3.1. Виды роботов и области их применения

Информатика, 5 класс. Учебник: Кадыркулов Р. А., Нурмуханбетова Г. К. (Алматыкітап баспасы, 2023). Раздел 3: Робототехника. Страницы 62–65.

Чему научишься

• Объяснять, что такое робот и откуда взялось это слово.
• Проверять любое устройство по правилу «почувствуй — подумай — действуй».
• Различать виды роботов: промышленные, медицинские, бытовые, боевые, роботы-учителя.
• Находить роботов вокруг себя и решать, к какому виду они относятся.

Разминка

• Видел ли ты робота «вживую»? Скорее всего, да: робот-пылесос, автомат на заводе, роботы на выставке или в торговом центре.
• Чем робот отличается от обычной машины, например от велосипеда? Велосипед едет только тогда, когда крутишь педали. Робот работает сам, по программе.
• Что нужно роботу, чтобы «видеть» и «слышать»? Датчики: камеры, микрофоны, датчики касания и расстояния.
• Где роботы полезнее людей? Там, где тяжело, скучно или опасно: на заводе, при разминировании, в космосе.

Разбираемся

Откуда взялось слово «робот»

Слово придумали чешские писатели, братья Карел и Йозеф Чапеки. В 1920 году вышла пьеса Карела Чапека «Россумские универсальные роботы», и слово разлетелось по всему миру. По-чешски robota — тяжёлый подневольный труд. На казахском телевидении робота иногда называют «құлтемір» — дословно «железный раб».

🌟 Слово «робот» старше, чем любой настоящий робот! Сначала люди придумали роботов в книгах, а уже потом построили.

Так что же такое робот

Робот — это автоматическое устройство, которое работает по программе, заранее загруженной в него. Он получает сведения об окружающем мире через датчики (сенсоры), как мы — через глаза и уши. Робот может работать сам или под присмотром человека-оператора, который даёт ему команды.

В учебнике есть и строгое определение: робот — исполнительный механизм, который программируется, двигается минимум по двум «степеням подвижности» (например, вперёд-назад и поворот), умеет действовать сам и выполняет команды по назначению.

Роботов, похожих на человека, называют андроидами. Их делают как игрушки или помощников по дому.

Правило трёх шагов: почувствуй — подумай — действуй

Устройство можно назвать роботом, только если оно умеет все три вещи сразу:

💡 Стиральная машина с таймером только «действует» по расписанию. А робот-пылесос ещё и «чувствует» и «думает». Поэтому пылесос — робот, а простой таймер — нет.

Основные виды роботов

• Промышленные — работают на заводах вместо людей: роботизированные станки, конвейеры, руки-манипуляторы. Например, сваривают кузова машин.
• Медицинские — помогают делать операции, уколы, массаж. Самый известный хирургический робот — da Vinci: им управляют врачи, а он делает очень точные движения. Для самых тонких операций учёные разрабатывают крошечных нанороботов.
• Бытовые — помогают дома: робот-пылесос, робот-собачка, робот-секретарь.
• Боевые — заменяют людей в опасных местах: роботы-сапёры, роботы-разведчики, роботы-санитары.
• Роботы-учителя — читают вслух, говорят на разных языках, дают задания. Но эмоции они понимают плохо, поэтому заинтересовать класс так, как живой учитель, пока не могут.

📌 Отрасль робототехники ещё молодая. Многие виды роботов только развиваются, и в будущем появятся новые — может быть, ты сам их придумаешь.

🌟 В учебнике рассказано, что один из первых роботов построил американский инженер для Всемирной выставки в Нью-Йорке в 1927 году. Он умел выполнять простые команды и произносить несколько фраз.

Проверь, как понял

Проверь себя

• Что такое робот? Автоматическое устройство, которое работает по заложенной программе и узнаёт о мире через датчики.
• Что означает чешское слово robota? Тяжёлый подневольный труд.
• Какие три условия делают устройство роботом? Sense — почувствуй, Think — подумай, Act — действуй. Все три сразу.
• Зачем людям роботы? Чтобы заменить человека на тяжёлой, однообразной или опасной работе.
• Почему робот-учитель пока не заменит живого учителя? Он не понимает эмоции и не умеет по-настоящему увлечь класс.

Решаем упражнения

№ 1

(задание без номера в учебнике: «Подумай», вопрос 1) Что такое робот и когда он появился?

Как думать. Различай: когда появилось слово и когда появились машины.

Пример ответа. Робот — автоматическое устройство, которое работает по программе и узнаёт о мире через датчики. Слово «робот» появилось в 1920 году в пьесе братьев Чапек. Первые настоящие простые роботы появились в 1920-х годах, а заводские роботы — в середине XX века.

Ответ: робот — автомат, работающий по программе с датчиками; слово появилось в 1920 году, первые роботы-машины — вскоре после этого.

№ 2

(задание без номера в учебнике: «Подумай», вопрос 2) Что тебе известно о роботах?

Как думать. Вспомни мультфильмы, игрушки, роботов из новостей и тех, что видел сам.

Пример ответа.

• Роботы бывают на заводах, в больницах, дома.
• Робот-пылесос сам убирает квартиру и возвращается на зарядку.
• Есть роботы, которые ездят по Марсу и фотографируют его.
• Роботов программируют люди — например, на уроках информатики из набора Lego.

