в чому визначається рівнем розвитку автоматики і робототехніки, що при цьому використовуються. Автоматика (грец. Automates - автоматичний) – область науки і техніки, що охоплює теорію і принципи побудови систем керування (СК), що діють без безпосередньої участі людини. Автоматика - це сукупність механізмів і пристроїв, що діють автоматично. Зараз автоматика широко застосовується в різних галузях народного господарства (в промисловості, автомобільному транспорті, зв'язку, в комунальному господарстві і т. і.). Робототехніка (англ. robotics, нім. Robotertechnik) - прикладна наука, що охоплює проектування, розробку, будову, експлуатацію та використання роботів, а також комп'ютерних систем для їх контролю і обробки інформації автоматизованих технічних систем (роботів).
ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ : Робота з підручником
ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ : Робота з підручником, конспектуємо.
Сучасні роботи складаються з механічної системи (маніпулятор, двигуни, кінцевий ефектор), системи керування (контролер, програма) та інформаційної системи (датчики). Ці компоненти дозволяють роботам виконувати різні завдання, замінюючи людину в небезпечних, важких або рутинних процесах.
Робот не може нашкодити людині або через свою бездіяльність допустити, щоб людині було завдано шкоди.
Робот мусить підкорятися наказам людини, коли ці накази не суперечать Першому закону.
Робот повинен дбати про свою безпеку доти, поки це не суперечить Першому і Другому законам.
конспектуємо: https://worldbank.org.ua/3720-vidi-robotiv-i-klasifikatsiya-v-robototekhnitsi.html
Художнє конструювання як метод проектування предметного середовища передбачає висунення нової ідеї, розробку й утілення цієї ідеї в гармонійне, виразне стилістичне оформлення предмета.
У процесі художнього конструювання дизайнер розробляє ескізи, креслення, за необхідності, виготовляє макет, складає пояснювальну записку, у якій коротко фіксується прийняте рішення, способи обробки та всі основні показники, включаючи економічні. Тільки після цього можна приступати до виготовлення самого виробу.
ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ : Робота з підручником, конспектуємо.
З'єднання поділяють на рухомі та нерухомі. Нерухомі — це з'єднання двох або декількох деталей, які в процесі роботи не виконують відносні рухи. Необхідність у використанні нерухомих з'єднань виникає у зв'язку з вимогою розділення машини на складальні одиниці, а останні на деталі для забезпечення зручної обробки, збирання, ремонту, транспортування. Нерухоме з'єднання може бути нероз'ємним і роз'ємним. З'єднання нерухомі можна розділити на з'єднання загального призначення, з'єднання деталей, які охоплюють одна одну (вал-маточина шківа, вал-внутрішнє кільце вальниці) і деталей, які розташовані послідовно (колеса та шківи передач, вали двох агрегатів). Роз'ємні з'єднання (шпонкові, шліцеві, клемові, різьбові та ін.) допускають розбирання з'єднання деталей без пошкодження елементів. Роз'ємні з'єднання загального призначення можуть бути конструктивні, технологічні. За принципом передачі навантаження розрізняють з'єднання зачепленням та фрикційні. Нероз'ємні з'єднання (зварні, паяні, клепані та ін.) не дають змоги виконувати розбирання з'єднаних деталей без пошкодження елементів. Рухомі з'єднання. Необхідність цього типу з'єднання визначається кінематикою машини: під час роботи деталі виконують відносні переміщення, передбачені їхнім функціональним призначенням. Заданий характер руху деталей визначає вибір конструкцій з'єднання, наприклад, для встановлення обертової деталі у нерухомій (вала у корпусі) застосовують з'єднання за допомогою вальниць. Рухомі з'єднання - роз'ємні. Рухомі з'єднання можна розділити на пружні, постійні з'єднання деталей, які виконують відносний обертальний або поступальний рух вальниці та напрямні ковзання та кочення, а також періодичні з'єднання обертових деталей за допомогою керованих та самокерованих муфт. Основні характеристики з'єднань. До з'єднань ставлять вимоги: економічності, міцності, цільності, жорсткості та ін.
Тестове завдання: https://naurok.com.ua/test/ponyattya-pro-detal-tipi-detaley-robotehnika-10-klas-3027477.html
Датчики – це пристрої, що перетворюють фізичні величини (температуру, тиск, світло, рух) на електричні сигнали для контролю й автоматизації; класифікуються за принципом дії (резистивні, ємнісні, п'єзоелектричні), об'єктом вимірювання (температури, рівня, тиску) та типом вимірювання (аналогові, дискретні), з різними типами, як-от інфрачервоні, ультразвукові, оптичні, ємнісні та гідростатичні, що використовуються в різних галузях від безпеки до промисловості.
