Dzisiaj zajęcia z robotyki stają się bardzo popularne. Dla uczniów takie lekcje pomagają ukształtować i rozwinąć krytyczne myślenie, nauczyć się kreatywnego podejścia do procesu rozwiązywania problemów o różnym stopniu złożoności, a także zdobyć umiejętności pracy zespołowej.
Nowa generacja
Nowoczesna edukacja wkracza w nową fazę rozwoju. Wielu wychowawców i rodziców szuka okazji, aby zainteresować dzieci nauką, zaszczepić w nich miłość do nauki i naładować je chęcią tworzenia i myślenia nieszablonowego. Tradycyjne formy prezentacji materiału już dawno straciły na aktualności. Nowe pokolenie nie jest takie jak jego przodkowie. Chcą się uczyć w żywy, interesujący, interaktywny sposób. To pokolenie łatwo orientuje się w nowoczesnych technologiach. Dzieci chcą się rozwijać w sposób, który nie tylko dotrzymuje kroku szybko rozwijającym się technologiom, ale także bezpośrednio uczestniczy w tym procesie.
Wielu z nich jest zainteresowanych: „Czym jest robotyka? Gdzie możesz się tego nauczyć?”.
Edukacja i roboty
Ta dyscyplina akademicka obejmuje takieprzedmioty takie jak projektowanie, programowanie, algorytmika, matematyka, fizyka i inne dyscypliny związane z inżynierią. Światowa Olimpiada Robotyki (World Robotics Olympiad - WRO) odbywa się corocznie. W dziedzinie edukacji jest to ogromna konkurencja, aby lepiej zrozumieć, czym jest robotyka dla tych, którzy po raz pierwszy zetkną się z podobnym tematem. Daje możliwość spróbowania swoich sił u uczestników z ponad 50 krajów. Na zawody przyjeżdża około 20 tysięcy drużyn, w tym dzieci w wieku od 7 do 18 lat.
Główny cel WRO: rozwój i popularyzacja twórczości naukowej i technologicznej (twórczość naukowa i techniczna) oraz robotyki wśród młodzieży i dzieci. Takie olimpiady to nowoczesne narzędzie edukacyjne XXI wieku.
Nowe funkcje
Aby dzieci lepiej zrozumiały, czym jest robotyka, konkurs wykorzystuje umiejętności teoretyczne i praktyczne zdobyte na zajęciach w ramach pracy klubowej i szkolnego programu nauczania do nauki przedmiotów przyrodniczych i ścisłych. Pasja do dyscypliny robotyki stopniowo przeradza się w chęć głębszego poznawania takich nauk, jak matematyka, fizyka, informatyka i technologia.
WRO to wyjątkowa okazja dla jego uczestników i obserwatorów, aby nie tylko dowiedzieć się więcej o robotyce, ale także rozwinąć umiejętności kreatywności i krytycznego myślenia, które są tak potrzebne w XXI wieku.
Szkolenie
Zainteresowanie edukacyjną dyscypliną robotyki rośnie z każdym dniem. Baza materialna jest ciągle ulepszana i rozwijana, wiele pomysłów, które do niedawna pozostawały marzeniem, dziś jest rzeczywistością. Studiowanie przedmiotu „Podstawy robotyki” stało się możliwe dla dużej liczby dzieci. Na zajęciach dzieci uczą się rozwiązywać problemy przy ograniczonych zasobach, przetwarzać i przyswajać informacje oraz wykorzystywać je we właściwy sposób.
Dzieci łatwo się uczą. Współczesne młodsze pokolenie, wychowane na przeróżnych gadżetach, z reguły bez trudu opanowuje dyscyplinę „Podstawy robotyki”, podporządkowane żądzy i żądzy nowej wiedzy.
Należy stwierdzić, że nawet dorosłych trudniej jest przekwalifikować niż uczyć czyste, ale spragnione umysły dzieci. Pozytywnym trendem jest ogromna uwaga władz rosyjskich na popularyzację robotyki wśród młodzieży. I jest to zrozumiałe, bo zadanie unowocześniania studiów inżynierskich i przyciągania młodych fachowców jest kwestią konkurencyjności państwa na arenie międzynarodowej.
Ważność tematu
Dzisiejszym tematem Ministerstwa Edukacji Narodowej jest wprowadzenie robotyki edukacyjnej do kręgu dyscyplin szkolnych. Jest uważany za ważny obszar rozwoju. Na lekcjach technologii dzieci powinny zapoznać się z nowoczesną sferą rozwoju technologii i projektowania, która daje im możliwość samodzielnego wymyślania i budowania. Nie wszyscy studenci muszą zostać inżynierami, ale każdy powinien mieć taką możliwość.
