Tänään robotiikkatunneista on tulossa erittäin suosittuja. Koululaisille tällaiset tunnit auttavat muodostamaan ja kehittämään kriittistä ajattelua, oppimaan luovasti lähestymään monimutkaisten ongelmien ratkaisuprosessia ja hankkimaan myös ryhmätyötaitoja.
Uusi sukupolvi
Moderni koulutus siirtyy uudelle kehityskierrokselle. Monet opettajat ja vanhemmat etsivät tilaisuutta kiinnostaa lapsia tieteistä, juurruttaa rakkautta oppimiseen ja ladata heihin halu luoda ja ajatella laatikon ulkopuolella. Perinteiset aineiston esitystavat ovat pitkään menettäneet merkityksensä. Uusi sukupolvi ei ole kuin esi-isänsä. He haluavat oppia eloisalla, mielenkiintoisella ja interaktiivisella tavalla. Tämä sukupolvi on helposti suuntautunut nykyaikaiseen teknologiaan. Lapset haluavat kehittyä tavalla, joka ei vain pysy nopeasti kehittyvän teknologian tahdissa, vaan myös osallistuu suoraan tähän prosessiin.
Monet heistä ovat kiinnostuneita:”Mitä on robotiikka? Mistä voit oppia tämän?”.
Koulutus ja robotit
Tämä akateeminen tieteenala sisältää sellaisiaaiheita, kuten suunnittelu, ohjelmointi, algoritmiikka, matematiikka, fysiikka ja muut tekniikan alat. World Robotics Olympiad (World Robotics Olympiad - WRO) järjestetään vuosittain. Koulutusalalla tämä on massiivinen kilpailu, jolla pyritään ymmärtämään paremmin, mitä robotiikka on niille, jotka kohtaavat samank altaisen aiheen ensimmäistä kertaa. Se antaa mahdollisuuden kokeilla osallistujia yli 50 maasta. Kilpailuun tulee noin 20 tuhatta joukkuetta, joissa on 7-18-vuotiaita lapsia.
WRO:n päätavoite: tieteellisen ja teknologisen luovuuden (tieteellisen ja teknisen luovuuden) ja robotiikan kehittäminen ja popularisointi nuorten ja lasten keskuudessa. Tällaiset olympialaiset ovat 2000-luvun moderni opetusväline.
Uudet ominaisuudet
Jotta lapset ymmärtäisivät paremmin, mitä robotiikka on, kilpailussa hyödynnetään luokkahuoneessa hankittuja teoreettisia ja käytännön taitoja osana kerhotyötä sekä luonnontieteiden ja eksaktien tieteiden opintojakson opetussuunnitelmaa. Intohimo robotiikan alaan kehittyy vähitellen haluksi oppia syvemmälle sellaisista tieteistä kuin matematiikka, fysiikka, tietojenkäsittelytiede ja tekniikka.
WRO on ainutlaatuinen tilaisuus osallistujilleen ja tarkkailijoilleen paitsi oppia lisää robotiikasta, myös kehittää 2000-luvulla niin tarpeellisia luovuuden ja kriittisen ajattelun taitoja.
Koulutus
Kiinnostus robotiikan koulutusalaa kohtaan kasvaa päivä päivältä. Materiaalipohja paranee ja kehittyy jatkuvasti, monet ideat, jotka viime aikoihin asti ovat olleet unelma, ovat nykyään todellisuutta. Aiheen "Robotiikan perusteet" opiskelu on tullut mahdolliseksi suurelle joukolle lapsia. Tunteilla lapset oppivat ratkaisemaan ongelmia rajallisilla resursseilla, käsittelemään ja omaksumaan tietoa sekä käyttämään sitä oikealla tavalla.
Lapset oppivat helposti. Nykyaikaisella nuoremmalle sukupolvelle, joka on kasvanut erilaisissa laitteissa, ei yleensä ole vaikeuksia hallita oppia "Robotiikan perusteet" uuden tiedon halun ja himon mukaan.
On todettava, että aikuistenkin on vaikeampi kouluttaa uudelleen kuin opettaa puhdasta mutta janoista lasten mieltä. Positiivinen suuntaus on Venäjän hallituksen v altava huomio robotiikan popularisoimiseen nuorten keskuudessa. Ja tämä on ymmärrettävää, sillä insinöörikoulutuksen nykyaikaistaminen ja nuorten ammattilaisten houkutteleminen on v altion kilpailukyvyn kysymys kansainvälisellä areenalla.
Aiheen tärkeys
Tänään Opetusministeriön ajankohtaisena aiheena on opetusrobotiikan tuominen koulun tieteenalojen piiriin. Sitä pidetään tärkeänä kehitysalueena. Tekniikkatunteilla lasten tulisi saada käsitys tekniikan ja muotoilun nykyaikaisesta kehitysalueesta, joka antaa heille mahdollisuuden keksiä ja rakentaa itseään. Kaikkien opiskelijoiden ei tarvitse ryhtyä insinööreiksi, mutta kaikilla pitäisi olla mahdollisuus.
