Šiandien robotikos užsiėmimai tampa labai populiarūs. Tokios pamokos moksleiviams padeda formuoti ir ugdyti kritinį mąstymą, išmokti kūrybiškai žvelgti į įvairaus sudėtingumo problemų sprendimo procesą, taip pat įgyti komandinio darbo įgūdžių.
Nauja karta
Šiuolaikinis švietimas pereina į naują raidos etapą. Daugelis pedagogų ir tėvų ieško galimybės sudominti vaikus mokslu, įskiepyti meilę mokytis ir įkrauti noro kurti ir mąstyti už lauko ribų. Tradicinės medžiagos pateikimo formos jau seniai prarado savo aktualumą. Naujoji karta nepanaši į savo protėvius. Jie nori mokytis gyvai, įdomiai, interaktyviai. Ši karta lengvai orientuojasi šiuolaikinėse technologijose. Vaikai nori tobulėti taip, kad ne tik neatsiliktų nuo sparčiai besivystančių technologijų, bet ir tiesiogiai dalyvautų šiame procese.
Daugelis jų domisi: „Kas yra robotika? Kur tu gali to išmokti?“.
Švietimas ir robotai
Ši akademinė disciplina apima tokiastokių dalykų kaip dizainas, programavimas, algoritmai, matematika, fizika ir kitos su inžinerija susijusios disciplinos. Pasaulinė robotikos olimpiada (World Robotics Olympiad – WRO) vyksta kasmet. Švietimo srityje tai didžiulis konkursas, skirtas geriau suprasti, kas yra robotika tiems, kurie pirmą kartą susiduria su panašia tema. Tai suteikia galimybę išbandyti savo jėgas dalyviams iš daugiau nei 50 šalių. Į varžybas atvyksta apie 20 tūkstančių komandų, tarp kurių yra vaikai nuo 7 iki 18 metų.
Pagrindinis WRO tikslas: mokslinio ir technologinio kūrybiškumo (mokslinio ir techninio kūrybiškumo) bei robotikos plėtra ir populiarinimas tarp jaunimo ir vaikų. Tokios olimpiados yra moderni XXI amžiaus edukacinė priemonė.
Naujos funkcijos
Siekiant, kad vaikai geriau suprastų, kas yra robotika, konkurse naudojami teoriniai ir praktiniai įgūdžiai, įgyti klasėje kaip klubinio darbo dalis bei mokyklinė gamtos ir tiksliųjų mokslų studijų programa. Aistra robotikos disciplinai palaipsniui perauga į norą giliau sužinoti apie tokius mokslus kaip matematika, fizika, informatika ir technologijos.
WRO yra unikali galimybė jos dalyviams ir stebėtojams ne tik daugiau sužinoti apie tai, kas yra robotika, bet ir lavinti kūrybiškumo bei kritinio mąstymo įgūdžius, kurie taip reikalingi XXI amžiuje.
Treniruotės
Susidomėjimas edukacine robotikos disciplina auga kiekvieną dieną. Materialinė bazė nuolat tobulėja ir tobulėja, daugelis idėjų, kurios dar neseniai liko svajonėmis, šiandien yra realybė. Mokytis dalyko „Robotikos pagrindai“tapo įmanoma daugeliui vaikų. Pamokose vaikai mokosi spręsti problemas turėdami ribotus išteklius, apdoroti ir įsisavinti informaciją bei tinkamai ją panaudoti.
Vaikai mokosi lengvai. Šiuolaikinė jaunoji karta, užauginta su įvairiomis programėlėmis, kaip taisyklė, nesunkiai įvaldo discipliną „Robotikos pagrindai“, atsižvelgiant į naujų žinių troškimą ir troškimą.
Reikia konstatuoti, kad net suaugusiuosius sunkiau perkvalifikuoti, nei išmokyti tyro, bet ištroškusio vaikų proto. Teigiama tendencija yra didžiulis Rusijos vyriausybės dėmesys robotikos populiarinimui tarp jaunimo. Ir tai suprantama, nes inžinerinio išsilavinimo modernizavimo ir jaunų specialistų pritraukimo uždavinys yra valstybės konkurencingumo tarptautinėje arenoje klausimas.
Temos svarba
Šiandien Švietimo ministerijos aktualija – edukacinės robotikos įvedimas į mokyklinių disciplinų ratą. Tai laikoma svarbia vystymosi sritimi. Technologijų pamokose vaikai turėtų susidaryti supratimą apie šiuolaikinę technologijų ir dizaino raidos sferą, kuri suteikia galimybę sugalvoti ir kurti patiems. Nebūtina, kad visi studentai taptų inžinieriais, bet kiekvienas turi turėti galimybę.
Apskritai robotikos pamokos yra labai svarbiosyra įdomūs vaikams. Tai svarbu suprasti visiems – ir mokytojams, ir tėvams. Tokie užsiėmimai suteikia galimybę pažvelgti į kitas disciplinas kitu žvilgsniu, suprasti jų studijų prasmę. Tačiau būtent prasmė, supratimas, kodėl to reikia, veda vaikinų mintis. Jo nebuvimas panaikina visas mokytojų ir tėvų pastangas.
Svarbus veiksnys yra tai, kad robotikos mokymas nesukelia streso ir visiškai įtraukia vaikus. Tai ne tik mokinio asmenybės ugdymas, bet ir galimybė atitrūkti nuo gatvės, nepalankios aplinkos, laisvo laiko praleidimo ir su tuo susijusių pasekmių.
Kilmė
Pats robotikos pavadinimas kilęs iš atitinkamos anglų kalbos robotikos. Tai taikomasis mokslas, nagrinėjantis techninių automatizuotų sistemų kūrimą. Gamyboje tai vienas iš pagrindinių techninių intensyvinimo pagrindų.
Visi robotikos dėsniai, kaip ir pats mokslas, yra glaudžiai susiję su elektronika, mechanika, telemechanika, mechatronika, informatika, radijo inžinerija, elektrotechnika. Pati robotika skirstoma į pramoninę, statybinę, medicinos, kosmoso, karinę, povandeninę, aviaciją ir buitinę.
Sąvoką „robotika“savo pasakojimuose pirmą kartą pavartojo mokslinės fantastikos rašytojas Isaacas Asimovas. Tai buvo 1941 m. (apsakymas „Melagis“).
Patį žodį „robotas“1920 m. sugalvojo čekų rašytojai Karelis Capekas ir jo brolis Josefas. Jis buvo įtrauktas į mokslinės fantastikos pjesę „Rosumo universalieji robotai“, kuri buvo pastatyta 1921 m. ir sulaukė didžiulės publikos sėkmės. Šiandien galite pamatyti, kaippjesėje nurodyta linija buvo plačiai išplėtota mokslinės fantastikos kinematografijos šviesoje. Sklypo esmė: gamyklos savininkas kuria ir koreguoja daugybę androidų, galinčių dirbti be poilsio, gamybą. Tačiau šie robotai galiausiai maištauja prieš savo kūrėjus.
Istorijos pavyzdžiai
Įdomu, kad robotikos užuomazgos atsirado senovėje. Tai liudija judančių statulų liekanos, kurios buvo pagamintos I amžiuje prieš Kristų. Homeras „Iliadoje“rašė apie tarnaites iš aukso, gebančias kalbėti ir mąstyti. Šiandien protas, kuriuo apdovanoti robotai, vadinamas dirbtiniu intelektu. Be to, senovės graikų mechanikos inžinierius Archytas iš Tarentumo yra priskiriamas mechaninio skraidančio balandžio sukūrimui ir konstravimui. Šis įvykis datuojamas maždaug 400 m. pr. Kr.
Tokių pavyzdžių yra daug. Jie gerai atskleisti Makarovo I. M. knygoje. ir Topcheeva Yu. I. „Robotika: istorija ir perspektyvos“. Jame populiariai pasakojama apie šiuolaikinių robotų kilmę, taip pat apibūdinama ateities robotika ir atitinkama žmogaus civilizacijos raida.
Robotų tipai
Šiuo metu svarbiausios bendrosios paskirties robotų klasės yra mobilūs ir valdomi.
Mobile yra automatinė mašina su judančia važiuokle ir valdomomis pavaromis. Šie robotai gali vaikščioti, važiuoti ratais, vikšrai, ropoja, plūduriuoja, skraido.
Manipuliavimas yra automatinis stacionarus arba mobilusmašina, susidedanti iš kelių laisvės laipsnių manipuliatoriaus ir programinio valdymo, gamyboje atliekančio variklio ir valdymo funkcijas. Tokie robotai yra grindų, portalo arba pakabinami. Jie plačiausiai naudojami prietaisų gamybos ir mašinų gamybos pramonėje.
Judėjimo metodai
Ratiniai ir vikšriniai robotai yra plačiai naudojami. Vaikštančio roboto judėjimas yra sunki dinamikos užduotis. Tokie robotai dar negali turėti stabilaus judėjimo, būdingo žmogui.
Kalbant apie skraidančius robotus, galime pasakyti, kad dauguma šiuolaikinių orlaivių yra tik jie, tačiau juos valdo pilotai. Tuo pačiu metu autopilotas gali valdyti skrydį visuose etapuose. Prie skraidančių robotų priskiriami dronai (UAV) ir jų poklasis – sparnuotosios raketos. Tokie prietaisai yra lengvi ir atlieka pavojingas užduotis iki šaudymo operatoriaus nurodymu. Be to, yra dizaino transporto priemonių, galinčių savarankiškai šaudyti.
Yra skraidančių robotų, kurie naudoja judėjimo metodus, kuriuos naudoja pingvinai, medūzos ir rajos. Tokį judėjimo būdą galima pamatyti Air Penguin, Air Ray, Air Jelly robotuose. Juos gamina Festo. Tačiau RoboBee robotai naudoja vabzdžių skrydžio metodus.
Tarp ropojančių robotų yra daug pokyčių, panašių į kirminų, gyvačių ir šliužų judėjimą. Tokiu atveju robotas naudoja trinties jėgas ant grubaus paviršiaus arba paviršiaus kreivumo. Panašus judėjimasnaudinga siauroms erdvėms. Tokie robotai reikalingi ieškant žmonių po sunaikintų pastatų griuvėsiais. Į gyvates panašūs robotai gali judėti vandeniu (pvz., Japonijoje pagamintas ACM-R5).
Vertikaliu paviršiumi judantys robotai naudoja šiuos metodus:
- kaip žmogus, kuris lipa ant sienos su atbrailomis (Stenfordo robotas kapucinas);
- kaip gekonai su vakuuminiais siurbtukais („Wallbot“ir „Sticybot“).
Tarp plūduriuojančių robotų yra daug naujovių, kurios veikia žuvies imitacijos principu. Tokio judėjimo efektyvumas yra 80% didesnis nei judėjimo su propeleriu efektyvumas. Tokie dizainai pasižymi mažu triukšmo lygiu ir dideliu manevringumu. Štai kodėl jie labai domina povandeninės erdvės tyrinėtojus. Šie robotai apima Esekso robotų žuvų ir tunų universitetą, kurį sukūrė Lauko robotikos institutas. Jie sukurti pagal tunui būdingą judėjimą. Tarp robotų, imituojančių erškėčio judesį, žinomas Festo kūrimas: Aqua Ray. O robotas, judantis kaip medūza, yra to paties kūrėjo „Aqua Jelly“.
Darbas ratu
Dauguma robotikos būrelių yra orientuoti į pradines ir vidurines mokyklas. Tačiau ikimokyklinio amžiaus vaikams dėmesys neatimamas. Pagrindinis vaidmuo čia tenka kūrybiškumo ugdymui. Ikimokyklinukai turi išmokti laisvai mąstyti ir savo idėjas paversti kūrybiškumu. Štai kodėl robotikos užsiėmimai būreliuose vaikams iki 6 metų yra skirti aktyviai naudoti kubus ir paprastuskonstruktoriai.
Mokyklos programa tikrai tampa sudėtingesnė. Tai suteikia galimybę susipažinti su įvairiomis robotų klasėmis, išbandyti save praktikoje, gilintis į mokslus. Naujos disciplinos atskleidžia vaiko galimybes įgyti profesinių įgūdžių ir žinių pasirinktoje inžinerijos srityje.
Robotika
Šiuolaikinė robotikos plėtra yra tokiame etape, kad atrodo, jog netrukus įvyks galingas robotikos proveržis. Tas pats yra su vaizdo skambučiais ir mobiliosiomis programėlėmis. Dar visai neseniai visa tai atrodė neprieinama masiniam vartojimui. Ir šiandien tai jau įprastas dalykas, kuris nustojo stebinti. Tačiau kiekviena robotikos paroda mums parodo fantastiškus projektus, kurie užfiksuoja žmogaus dvasią vien nuo minties apie jo įvedimą į visuomenę.
Švietimo sistemoje būtent sudėtingi robotų įrengimai leidžia įgyvendinti programą naudojant projektines veiklas, tarp kurių populiarios:
- Mechatronikos valdymo rinkinys.
- LEGO Mindstorms.
- Festo Didactic.
- Fischertechnik.
Valdymas
Pagal sistemos valdymo tipą yra:
- biotechninis (komandinis, kopijavimas, pusiau automatinis);
- automatinis (programinė įranga, prisitaikanti, išmanioji);
- interaktyvus (automatizuotas, prižiūrimas, interaktyvus).
Pagrindinės roboto valdymo užduotys:
- judesių ir pozicijų planavimas;
- planuoti jėgas ir momentus;
- dinaminių ir kinematinių duomenų identifikavimas;
- dinaminė tikslumo analizė.
Valdymo metodų tobulinimas turi didelę reikšmę robotikos srityje. Tai svarbu techninei kibernetikai ir automatinio valdymo teorijai.
