Математика в профессии конструктора

Обновлено: 07.01.2025

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Обращаем Ваше внимание, что c 1 сентября 2022 года вступают в силу новые федеральные государственные стандарты (ФГОС) начального общего образования (НОО) №286 и основного общего образования (ООО) №287. Теперь требования к преподаванию каждого предмета сформулированы предельно четко: прописано, каких конкретных результатов должны достичь ученики. Упор делается на практические навыки и их применение в жизни.

Мы подготовили 2 курса по обновлённым ФГОС, которые помогут Вам разобраться во всех тонкостях и успешно применять их в работе. Только до 30 июня Вы можете пройти дистанционное обучение со скидкой 40% и получить удостоверение.

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

Мастер- класс « Математика в профессии инженера»

I. Вступление

II. Крышка люка

Ребята, каждый из вас, наверное, задавал такой вопрос: а зачем учить математику и где это можно применить?

На самом деле математика окружает нашу жизнь повсюду. Например, возвращаясь из школы домой вы видите на дороге люки на дорогах. А кто-нибудь из вас знает, почему крышка люка круглая, а ,например, неквадратная?

Квадратная крышка может упасть в люк и нанести травму работающим внизу людям или утонуть. Так произойдет, потому что диагональ квадрата больше, чем его сторона. Когда квадратную крышку приподнимают почти вертикально, то, если крышка при этом даже немного поворачивается в направлении диагонали люка, она может соскользнуть и упасть внутрь люка. У круглой крышки, напротив, диаметр одинаков, какое бы направление вы ни выбрали. С учетом того, что диаметр верхней поверхности круглой крышки чуть больше, чем нижней, она вообще никогда не может соскользнуть внутрь люка, в каком бы положении ее ни держали. Кроме этого площадь круга меньше, чем квадрата, поэтому на его изготовление пойдет меньше металла.

Если мы возьмем круг и зажмем его в штангель-циркуль, то диаметр будет одинаков по всем направлениям.

III. Монета

Таким же свойством обладает треугольник Рёло. Это кривая постоянной ширины. Так выполняют монетки 20 и 50 пенсов в Великобритании, чтобы всегда была кривая постоянной ширины, и она, вращаясь в автомате, не застревала. У круга большая площадь, чем у треугольника Рело. Площадь треугольника Рело- наименьшая среди всех кривых постоянной ширины, все остальные кривые по площади расположены между ними. Таким образом, англичане экономят на производстве монет. Эти знания о кривых постоянной ширины и площадей фигур очень важны для профессии инженера – технолога.

IV. Лист Мёбиуса

-Ребята, скажите, что у меня в руках? (полоска бумаги)

-Верно. У этого листа есть 2 поверхности: внутренняя и внешняя. А сейчас, посмотрите, что произойдет. (показ эксперимента). Сколько поверхностей у нашей фигуры? (одна). Такая поверхность называется листом Мебиуса.

Лист Мебиуса имеет только одну поверхность. Свойство односторонности листа Мебиуса используется при изготовлении ременных передач. Если ремень сделать в виде ленты Мебиуса, то он будет изнашиваться вдвое медленнее, чем обычный. Это объясняется тем, что в работе ремня, изготовленного в виде ленты Мебиуса, принимает участие вся поверхность, а не только внутренняя часть, как у обычной ременной передачи. Этот принцип используется в ленточном конвейере, системах звукозаписи, красящих лентах принтера и в ручке эскалатора. Свойство листа Мебиуса необходимо знать инженерам – конструкторам.

V. Задача с фишками

- Ребята, я вам предлагаю следующую задачу. Перед вами, условная коробка с фишками. Как вы думаете, можно ли еще сюда поместить еще 1 фишку?

- Оказывается, можно. И математика это легко доказывает. Посмотрите, как это можно сделать.

Таким образом, это свойство применяют менеджеры по продажам.

VI. Фокус с листом

-Ребята, а как вы думаете можно ли пройти через лист бумаги?(Ответы учащихся)

- Оказывается, что можно. Посмотрите, как это можно сделать (показ фокуса)

VII. Легенда о Карфагене

Это свойство листа бумаги использовала ф иникийская царица Дидона, которая вынуждена была сбежать в Ливию с многочисленными соплеменниками, где попросила у местного царя Иарбанта места для строительства города.

