Реферат по ОПД на тему Мехатроника и робототехника в современной жизни

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Владимирской области

«Гусь-Хрустальный технологический колледж» им. Г.Ф. Чехлова

(ГАПОУ ВО «ГХТК»)

 

Специальность Мехатроника и мобильная робототехника

 

 

 

Реферат

по дисциплине

«Основы проектной деятельности»

На тему: Мехатроника и робототехника в современной жизни

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гусь-Хрустальный, 2020
Содержание

 

ВВЕДЕНИЕ	3
1.                 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕХАТРОННИКЕ	5
2.                 СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАТРОНИКИ И РОБОТОТЕХНИКИ
2.1  Строительная робототехника	8
2.2 Промышленная робототехника	8
2.3 Бытовая робототехника	8
2.4 Медицинская робототехника	9
2.5 Авиационная робототехника	10
2.6  Военная робототехника	10
2.7  Космическая робототехника	11
2.8  Подводная робототехника	12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	13
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ	15

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Сегодня мехатронные модули и системы находят широкое применение в следующих областях: станкостроение и оборудование для автоматизации технологических процессов; робототехника (промышленная и специальная); авиационная, космическая и военная техника; автомобилестроение (например, антиблокировочные системы тормозов, системы стабилизации движения автомобиля и автоматической парковки); нетрадиционные транспортные средства (электровелосипеды, грузовые тележки, электророллеры, инвалидные коляски); офисная техника (например, копировальные и факсимильные аппараты); элементы вычислительной техники (например, принтеры, плоттеры, дисководы); медицинское оборудование (реабилитационное, клиническое, сервисное); бытовая техника (стиральные, швейные, посудомоечные и другие машины); микромашины ( для медицины, биотехнологии, средств связи и телекоммуникации); контрольно-измерительные устройства и машины; фото- и видеотехника; тренажеры для подготовки пилотов и операторов; шоу-индустрия (системы звукового и светового оформления). Безусловно, этот список может быть расширен.

Актуальность: В XXI веке мехатроника и робототехника используется во всех видах промышленности, строительства, быта, авиации, особенно в экстремальных сферах деятельности человечества таких, как военная, космическая и подводная.

Цель: рассмотрение видов и типов мехатронных и робототехнических систем, а также сферы их использования в современном мире.

Объект: мехатронные и робототехнические системы.

Предмет: мехатроника и робототехника в современной жизни.

Для достижения выбранной цели поставлены следующие задачи:

1.                 Дать основные понятия о мехатронике

2.                 Рассмотреть сферы применения мехатроники и робототехники

3.                 Охарактеризовать способы применения мехатроники и робототехники в различных сферах

Методологической базой для написания работы послужили общенаучные методы исследования: обобщения, анализа и синтеза, систематизации, а также изучение научной и учебной литературы, технических справочников, самоучителей, материалы различных Интернет-ресурсов.

 

1.                 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕХАТРОННИКЕ

 

 

Мехатроника — область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых механизмов, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.

Мехатроника опирается на такие дисциплины:

·                   электроника

·                   механика

·                   кибернетика

·                   телемеханика

·                   робототехника

·                   информатика

·                   радиотехника 

·                   электротехника.

Выделяют строительную, промышленную, бытовую, медицинскую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) мехатронику.

В мехатронике соединяются механика, система управления и искусственный интеллект, поэтому она является важнейшим направлением научно-технического прогресса. Мехатронику требуются знания вышеперечисленных дисциплин, в результате мехатроник, в отличие от узкого специалиста, обладает широким кругозором и системным мышлением.

Слово «робот» придумали ещё в 1920 году чешский писатель Карел Чапек и его брат Йозеф, впервые оно встретилось в их научно-фантастической пьесе «Россумские универсальные роботы», которая получила большой зрительский успех.

Там оно обозначало искусственно созданных людей, труд которых использовался вместо человеческого на тяжёлых и опасных производствах («robota» в переводе с чешского языка – каторга). Хоть в этом произведении роботы и изготавливались на фабриках по выращиванию органических тканей, само понятие впоследствии стало популярным именно в отношении механических устройств.

