Rating: 0/5 (0 Votes)

Esittely

Vaaralliset ympäristöt

Robottiteknologia on viime vuosina ottanut merkittäviä harppauksia kehityksessä ja robottien toiminnassa. Robotit voivat nykyään korvata ihmisen vaarallisissa ja vaativissa ympäristöissä. Robotit työskentelevät nykyään muun muassa kaivostapaturmissa etsintätehtävissä, palokuntien apuna, vaarallisilla pilaantuneilla alueilla kuten ydinvoimaonnettomuuksissa, ja esimerkiksi ihmisten pelastustehtävissä tulipaloissa. Sivun oikean reunan videoissa esitellään muutamia esimerkkejä, miten robotteja hyödynnetään vaarallisissa ympäristöissä. Tässä harjoituksessa opit, millaisissa vaarallisissa tehtävissä robotteja voidaan käyttää ja suunnittelet yksinkertaisen pelastusrobotin.

 

Suunnittelutehtävä

Karhut

Robotit ovat erityisen hyödyllisiä pelastustehtävissä, koska koneet kestävät ihmistä selvästi paremmin esimerkiksi vaarallista säteilyä, tulipalon kaasuja ja kuumuutta. Läheisessä eläintarhassa on syttynyt tulipalo! Kaksi suurta karhua ovat jääneet loukkuun palavaan tarhaukseensa, eikä ihminen pääse tulipalon läpi pelastamaan niitä. Sinun tehtäväsi on suunnitella ja ohjelmoida robotti, joka osaa seurata annettua reittiä ja pelastaa karhut palavasta eläintarhasta. Rakentamasi robotti seuraa annettua ja lattiaan kiinnitettyä mustaa viivaa. Tämä musta viiva johtaa karhujen luokse. Kun robotti saapuu karhujen luokse, täytyy sinun tai sinun ryhmäsi keksiä, miten robotti saa karhut kyytiin ja kuljetettua takaisin.

 

Suunnitteluprosessi

Ennen kuin aloitat: Lue ryhmässä tai opettajan kääntämänä artikkeli oikeasta laidasta: ”Four thoughts about Robots in extreme environments” (suomeksi: neljä ajatusta roboteista ääriolosuhteissa). Kun olette lukeneet tekstin, kirjoittakaa muistiin, mitkä neljä esimerkkiä robottien käytöstä ääriolosuhteissa artikkelissa mainittiin. Miten näitä esimerkkejä voisi hyödyntää teidän pelastusrobotissa? Katso video oikeasta laidasta: ”Military robot dogs” (suomeksi: robottikoira armeijan käytössä) Keskustelkaa ryhmässä: miten videon robottikoira liikkuu? Kuin robotti vai kuin koira? Katsokaa video oikeasta laidasta: ”Dull, dirt and dangerous (suomeksi: tylsä, likainen ja vaarallinen) Keskustelkaa ryhmässä: voivatko robotit korvata ihmiset joissain työtehtävissä ja tehdä ihmisistä työttömiä? Katsokaa video oikeasta laidasta: ”World's 1st Production Fire Fighting Robot” (suomeksi: mailman ensimmäinen palomiesrobotti) Keskustelkaa ryhmässä: miten robottipalomiehet voisivat auttaa ihmispalomiehiä pelastustehtävissä? Kun olette katsoneet videot ja keskustelleet yllä olevista kysymyksistä ryhmässä, voitte aloittaa oman robottinne suunnittelun. Edetkää järjestyksessä: 1. Piirtäkää hahmotelma, miltä pelastusrobottinne näyttää. Missä sensorit, moottorit, pelastuspihdit karhujen kuljettamiseen ja moottorit sijaitsevat? Miten robotti pääsee pienten esteiden, kuten ramppien yli? 2. Hahmotelkaa lyhyt suunnitelma, mitä toimintoja robottinne tekee ja missä järjestyksessä ne syötetään koodiinne. Miten robottinne tunnistaa ja löytää pelastettavat karhut? 3. Rakentakaa robottinne ja aloittakaa koodinne suunnittelu. Muistakaa testata koodianne ja robottianne käytännössä ennen lopullisen pelastustehtävän suorittamista. Muistakaa, että robottinne seuraa annettua mustaa viivaa karhujen luokse. 4. Kun olette testanneet robottianne tarpeeksi, on aika aloittaa pelastustehtävä! Pyrkikää rakentamaan robottinne mahdollisimman nopeaksi, sillä tulipaloissa nopeus on valttia. Pystyttekö ryhmässä parantamaan ja nopeuttamaan robotin toimintaa ja vauhtia? Voitte hyödyntää tehtävässä koko luokan osaamista.

 

Johtopäätös

Tässä harjoituksessa opit rakentamaan ja suunnittelemaan yksinkertaisen pelastusrobotin. Rakentamaasi robottia voisi jatkokehittää oikeisiin pelastustehtäviin poistamalla harjoituksessa käytetty musta viiva lattiasta pois ja antamalla robotin kulkea vapaasti annetulla alueella. Oikeassa tulipalossa pelastusrobottiin täytyy rakentaa paljon sensoreita ja tunnistimia, jotta robotti osaa liikkua ilman annettua viivaa tai reittiä pelastettavan kohteen luokse. Yleisesti pelastusrobotin käyttötarkoitus on juuri vaarallisissa kohteissa toimiminen, joissa vaarana on ihmishengen menettäminen. Esimerkiksi tulipaloissa kuolee Yhdysvalloissa vuosittain yli 100 palomiestä, joten tulipalojen pelastusrobotit voisivat pelastaa ihmishenkiä jo ennen tulipalon syttymistä.

Oppimistavoitteet

  • oppia, miten sensorit toimivat ja miten ne auttavat robottia liikkumaan
  • oppia, millaisista osista robotit koostuvat ja miten mekaaninen järjestelmä kootaan kasaan
  • ymmärtää, miten robotin hallintajärjestelmät ja ohjelmisto toimivat
  • ymmärtää, että robotteja voidaan ohjelmoida ja hyödyntää ihmisten ja ympäristön pelastustehtävissä

RESOURCES

Videot

US Military Robot Dog will make a great companion for RoboCop
Robots Getting Ready for Dull, Dirty and Dangerous Jobs