Yleensä robotiikkatunnit ovat äärimmäisiäovat lapsille mielenkiintoisia. On tärkeää, että kaikki - sekä opettajat että vanhemmat - ymmärtävät tämän. Tällaiset tunnit tarjoavat mahdollisuuden nähdä muita tieteenaloja eri valossa, ymmärtää niiden opiskelun merkitystä. Mutta se merkitys, ymmärrys siitä, miksi tämä on välttämätöntä, ohjaa poikien mieliä. Hänen poissaolonsa tekee tyhjäksi kaikki opettajien ja vanhempien ponnistelut.
Tärkeä tekijä on se, että robotiikan opettaminen ei ole lapsille stressaavaa ja täysin imevää. Tämä ei ole vain opiskelijan persoonallisuuden kehittymistä, vaan myös mahdollisuutta päästä pois kadulta, epäsuotuisasta ympäristöstä, joutilaisesta ajanvietteestä ja sen seurauksista.
Alkuperä
Jo robotiikan nimi tulee vastaavasta englanninkielisestä robotiikasta. Tämä on soveltavaa tiedettä, joka käsittelee teknisten automatisoitujen järjestelmien kehitystä. Tuotannossa se on yksi tehostamisen tärkeimmistä teknisistä perusteista.
Kaikki robotiikan lait, kuten tiede itse, liittyvät läheisesti elektroniikkaan, mekaniikkaan, telemekaniikkaan, mekatroniikkaan, tietojenkäsittelytieteeseen, radiotekniikkaan ja sähkötekniikkaan. Robotiikka itsessään on jaettu teollisuuteen, rakentamiseen, lääketieteeseen, avaruuteen, armeijaan, vedenalaiseen, ilmailuun ja kotitalouksiin.
Scifi-kirjailija Isaac Asimov käytti "robotiikan" käsitettä ensimmäisenä tarinoissaan. Se oli vuonna 1941 (tarina "The Liar").
Sanan "robotti" keksivät vuonna 1920 tšekkiläiset kirjailijat Karel Capek ja hänen veljensä Josef. Se sisältyi scifi-näytelmään "Rossum's Universal Robots", joka lavastettiin vuonna 1921 ja nautti suuresta yleisömenestyksestä. Tänään näet kuinkanäytelmässä esitettyä linjaa on kehitetty laajasti science fiction -elokuvan valossa. Juonen ydin: kasvin omistaja kehittää ja säätää tuotantoa suurelle määrälle androideja, jotka voivat työskennellä ilman lepoa. Mutta nämä robotit kapinoivat luojiaan vastaan.
Historiallisia esimerkkejä
On mielenkiintoista, että robotiikan alku alkoi muinaisina aikoina. Tästä todistavat 1. vuosisadalla eKr. tehtyjen liikkuvien patsaiden jäänteet. Homeros kirjoitti Iliadissa kullasta tehdyistä palvelijatarista, jotka pystyvät puhumaan ja ajattelemaan. Nykyään robottien omaa mieltä kutsutaan tekoälyksi. Lisäksi Tarentumista kotoisin oleva antiikin kreikkalainen koneinsinööri Archytas on saanut mekaanisen lentävän kyyhkysen suunnittelun ja rakentamisen. Tämä tapahtuma juontaa juurensa noin 400 eKr.
Tällaisia esimerkkejä on monia. Ne on esitetty hyvin kirjassa Makarov I. M. ja Topcheeva Yu. I. "Robotiikka: historia ja näkökulmat". Se kertoo suositulla tavalla nykyaikaisten robottien alkuperästä ja hahmottelee myös tulevaisuuden robotiikkaa ja sitä vastaavaa ihmissivilisaation kehitystä.
Robottityypit
Tällä hetkellä tärkeimmät yleiskäyttöisten robottien luokat ovat liikkuvia ja manipuloitavia.
Mobile on automaattinen kone, jossa on liikkuva alusta ja ohjatut käytöt. Nämä robotit voivat olla käveleviä, pyörillä, toukka, ryömiviä, kelluvia, lentäviä.
Manipulointi on automaattinen kiinteä tai mobiilikone, joka koostuu usean vapausasteen manipulaattorista ja ohjelmistoohjauksesta, joka suorittaa moottori- ja ohjaustoimintoja tuotannossa. Tällaisia robotteja on saatavana lattia-, portaali- tai ripustetussa muodossa. Niitä käytetään laajimmin instrumenttien valmistuksessa ja koneenrakennusteollisuudessa.
Liikemenetelmät
Pyörä- ja tela-alustaisia robotteja käytetään laaj alti. Kävelevän robotin liike on vaikea dynamiikkatehtävä. Tällaisilla roboteilla ei voi vielä olla vakaata ihmiselle ominaista liikettä.
Lentävien robottien os alta voimme sanoa, että useimmat nykyaikaiset lentokoneet ovat vain niitä, mutta niitä ohjaavat lentäjät. Samalla autopilotti voi ohjata lentoa kaikissa vaiheissa. Lentäviin robotteihin kuuluvat droonit (UAV) ja niiden alaluokka - risteilyohjukset. Tällaiset laitteet ovat kevyitä ja suorittavat vaarallisia tehtäviä aina ampumiseen asti käyttäjän käskystä. Lisäksi on suunnitteluajoneuvoja, jotka pystyvät ampumaan itsenäisesti.
On lentäviä robotteja, jotka käyttävät pingviinien, meduusojen ja rauskujen liikemenetelmiä. Tämä liiketapa näkyy Air Penguin-, Air Ray-, Air Jelly -roboteissa. Niitä valmistaa Festo. Mutta RoboBee-robotit käyttävät hyönteisten lentomenetelmiä.
Ryömiärobottien joukossa on useita kehityssuuntia, jotka muistuttavat liikkumista matojen, käärmeiden ja etanoiden kanssa. Tässä tapauksessa robotti käyttää kitkavoimia karkealla pinnalla tai pinnan kaarevalla. Samanlainen liikehyödyllinen ahtaissa tiloissa. Tällaisia robotteja tarvitaan etsimään ihmisiä tuhoutuneiden rakennusten raunioiden alta. Käärmeen k altaiset robotit pystyvät liikkumaan vedessä (kuten Japanissa valmistettu ACM-R5).
Pystypinnalla liikkuvat robotit käyttävät seuraavia lähestymistapoja:
- kuin mies, joka kiipeää seinää reunoilla (Stanfordin robotti capuchin);
- kuin gekot, jotka on varustettu tyhjiöimukupeilla (Wallbot" ja Stickybot).
Kelluvien robottien joukossa on monia kehityssuuntia, jotka perustuvat kalojen jäljittelyn periaatteeseen. Tällaisen liikkeen tehokkuus on 80% korkeampi kuin potkurin liikkeen tehokkuus. Tällaisilla malleilla on alhainen melutaso ja hyvä ohjattavuus. Siksi ne kiinnostavat suuresti vedenalaisen avaruuden tutkijoita. Näihin robotteihin kuuluu Field Robotics Instituten kehittämä Essexin yliopiston robottikala ja tonnikala. Ne on mallinnettu tonnikalalle ominaisen liikkeen mukaan. Stingray liikettä jäljittelevistä roboteista tunnetaan Feston kehitys: Aqua Ray. Ja meduusan tavoin liikkuva robotti on saman kehittäjän Aqua Jelly.
Ympyrätyö
Useimmat robotiikkakerhot on suunnattu perus- ja yläkouluille. Mutta esikouluikäisiltä lapsilta ei puututa. Tärkein rooli tässä on luovuuden kehittäminen. Esikoululaisten on opittava ajattelemaan vapaasti ja muuttamaan ideansa luovuuteen. Siksi alle 6-vuotiaille lapsille suunnatut robotiikkatunnit on suunnattu kuutioiden aktiiviseen käyttöön ja yksinkertaiseenrakentajat.
Koulujen opetussuunnitelmasta tulee ehdottomasti monimutkaisempi. Se tarjoaa mahdollisuuden tutustua erilaisiin robottiluokkiin, kokeilla itseäsi käytännössä, sukeltaa tieteeseen. Uudet tieteenalat paljastavat lapsen mahdollisuudet hankkia ammatillisia taitoja ja tietoja valitulla tekniikan alalla.
Robotiikka
Robotiikan nykyaikainen kehitys on siinä vaiheessa, että näyttää siltä, että voimakas läpimurto robotiikassa on tulossa. Sama koskee videopuheluita ja mobiililaitteita. Viime aikoihin asti kaikki tämä näytti olevan massakulutuksen ulottumattomissa. Ja nykyään se on arkipäivää, joka on lakannut hämmästyttämästä. Mutta jokainen robotiikan näyttely näyttää meille fantastisia projekteja, jotka vangitsevat ihmisen hengen pelkästä ajatuksesta, että he tulevat yhteiskuntaan.
Koulutusjärjestelmässä robottien monimutkaiset asennukset mahdollistavat ohjelman toteuttamisen projektitoimintojen avulla, joista suosittuja ovat:
- Mekatroniikan ohjaussarja.
- LEGO Mindstorms.
- Festo Didactic.
- Fischertechnik.
Johto
Järjestelmänhallinnan tyypin mukaan on:
- biotekninen (komento, kopiointi, puoliautomaattinen);
- automaattinen (ohjelmisto, mukautuva, älykäs);
- interaktiivinen (automaattinen, valvova, interaktiivinen).
Robotin ohjauksen päätehtäviä ovat:
- liikkeiden ja asemien suunnittelu;
- voimien ja hetkien suunnittelu;
- dynaamisten ja kinemaattisten tietojen tunnistaminen;
- dynaaminen tarkkuusanalyysi.
Ohjausmenetelmien kehittäminen on erittäin tärkeää robotiikan alalla. Tämä on tärkeää teknisen kybernetiikan ja automaattisen ohjauksen teorian kann alta.