Робот – устройство, управляемое с помощью электронной платы или компьютера, который можно запрограммировать на выполнение определенных операций. Он является электромеханическим, гидравлическим, пневматическим устройством или их сочетанием, в зависимости от сферы применения, предназначенный для замены человека или облегчения его труда.

В большинстве случаев современные работы – это «руки», манипуляторы, закрепленные на платформе и предназначенные для выполнения однообразной работы типа перемещения. К роботам также относятся устройства, работающие в тяжелых для человека средах и управляемые дистанционно, например работы, которые выполняют работы на больших глубинах, в космосе, устройства для доставки снарядов и др., а также роботизированные игрушки.

Управление мехатроными системами делится на:

·                   программное управление;

·                   адаптивное управление;

·                   интеллектуальное управление;

·                   полуавтоматическое;

·                   телеуправление – то есть с участием человека;

Существует три класса устройств мехатронике, это сборные устройства, манипуляторы и уже готовые работы.

Системы управления устройств строятся на том же техническом базисе, что и все другие автоматические устройства. В отличие от автоматов робот не просто следует заранее вложенному в него алгоритму, а способен воспринимать внешние сигналы и в соответствии с ними адаптировать свои действия в изменяющейся ситуации. Важно понимать, что на данный момент ещё нет универсальных роботов, которых можно было бы использовать для любой задачи. Инженеры-изобретатели разрабатывают и программируют роботов отдельно для каждой конкретной задачи.

По уровню применения робототехника подразделяется на:

·                   Игровую;

·                   Прикладную;

·                   Исследовательскую;

·                   Обучающую.

 

2. СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАТРОНИКИ И РОБОТОТЕХНИКИ

 

2.1 Строительная робототехника

 

 

Строительная робототехника, как это понятно из её названия, связана со сферой строительства. То есть работа идёт над разработкой роботов, которых можно будет использовать как при строительстве различных объектов, так и, что интересно, при их разрушении. Трудоёмкость обоих этих процессов высока, да и технологичность каждой операции процесса строительства должна быть на должном уровне. Поэтому использование роботов в этой сфере поможет соблюдать установленные технические стандарты и требования, а также может помочь максимально исключить ошибки, допускаемые из-за человеческого фактора.

 

2.2 Промышленная робототехника

 

Промышленные роботы уже активно используются на заводах и фабриках, при производстве игрушек, чайников, мотоциклов, конфет, а также в производстве действительно сложных изделий, например, автомобилей. Роботы могут без помощи человека варить металл, штамповать, собирать по частям готовые продукты, всё это происходит благодаря особым конструкциям и программам, которые определяют функционал каждого робота. Говоря иными, а именно научными словами, такие устройства предназначены для автоматизации производства — изготовления чего-либо без помощи человека.

 

2.3 Бытовая робототехника

 

Роботы для использования в домохозяйствах, включая персональных роботов, как правило, узкоспециализированные - каждый под какой-то один вид деятельности. В перспективе можно ожидать появления многофункциональных, универсальных роботов, способных выполнять различные виды деятельности.  Жаргонное название - "домашники". Отличаются многообразием видов, в зависимости от назначения. Они могут быть: помощниками для пожилых людей, дворецкими, кухонными работниками, охранниками и так далее.

В данное время всё усиливается спрос на умные дома, они позволяют быстро реконфигурировать одно и то же помещение в соответствие с текущими задачами в режиме реального времени. Электроприводы, повинующиеся заложенной программе или нажатию кнопок в приложении, выдвигают из недр робо-комплекса кроватили или столы, настраивают конфигурацию шкафов и полок. А в роботизированном доме даже перегородки между комнатами могут передвигаться так, как нужно сейчас хозяину. Как в ручном режиме, так и автоматически, например, в таком доме занавески раздвинутся как раз тогда, когда хозяин встает, одновременно включится, например, кофеварка. 

