Teknik Åk 9 Robotteknik

Robotteknik
Är ett tvärvetenskapligt ämne som inbegriper mekanik, elektroteknik, reglerteknik och produktionsteknik för utveckling och användning av robotar.Dagens robotteknik (1999) bygger framför allt på utveckling av nyckelteknologier, t.ex. reglering, sensorer, datorstyrning, artificiell intelligens (AI) och modellering av robotstruktur och robotuppgifter. Ett generellt problem vid användning av robotar i situationer som inte i detalj är kända på förhand är den kunskap som krävs och de beslutsprocesser som skall utföras. Vid traditionell programmering av robotar integreras ofta informationen till roboten med en exakt sekventiell arbetsbeskrivning. För att hantera störningar som inte är kända på förhand separeras kunskapen (en världsbild av omgivningen), arbetsuppgiften och de händelsemodeller som beskriver vad roboten skall göra baserat på det aktuella tillståndet. Information till beslutsprocessen erhålls vanligen genom sensorer (optiska sensorer, kraftsensorer, processövervakning). Kunskapen definieras vanligen som objekt med hjälp av grafiska programsystem och programsystem som knyts till dessa beroende på arbetsprocess (expertsystem, databaser etc.). Avancerade robotkonstruktioner, t.ex. armar med redundanta rörelseaxlar eller gående robotar med dynamisk balansering, kräver dessutom betydande insatser inom områdena modellering, reglering och strukturell uppbyggnad.

Principiellt syftar utvecklingen inom robotteknik till att öka robotens flexibilitet genom att förenkla det operativa handhavandet och öka graden av autonomitet och förmåga till reaktiv planering där roboten befinner sig i en känd men föränderlig omvärld, dvs. icke-industriell miljö eller arbeten inom industrin som är av enstyckskaraktär.

Historik och perspektiv
Robotteknikens tekniska utveckling startade under 1950-talet. En första prototyp av en industrirobot installerades 1961. Tanken på robotar har dock funnits under lång tid och finns dokumenterad sedan antiken genom myter, legender och, under 1700-talet, mekaniska anordningar, t.ex. programmerbara dockor (jämför automat).

Fram till 1980 var den industriella användningen av robotar blygsam, vilket till största delen berodde på begränsade prestanda och högt pris. Utvecklingen har därefter accelererat genom att priset på datorteknik blivit förhållandevis mycket lägre. Varierande krav inom den tillverkande verkstadstekniska industrin på hanteringsvikt, acceleration, arbetsområde etc. har gjort att monteringsrobotar och processrobotar har utvecklats för speciella användningsområden.

Andra användningsområden där robottekniken utvecklats starkt är sådana där miljön är besvärlig för människan, t.ex. undervattensteknik, rymdteknik och nukleär teknik, men även inom industrigrenar som byggnation och gruvdrift. Störst betydelse väntas emellertid servicerobotar få. Dessa kan beskrivas som konstruerade att kunna arbeta i samma arbetsområde som människor eller utföra uppgifter tillsammans med människor i industriell eller icke-industriell miljö.

Förmågor

• Eleverna får tillfälle att träna sin förmåga att identifiera och analysera tekniska lösningar utifrån ändamålsenlighet och funktion.
• Identifiera problem och behov som kan lösas med teknik och utarbeta förslag till lösningar, använda teknikområdets begrepp och uttrycksformer.
• Värdera konsekvenser av olika teknikval för individ, samhälle och miljö, och analysera drivkrafter bakom teknikutveckling och hur tekniken har förändrats över tid.

 

Centralt innehåll

• Styr- och reglersystem i tekniska lösningar för överföring och kontroll av kraft och rörelse.
• Grundläggande elektronik och elektroniska komponenter.
• Tekniska lösningar inom kommunikations- och informationsteknik för utbyte av information, till exempel datorer, internet och mobiltelefoni.
• Ord och begrepp för att benämna och samtala om tekniska lösningar.
• Teknikutvecklingsarbetets olika faser: identifiering av behov, undersökning, förslag till lösningar, konstruktion och utprövning. Hur faserna i arbetsprocessen samverkar.
• Egna konstruktioner där man tillämpar principer för styrning och reglering med hjälp av elektronik.
• Samband mellan teknisk utveckling och vetenskapliga framsteg. Hur tekniken har möjliggjort vetenskapliga upptäckter och hur vetenskapen har möjliggjort tekniska innovationer.

 

Kunskapskrav

• Eleven kan undersöka olika tekniska lösningar i vardagen och med användning av ämnesspecifika begrepp beskriva delar samverkar för att uppnå ändamålsenlighet och funktion.
• Eleven kan genomföra enkla teknikutvecklings- och konstruktionsarbeten genom att undersöka möjliga idéer till lösningar samt utforma fysiska eller digitala modeller.
• Under arbetsprocessen formulerar och väljer eleven handlingsalternativ som leder framåt.
• Eleven kan underbyggda resonemang kring hur några föremål och tekniska system i samhället förändras över tid och visar då på drivkrafter för teknikutvecklingen.
• Dessutom kan eleven föra underbyggda resonemang om hur olika val av tekniska lösningar kan få olika konsekvenser för individ, samhälle och miljö.