Местные жители не хотели делить свою землю с чужеземцами, но Дидона предложила редкий драгоценный камень. Чтобы получить камень, но и не делиться землёй, они со смехом позволили ей купить только кусок земли, ограниченный одной бычьей шкурой.

Дидона согласилась. После того как сделка была заключена, она разрезала шкуру на очень тонкие полоски, связала вместе и получившейся верёвкой окольцевала гору и сказала, что покупает этот кусок 37 км по окружности. Деваться было некуда и Иарбант, скрепя сердце, разрешил строительство.

Это легенда о Карфагене. Таким образом, знание математики необходимо и главе государства, чтобы проявить смекалку и находчивость.

VIII. Заключение

Таким образом, мы сегодня вам показали, что математические знания нас окружают повсюду и математика играет большую роль в профессии инженера. Математика считается «Наукой наук», на ней основываются практически все инженерные знания. Старайтесь познать больше и получить профессию будущего! Спасибо за внимание!

В проекте показана связь специальности с математикой.

Содержимое разработки

Математика в профессии конструктора-модельера

ВЫПОЛНИЛА: КУРЦ Е.А.

Г. КАЛУГА, 2018 Г.

Кто такой модельер?

Математические темы которые необходимы для профессии конструктора-модельера:

Так же модельер может заниматься и конструированием одежды

Пропорции в моделирование одежды

Пропорции - размерные соотношения элементов формы.

Пропорциональные соотношения - это соразмерность элементов, единство частей и целого. В моделировании одежды пропорции являются самым главным фактором. Пропорции делятся на две группы:
простые (основанные на рациональных числах);
сложные (основанные на иррациональных числах, производных геометрических построений).

Простые пропорциональные отношения выражаются дробным числом, где числитель и знаменатель - это целые числа от 1 до 8. Например, рукав 3/4, юбка-мини 1/3, пальто 7/8, свитер 2/3 от целого.

Золотое сечение в конструирование одежды

В процессе конструирования одежды мы имеем дело с цифрами, расчётами и отношениями.
Золотое сечение является основой построения гармоничных форм, так как является абсолютным законом формообразования в природе, частью которой мы являемся.
Золотое сечение – это такое пропорциональное деление отрезка на неравные части, при котором весь отрезок так относится к большей части, как сама большая часть относится к меньшей; или другими словами, меньший отрезок так относится к большему, как больший ко всему

а : b = b : c или с : b = b : а

Теорема Пифагора в конструирование одежды

Симметрия в проектирование одежды

Создание гармоничного костюма — основная цель модельера. Композиционная целостность изделия предусматривает прежде всего равновесие, т. е. такое состояние формы, при котором все ее элементы и части сбалансированы между собой.
Симметрия — это закономерное расположение одинаковых, равных частей относительно друг друга
Симметрия является одним из самых ярких композиционных средств, с помощью которого форма организуется, приводится к порядку, устойчивости и стабильности. В костюме симметрия может наблюдаться в различных проявлениях: в силуэте, в конструкции, размещении деталей (карманов, клапанов, погончиков и т. д.), распределении декоративной отделки, цветовых пятен.

Заключение: Наука в школе есть одна. Во всех профессиях нужна Учителям, врачам и поварам. Бухгалтерам, певцам и продавцам. Всем математика важна. Царица всех наук она. Куда б не захотел пойти, Профессию хорошую найти, Сначала выучи таблицу, Чтоб с губ слетала словно птица. Нам всем зарплату получать, А значит надо посчитать. И, чтобы в жизни не страдать, Задачи сложные решать. Делить все беды пополам, И всем прибавить счастья вам. И приумножить капитал. Чтоб мир везде спокойным стал. И пусть пора сейчас настала, Компьютер знает наш немало. Но, если сам всё будешь знать, Успешным в жизни можешь стать.

Область создания костюма невозможна без применения математики, работая над этим проектом, мы поняли, что математика пригодится нам практически во всей нашей будущей жизни. В результате проведённого исследования наша гипотеза подтвердилась: людям различных профессий необходимо знание математики. Для того, чтобы овладеть той или иной профессией необходимо изучать математику.
Если бы не было математики, не было бы многих профессий. Математика нужна в любом деле, в любой профессии. Каждому нужна математика.

-82%

В проекте показана связь специальности с математикой.

Содержимое разработки

Математика в профессии конструктора-модельера

ВЫПОЛНИЛА: КУРЦ Е.А.

Г. КАЛУГА, 2018 Г.

Кто такой модельер?

