Моделирование технологических узлов манипулятора робота в программе компьютерного трехмерного проектирования.

Технология, 9 класс

Тема урока: Моделирование технологических узлов манипулятора робота в программе компьютерного трехмерного проектирования.

Цель урока:

·         Образовательная:

o    Познакомить учащихся с принципами работы манипуляторов роботов.

o    Обучить основам моделирования простых трехмерных объектов в САПР.

o    Научить моделировать отдельные узлы манипулятора робота.

·         Развивающая:

o    Развивать пространственное мышление и конструкторские навыки.

o    Развивать навыки работы с компьютерными программами.

o    Развивать творческое мышление и способность к решению технических задач.

·         Воспитательная:

o    Воспитывать интерес к робототехнике и современным технологиям.

o    Формировать культуру труда и сотрудничества при работе в группе.

o    Развивать ответственность и аккуратность при работе с программным обеспечением.

Оборудование и материалы:

·         Компьютерный класс с установленной программой трехмерного проектирования (например, Tinkercad, FreeCAD, Fusion 360). Tinkercad подойдет для начинающих, так как он прост в освоении и работает в браузере.

·         Проектор и экран для демонстрации.

·         Раздаточный материал: инструкции по работе с САПР, примеры узлов манипуляторов, технические рисунки (если есть).

·         Доступ к Интернету (для онлайн-САПР и поиска информации).

·         Примеры роботов-манипуляторов (фото, видео).

План урока:

1.    Организационный момент (3 минуты)

--Приветствие, проверка готовности к уроку.

--Проверка присутствия и подготовленности к занятию.

2.    Актуализация знаний (7 минут)

Беседа:

--Что такое робот? Какие функции он может выполнять?

--Что такое манипулятор робота? (Обсуждение назначения и основных элементов: основание, звенья, шарниры, захватное устройство).

--Где используются роботы-манипуляторы? (Примеры из промышленности, медицины, науки и т.д.).

--Какие программы для трехмерного моделирования вы знаете?

--Краткое повторение основных понятий трехмерной графики и работы с САПР (если учащиеся уже знакомы с программой).

3.    Изучение нового материала (20 минут)

Принципы работы манипуляторов роботов:

--Объяснение принципа последовательного соединения звеньев и шарниров.

--Обсуждение различных типов манипуляторов (по типу конструкции, системе координат).

--Демонстрация видеороликов или фотографий работы реальных промышленных роботов-манипуляторов. Подчеркнуть разнообразие их применения.

Знакомство с САПР (если это первый урок по моделированию):

--Описание интерфейса программы, основные инструменты и команды (создание примитивов, перемещение, вращение, масштабирование, объединение и вычитание объектов).

--Показ основных приемов работы с мышью и клавиатурой.

--Объяснение принципов построения трехмерных моделей (из примитивов или на основе эскизов).

Моделирование простых узлов манипулятора:

--Демонстрация процесса создания простых деталей:

--Основание (цилиндр, параллелепипед).

--Звено (параллелепипед, труба).

--Шарнир (цилиндр, сфера).

--Объяснить, как использовать размеры, чтобы модель была более точной.

--Объяснение способов соединения деталей (использование координат, привязка к точкам).

Работа с координатами и размерами:

--Демонстрация точного ввода размеров объектов.

--Показ использования системы координат для позиционирования деталей.

Создание более сложных деталей:

--Показ способов объединения и вычитания простых примитивов для создания более сложных форм.

--Примеры использования этих операций для создания деталей с отверстиями, вырезами и т.п.

4.    Практическая работа (10 минут)

Задание: Смоделировать в САПР один из узлов манипулятора робота (основание, звено или простой шарнир).

--Учащиеся работают индивидуально или в небольших группах (2-3 человека).

--Учитель оказывает индивидуальную помощь учащимся, отвечает на вопросы, контролирует процесс работы.

--Если позволяет время, можно предложить учащимся самим немного изменить форму детали.

--По окончании работы учащиеся демонстрируют свои модели на экране.

5.    Закрепление изученного материала (2 минуты)

Обсуждение:

--Какие основные этапы моделирования узла манипулятора вы прошли?

--Какие инструменты САПР вы использовали?

--Какие трудности у вас возникли и как вы их преодолели?

--Какие навыки вы сегодня приобрели?

6.    Подведение итогов урока (2 минуты)

--Оценка работы учащихся на уроке.

--Выставление оценок (по желанию).

--Объявление домашнего задания.

Домашнее задание : ( 1 минута)

--Завершить моделирование узла манипулятора (если не успели на уроке).

--Подумать, как можно улучшить конструкцию смоделированного узла.

--(По желанию) Найти в Интернете информацию о различных типах манипуляторов роботов.

Примеры раздаточного материала:

1.    Инструкция по работе с САПР (краткая):

--Описание интерфейса.

--Перечень основных команд и инструментов.

--Советы по моделированию.

2.    Примеры узлов манипуляторов (фотографии или технические рисунки):

--Основание.

--Звено.

--Шарнир.

--Захватное устройство.