Дизайн-проектирование, как элемент учебной программы школьников по конструированию роботов

Целью работы является дизайн-проектирование элементов набора для занятий электроникой и робототехникой в учебных заведениях, а также, разработка пошаговой 3D-методики обучения школьников по сборке и разборке учебных роботов, используя метод формообразования. Данные наборы должны быть экономичны, эргономичны, эстетичны, универсальны с помощью трансформируемых элементов.
Результатом работы должна стать новизна и грамотный дизайн набора робота для образовательных учреждений.

Введение…………………………………………………………………………………………………………………………………..17

1 История развития обучающих программ при конструировании роботов ………………………………….18

1.1 История развития технического творчества и робототехники ……………………………………………20

1.2 Автономные системы на основе искусственного интеллекта……………………………………………..23

1.3 Вклад робототехники в экономику……………………………………………………………………………………24

1.4 Инновационная система робототехники ……………………………………………………………………………26

1.5 Обзор аналогов ………………………………………………………………………………………………………………..29

1.6 Анализ материалов …………………………………………………………………………………………………………..33

1.6.1 Полимеры ……………………………………………………………………………………………………………………..33

1.6.2 Металл ………………………………………………………………………………………………………………………….34

1.7 Актуальность темы ………………………………………………………………………………………………………….36

1.8 Анализ проблемы исследования ……………………………………………………………………………………….37

1.9 Постановка проблемы и задач исследования …………………………………………………………………….37

2. Особенности учебного дизайн-проектирования в робототехнике…………………………………40

2.1 Педагогические методы воспитания …………………………………………………………………………………40

2.2 Проектная деятельность в педагогике……………………………………………………………………………….42

2.3 Принципы восприятия информации у детей ……………………………………………………………………..43

2.4 Методы и средства проектирования ………………………………………………………………………………….45

2.5 Методы формообразования ………………………………………………………………………………………………48

2.6 Анализ формы образовательного робота «First step» …………………………………………………………50

2.7 Этап эскизирования дизайн – проекта ………………………………………………………………………………54

3.Разработка художественно-конструкторского решения …………………………………………………………..59

3.1 Разработка оболочки образовательного робота…………………………………………………………………..59

3.2 Разработка стола для занятий по робототехнике………………………………………………………………..61

3.3 Основные конструктивные решения …………………………………………………………………………………62

3.4 Концепция презентационной части …………………………………………………………………………………..64

3.3.1 Набор шрифтовой группы ………………………………………………………………………………………….63
3.3.2 Макет ………………………………………………………………………………………………………………………..66

3.3.3 Макет планшета…………………………………………………………………………………………………………66

3.3.5 3D-моделирование …………………………………………………………………………………………………….68

3.3.4 Макет презентации …………………………………………………………………………………………………….70

4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ………………………………..72

4.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………………………………………………….72

4.2 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………………………………………………74

4.3 Инициация проекта ……………………………………………………………………………………………………………..76

4.3.1 Цели и результаты проекта ………………………………………………………………………………………76

4.3.2 Организационная структура проекта ………………………………………………………………………..78

4.3.3 Ограничения проекта ………………………………………………………………………………………………79

4.4 Иерархическая структура проекта ………………………………………………………………………………………..79

4.4.1 План проекта……………………………………………………………………………………………………………………….79

4.4.2 Бюджет научного исследования………………………………………………………………………………………..80

4.4.3 Основная заработная плата……………………………………………………………………………………………….80

4.4.4 Матрица ответственности………………………………………………………………………………………………….82

4.4.5 Реестр рисков проекта……………………………………………………………………………………………………….82

4.5 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности
исследования ……………………………………………………………………………………………………………………………83

4.5.1 Оценка абсолютной эффективности исследования……………………………………………………83

4.7.2 Оценка сравнительной эффективности исследования ……………………………………………….84

5 Социальная ответственность…………………………………………………………………………………………………..87

5.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект исследования………………88

5.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть на рабочем месте при проведении
исследований………………………………………………………………………………………………………………………………………88

5.2.1 Недостаточная освещенность рабочей зоны…………………………………………………………………….88

5.2.2 Умственное перенапряжение…………………………………………………………………………………………….89

5.2.3 Электрический ток………………………………………………………………………………………………………………89
5.2.4 Повышенная или пониженная температура воздуха…………………………………………………………90

5.3 Экологическая безопасность………………………………………………………………………………………………………….91

5.3.1 Анализ возможного влияния объекта исследования на окружающую среду…………………. 91

5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………………………………………………………………………………93

5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем месте при проведении
исследований……………………………………………………………………………………………………………………………….93

5.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка действия в случае
возникновения ЧС………………………………………………………………………………………………………………………..93

5.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности………………………………………….94

5.5.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны) правовые нормы трудового
законодательства…………………………………………………………………………………………………………………………94

5.5.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны…………………………………….95

Заключение ………………………………………………………………………………………………………………………………98

Список литературы …………………………………………………………………………………………………………………..99

Список публекаций студента …………………………………………………………………………………………………..105

Приложение А ………………………………………………………………………………………………………………………..107

Приложение Б.1 ………………………………………………………………………………………………………………………121

Приложение Б.2 ………………………………………………………………………………………………………………………122

Приложение Б.3 ………………………………………………………………………………………………………………………124

Приложение Б.4 ………………………………………………………………………………………………………………………125

Приложение Б.5 ………………………………………………………………………………………………………………………127

Приложение В ………………………………………………………………………………………………………………………..128

В результате проделанной работы по проектированию оболочки
образовательного робота и видеоролика были пройдены этапы:
1) анализ аналогов, выявление актуальности;
2) постановка основной цели и задач;
3) создание эскизов, определение формы;
4) эргономический анализ;
5) создание чертежей;
6) определение конструктивных элементов;
7) 3-D Визуализация;
8) создание презентационной части: планшеты, макет, презентация.
9) выполнение задания по финансовому менеджменту и социальной
ответственности.

Все задачи были выполнены в соответствии с планом работ в сроки, цель
была достигнута. В процессе работы были сделаны 3д-модели каждой детали
набора образовательного робота на основе платформы Arduino и их рендеринг.
Для достижения данной цели изначально были выявлены все преимущества
данного набора путем анализа аналогов. Этап подбора ПО для создания 3д-
моделей помог узнать плюсы и минусы других трехмерных ПО. В процессе
проектирования каждой детали набора были усовершенствованы навыки
моделирования, так же были приобретены новые знания, техники моделирования,
которые сокращаю временной ресурс при создании той или иной модели. Была
сделать форма оболочки образовательного робота.