Математические темы которые необходимы для профессии конструктора-модельера:

Так же модельер может заниматься и конструированием одежды

Пропорции в моделирование одежды

Пропорции - размерные соотношения элементов формы.

Пропорциональные соотношения - это соразмерность элементов, единство частей и целого. В моделировании одежды пропорции являются самым главным фактором. Пропорции делятся на две группы:
простые (основанные на рациональных числах);
сложные (основанные на иррациональных числах, производных геометрических построений).

Золотое сечение в конструирование одежды

В процессе конструирования одежды мы имеем дело с цифрами, расчётами и отношениями.
Золотое сечение является основой построения гармоничных форм, так как является абсолютным законом формообразования в природе, частью которой мы являемся.
Золотое сечение – это такое пропорциональное деление отрезка на неравные части, при котором весь отрезок так относится к большей части, как сама большая часть относится к меньшей; или другими словами, меньший отрезок так относится к большему, как больший ко всему

а : b = b : c или с : b = b : а

Теорема Пифагора в конструирование одежды

Симметрия в проектирование одежды

Создание гармоничного костюма — основная цель модельера. Композиционная целостность изделия предусматривает прежде всего равновесие, т. е. такое состояние формы, при котором все ее элементы и части сбалансированы между собой.
Симметрия — это закономерное расположение одинаковых, равных частей относительно друг друга
Симметрия является одним из самых ярких композиционных средств, с помощью которого форма организуется, приводится к порядку, устойчивости и стабильности. В костюме симметрия может наблюдаться в различных проявлениях: в силуэте, в конструкции, размещении деталей (карманов, клапанов, погончиков и т. д.), распределении декоративной отделки, цветовых пятен.

Область создания костюма невозможна без применения математики, работая над этим проектом, мы поняли, что математика пригодится нам практически во всей нашей будущей жизни. В результате проведённого исследования наша гипотеза подтвердилась: людям различных профессий необходимо знание математики. Для того, чтобы овладеть той или иной профессией необходимо изучать математику.
Если бы не было математики, не было бы многих профессий. Математика нужна в любом деле, в любой профессии. Каждому нужна математика.

-82%

Математика в инженерной деятельности

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Математика – одна из самых важных и древних наук, необходимых человеку. Она становится всё более востребованной в связи с быстрым ростом науки и технического прогресса.

Сегодняшний мир строится на профессиях, в большинстве связанных с моделированием и конструированием.

Моя мечта связать свою жизнь с моделированием и конструированием, и стать инженером – космонавтом.

Инженер - специалист, человек проектирующий и создающий различные архитектурные, технологические изобретения. Основная задача инженера - разработка принципиально новых технологий или усовершенствование уже существующих.

Инженеру приходится сталкиваться с проблемами, которые он должен умело решать. Здесь то и ему пригодятся знания математики.

И нам нужно разобраться, зачем же нужна математика в инженерии?

Актуальность: актуальность исследования в том, что в современном веке активно развивается наука и техника, в связи с этим инженерам приходится придумывать все новые изобретения для облегчения жизни, а математика является опорной и необходимой для инженера наукой.

Цель исследования: изучить литературу, создать эскиз и сконструировать металлического робота, доказать необходимость математики инженеру в его конструировании.

Гипотеза исследования: я предполагаю, что конструирование помогает развивать интерес к математике, развивает мышление, способствует формированию будущей профессии инженера.

Объект исследования: изучение источников информации.

Предмет исследования: металлический конструктор.

Для достижения цели и гипотезы выделили следующие задачи:

- изучить источники информации по инженерной деятельности;

- выяснить, как влияет математика в инженерии;

- проанализировать применения математики в инженерии.

В ходе исследовательской работы я использую следующие методы исследования:

- поиск и обработка информации из разных источников;

- конструирование металлического робота.

Этапы работы:

- изучена литература по данной теме;

- создание эскиза проекта;

- конструирование металлического робота.

Глава 1.Роль математики в инженерной деятельности.

1.1. Что такое математика и инженерия.

Математика-наука о пространственных формах и о количественных отношениях. Она находится в связи с другими точными науками. Математика возникла в Древней Греции в 6-5 вв. до нашей эры. [К. Курант, Г.Роббинс . Что такое математика.М.,2010.,с.45] Потребность измерять привело к разработке приемов решений сложных арифметических задач и к созданию дробных чисел. А несколько позже астрономы начали создавать геометрию и тригонометрию. С 17 века начался новый период развития математики. Появлялись новые способы решений сложных задач, появились примеры со сложными уравнениями. Наука геометрия также стала расширяться и пополняться новыми теоремами, определениями и правилами. Был найден способ перевода вопросов и задач на язык алгебры и их решения алгебраическим способом.

С помощью всех тех знаний собранных в 17-18 веках математика продолжила развиваться в 19-20 веках. Она стала тесно связываться с техникой и механикой, так как в 19-20 веках был расцвет техники, в 19 веке были созданы универсальные машины, усовершенствования первых разработок машин и паровых поездов, а уже в 20 веке был расцвет отечественной космонавтики, по всей стране были построены специальные заводы по созданию космической техники, где с помощью сложных математический расчетов были построены первые ракеты, которые могли летать в космос. .[ Большая Советская Энциклопедия., с.428]

Учёные доказали , что математика нужна в инженерии , как опора на которую опираются специалисты чтобы сконструировать необходимую систему, машину, деталь. Перед тем как что-то строить нужно произвести нужные расчеты и исследования. Учёные и конструкторы придумывают всё более совершенные технологии для облегчения жизни человека. Слово инженер с латинского означает ”изобретательность” и ”способность” , а слово математика в переводе с немецкого означает ”наука об уме”, значит чтобы что-то создать нужны ум и изобретательность. Сейчас мы наблюдаем как с помощью математики делаются удивительные сооружения, технологии. Всё это означает, что математика нужна инженеру для развития и совершенствования науки и техники. .[Берестов С.А., Мирюра Н.Е., Митюшев Е. А.Математическое моделирование в инженерии. М., 2018.,с. 21.]

1.2. Исторические личности, связанные с математикой и инженерией.

Ученые-математики не только совершили открытия в самых разных областях науки – от физики и до офтальмологии, но также нашли практическое применение своим научным теориям. Их изобретениями пользуются люди во всем мире. Хочу привести в пример пару из них.

1. Леонардо да Винчи.

Одним из ярких представителей исторических личностей, связанных с математикой и инженерией, является Леонардо да Винчи. Многие историки считают, что Леонардо был одним из крупнейших представителей эпохи Возрождения, а также являлся примером ”универсального человека”. Леонардо был художником, изобретателем, писателем, музыкантом, и увлекался математикой, физикой, химией и механикой. После его смерти были найдены чертежи, черновики, записи на которых он проектировал, продумывал свои изобретения. .[учебник «Всеобщая история» 7 класс, стр 77]

2. Сергей Павлович Королёв.

Сергея Королёва считают ”отцом отечественной космонавтики”. Он одним из первых начал осваивать космос, с помощью создаваемых им ракет. Именно под его руководством были осуществлены запуск первого искусственного спутника Земли, первый полёт человека в космос, первый в мире выход человека в космическое пространство. Сергей Королёв посвятил всю свою жизнь сборке космосу. Одной из лучших его разработок была ракета ”Союз”. Королёв со своей командой инженеров до винтика разобрали немецкую ракету ”Фао-2”. Полностью её изучив советские инженеры во главе с генеральным конструктором С. П. Королёвым приступили к разработке первых ракет для полёта в космос.[ Ракетно-космическая корпорация «Энергия»,им С.П.Королева.,под ред. Семенова Ю.П.,1996.с.175 ].

Глава 2. Конструирование металлического робота.

Изучив деятельность ученых, указанных выше, у меня родилась идея самому сконструировать металлического робота, и тем самым выяснить, что же мне для этого необходимо.

1. Первая часть соей работы состояла из эскиза моей работы. Я нарисовал макет моего будущего робота (Приложение №1). Эскизам посвятил целую рабочую тетрадь – ежедневник, в котором по сей день веду свои записи по роботостроению.

2. Сборка металлического робота.

Я очень люблю строить какие-нибудь модели зданий, фигурки из разных конструкторов. В 2016 году я начал постройку очень уникального изделия- робота первой модели. В высоту он был всего около 20 сантиметров. У меня возникло желание продолжить улучшать моего робота, и наращивать ему габариты. Нужно было рассчитывать количество деталей на каждую часть тела робота, чтобы робот не падал и стоял устойчиво. Я начертил эскиз и чертеж своего будущего робота. Имея около шести наборов железного конструктора, я начал сборку. В ходе работы я сталкивался с проблемой нехватки конструктора, также были проблемы с равновесием и устойчивостью робота. Нужно было распределить вес тела робота равномерно. Чтобы это сделать я вычислил квадрат расположения ног робота и увеличил его для баланса веса. Я расставил ноги робота шире друг от друга и сделал дополнительные стабилизаторы для устойчивости.

С руками робота так же были проблемы, а именно они были такими тяжелыми, что просто свисали и выглядели не очень красиво. После доработок они не свисали и были расположены под углом девяносто градусов, то есть под прямым углом.

3.Расчеты. С каждым новым набором робот становился всё больше. На данный момент рост робота 44 сантиметра, вес больше около 3 килограммов. Объём робота 385 куб. см. Площадь расположения ног 75 кв. см.

Задача: Найти площадь ног робота, если нога робота представляет собой прямоугольник, известно ширина ног 7,5см, а длина 10см.

Нахождение площади ног робота :

Задача 2: Найти объем робота, если масса равна 3кг, плотность железа 7,8.г/см 3. Нахождение объема робота :

v = 3000/7,8= 385см 3.

На всего робота ушло 15 средних и 5 больших набора железного конструктора. Общая стоимость наборов приблизительно равна 6100 рублей.

Робот состоит из 2 видов ключевых деталей. Это панели и гайки с винтами. На роботе использовалось около 41 панелей, 795 гаек и примерно 750 винтиков.

Нахождение общей стоимости наборов:

Средняя стоимость одного среднего набора железного конструктора приблизительно равна 240 рублей, а стоимость одного большого набора равна примерно 500 рублей.

3600+2500=6100 рублей стоимость всех наборов.

Квадрат расположения ног робота:

Нахождение силы тяжести робота:

Вывод: Всем может показаться что это очень дорого, но если посмотреть на одноклассников, то видим у многих телефоны стоят намного дороже… А развивают ли они навыки решения задач или доказательства теорем так, как мой робот? С этим роботом можно рассмотреть взаимное расположение двух прямых: параллельные прямые, перпендикулярные прямые и пересекающие прямые. На уроке математики когда проходили многогранники нам было задано сделать макет параллелепипеда я его сделал из конструктора металлического и нашел его объем; измерил длину ширину и высоту V =262,5см 3 .

Нахождение объема параллелепипеда :

V = 5*5*10,5= 262,5 см 3 .

В 5 классе по моему увлечению, посещал кружок «Робототехники». Активно участвовал во всех мероприятиях связанных с демонстрациями роботов,а так же выставке «РобоФест - Башкортостан 2018».

Я ежегодно принимаю участие на олимпиаде по математике и информатике. И в этом году стал победителем муниципального этапа олимпиады этих предметов.

В этом году в нашей школе открылась «Точка роста» и я продолжаю свою работу в «Точке роста», здесь занимаются около ста учащихся и если посмотреть на их успеваемость, то можно увидеть, что они успевают по многим предметам и особенно по математике. (Приложение 2).

Мы рассмотрели два понятия математика и инженер. Нашли те конкретные нити, что объединяют эти понятия. Любой специалист-инженер обязан знать математику, так как в наш век активно развивается наука и техника. Все инженерные задачи решаются только на одной основе - на математике. На базе математики инженер строит свою деятельность, например, развитие науки и техники, изобретения окружающих нас механизмов.

И так мы узнали, что математика нужна инженеру для прогрессирующего развития науки и техники, для жизнеобеспечения людей.

Для себя я сделал вывод, что знание математики и основ инженерии поможет мне в дальнейшем в выборе профессии. А кто заинтересовался моделированием и конструированием - можете смело идти на кружки по математике, и в Центры образования цифрового и гуманитарного профилей «Точка роста».

Список использованной литературы

1. Берестов С.А., Мирюра Н.Е., Митюшев Е. А.Математическое моделирование в инженерии. М., 2018.,с. 21;

2. Большая Советская Энциклопедия., с.428;

3. Курант К, Роббинс Г . Что такое математика. М.,2010.,с.45;

4.Математика XIX века. Математическая логика. Алгебра. Теория чисел. М., 1978;

5. Математика XIX века. Геометрия. Теория аналитических функций.М.,1978;

6 . Материал из Википедии - свободной энциклопедии;

7. Ракетно-космическая корпорация «Энергия», им С.П.Королева., под ред. Семенова Ю.П.,1996.с.175.