 

2.4 Медицинская робототехника

 

Главной целью развития медицинской робототехники является высокая точность и повышение эффективности лечения, уменьшение рисков нанесения вреда здоровью человека. В настоящее время роботы играют колоссальную роль в развитии современной медицины. Они способствуют точной работе при операциях, помогают провести диагностику и поставить правильный диагноз. Заменяют отсутствующие конечности и органы, восстанавливают и улучшают физические возможности человека, снижают время на госпитализацию, обеспечивают удобство, быстроту реагирования и комфорт, экономят финансовые затраты на обслуживание. Вот некоторые роботы, применяемые в медицине: роботы хирурги, роботизированные протезы, нанороботы и многие другие медицинские роботы.

 

2.5 Авиационная робототехника

 

Авиация в плане роботизации не отстаёт от других сфер деятельности человека.

В нынешнее время очень популярным являются беспилотные летательные аппараты (БПЛА). БПЛА - беспилотный летательный аппарат военного назначения, разновидность военного робота. В задачу этих автономных систем, созданных для полёта, входит выполнение миссий, потенциально опасных для человека.

Немецкие учёные создали систему управления самолетом при помощи мыслей.  В Сети появилось видео с демонстрацией системы управления полетом, где пилот не использует рычаги, кнопки, тумблеры и все прочее. Вместо этого на голову пилота надевают специальную «шапочку», считывающую активность мозга человека. Система адаптирована таким образом, что мысли человека преобразуются в сигналы для системы управления полетом. В итоге самолет летит туда, куда ему мысленно приказывает лететь пилот. Сама разработка создана для последующего создания системы контроля полета с использованием лишь мысленных команд, без необходимости запоминать все эти сотни кнопок, рычагов и тумблеров, которые находятся в кабине самолета.

Также в авиации широко используются промышленные роботы, задействованные в производстве, обслуживании и ремонте самолётов.

 

2.6 Военная робототехника

 

К группе военных роботов относят всевозможные беспилотные разведчики, машины для минирования и разминирования местности. Был разработан даже настоящий робот-медик. Называется этот робот Bloodhound, а предназначен он для оказания помощи раненым, к которым невозможно приблизиться врачам из-за сильного огня со стороны противника. Bloodhound оснащён видеокамерами, радиостанцией с микрофоном и динамиками, а также стетоскопом. Все эти элементы робота позволяют медикам дистанционно управлять им, проводить первичный осмотр раненого и даже беседовать с ним. После постановки диагноза Bloodhound может остановить кровотечение (например, наложить повязку на рану) и сделать назначенный укол, который позволит раненому дождаться эвакуации. Благодаря таким роботам можно спасти огромное количество человеческих жизней.

В 2004 российские инженеры создали робота, способного обнаруживать и обезвреживать взрывные устройства. Такой робот способен проникать и доставлять в труднодоступные зоны средства наблюдения и разведки, а также осматривать подозрительные объекты и в случае необходимости осуществлять их транспортировку до места назначения или разминирование. Робот может работать индивидуально или в группе таких же машин.

 

2.7 Космическая робототехника

 

Космороботы – это роботы, приспособленные работать в космическом пространстве. Преимущество космических роботов перед человеком заключается в том, что они могут работать в крайне неблагоприятных условиях и обходиться без каких-либо ресурсов, так как в большинстве случаев они работают на солнечных батареях. Также гораздо легче будет пережить потерю такого робота, чем гибель астронавта. Обычно, задача косморобота заключается в проведении какой-нибудь научной деятельности. Вообще-то, тоже самое может сделать и обычный робот, работающий на земной поверхности, но к космороботу есть несколько основных требований, которым он должен соответствовать.

