🔬 Практическая работа: Характеристика транспортного робота
Исследовательская лаборатория: измерения, расчеты, анализ
📐 Измерения • 🧮 Расчеты • 📊 Анализ • 🔍 Исследование 6 класс • Технология • 45 минут
👨🏫 Учитель: Ахметов Рустам
🏫 Школа: ГБОУ № 1362
📅 Дата: 2025-06-13
🎯 Цель: Стать исследователями роботов и оценить их характеристики!
🎯 Цель презентации
Создать методическую презентацию для проведения исследовательской практической работы по анализу технических характеристик транспортных роботов с использованием измерительного оборудования.
🔬 STEM-интеграция практической работы
S (Science): Физические принципы работы механизмов, силы трения, инерция
T (Technology): Конструкция роботов, материалы, технические решения
E (Engineering): Измерительные методики, анализ эффективности конструкций
M (Mathematics): Расчеты характеристик, статистическая обработка данных
📐 Измеряемые параметры
Габаритные размеры и масса
Скорость движения
Грузоподъемность
Проходимость и маневренность
Время автономной работы
Энергоэффективность
🎯 План исследования
🔬 Наша исследовательская миссия:
⚠️ Подготовка лаборатории - техника безопасности и инструменты
🎬 Мотивация исследователей - зачем изучать характеристики роботов
📋 Методика исследования - что и как измеряем
🧪 Практические измерения - работа с реальными роботами
📊 Анализ данных - обработка результатов
🎤 Презентация выводов - представление результатов
🤔 Рефлексия исследования - что узнали о роботах
🎯 В результате исследования мы сможем:
📐 Измерять основные характеристики транспортных роботов
🔍 Делать выводы о применимости роботов для разных задач
⚠️ Подготовка исследовательской лаборатории
Безопасность и инструменты
🛡️ Правила техники безопасности
⚡ При работе с электронными компонентами:
Проверить заряд аккумуляторов перед началом работы
Не касаться оголенных контактов
При признаках неисправности - немедленно выключить робота
Аккуратно обращаться с движущимися частями
🔧 При проведении измерений:
Убедиться в устойчивости робота на столе
Не превышать допустимую нагрузку при тестировании
Измерительные приборы использовать строго по назначению
Следить за порядком на рабочем месте
👥 При работе в группах:
Распределить обязанности между участниками
Согласовывать действия при перемещении роботов
Помогать друг другу при сложных измерениях
Внимательно слушать инструкции партнеров
🧰 Исследовательское оборудование
📏 Измерительные инструменты:
Инструмент
Назначение
Точность
Особенности использования
Линейка металлическая
Габаритные размеры
±1 мм
Прикладывать плотно к поверхности
Секундомер
Время движения
±0.01 с
Синхронизировать с началом движения
Весы электронные
Масса робота и грузов
±1 г
Обнулять перед каждым взвешиванием
Рулетка
Дистанции перемещения
±5 мм
Натягивать без провисания
Транспортир
Углы поворота
±1°
Совмещать с осью робота
🤖 Исследуемые модели роботов:
1Модель A: Колесный робот с дифференциальным приводом
2Модель B: Гусеничный робот повышенной проходимости
3Модель C: Шагающий робот (при наличии)
4Модель D: Робот с омни-колесами
🏁 Тестовый полигон:
Ровная поверхность 2×2 м для тестов скорости
Препятствие высотой 2 см для тестов проходимости
Грузы массой 50г, 100г, 200г, 500г для тестов грузоподъемности
Разметка для измерения точности позиционирования
📋 Технологическая карта исследования
📊 Шаблон для заполнения характеристик:
1ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА РОБОТА №____
2 3===== ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ =====
4Модель робота: ________________________
5Тип движителя: ________________________
6Источник питания: _____________________
7 8===== ГАБАРИТЫ И МАССА =====
9Длина: _______ см Ширина: _______ см
10Высота: ______ см Масса: ________ г
11Клиренс: _____ см База: _________ см
1213===== ХОДОВЫЕ КАЧЕСТВА =====
14Максимальная скорость: _______ см/с
15Время разгона до макс. скорости: _____ с
16Радиус поворота: _______ см
17Преодолеваемая высота: _______ см
1819===== ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ =====
20Максимальная нагрузка: _______ г
21Скорость с грузом 100г: _______ см/с
22Скорость с грузом 200г: _______ см/с
2324===== АВТОНОМНОСТЬ =====
25Время непрерывной работы: ______ мин
26Тип аккумулятора: _________________
27Время зарядки: _____ мин
2829===== ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ =====
30Датчики: _____________________________
31Манипуляторы: _______________________
32Особенности: ________________________
🎬 Мотивация исследователей
Зачем измерять характеристики роботов?