Математика в робототехнике

1 ГБОУ школа № 1409 г.Москвы (Кадетский корпус имени Маршала Советского Союза Георгия Константиновича Жукова)

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Актуальность:

В настоящее время робототехника - одна из самых быстроразвивающихся, перспективных и важных отраслей производства. Робототехника в настоящее время очень актуальна. Мне интересно это направление. Есть несколько видов робототехники: строительная, промышленная, бытовая, медицинская, авиационная и экстремальная (военная, космическая, подводная). В моем проекте я хочу рассказать о применении математики в робототехнике.

Доказать неразрывную связь математики и робототехники. Показать, что без математики не существует робототехники.

Задачи :

Изучить, что такое робототехника и ее связь с математикой.

Изучить историю развития математики и робототехники.

Исследовать, как используется математика в робототехнике.

Показать перспективность робототехники.

Что такое математика и что такое робототехника?

Матема́тика — наука о структурах, порядке и отношениях, исторически сложившаяся на основе операций подсчёта, измерения и описания формы объектов.

Робототе́хника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой развития производства.

Робототехника - научно-техническая дисциплина, изучающая теорию, методы расчета и конструирования роботов, а также проблемы комплексной автоматизации производства и научных исследований с применением роботов.

Робототехника - одно из перспективнейших направлений в сфере ИТ-технологий.

Само по себе роботостроение — увлекательное занятие. Вы своими руками создаете электронное устройство, наделенное интеллектом, пусть и искусственным, способным действовать самостоятельно и быть помощником человеку там, где это необходимо.

Робототехника находится в родстве с мехатроникой.

Мехатроника – это дисциплина, посвящённая созданию и эксплуатации машин и систем с программным управлением. Часто мехатроникой называют электромеханику и наоборот.

К мехатронике относятся заводские станки с программным управлением, беспилотные транспортные средства, современная офисная техника и пр. Иными словами, приборы и системы, предназначенные для выполнения какой-то конкретной задачи. Например, задача офисного принтера – печать документов.

История математики:

Возникновение арифметики и геометрии

Развитие математики началось с создания практических искусств счёта и измерения линий, поверхностей и объёмов. Понятие о натуральных числах формировалось постепенно. И счёт долгое время оставался вещественным — использовались пальцы, камешки, пометки и т. п. Позже появилась идея считать не только единицами, но и пакетами единиц, содержащими, например, 10 объектов. Для запоминания результатов счёта использовали зарубки, узелки и т. п. С изобретением письменности стали использовать буквы или особые значки для сокращённого изображения больших чисел.

Математические операции

Когда понятие числа утвердилось, следующей ступенью стали операции с числами. Для счёта нужно иметь математические модели таких событий, как объединение нескольких множеств в одно или наоборот.

Так появились операции сложения и вычитания. Умножение для натуральных чисел появилось в качестве, так сказать, пакетного сложения. Другое практическое действие — разделение на части — со временем превратилось в деление.

Физика и прикладная математика

Есть некоторые люди (чистые математики, например), которые стремятся оперировать математическими понятиями без привязки к реальному миру. Создатели роботов не относятся к такому типу людей. Познания в физике и прикладной математике важны в робототехнике, потому что реальный мир никогда не бывает таким точным, как математика. Возможность решить, когда результат расчета достаточно хорош, чтобы на самом деле работать – это ключевой навык для инженера-робототехника.

История робототехники:

На всех этапах своего развития человечество стремилось создать орудия, механизмы, машины облегчающие жизнь. История робототехники уходит в глубокую древность. Уже в те времена появились идеи создания технических средств, похожих на человека, и были предприняты первые попытки по их созданию. Так, например, статуи богов с подвижными частями тела появились еще в Древнем Египте, Вавилоне, Китае. До нас дошли книги Герона Александрийского, где описаны многие другие автоматы древности. В качестве источника энергии в них использовались вода, пар, гири. В 3 веке до н. э. римский поэт Клавдий упоминал об автомате, изготовленном Архимедом. Он имел форму стеклянного шара с изображением небесного свода, на котором воспроизводилось движение всех известных в то время небесных светил.

В средние века большой популярностью пользовались различного рода автоматы, основанные на использовании часовых механизмов. Были созданы всевозможные часы с движущимися фигурами людей, ангелов и т. п. К этому периоду относятся сведения о создании первых подвижных человекоподобных механических фигур – андроидов. Так, андроид алхимика Альберта Великого представлял собой куклу в рост человека, которая, когда стучали в дверь, открывала и закрывала ее, кланяясь при этом входящему.