Например:

·                   перенести запуск;

·                   функционировать в сложных условиях враждебной среды;

·                   весить как можно меньше;

·                   потреблять мало энергии и иметь долгий срок службы;

·                   работать в автоматическом режиме;

·                   обладать чрезвычайной надежностью;

Для того, чтобы соответствовать всем этим требованиям, учёные создают все новые и новые устройства, механизмы, приводы, микроконтроллеры, обладающие высокой прочностью и использующим как можно меньше энергии. Эксперты подсчитали, что отправление на Марс человека будет стоить примерно 200-300 миллиардов долларов, при том, что это будет безвозвратное отправление. Еще придется потратить несколько месяцев на психологическую адаптацию участников экспедиции. А отправка корабля, на борту которого будет робот, обойдется примерно в 5-10 миллиардов долларов. Так что роботы в космосе обходятся намного дешевле, чем люди.

 

2.8 Подводная робототехника

 

Морские глубины все больше осваиваются человеком. Но они несут с собой не только приобретения, но и очень большую опасность. Поэтому со временем водный мир люди уступят роботам. Подводные роботы, используемые в наши дни, слишком громоздки и неуклюжи. Они построены по образцу сухопутных и потому тратят неоправданно много сил, чтобы преодолеть сопротивление воды. Конечно, они не раз выручали нас. В Балтийском море они обследовали затонувший паром «Эстония», в Атлантике — легендарный «Титаник». Эти увальни берут образцы грунта с морского дна, разведывают месторождения нефти, проверяют состояние плотин и проводят спасательные работы. В настоящее время учёные серьёзно изучают строение и способ передвижения обитателей морских глубин. На основании данных исследований они собираются создать «биоботов» — роботов, сотворенных по подобию «всякой твари плавучей».

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

В современной жизни человек уже использует роботов во всех сферах своей деятельности. В большинстве своём роботы являются не заменимыми помощниками, но всё чаще они используются там, где человек справлялся без особого труда. Благодаря своему интеллекту человек развил науку, и смог создать робототехнику, но из-за своей лени он всё чаще стремится заменить свой труд роботами. Но и этого человеку мало, теперь человек пытается создать, для своих роботов, искусственный интеллект. С искусственным интеллектом роботы смогут самостоятельно оценивать происходящее вокруг них и принимать решения по действиям, которые им необходимо произвести. Человеку не надо уже будет тратить силы и время на подачу необходимых команд и алгоритмов.

Актуальность: В XXI веке мехатроника и робототехника используется во всех видах промышленности, строительства, быта, авиации, особенно в экстремальных сферах деятельности человечества таких, как военная, космическая и подводная.

Цель данной работы: рассмотрение видов и типов мехатронных и робототехнических систем, а также сферы их использования в современном мире.

Объектом работы являются мехатронные и робототехнические системы.

Предметом данной работы является мехатроника и робототехника в современной жизни.

Для достижения выбранной цели выполнены следующие задачи:

1.                 Дать основные понятия о мехатронике

2.                 Рассмотреть сферы применения мехатроники и робототехники

3.                 Охарактеризовать способы применения мехатроники и робототехники в различных сферах

Методологической базой для написания работы послужили общенаучные методы исследования: обобщения, анализа и синтеза, систематизации, а также изучение научной и учебной литературы, технических справочников, самоучителей, материалы различных Интернет-ресурсов.

 

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

 

 

1.                 Мехатроника - Mechatronics [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://wikichi.ru – заглавие с экрана - (Дата обращения: 19.01.2021)

2.                 Мехатроника [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org – заглавие с экрана - (Дата обращения: 19.01.2021)

3.                 Мехатроника основы, методы, применение [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://такиедела.рф– заглавие с экрана - (Дата обращения: 19.01.2021)

4.                 Робототехника в современном мире [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://school-science.ru – заглавие с экрана - (Дата обращения: 19.01.2021)

5.                 Терминология мехатроники [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://helpiks.org – заглавие с экрана - (Дата обращения: 19.01.2021)

6.                 Что за специальность такая, Мехатроника? [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://pikabu.ru – заглавие с экрана - (Дата обращения: 19.01.2021)

7.                 Что такое робототехника? [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://mining-cryptocurrency.ru – заглавие с экрана - (Дата обращения: 19.01.2021)

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru