Промышленные роботы, их классификация, назначение, использование
Модуль: Роботы в промышленности и производстве
Тема урока: Промышленные роботы, их классификация, назначение, использование
Цель урока: Сформировать у обучающихся целостное представление о промышленных роботах, их классификации, назначении и применении в различных отраслях производства.
Планируемые результаты:
Предметные:
- Знать основные типы промышленных роботов и их особенности
- Понимать принципы классификации промышленных роботов
- Различать области применения промышленных роботов
- Описывать конструктивные особенности и технические характеристики промышленных робототехнических систем
Метапредметные:
- Регулятивные УУД: умение определять цели, планировать пути их достижения, оценивать правильность выполнения учебной задачи
- Познавательные УУД: умение классифицировать, сравнивать, анализировать, делать выводы
- Коммуникативные УУД: умение организовывать учебное сотрудничество, формулировать и отстаивать свою позицию
Личностные:
- Формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и техники
- Развитие осознанного отношения к выбору профессии в технической сфере
- Воспитание ответственного отношения к учению, готовности к саморазвитию
Задачи урока:
- Познакомить учащихся с основными типами промышленных роботов
- Изучить принципы классификации промышленных робототехнических систем
- Рассмотреть технические характеристики и функциональные возможности промышленных роботов
- Исследовать области применения промышленных роботов в различных отраслях
- Составить классификационную таблицу промышленных роботов
Тип урока: Комбинированный (изучение нового материала + практическая работа)
Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:
- Компьютерный класс с проектором и интерактивной доской
- Презентация по теме “Промышленные роботы”
- Видеоматериалы о работе промышленных роботов
- Учебные макеты или 3D-модели промышленных манипуляторов
- Раздаточный материал для составления классификационной таблицы
- Робототехнические наборы для демонстрации принципов работы манипуляторов
- Программное обеспечение для моделирования работы промышленных роботов
Образовательные технологии: проблемное обучение, технология развития критического мышления, ИКТ-технологии, элементы геймификации
Межпредметные связи:
- Физика: механика промышленных манипуляторов, кинематика движений, преобразование энергии
- Математика: координатные системы промышленных роботов, математические модели движения
- Информатика: алгоритмы управления промышленными роботами
- Технология: производственные процессы с использованием робототехники
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Планируемые результаты предметные | Планируемые результаты УУД |
|---|---|---|---|---|
| 1. Организационный момент (2 мин) | Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку. Создает позитивный настрой на работу. | Готовятся к уроку, занимают рабочие места. | Регулятивные: самоорганизация | |
| 2. Мотивация и актуализация знаний (5 мин) | Демонстрирует короткий видеоролик о работе современного роботизированного производства. Задает вопросы: “Что вы знаете о промышленных роботах? Где вы могли видеть их применение? Как они отличаются от роботов, которые мы изучали ранее?” | Смотрят видео, активно участвуют в обсуждении, отвечают на вопросы, делятся имеющимися знаниями. | Актуализация знаний о видах роботов | Познавательные: актуализация знаний, анализ информации. Коммуникативные: умение выражать свои мысли |
| 3. Постановка цели и задач урока (3 мин) | Формулирует вместе с учениками цель и задачи урока. Объясняет значимость изучения промышленных роботов в современном мире. “Сегодня мы с вами станем настоящими специалистами по промышленной робототехнике и создадим классификационную таблицу промышленных роботов”. | Участвуют в формулировке цели и задач урока. Фиксируют цель в тетради. | Регулятивные: целеполагание. Познавательные: умение формулировать проблему |
|
| 4. Изучение нового материала (15 мин) | Проводит объяснение нового материала с использованием презентации: 1) История развития промышленных роботов 2) Основные типы промышленных роботов: - Манипуляционные роботы - Мобильные роботы - Коллаборативные роботы 3) Структура промышленных роботов (манипулятор, приводы, система управления, рабочий инструмент) 4) Технические характеристики (грузоподъемность, точность, степени свободы, рабочая зона) 5) Применение промышленных роботов в различных отраслях Демонстрирует на макетах или 3D-моделях принцип работы промышленных манипуляторов. |
Слушают объяснение учителя, делают записи в тетрадях, задают уточняющие вопросы. Зарисовывают основные элементы структуры промышленных роботов. Наблюдают за демонстрацией и участвуют в анализе работы манипуляторов. |
Знание основных типов промышленных роботов. Понимание их структуры и технических характеристик. |
Познавательные: восприятие новой информации, анализ, сравнение. Коммуникативные: умение задавать вопросы |
| 5. Физкультминутка (2 мин) | Проводит короткую физкультминутку с имитацией движений роботов-манипуляторов | Выполняют физические упражнения | Регулятивные: саморегуляция | |
| 6. Практическая работа: “Создание классификационной таблицы промышленных роботов” (15 мин) | Организует работу в малых группах (по 3-4 человека). Объясняет задание: создать классификационную таблицу промышленных роботов по типам, назначению и техническим характеристикам. Раздает материалы с примерами различных промышленных роботов и их характеристиками. Консультирует группы в процессе работы. |
Работают в группах: - Анализируют полученные материалы - Обсуждают критерии классификации - Заполняют таблицу - Готовят краткое представление результатов |
Умение классифицировать промышленные роботы по заданным признакам. Понимание связи между конструкцией робота и его функциональным назначением. |
Познавательные: классификация, систематизация, анализ. Коммуникативные: работа в команде, распределение обязанностей. Регулятивные: планирование деятельности, самоконтроль |
| 7. Представление результатов практической работы (10 мин) | Организует представление результатов работы групп. Задает уточняющие вопросы, помогает сформулировать выводы. Обобщает результаты, формирует единую классификационную таблицу. |
Представляют результаты работы групп. Объясняют принципы своей классификации. Отвечают на вопросы учителя и одноклассников. |
Умение описывать и объяснять принципы классификации промышленных роботов. | Коммуникативные: публичное выступление, аргументация своей позиции. Познавательные: обобщение, формулирование выводов |
| 8. Межпредметная связь с физикой и математикой (7 мин) | Объясняет связь между устройством промышленных роботов и законами физики (механика движений, преобразование энергии). Демонстрирует принципы работы с координатными системами промышленных роботов, простейшие математические модели движения. |
Слушают объяснение учителя, устанавливают междисциплинарные связи. Приводят примеры применения физических законов в работе промышленных роботов. |
Понимание физических принципов работы промышленных роботов. Осознание роли математики в программировании движений робота. |
Познавательные: установление межпредметных связей, перенос знаний из одной области в другую |
| 9. Тестовое задание для закрепления материала (5 мин) | Проводит короткий интерактивный тест по изученному материалу с использованием системы электронного голосования или мобильных устройств. | Отвечают на вопросы теста индивидуально. Анализируют свои ответы. |
Проверка усвоения основных понятий и классификации промышленных роботов. | Регулятивные: самооценка, рефлексия. Познавательные: применение полученных знаний |
| 10. Заполнение прогностической карты “Будущее промышленной робототехники” (5 мин) | Предлагает учащимся заполнить прогностическую карту: “Как изменится промышленность с развитием робототехники через 10 лет?” | Заполняют прогностическую карту, предполагают развитие промышленной робототехники в будущем. | Умение прогнозировать развитие промышленной робототехники. | Познавательные: прогнозирование, выдвижение гипотез. Личностные: осознание перспектив развития технологий |
| 11. Подведение итогов урока и рефлексия (5 мин) | Подводит итоги урока. Организует рефлексию с использованием техники “3-2-1”: - 3 новых факта, которые узнали - 2 вопроса, которые остались - 1 сфера, где хотелось бы применить промышленных роботов |
Участвуют в подведении итогов. Заполняют рефлексивную карту “3-2-1”. Делятся своими впечатлениями от урока. |
Регулятивные: оценка результатов деятельности. Познавательные: рефлексия способов деятельности. Личностные: самооценка |
|
| 12. Домашнее задание (3 мин) | Объясняет домашнее задание: 1) Обязательная часть: подготовить сообщение об одном из известных производителей промышленных роботов и его продукции 2) По желанию: создать 3D-модель или макет промышленного робота 3) Творческое задание: придумать и описать промышленного робота будущего для решения экологических проблем |
Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы. | Регулятивные: планирование деятельности. Познавательные: поиск информации |
| Тип промышленного робота | Конструктивные особенности | Степени свободы | Грузоподъемность | Применение | Примеры |
|---|---|---|---|---|---|
| Манипуляторы шарнирные | |||||
| Манипуляторы SCARA | |||||
| Декартовые роботы | |||||
| Параллельные роботы | |||||
| Коллаборативные роботы | |||||
| Мобильные платформы |
- Полнота заполнения классификационной таблицы (0-3 балла)
- Правильность классификации (0-3 балла)
- Логичность и структурированность таблицы (0-2 балла)
- Наличие примеров для каждого типа роботов (0-2 балла)
- Промышленный робот - автоматическое устройство, состоящее из манипулятора и перепрограммируемого устройства управления, которое применяется для выполнения двигательных и управляющих функций в производственном процессе.
- Манипулятор - механическая система, состоящая из звеньев, соединенных между собой кинематическими парами.
- Степени свободы - количество независимых движений, которые может совершать робот.
- Рабочая зона - пространство, в котором может находиться рабочий орган манипулятора.
- Коллаборативный робот - робот, предназначенный для совместной работы с человеком в общем рабочем пространстве.
- Для учащихся с высоким уровнем подготовки: дополнительное задание по расчету рабочей зоны промышленного манипулятора
- Для учащихся со средним уровнем: работа с готовыми шаблонами таблицы
- Для учащихся с низким уровнем: заполнение таблицы по образцу с помощью учителя