Тема 3.3

1.

Конструирование последовательных
алгоритмизированных цепей на макетной плате.
Дисциплина: Основы робототехники — Тема 3.3

2. Введение

ВВЕДЕНИЕ
❖Современное общество переживает этап
стремительной технологической
трансформации
❖Автоматизация и роботизация проникают
во все новые сферы деятельности
❖От простейших электрических цепей до
сложных роботизированных систем в
полиции

3.

Конструирование последовательных алгоритмизированных цепей на макетной плате - ключевой этап освоения
основ робототехники: он связывает теорию электрических цепей, алгоритмическое мышление и практическую сборку
устройств.
Для чего используется в робототехнике:
• Отработка базовых принципов схемотехники. На простых последовательных цепях учащиеся наглядно видят
действие закона Ома, распределение напряжения и постоянство тока в последовательной схеме. Это фундамент для
понимания более сложных смешанных и цифровых цепей, которые встречаются в реальных роботах .
• Формирование алгоритмического подхода к сборке. Сборка цепи — это строго упорядоченная
последовательность действий: определить полярность компонентов, выбрать нужные ряды на макетной плате,
соединить элементы по схеме, проверить целостность цепи, подать питание. Такой пошаговый подход напрямую
переносится на программирование роботов: каждый шаг должен быть однозначным и проверяемым.
• Обучение безопасной и воспроизводимой работе. Макетная плата позволяет многократно собирать и разбирать
схемы без пайки. Это снижает порог входа и даёт возможность быстро исправлять ошибки, не повреждая
компоненты. Для начинающих это критично: ошибка в соединении не приводит к необратимому повреждению
деталей.
• Моделирование логических и управляющих цепей. Даже простая последовательная цепь (например, источник
питания — резистор — светодиод) служит моделью для понимания, как сигнал проходит через систему. В более
сложных проектах на базе микроконтроллеров (Arduino, ESP32 и др.) такие цепи становятся частью
входных/выходных трактов: датчики, индикаторы, цепи подтяжки и т. д.
• Подготовка к работе с реальными платами. Навыки чтения схем, понимания обозначений, учёта полярности и
номиналов напрямую переносятся на пайку и разводку печатных плат.

4. Макетная плата: определение

МАКЕТНАЯ ПЛАТА:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
• Макетная плата (breadboard) —
устройство для временной
сборки электрических цепей без
пайки
• Каждое отверстие содержит
металлический пружинный
зажим
• Вертикальные колонки
соединены группами по пять
отверстий
• Горизонтальные шины (красная и
синяя) — для питания и земли

5.

Возможности и ограничения макетной платы
Преимущества:
✓ Быстрая сборка, модификация и отладка схем
✓ Не требует пайки
✓ Незаменима для обучения и прототипирования
Ограничения:
❖ Только для временного использования
❖ Выдерживает токи не более 1 ампера

6.

Последовательная цепь:
определение
· Последовательная цепь — цепь, в которой компоненты
соединены так, что ток протекает по единственному пути
· Разрыв в любом месте → ток прекращается во всей цепи
· Общее сопротивление = сумма сопротивлений всех
элементов
· Напряжение распределяется пропорционально
сопротивлениям

7. Алгоритм сборки цепи. Шаги 1–3

АЛГОРИТМ СБОРКИ ЦЕПИ. ШАГИ 1–3
Шаг 1. Анализ принципиальной
схемы
· Изучить схему, понять
компоненты и связи
Шаг 2. Подготовка
компонентов
· Проверить наличие элементов
· Учесть полярность
(анод/катод светодиода)
Шаг 3. Размещение компонентов
· Микросхемы — по разные
стороны от центрального желоба
· Резисторы и светодиоды — в
соответствующие ряды

8. Алгоритм сборки цепи. Шаги 4–6

АЛГОРИТМ СБОРКИ ЦЕПИ. ШАГИ 4–6
Шаг 4. Организация
соединений
Шаг 5. Проверка цепи
Шаг 6. Программирование
· Использовать короткие
провода для упрощения
отладки
· Убедиться в правильности
соединений
· Проверить работу
мультиметром
· Составить программу для
микроконтроллера (например,
Arduino)

9. Роботизированные технологии: понятие

РОБОТИЗИРОВАННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ: ПОНЯТИЕ
• Роботизированная система —
автоматическая система со
свойствами робота
• Назначение — автоматизация
трудовой деятельности
• Роботизация — высшая ступень
автоматизации с
интеллектуализацией
• Робот: воспринимает →
обрабатывает → решает

10. Классификация и структура роботов

КЛАССИФИКАЦИЯ И
СТРУКТУРА РОБОТОВ
Классификация:
➢ По назначению: промышленные,
медицинские, полицейские, военные
➢ По передвижению: колесные, гусеничные,
шагающие, летающие
➢ По автономности: программные,
адаптивные, интеллектуальные
Структура:
Двигательная, информационная,
управляющая, коммуникационная системы

11. Свойства роботов

СВОЙСТВА
РОБОТОВ
Все роботы обладают четырьмя
базовыми свойствами:
1. Механическая конструкция для
задачи
2. Электрические компоненты для
питания и управления
3. Восприятие среды через датчики
4. Воздействие на мир

12. Преимущества роботов в полиции

ПРЕИМУЩЕСТВА РОБОТОВ В ПОЛИЦИИ
❖Снижение риска для жизни:
• Обезвреживание взрывных устройств
• Разведка в зданиях с преступниками
• Работа в зонах заражения
❖Повышение эффективности:
• Точность, отсутствие усталости и выгорания
❖ Круглосуточная работа:
· Экстремальные температуры,
задымление, ночь
❖ Расширение возможностей:
· Тепловизионная съемка, обнаружение
газов, распознавание лиц
❖ Оптимизация ресурсов:
· Освобождение людей для сложных задач

13. Недостатки роботов в полиции

НЕДОСТАТКИ РОБОТОВ В ПОЛИЦИИ
❖Отсутствие правосубъектности:
Не применяет принуждение, не составляет
протоколы
❖Слабая адаптивность:
Трудности с нестандартными ситуациями
❖ Отсутствие эмоционального интеллекта:
Не проявляет эмпатию к уязвимым категориям
❖ Риски для гражданских прав:
· Наблюдение → угроза приватности
· Риск «расширения миссии»
❖ Ограничения автономности:
· Преимущественно телеуправляемые
· Решения о применении силы — за человеком