Ответ: у каждого свой список; главное — назвать, что делает робот и где он работает.

№ 3

(задание без номера в учебнике: «Подумай», вопрос 3) Рассмотри рисунок 1. В каких отраслях задействованы роботы?

Как думать. На рисунке три робота: один помогает в офисе, второй готовит на кухне, третий моет пол рядом с котом.

Решение.

1. Робот-андроид передаёт бумаги девушке за ноутбуком — работа в офисе, роль секретаря.
2. Робот с двумя руками-манипуляторами стоит у плиты с кастрюлями — кухня, приготовление еды.
3. Робот со шваброй и ведром — уборка дома.

Ответ: офисная работа, приготовление еды, уборка дома — всё это бытовая сфера и сфера услуг.

№ 4

(задание без номера в учебнике: «Подумай» после рисунка 2) Какие виды роботов существуют в настоящее время?

Как думать. Вспомни таблицу «Основные виды роботов».

Ответ: промышленные, медицинские, бытовые, боевые роботы и роботы-учителя.

№ 5

(задание без номера в учебнике: «Анализ», работа в паре) Составь список роботов, которых ты видишь в жизни, по телевизору или в интернете. К какому виду они относятся? Если робот не подходит ни к одному виду, придумай название новому виду.

Как думать. Сначала выпиши роботов, потом для каждого спроси: где он работает и что делает?

Пример ответа.

Ответ: у каждой пары свой список; роботы, которые не подошли, можно назвать «космические», «роботы-курьеры», «роботы-официанты».

№ 6

Синтез, задание 1 (работа в группе). Вы команда инженеров. Представьте проект робота, который заменяет человека в каком-нибудь повседневном деле.

Как думать. Выберите дело, которое надоедает или отнимает много времени: полив цветов, мытьё посуды, выгул собаки, поиск ключей.

Пример ответа. Проект «Робот-садовник Тамшы». Он ездит по подоконникам и балкону, проверяет влажность земли в горшках и поливает цветы, когда земля сухая. Хозяину больше не нужно помнить о поливе, даже когда он уехал в отпуск.

Ответ: у каждой команды свой проект; важно назвать робота и сказать, какую работу человека он заменяет.

№ 7

Синтез, задание 2. Нарисуйте схематический образ вашего робота.

Как сделать.

1. Нарисуйте корпус — простым прямоугольником или кругом.
2. Пририсуйте, на чём он передвигается: колёса, гусеницы, ноги.
3. Стрелками отметьте датчики и подпишите: «датчик влажности», «камера».
4. Отметьте «руки» или инструменты: шланг, захват, щётку.
5. Подпишите, где «мозг» — блок с программой.

Ответ: схема с подписями частей. Можно рисовать на бумаге или в графическом редакторе (Paint, Krita).

№ 8

Синтез, задание 3. Перечислите функции вашего робота.

Как думать. Пройдитесь по правилу Sense — Think — Act: что робот чувствует, что решает, что делает.

Пример ответа (для робота-садовника):

• Sense: измеряет влажность земли, видит горшки камерой, знает уровень воды в баке.
• Think: решает, какой цветок полить первым и сколько воды налить.
• Act: подъезжает к горшку, поливает, возвращается на зарядку; если вода кончилась — присылает сообщение на телефон.

Ответ: список функций, разложенный по трём шагам «почувствуй — подумай — действуй».

№ 9

Домашнее задание, тема 1. Исследовательский проект «Развитие боевых (военных) роботов в настоящее время»: когда появились первые боевые роботы; роботы-танки; роботы-пилоты; роботы-минёры (сапёры).

Как думать. Используй разные источники: энциклопедию, научно-популярные сайты, передачи. Записывай, откуда взят каждый факт.

Как сделать.

1. Найди, когда впервые стали применять дистанционно управляемые машины в армии.
2. Для каждого типа (танк, пилот, сапёр) найди: что он делает, как им управляют, чем он помогает людям.
3. Отдельным пунктом напиши, почему главная польза таких роботов — спасение жизней: в опасное место едет машина, а не человек.
4. Оформи 4–6 слайдов или плакат.

👨‍👩‍👧 Родителю. Тема военная — помогите выбрать надёжные источники и сделать акцент на роботах-сапёрах и спасателях: они разминируют территорию и спасают людей.

Ответ: проект с ответами на все четыре вопроса и списком источников.

№ 10

Домашнее задание, тема 2. Исследовательский проект «Человек и робот»: как работает человек, как работает робот, таблица сравнения.

Как думать. Сравнивай по одинаковым признакам.

Пример таблицы.

Ответ: таблица сравнения и вывод: робот хорош в точной, тяжёлой и опасной работе, человек — в творчестве и общении.

Шпаргалка

• Робот работает по программе и получает информацию через датчики.
• Робот должен уметь чувствовать, думать и действовать.
• Виды роботов: промышленные, медицинские, бытовые, боевые, роботы-учителя.
• Роботы заменяют людей на тяжёлой и опасной работе.
• Робототехника молодая — новые виды роботов ещё появятся.

Мини-тест