научно-исследовательский проект «ВАЛЛ- И»

научно-исследовательский проект

«ВАЛЛ- И»

Пантелеева Наталья Викторовна,

Педагог ДО

ГБОУ СОШ №4 СП ЦДО «Гармония»

го Кинель, Самарской области

2022 г

Содержание:

Введение……………………………………………………………………….. 2

Что такое робот?......................................…………………………………….. 3

Роботы на охране окружающей среды………………………………………..4

Заключение…………………….……………………………………..............10

Литература……………………………………………………………..……...10

Введение.

Экологическая проблема - проблема взаимоотношений общества и природы, сохранения окружающей среды. На протяжении тысячелетий человек постоянно увеличивал свои технические возможности, усиливал вмешательство в природу, забывая о необходимости поддержания в ней биологического равновесия. Особенно резко возросла нагрузка на окружающую среду во второй половине 20 века. Во взаимоотношениях между обществом и природой произошел качественный скачёк, когда в результате резкого увеличения численности населения, интенсивной индустриализации и урбанизации нашей планеты хозяйственные нагрузки начали повсеместно превышать способность экологических систем к самоочищению и регенерации. Вследствие этого нарушился естественный круговорот веществ в биосфере, под угрозой оказалось здоровье нынешнего и будущего поколений людей. С развитием цивилизации расширяется промышленное производство, энергетика. Нужны новые технологии утилизации отходов, необходимо строить очистные сооружения. Там, где человеку трудно справиться, можно использовать роботов. Рассмотрение проблем охраны окружающей среды показывает, что имеются области, где роботы могли бы играть очень важную роль.

Предметом нашего исследования являются достижения ученых разных стран в сфере робототехники и использование роботов для охраны окружающей нас природы.

Цель работы: Выявить роль робототехники в охране окружающей среды.

Задачи исследования:

Изучить различную литературу, Интернет - сайты по этой теме;

Выявить области охраны природы, где можно применять роботов;

Предлагаемая работа является результатом поиска достижений разных стран в области нанотехнологий, робототехники, проведенного по литературным и Интернет источникам.

Что такое робот?

Что же такое робот?

Робот – это электромеханическое, пневматическое, гидравлическое устройство, программа, либо их комбинация, работающая без участия человека и выполняющие действия, обычно осуществляемые человеком.

Другими словами робот – это автоматическое устройство, имитирующее движения и действия человека.

Робот построен по компьютерной технологии, сознание робота - это вычислительная машина, с которой информация может быть считана и перенесена на отдельный носитель. Робот не лечится, а ремонтируется путем ввода соответствующих диагностических программ.

У робота отсутствует ассоциативное мышление. У него отсутствует любопытство – есть лишь программа по накоплению информации, которая ему необходима. Робот все понимает умом, душевные качества ему не присущи – все-таки он не имеет души.

Существует «3 правила робототехники», которые сформулировал в 1942 году автор научно-фантастических произведений Айзек Азимов в своем рассказе Хоровод:

Робот не может повредить человеку или, бездействуя, допустить, чтобы человеку был нанесен вред.

Робот должен подчиняться приказам, которые дает ему человек за исключением случаев, когда такие приказы противоречат первому правилу

Робот должен защищать свое существование до тех пор, пока эта защита не противоречит первому или второму правилу.

Психологи установили, что идеальный робот-андроид не должен превышать ростом 1 метр 30 сантиметров. Более высокие механизмы уже вызывают у людей опасение.

Что уже умеют человекоподобные механизмы:

ходить, бегать, подниматься по лестницам, перепрыгивать препятствия высотой до полуметра;

танцевать, ходить на лыжах, играть в футбол, кидать дротики;

играть в шахматы, на музыкальных инструментах, дирижировать оркестром;

делать уколы и хирургические операции;

распознавать и синтезировать человеческую речь, вести беседу, пожимать руки, улыбаться;

убираться по дому, выполнять функции секретаря, следить за детьми и животными, смешивать коктейли, подавать на стол;

охранять дом, драться с другими механизмами.

Но кроме человекоподобных роботов есть еще множество других роботов, механизмов, которые приносят ощутимую пользу человеку, причем и на охране окружающей среды. Подробнее остановимся на этих роботах.

Роботы на охране окружающей среды

Робот - пожарный

В будущем предполагается, что если в лесу запахнет жареным или просто горелым, то как будто из-под земли возникнет орава стальных монстров. И мигом усмирит пламя.

Н азываются эти роботы OLE — Offroad-Losch-Einheit, что в переводе со смеси из англо-немецкого можно перевести как Внедорожный тушительный агрегат. Над этим проектом Институт промышленного дизайна начал работать ещё зимой 2005-2006 годов. Заниматься OLE заставила серьёзная проблема лесных пожаров, которые ежегодно только в Европе выжигают по пять тысяч квадратных километров леса, принося финансовые убытки до 2,5 миллионов евро, не говоря уже о различных экологических последствиях, включая ртутное загрязнение.

Поэтому учёные и пришли к довольно банальному выводу, что лучше предупредить беду, чем устранять её неприятные и печальные результаты. Однако это не такая уж и простая задача. Регулярные обследования, скажем, с помощью вертолёта слишком дороги и малоэффективны. Можно установить и датчики, которые срабатывают быстро, но, естественно, не гарантируют скорого прибытия пожарной команды.

Вот так и появилось простое решение — объединить в одном аппарате и детектор, и пожарную машину.

OLE может зафиксировать места возгораний на расстоянии от 50 до тысячи метров — в зависимости от густоты леса и погоды.

OLE — это робот, который перемещается не на паре ног, не на колёсах. Ведь лес — это сложная местность, которая требует соответствующего сложного передвижения. Поэтому и было решено снабдить робота сразу шестью лапами, похожими на лапки насекомого. А чтобы он не натыкался на препятствия, к нему приделывается пара датчиков-усиков для ощупывания дороги.

Многочисленные конечности нужны, чтобы OLE мог свободно перемещаться по лесу и патрулировать территорию. У него лишь одна забота: узнавать, не горит ли где чего. "Узреть" источник возгорания он может с помощью инфракрасных сенсоров, регистрирующих сильные источники тепла.

Если такой источник попадает в поле зрения, то "Тушительный агрегат" стремглав бежит к нему и заодно сообщает о ЧП по беспроводной связи в координационный центр, управляющий такими роботами.

Разумеется, если замечен едва разгорающийся огонь, то потушить его не очень сложно. Для этого OLE использует встроенную в него пожаротушительную машину, выбрасывающую воду в импульсном режиме — это позволяет сократить объём носимой с собой жидкости.

О днако, как бы ни была хороша техника, но и она сама, в принципе, может, не успев справиться с очагом, оказаться посреди пламени. Если вдруг с OLE происходит такой казус, то это не так уж страшно: при достижении температуры, опасной для его электронных компонентов, он быстро сворачивается в клубок — как это делают мокрицы — и втягивает в себя ноги.

Его в этой ситуации спасает жаропрочный панцирь, сделанный из керамического волокна и выдерживающий до 1300° по Цельсию. Поле того, как огонь стихнет, робот может развернуться и пойти снова патрулировать — если, конечно, после этого останется, что патрулировать.

Робот-акула для ловли океанского пластика WasteShark

Р обот может плавать по заданной территории и за один заход собирать до 60 килограммов мусора. Как только свободное место в его «пузе» заканчивается, «акула» возвращается на берег. Там специалисты очищают контейнер и вновь запускают робота в водоём.

Общего заряда батареи хватает на восемь часов работы. Один заплыв занимает в среднем час – робот собирает примерно килограмм отходов в минуту. За рабочий день он может достать из воды до 480 килограммов мусора. Сейчас в мире около 100 таких роботов. Их используют в Европе, ОАЭ и ЮАР, чтобы очистить прибрежные воды.

Есть у «акулы» и слабые места. Во-первых, отходы должны быть крупными – не меньше, чем пластиковый стаканчик. Иначе «акула» их пропустит. Во-вторых, робот не сортирует, а только собирает отходы. Поэтому в его «пузике» может оказаться не только пластик, но и куски дерева.

Бразильская государственная энергетическая компания Petrobras разработала уникальную модель робота, способного отслеживать утечки газа в трубах.

Робот, получивший название Chico, способен автономно перемещаться по земле, под водой, в грязи, горной местности и даже обладает специальным буром, чтобы всверливаться в горные породы для проверки труб.

Новый робот был разработан в сотрудничестве Государственным фондом поддержки исследований Fapesp. На первом этапе эксплуатации робот будет использован для обслуживания 420-километровой газовой трубы, протянувшейся от региона Каори до города Манаос. Большая часть трубы проходит в тропических лесах Амазонки.

Уникальный робот может быть использован и для различных экологических исследований, так как он разрабатывался с той точки зрения, чтобы во время своего функционирования нанести как можно меньший вред окружающей среде, утверждают разработчики.

Робот – инспектор.

Пять роботов, похожих на карпов, выпустили в виде эксперимента в испанском порту Хихон (Gijon). Полутораметровые создания должны самостоятельно курсировать в заданном районе, фиксировать малейшие утечки из подводных трубопроводов или судов, наносить их на карту порта и передавать эту информацию на берег. И всё — без непосредственного управления со стороны людей.

Р оботы будут самостоятельно находить специальные зарядные станции для пополнения запаса энергии в своих аккумуляторах. Также во время этих сеансов "кормления" (они должны следовать каждые 8 часов) кибернетические рыбы будут скидывать в координационный центр накопленную информацию.

Э ксперимент в Испании является частью большого трёхлетнего проекта ЕС, призванного разработать и испытать новые способы контроля за чистотой вод не только на морском побережье, но и в европейских озёрах и реках.

Рыбы-роботы смогут определять положение и концентрацию загрязняющих веществ как на поверхности водоёма (горючее, нефть), так в глубине, то есть тех соединений, что растворяются в воде.

Робот, измеряющий уровень радиации.

Японский институт IRSI (International Rescue System Institute) продемонстрировал дистанционно управляемого робота, который способен выполнять различные задачи в условиях высокой радиации. Модель была представлена в технологическом институте Чиба. Предполагается, что 23 подобных робота могут быть использованы в районе атомной станции Фукусима, некоторые участки которой из-за высокого уровня радиации представляют опасность для человека.

Робот способен измерять уровень радиации, записывать видео, выполнять несложные операции при помощи руки. Оператор может контролировать действия машины, наблюдая за изображением, передаваемым с закрепленной на роботе камеры. По словам создателей, даже неподготовленный человек сможет освоить управление устройством за пару дней. Изначально робот разрабатывался для поиска людей под завалами, однако в связи с произошедшими на АЭС в Фукусиме событиями его модернизировали для того, чтобы он мог работать в условиях радиации.

Роботы – чистильщики

Катастрофа на принадлежавшей British Petroleum нефтяной платформе Deepwater Horizon в Мексиканском заливе повысила интерес к новым способам борьбы с загрязнением акваторий нефтью.

О снащенные GPS роботы AEROS, по размерам близкие к семейному мини-вэну, сбрасываются с транспортных самолётов на парашютах в район загрязнения, приводняются, выбрасывают надувные боны, отсекают часть нефтяного пятна и начинают прокачивать загрязнённую воду через встроенные центрифуги, отделяя нефть, которая собирается в резервуар и может быть использована. Вода, согласно GRC, очищается на 99%, после чего возвращается в море. Роботы могут прокачивать через себя более 11 000 литров воды в минуту.

Преимущества AEROS GRC: роботы-чистильщики попадают к месту аварии в 20 раз быстрее, чем спасатели на кораблях; они могут работать круглые сутки и ликвидировать пятно до того, как оно распространится и загрязнит берег.

Робот – Фандоматы.

А втоматы принимают пластиковые и стеклянные бутылки и алюминиевые банки, а иногда и опасные отходы (градусники, батарейки, лампочки). Отходы нужно поочерёдно поместить в специальное окно приёма. Встроенные в фандомат датчики рассортируют их по разным ёмкостям: материал они определят по штрих-кодам.

Людей, которые принесли отходы, ждёт вознаграждение. Это может быть скидка в магазин, купон на комбо-обед в сетевых

заведениях, а также деньги. Когда контейнеры переполнены, аппарат отправит сигнал в центр управления: приедут обслуживающие его сотрудники и заберут отходы.

Робот-сортировщик

Роботизированный комплекс для сортировки отходов придумали и собрали в Лаборатории Планетария №1 Санкт-Петербурга. Сейчас он есть уже на трёх заводах в Москве и Санкт-Петербурге. В столице сортировщик заработал весной 2021 года. Пока он действует в пилотном режиме, но уже показывает хорошие результаты: количество отсортированных отходов выросло на 15%.

Он может сортировать отходы по типам или фракциям, различает отдельные объекты по форме и цвету. Робот постоянно учится и улучшает свои показатели: при первом запуске он различал всего две фракции (бутылки из прозрачного пластика и пластиковые ёмкости для бытовой химии), а сейчас распознает уже 42 фракции. При этом в первые дни работы он сортировал за час примерно 160 предметов, а сейчас – более 1100.

Заключение.

Для сохранения и улучшения окружающей среды можно и нужно использовать различные инновационные технологии. Роботоподобные устройства могут сыграть большую роль при использовании вторичного сырья, в сельскохозяйственных работах, при тушении пожаров, десант роботов может предотвратить экологические катастрофы.

Но в будущем хотелось бы видеть многозадачных роботов, нацеленных на выполнение не только одной узкой задачи. Роботов, которые могут вести поиск и спасение, контролировать водолазов и в то же время отслеживать загрязнения.

Литература:

http://www.prorobot.ru/

http://www.news.battery.ru/

http://www.zdnet.ru/

http://www.intelkey.ru/

Охрана окружающей среды/  Справочник. Составитель Л. П. Шариков.