🌍 Реальные задачи робототехники
🏭 Промышленные роботы-транспортеры:
Задача выбора для склада Amazon:
1Требования к роботу:
2- Грузоподъемность: минимум 30 кг
3- Скорость движения: 1.5-3 м/с
4- Время автономной работы: 8 часов
5- Точность позиционирования: ±2 см
6- Размеры: не более 1×1×0.5 м
78Вопрос: Как выбрать оптимального робота из 10 предложенных моделей?
🏥 Медицинские роботы-курьеры:
1Больница заказывает роботов для доставки лекарств:
2- Грузоподъемность: 5-10 кг
3- Скорость: 0.5-1 м/с (безопасность пациентов)
4- Уровень шума: менее 40 дБ
5- Габариты: проход через дверные проемы 80 см
6- Автономность: 12 часов работы
78Как протестировать роботов перед покупкой?
🎯 Критерии выбора роботов
📊 Методология сравнения:
Количественные характеристики:
Измеримые параметры (скорость, масса, размеры)
Объективные критерии сравнения
Возможность математической обработки
Качественные характеристики:
Надежность конструкции
Удобство управления
Эстетический вид
Эксплуатационные параметры:
Стоимость владения
Ремонтопригодность
Совместимость с существующими системами
🔬 Научный подход к оценке
📈 Принципы объективного тестирования:
Воспроизводимость:
Одинаковые условия для всех роботов
Повторение измерений для получения среднего значения
Объективные измерения важнее субъективных впечатлений
Физические законы определяют возможности роботов
Выбор робота зависит от конкретной задачи
📐 Какие навыки мы развили:
Планирование и проведение технического эксперимента
Использование измерительных инструментов
Статистическая обработка данных
Сравнительный анализ технических решений
🎯 Трудности, с которыми столкнулись:
Точность измерений движущихся объектов
Синхронизация действий в группе
Интерпретация полученных данных
Учет различных факторов, влияющих на результат
📊 Самооценка работы групп
🎯 Оцените работу своей группы (1-5 баллов):
Подготовка к исследованию: ⭐⭐⭐⭐⭐
Понимание задач и методов
Распределение ролей в группе
Подготовка оборудования
Проведение измерений: ⭐⭐⭐⭐⭐
Точность и аккуратность
Соблюдение методики
Безопасность работы
Обработка результатов: ⭐⭐⭐⭐⭐
Правильность расчетов
Анализ и интерпретация данных
Формулирование выводов
Презентация результатов: ⭐⭐⭐⭐⭐
Четкость изложения
Использование данных
Ответы на вопросы
🚀 Перспективы дальнейших исследований
🔮 Идеи для развития проекта:
Расширенные испытания:
Тестирование в различных условиях (температура, влажность)
Длительные испытания на надежность
Измерение энергопотребления
Модификация роботов:
Изменение программного обеспечения
Добавление датчиков
Оптимизация конструкции
Создание собственных роботов:
Проектирование для конкретных задач
Использование полученных знаний о характеристиках
Тестирование собственных решений
🏠 Домашнее задание
📋 Базовый уровень
1. Завершение технологической карты
Если не успели на уроке - дооформить карту с результатами измерений:
Проверить все расчеты
Добавить недостающие характеристики
Оформить выводы о применимости робота
2. Сравнительный анализ
Создать сравнительную таблицу всех исследованных роботов:
Основные технические характеристики
Преимущества и недостатки каждого типа
Рекомендации по применению
🎯 Повышенный уровень
3. Концепция улучшения робота
Выберите один из исследованных роботов и предложите способы улучшения его характеристик:
Структура проекта улучшения:
Анализ слабых сторон робота
Предложения по модификации конструкции
Обоснование предлагаемых изменений
Ожидаемые результаты улучшений
4. Эскиз усовершенствованного робота
Создать технический эскиз модифицированного робота:
Чертеж с основными размерами
Выноски с объяснениями изменений
Расчет ожидаемых характеристик
Сравнение с исходной моделью
🔬 Исследовательские проекты
Проект 1: “Влияние нагрузки на характеристики робота”
Подробное исследование зависимости скорости и маневренности от грузоподъемности:
Построение графиков зависимостей
Математическое описание закономерностей
Определение оптимальной нагрузки
Проект 2: “Энергоэффективность транспортных роботов”
Исследование потребления энергии различными роботами:
Измерение времени автономной работы
Расчет энергопотребления на единицу пути
Сравнение эффективности разных конструкций
Проект 3: “Проходимость роботов в различных условиях”
Тестирование роботов на разных поверхностях:
Создание различных типов препятствий
Измерение характеристик на разных покрытиях
Анализ влияния условий на производительность
🎉 Итоги исследовательской работы
🏆 Достижения урока
🔬 Исследовательские навыки:
✅ Научились планировать и проводить технические эксперименты
✅ Освоили методы точных измерений характеристик роботов
✅ Изучили принципы статистической обработки данных
✅ Развили навыки сравнительного анализа технических решений
📊 Технические знания:
✅ Понимаем влияние конструкции на характеристики роботов
✅ Знаем методы измерения основных параметров
✅ Умеем интерпретировать результаты измерений
✅ Можем рекомендовать роботов для конкретных задач
🤝 Командные навыки:
✅ Научились эффективно работать в исследовательских группах
✅ Освоили распределение ролей при проведении экспериментов
✅ Развили навыки презентации результатов исследований
✅ Умеем обсуждать и анализировать технические решения
🌟 Главные открытия
🎯 Ключевые выводы исследования:
“Объективные измерения важнее субъективных впечатлений при оценке технических систем”
“Не существует универсально лучшего робота - выбор зависит от конкретной задачи”
“Физические законы определяют возможности и ограничения любой конструкции”
🔮 Практическая значимость:
Методы исследования можно применить к любым техническим системам
Навыки измерений пригодятся в инженерных профессиях
Понимание компромиссов поможет в проектировании
Опыт командной работы важен для больших проектов
📈 Перспективы развития
🚀 Следующие шаги в изучении робототехники:
Изучение алгоритмов управления роботами
Программирование автономного поведения
Проектирование собственных конструкций
Участие в робототехнических соревнованиях
🔧 Применение полученных знаний:
Выбор роботов для домашних задач
Анализ технических характеристик любых устройств
Понимание принципов работы транспортных средств
Основа для изучения инженерных дисциплин
🔮 Следующий урок: “Программирование движения транспортных роботов”
🎯 Готовимся к новым исследованиям:
Алгоритмы автономного движения
Системы навигации и ориентации
Обработка сигналов датчиков
Оптимизация траекторий движения
🔬 ВЫ СТАЛИ НАСТОЯЩИМИ ИССЛЕДОВАТЕЛЯМИ РОБОТОТЕХНИКИ! Теперь вы умеете объективно оценивать характеристики роботов и выбирать оптимальные решения для любых задач!