Ogólnie rzecz biorąc, lekcje robotyki są niezwyklesą interesujące dla dzieci. Ważne jest, aby wszyscy to zrozumieli – zarówno nauczyciele, jak i rodzice. Takie zajęcia dają możliwość spojrzenia na inne dyscypliny w innym świetle, zrozumienia sensu ich nauki. Ale to znaczenie, zrozumienie, dlaczego jest to konieczne, kieruje umysłami facetów. Jego nieobecność unieważnia wszelkie wysiłki nauczycieli i rodziców.
Ważnym czynnikiem jest to, że nauczanie robotyki nie jest dla dzieci stresujące i całkowicie absorbujące. To nie tylko rozwój osobowości ucznia, ale także możliwość oderwania się od ulicy, niesprzyjającego otoczenia, bezczynności i konsekwencji z tym związanych.
Pochodzenie
Sama nazwa robotyki pochodzi od odpowiadającej jej angielskiej robotyki. Jest to nauka stosowana, która zajmuje się rozwojem zautomatyzowanych systemów technicznych. W produkcji stanowi jeden z głównych technicznych fundamentów intensyfikacji.
Wszystkie prawa robotyki, podobnie jak sama nauka, są ściśle związane z elektroniką, mechaniką, telemechaniką, mechatroniką, informatyką, inżynierią radiową, elektrotechniką. Sama robotyka dzieli się na przemysłową, budowlaną, medyczną, kosmiczną, wojskową, podwodną, lotniczą i domową.
Pojęcie „robotyki” zostało po raz pierwszy użyte w jego opowiadaniach przez pisarza science fiction Isaaca Asimova. To było w 1941 roku (historia „Kłamca”).
Samo słowo „robot” zostało wymyślone w 1920 roku przez czeskich pisarzy Karela Capka i jego brata Josefa. Zawarto ją w sztuce science fiction „Rossum's Universal Robots”, wystawionej w 1921 roku i cieszącej się dużym zainteresowaniem publiczności. Dziś możesz zobaczyć jaklinia wskazana w spektaklu została szeroko rozwinięta w świetle kinematografii science fiction. Istota fabuły: właściciel zakładu rozwija i dostosowuje produkcję dużej liczby androidów, które mogą pracować bez odpoczynku. Ale te roboty w końcu buntują się przeciwko swoim twórcom.
Przykłady historyczne
Ciekawe, że początki robotyki pojawiły się w czasach starożytnych. Świadczą o tym pozostałości ruchomych posągów, które powstały w I wieku p.n.e. Homer pisał w Iliadzie o służkach zrobionych ze złota, zdolnych do mówienia i myślenia. Dziś umysł, którym obdarzone są roboty, nazywa się sztuczną inteligencją. Ponadto starożytnemu greckiemu inżynierowi Archytasowi z Tarentu przypisuje się zaprojektowanie i zbudowanie mechanicznego latającego gołębia. To wydarzenie sięga około 400 rpne
Istnieje wiele takich przykładów. Są one dobrze opisane w książce Makarova I. M. i Topcheeva Yu. I. „Robotyka: historia i perspektywy”. Opowiada w popularny sposób o początkach współczesnych robotów, a także zarysowuje robotykę przyszłości i odpowiadający jej rozwój cywilizacji.
Rodzaje robotów
Na obecnym etapie najważniejsze klasy robotów ogólnego przeznaczenia to roboty mobilne i manipulacyjne.
Mobile to automatyczna maszyna z ruchomym podwoziem i sterowanymi napędami. Roboty te mogą chodzić, kołować, gąsienice, czołgać się, pływać, latać.
Manipulacja jest automatyczna stacjonarna lub mobilnamaszyna składająca się z manipulatora o kilku stopniach swobody i sterowania programowego, która wykonuje funkcje silnika i sterowania w produkcji. Takie roboty dostępne są w wersji podłogowej, portalowej lub podwieszanej. Są one najczęściej stosowane w przemyśle przyrządowym i maszynowym.
Metody ruchu
Roboty kołowe i gąsienicowe są szeroko stosowane. Ruch robota kroczącego to trudne zadanie dynamiczne. Takie roboty nie mogą jeszcze mieć stabilnego ruchu związanego z człowiekiem.
Jeśli chodzi o latające roboty, możemy powiedzieć, że większość nowoczesnych samolotów to tylko one, ale sterują nimi piloci. Jednocześnie autopilot może sterować lotem na wszystkich etapach. Latające roboty obejmują drony (UAV) i ich podklasę - pociski manewrujące. Takie urządzenia są lekkie i wykonują niebezpieczne misje, aż do strzelania na polecenie operatora. Ponadto istnieją pojazdy projektowe zdolne do samodzielnego strzelania.
Istnieją latające roboty, które wykorzystują metody poruszania się używane przez pingwiny, meduzy i płaszczki. Ten sposób poruszania się można zaobserwować w robotach Air Penguin, Air Ray, Air Jelly. Są produkowane przez Festo. Ale roboty RoboBee używają metod lotu owadów.
Wśród robotów pełzających istnieje wiele rozwiązań podobnych do poruszania się robaków, węży i ślimaków. W tym przypadku robot wykorzystuje siły tarcia na szorstkiej powierzchni lub krzywiźnie powierzchni. Podobny ruchprzydatne do wąskich przestrzeni. Takie roboty są potrzebne do poszukiwania ludzi pod gruzami zniszczonych budynków. Roboty przypominające węża są zdolne do poruszania się po wodzie (takie jak ACM-R5 wyprodukowany w Japonii).
Roboty poruszające się po pionowej powierzchni stosują następujące podejścia:
- jak człowiek, który wspina się po ścianie z półkami (robot Stanford kapucyn);
- podobne do gekonów wyposażone w próżniowe przyssawki (Wallbot" i Stickybot).
Wśród robotów pływających istnieje wiele rozwiązań opartych na zasadzie naśladowania ryb. Sprawność takiego ruchu jest o 80% wyższa niż sprawność ruchu śmigłem. Takie konstrukcje mają niski poziom hałasu i dużą zwrotność. Dlatego cieszą się dużym zainteresowaniem badaczy podwodnej przestrzeni. Te roboty obejmują University of Essex Robotic Fish and Tuna, opracowane przez Field Robotics Institute. Są wzorowane na ruchu charakterystycznym dla tuńczyka. Wśród robotów imitujących ruch płaszczki znany jest rozwój Festo: Aqua Ray. A robot poruszający się jak meduza to Aqua Jelly od tego samego dewelopera.
Praca w kręgu
Większość klubów robotyki jest skierowana do szkół podstawowych i średnich. Ale dzieci w wieku przedszkolnym nie są pozbawione uwagi. Główną rolę odgrywa tutaj rozwój kreatywności. Przedszkolaki muszą nauczyć się swobodnie myśleć i przekładać swoje pomysły na kreatywność. Dlatego zajęcia z robotyki w kółkach dla dzieci poniżej 6 roku życia mają na celu aktywne korzystanie z kostek i prostekonstruktorów.
Program szkolny staje się zdecydowanie bardziej skomplikowany. Daje możliwość zapoznania się z różnymi klasami robotów, spróbowania swoich sił w praktyce, zagłębienia się w naukę. Nowe dyscypliny ujawniają potencjał dziecka do zdobywania umiejętności zawodowych i wiedzy w wybranej dziedzinie inżynierii.
Robotyka
Współczesny rozwój robotyki jest na takim etapie, że wydaje się, że niedługo nastąpi potężny przełom w robotyce. To samo dotyczy rozmów wideo i gadżetów mobilnych. Do niedawna wszystko to wydawało się niedostępne dla masowej konsumpcji. A dziś to banał, który przestał zadziwiać. Ale każda wystawa robotyki pokazuje nam fantastyczne projekty, które oddają ducha człowieka od samej myśli o jego wprowadzeniu do społeczeństwa.
W systemie edukacyjnym to właśnie złożone instalacje robotów umożliwiają realizację programu z wykorzystaniem działań projektowych, wśród których popularne są:
- Zestaw sterowania mechatronicznego.
- LEGO Mindstorms.
- Dydaktyka Festo.
- Fischertechnik.
Zarządzanie
Według rodzaju zarządzania systemem są:
- biotechniczne (polecenie, kopiowanie, półautomatyczne);
- automatyczne (oprogramowanie, adaptacyjne, inteligentne);
- interaktywne (automatyczne, nadzorcze, interaktywne).
Główne zadania sterowania robotem obejmują:
- planowanie ruchów i pozycji;
- planowanie sił i momentów;
- identyfikacja danych dynamicznych i kinematycznych;
- dynamiczna analiza dokładności.
Rozwój metod sterowania ma ogromne znaczenie w dziedzinie robotyki. Jest to ważne dla cybernetyki technicznej i teorii automatycznego sterowania.