Виконавчий механізм — у системах автоматичного регулювання — пристрій, що безпосередньо здійснює механічне переміщення (чи поворот) регулюючого органу об'єкта управління і змінює його стан.
Складають одну з останніх ланок системи автоматичного регулювання. Використовуються для управління органами регулювання.
Це освітній процес створення команд для електронних пристроїв, що включає розуміння алгоритмів, вибір мови програмування (наприклад, C++, Python для Arduino), підключення електроелементів (світлодіодів, датчиків) та створення проєктів на кшталт "ліхтарика" чи "світлофора" для навчання основам автоматики та робототехніки.
Ключові аспекти програмування:
Мова: Найчастіше використовується спрощена версія C/C++
ередовище розробки: Arduino IDE (Integrated Development Environment) – безкоштовна програма для написання та завантаження коду на плату.
Алгоритми: Визначення послідовності команд для мікроконтролера.
Проекти: Створення простих пристроїв, як-то світлофори, пульсари, охоронні системи.
Електричні схеми: Підключення датчиків, світлодіодів та інших компонентів до плати.
В робототехніці алгоритм — це чітка, скінченна послідовність інструкцій (команд), що керують діями робота для досягнення конкретної мети, як-от навігація в лабіринті чи прибирання, де кожен крок виконується послідовно, забезпечуючи передбачуваний результат. Робот-пилосос, що об'їжджає перешкоди, є класичним прикладом алгоритму в дії, а програмний код, записаний мовою програмування, є реалізацією цього алгоритму.
Основні типи алгоритмів поділяються за структурою на лінійні (послідовні дії), розгалужені (з перевіркою умов) та циклічні (з повтореннями). Вони забезпечують виконання певних дій для досягнення цілі. Додатково виділяють рекурсивні, жадібні алгоритми, динамічне програмування, а також алгоритми сортування та пошуку.
Основні типи алгоритмічних структур:
Лінійний алгоритм: Команди виконуються послідовно, одна за одною, незалежно від вхідних даних.
Розгалужений алгоритм (з умовою): Виконує одну з кількох послідовностей команд залежно від істинності чи хибності умови.
Циклічний алгоритм (з повторенням): Команди повторюються скінчену кількість разів або до виконання умови.
Інші класифікації алгоритмів:
Рекурсивні: Викликають самі себе для розв'язання задачі.
Жадібні (Greedy): Приймають найкраще локальне рішення на кожному кроці.
Динамічне програмування: Використовує підхід перекриття підзадач для оптимізації.
Алгоритми пошуку та сортування: Наприклад, лінійний або бінарний пошук.
Визначення теми та завдань у робототехніці залежить від сфери застосування: від освітніх проєктів для початківців до складних промислових розробок.
1. Визначення теми проєкту
Вибір теми зазвичай базується на актуальності (вирішенні конкретної проблеми) та практичній значущості. Основні напрямки включають:
Промислова автоматизація: розробка маніпуляторів для збирання, зварювання чи пакування.
Логістика та транспорт: створення автономних систем доставки, безпілотників або складських роботів.
Медична робототехніка: проєкти асистентів для хірургії або реабілітації.
Побутова та соціальна сфера: роботи-пилососи, компаньйони або освітні платформи.
Спеціальні умови: розвідка космосу, підводні дослідження чи робота в небезпечних для людини зонах.
2. Ключові завдання в робототехніці
Завдання поділяються на три основні складові:
Конструкторські: проектування механічної частини, вибір приводів, датчиків (сенсорів) та джерел живлення.
Алгоритмічні та програмні: розробка ПЗ для керування рухами, обробки сигналів зворотного зв'язку та автономного прийняття рішень.
Інтелектуальні: впровадження систем штучного інтелекту для розпізнавання об'єктів, навігації та адаптації до змін середовища.
3. Освітні цілі (для навчання)
У контексті STEM-освіти, завданнями є розвиток логічного мислення, навичок програмування мікроконтролерів та практичне застосування математичних знань. Навчальний проєкт зазвичай проходить етапи від аналізу технічного завдання до створення діючого прототипу.