Робототехнические конструкторы для выполнения исследовательских проектов по физике

Размещено на http://www.allbest.ru/

Робототехнические конструкторы для выполнения исследовательских проектов по физике

Закураев Р.А., магистрант, Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова

Аннотация

Основная область робототехники заключается в разработке и управлении роботами. Робототехника в первую очередь использует знания из областей информатики, электроники и машиностроения. Научно стандартизированного определения термина ««робот» пока не существует. Разные машины с разными характеристиками, мобильностью и автономностью называются роботами. Само слово «робот» происходит от славянского выражения robota, означающего «работа» или «работа». В работе составлен обзор физических симуляторов для использования на занятиях физики, обсуждаем функции, преимущества, приложения и варианты использования различных симуляторов.

Ключевые слова: робототехника, физика, конструкторы, симуляторы, физические эксперименты, сравнение роботов.

Zakuraev R.A., Master's student, Kabardino-Balkarian State University named after H.M. Berbekov

Keywords: robotics, physics, designers, simulators, physical experiments, comparison of robots.

Введение

Робототехнические конструкторы для выполнения исследовательских проектов по физике позволяют проводить подавляющее большинство исследований. Обычно тестируют и доказывают теоретические методы на симуляторе, поскольку сами роботы часто дороги, хрупки и дефицитны. Симуляторы преодолевают эти проблемы, поскольку они обеспечивают дешевую среду и позволяют пользователям получать доступ к множеству желаемых роботов без возможности поломки физической платформы.

В существующей литературе есть ряд исследований, в которых сравнивается воспроизведение реальной физической точности и удовлетворения ограничений физических движков, однако эти исследования часто сравнивают только небольшое подмножество симуляторов и обычно сосредоточены на специализированных задачах или подобластях без учета робототехники в целом [1]. Многие исследования обобщают информацию, которую можно легко получить с веб-сайтов и форумов симуляторов, не добавляя существенной ценности с исследовательской точки зрения [2]. Возможности этих симуляторов в различных задачах, связанных с робототехникой, не исследуются и не сравниваются друг с другом.

Робототехника в физике

Робототехника для проведения исследовательских проектов по физике уже внедряется в повседневную деятельность человека. И с каждым годом, с одной стороны, автомобили становятся все более высокотехнологичными, а с другой - простыми в управлении, благодаря чему интерес к этой области проявляют пользователи-любители. Так, китайская компания Vincross представила целый набор (конструкторы роботов) для создания роботов MIND KIT (конструкторы роботов). С таким комплектом собрать и запрограммировать собственного робота с индивидуальными функциями могут не только инженеры, имеющие опыт в этой сфере, но и энтузиасты техники [3].

Курс физики средней школы и оборудование по образовательной робототехнике предоставляют им такую возможность. Рассмотрим пример постановки роботизированного эксперимента по исследованию закономерностей колебаний пружинного маятника. В эксперименте в полном объеме реализованы три системы кибернетической модели робота. Это системы управления, исполнения и сбора данных. Робот функционирует по схеме с обратной связью. Система управления формирует команды для системы исполнения по заданной программе, а система сбора данных обеспечивает обратную связь с системой управления, «информируя» ее о состоянии внешней среды и результатах выполнения команд [4]. В данном эксперименте на автоматическом уровне реализуются: физические манипуляции с элементами установки, сбор и обработка данных, а также их вывод на экран микропроцессора и компьютера. Последовательно запускаются механизмы, обеспечивающие: вывод системы из положения равновесия и «гашение» свободных колебаний, изменение массы маятника за счет увеличения числа грузов в подвесе, изменение жесткости пружины, которое достигается уменьшением длины ее рабочей части.

Наиболее полным и простым решением является применение решений робототехники для выполнения лабораторных работ по физике. На официальном сайте Лего существует часть «Физические эксперименты» с использованием базового набора LEGO. Это 14 экспериментальных проектов, где можно изучать различные области физики.

Использование робота черепахи при изучении понятия «Траектория»

В данном случае сначала вводиться понятие: Траектория - это линия, вдоль которое движется тело. Затем можно продемонстрировать Робота - черепаху, показывая взаимосвязь физики и реальной жизни. Так как данный робот - это робот-трейсер, то есть робот, который передвигается по линии. Линейный трассировщик - это самопередвигающийся робот, который движется по заданной траектории и который называется AGV (Automatic Guided Vehide - Автоматически управляемое транспортное средство). Робот-трейсер с помощью сенсора следует к месту назначения по траектории, нарисованной на земле. Линейная трассировка, как правило, используется в беспилотных машинах, которые автоматически перемещают вещи на фабриках, конвейерных лентах или погрузчиках.

Использование робота-черепахи при обобщении материала по теме: «Равномерное движение».

В качестве иллюстрации использования заданий по робототехнике в физике можно привести такой пример: при изучении темы: «Изучение равномерного движения» можно использовать следующие задания:

1. Какова траектория движения робота?

2. Вследствие чего движение роботов мы можем назвать равномерным?

3. Сравните скорость движения различных моделей роботов?

4. Определите скорость движения робота.

5. Постройте график движения роботов.

Область физической и реабилитационной медицины включает вторичную профилактику, междисциплинарную диагностику, лечение и реабилитацию соматических нарушений, структурных и функциональных нарушений с помощью консервативных, физических, мануальных и натуропатических лечебных мероприятий, а также методов реабилитационного вмешательства.

физика робот траектория симулятор

Выводы и заключения

Наборы для сборки роботов со множеством интеллектуальных красочных компонентов, которые светятся и издают звуки. А когда «робот» собран, вы можете свободно настраивать программы и функции многих комплектов через приложение для программирования и, таким образом, оживлять робота, для проведения исследовательских проектов по физике. Наборы роботов в игровой форме способствуют творчеству, концентрации и логическому пониманию.

Таким образом, симуляторы для проведения исследовательских проектов по физике помогают исследованиям в области робототехники и физики множеством способов. Преимущества включают снижение затрат, лучшее управление временем и дополнительный уровень безопасности при работе со сложными средами. В ближайшие годы будет опубликовано больше исследований, подобных этим, по мере появления новых тренажеров и устаревания некоторых опытных.

Список литературы

1. Терещенко А.В., Смыковская Т.К. Использование робототехники при изучении естественно-научных дисциплин в школе //Грани познания. - 2019. - №. 2. - С. 89-93.

2. Гребнева Д.М. Разработка интегрированных уроков по информатике и физике с использованием конструктора Arduino //Наука и перспективы. - 2019. - №. 4. - С. 9-15.

3. Ревунов С.В., Ревунов Р.В., Щербина М.М. Электронные роботизированные комплексы как инструменты повышения качества преподавания физики в высшей школе //Азимут научных исследований: педагогика и психология. - 2019. - Т. 8. - №. 4 (29). - С. 177-180.

4. Дикой А.А., Дикая И.В. Итоги выполнения научно-исследовательского проекта «педагогическая система развития научно-технического творчества детей и молодёжи в области мехатроники и робототехники в условиях внедрения новых ФГОС ОНО и ФГОС ООО» //ББК-74 О-23. - 2019. - С. 7.

Размещено на Allbest.ru