Термин «робот» придумал в 1920 году писатель, научный фантаст Карел Чапек, происходит от чешского слова «robota», что означает «тяжелая монотонная работа» или «каторга».

Робот — это машина, которую можно обучить, т.е. подобно компьютеру запрограммировать (задать ему набор действий, которые он должен выполнять) делать разнообразные виды движений, реагировать на изменения в окружающем мире и выполнять множество видов работ и заданий.

Создание робота – это то, чем занимается робототехник. Точнее, инженер-робототехник. Он исходит из того, какие задачи робот будет решать, продумывает механику, электронную часть, программирует его действия. Такая работа – не для одиночки-изобретателя, инженеры-робототехники работают в команде.

Но робота нужно не только изобрести и разработать. Его нужно обслуживать: управлять работой, следить за «самочувствием» и ремонтировать. Этим также занимается робототехник, но специализирующийся на обслуживании.

Как используется математика в робототехнике:

Математика является основой всех точных наук (физики, информатики, и т.п.). Чтобы создать функционирующего робота нужно знать эти точные науки. А, следовательно, чтобы знать все эти науки, нужно знать математику в первую очередь. Так что вы никогда не найдёте робототехника не знающего математику.

Робототехника является частью современного мира, а математика - частью робототехники.

Робототехника в настоящее время одна из самых быстроразвивающихся, перспективных отраслей производства.

Образовательная робототехника — это мощный инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного мышления, объединяющий классические подходы к изучению основ техники современного направления — информационное моделирование, программирование, информационно-коммуникативные технологии.

Основные навыки, необходимые для инженеров – робототехников.

Математика

В робототехнике имеется не так много основополагающих навыков. Одним из таких основных навыков является математика. Вам, вероятно, трудно будет добиться успеха в робототехнике без надлежащего знания, по крайней мере, алгебры, математического анализа и геометрии. Это связано с тем, что на базовом уровне робототехника опирается на способность понимать и оперировать абстрактными понятиями, часто представляемыми в виде функций или уравнений. Геометрия является особенно важной для понимания таких тем, как кинематика и технические чертежи.

В разных направлениях программирования используются разные разделы математики в качестве методов решения задач.

Математика в программировании

Во-первых, математика учит абстрактно мыслить, понимать задачу, ставить задачу, понимать разные действия и операции, анализировать возможные решения, решать задачи.

Во-вторых, потому что само программирование и все связанное с компьютерами работает за счет этой самой математики. Самые простые программы и вообще, вычислительная работа компьютера, работает и основывается на принципах математики, начиная с простейших математических операций и выражений и заканчивая сложными вычислениями.

аналитическая алгебра и геометрия

теория вероятности и математическая статистика

Физика и прикладная математика

Вывод: почему роботы выгодны для человека?

Важность профессии робототехника, связь с математикой.

Во первых, у роботов есть преимущество перед людьми: они не нуждаются в отдыхе, кислороде и других биологических потребностях.

Во вторых, роботы универсальны: они не боятся жары, холода, радиации, токсинов, всего того, что опасно, а иногда смертельно для человека. Поэтому они могут работать в экстремальных условиях, в том числе и в открытом космосе, ведь роботам, как я уже говорил, не нужен кислород. Так что роботы - это идеальные рабочие, которые могут работать везде.

Поэтому роботов можно использовать практически во всех областях. Они упрощают человеческий труд, освобождая время для саморазвития и отдыха. Именно поэтому я считаю, что робототехника очень перспективная отрасль.

Профессию робототехника можно назвать созидательной, потому что она создает и делает все во благо людей. Но чтобы овладеть этой непростой профессией, необходимы глубокие знания точных наук: математики, геометрии, физики и информатики.

В настоящее время развитие робототехники включено в программу «Развитие отрасли информационных технологий в Российской Федерации на 2014–2020 годы и на перспективу до 2025 года».

Список литературы:

1. Гололобов В.Н, С чего начинаются роботы?

2. Детская энциклопедия. Техника будущего. М: изд. Литера, 2007 г.

3. Иванов А.А, Основы робототехники.

4. Копосов Д.Г, Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов.

5. Макаров И. М, Топчеев Ю. И. Робототехника: История и перспективы. — М.: Наука; Изд-во МАИ, 2003.

6. Мамичев Д.И, Роботы своими руками. Игрушечная электроника.

Читайте также: