Täna on robootikatunnid muutumas väga populaarseks. Koolilastel aitavad sellised tunnid kujundada ja arendada kriitilist mõtlemist, õppida loov alt lähenema erineva keerukusega probleemide lahendamise protsessile ning omandada ka meeskonnatöö oskusi.
Uus põlvkond
Kaasaegne haridus liigub oma arengus uuele ringile. Paljud pedagoogid ja lapsevanemad otsivad võimalust huvitada lapsi loodusteaduste vastu, sisendada armastust õppimise vastu ning laadida neid sooviga luua ja mõelda väljaspool kasti. Traditsioonilised materjali esitusviisid on juba ammu oma tähtsuse kaotanud. Uus põlvkond ei ole nagu tema esivanemad. Nad tahavad õppida elaval, huvitaval ja interaktiivsel viisil. See põlvkond on kergesti orienteeritud kaasaegsetele tehnoloogiatele. Lapsed tahavad areneda viisil, mis mitte ainult ei käi kiiresti arenevate tehnoloogiatega sammu, vaid ka selles protsessis vahetult osaleda.
Paljud neist on huvitatud: „Mis on robootika? Kust seda õppida saab?”.
Haridus ja robotid
See akadeemiline distsipliin hõlmab selliseidained nagu disain, programmeerimine, algoritmika, matemaatika, füüsika ja muud inseneriteadusega seotud distsipliinid. Maailma robootikaolümpiaad (World Robotics Olympiad – WRO) toimub igal aastal. Haridusvaldkonnas on see tohutu võistlus, et paremini mõista, mis on robootika neile, kes sarnase teemaga esimest korda kokku puutuvad. See annab võimaluse proovida kätt osalejatega enam kui 50 riigist. Võistlusele tuleb umbes 20 tuhat võistkonda, kelle hulgas on lapsi vanuses 7–18 aastat.
WRO põhieesmärk: teadusliku ja tehnoloogilise loovuse (teaduslik ja tehniline loovus) ning robootika arendamine ja populariseerimine noorte ja laste seas. Sellised olümpiaadid on 21. sajandi kaasaegne õppevahend.
Uued funktsioonid
Selleks, et lapsed saaksid paremini aru, mis on robootika, kasutatakse võistlusel klubitöö raames klassiruumis omandatud teoreetilisi ja praktilisi oskusi ning loodus- ja täppisteaduste õppekava kooli õppekavas. Kirg robootika eriala vastu areneb järk-järgult sooviks õppida sügavam alt selliseid teadusi nagu matemaatika, füüsika, arvutiteadus ja tehnoloogia.
WRO on ainulaadne võimalus selles osalejatele ja vaatlejatele mitte ainult õppida rohkem selle kohta, mis on robootika, vaid ka arendada loovuse ja kriitilise mõtlemise oskusi, mis on 21. sajandil nii vajalikud.
Treening
Huvi robootika haridusdistsipliini vastu kasvab iga päevaga. Materiaalne baas täieneb ja areneb pidev alt, paljud veel hiljuti unistuseks jäänud ideed on tänaseks teoks saanud. Aine "Robootika alused" õppimine on saanud võimalikuks paljudele lastele. Tundides õpivad lapsed piiratud ressurssidega probleeme lahendama, teavet töötlema ja omastama ning seda õigel viisil kasutama.
Lapsed õpivad kergesti. Kaasaegsel nooremal põlvkonnal, kes on üles kasvanud erinevate vidinatega, ei ole reeglina raskusi distsipliini "Robootika põhialused" valdamisega, lähtudes soovist ja ihast uute teadmiste järele.
Tuleb nentida, et ka täiskasvanuid on keerulisem ümber õpetada, kui puhta, kuid januse laste mõistust õpetada. Positiivne trend on Venemaa valitsuse tohutu tähelepanu robootika populariseerimisele noorte seas. Ja see on mõistetav, sest insenerihariduse kaasajastamise ja noorte spetsialistide kaasamise ülesanne on riigi konkurentsivõime küsimus rahvusvahelisel areenil.
Teema tähtsus
Täna on Haridusministeeriumis aktuaalne teema haridusrobootika juurutamine kooli erialade ringi. Seda peetakse oluliseks arenguvaldkonnaks. Tehnoloogiatundides peaksid lapsed saama aimu tehnoloogia ja disaini kaasaegsest arengusfäärist, mis annab võimaluse ise leiutada ja ehitada. Kõigist õpilastest ei pea saama insenerid, kuid kõigil peaks olema võimalus.
Üldiselt on robootikatunnid erakordsedon lastele huvitavad. Seda on oluline mõista kõigil – nii õpetajatel kui ka lapsevanematel. Sellised tunnid annavad võimaluse näha teisi erialasid teises valguses, mõista nende õppimise tähendust. Kuid see on tähendus, arusaam, miks see on vajalik, see, mis juhib poiste mõtteid. Tema puudumine muudab kõik õpetajate ja vanemate pingutused olematuks.
Oluline tegur on see, et robootika õpetamine ei ole lastele stressirohke ja täielikult kaasahaarav. See pole mitte ainult õpilase isiksuse arendamine, vaid ka võimalus eemalduda tänav alt, ebasoodsast keskkonnast, jõude veedetud ajaveetmisest ja sellega kaasnevatest tagajärgedest.
Päritolu
Robootika nimi tulebki vastavast inglisekeelsest robootikast. See on rakendusteadus, mis tegeleb tehniliste automatiseeritud süsteemide arendamisega. Tootmises on see üks peamisi intensiivistamise tehnilisi aluseid.
Kõik robootika seadused, nagu ka teadus ise, on tihed alt seotud elektroonika, mehaanika, telemehaanika, mehhatroonika, arvutiteaduse, raadiotehnika, elektrotehnikaga. Robootika ise jaguneb tööstuslikuks, ehituslikuks, meditsiiniliseks, kosmose-, sõjaliseks, veealuseks, lennunduseks ja majapidamiseks.
Mõtet "robootika" kasutas oma lugudes esmakordselt ulmekirjanik Isaac Asimov. See oli aastal 1941 (lugu "Valetaja").
Sõna "robot" võtsid 1920. aastal kasutusele Tšehhi kirjanikud Karel Capek ja tema vend Josef. See lülitati ulmelavastusse "Rossumi universaalsed robotid", mis lavastati 1921. aastal ja nautis suurt publikumenu. Täna näete, kuidasnäidendis näidatud joon on ulmekinematograafia valguses laialdaselt arendatud. Krundi olemus: tehase omanik arendab ja kohandab suure hulga androidide tootmist, mis võivad töötada ilma puhkamata. Kuid need robotid hakkavad lõpuks mässama oma loojate vastu.
Ajaloolised näited
Huvitav on see, et robootika algus tekkis iidsetel aegadel. Sellest annavad tunnistust liikuvate kujude jäänused, mis valmistati 1. sajandil eKr. Homeros kirjutas Iliases kullast teenijatest, kes on võimelised rääkima ja mõtlema. Tänapäeval nimetatakse mõistust, millega robotid on varustatud, tehisintellektiks. Lisaks omistatakse Vana-Kreeka mehaanikainsenerile Tarentum Archytasele mehaanilise lendtuvi kavandamine ja ehitamine. See sündmus pärineb umbes aastast 400 eKr
Selliseid näiteid on palju. Need on hästi avalikustatud Makarovi raamatus I. M. ja Topcheeva Yu. I. "Robootika: ajalugu ja perspektiivid". See jutustab populaarsel moel tänapäevaste robotite tekkeloost ning toob välja ka tuleviku robootika ja inimtsivilisatsiooni vastava arengu.
Robotite tüübid
Praegu on kõige olulisemad üldotstarbeliste robotite klassid mobiilsed ja manipuleerivad.
Mobile on automaatne masin, millel on liikuv šassii ja juhitavad ajamid. Need robotid võivad olla kõndivad, ratastega, roomikud, roomavad, hõljuvad, lendavad.
Manipulatsioon on automaatne statsionaarne või mobiilnemasin, mis koosneb mitme vabadusastmega manipulaatorist ja tarkvaralisest juhtimisest, mis täidab tootmises mootori- ja juhtimisfunktsioone. Sellised robotid on saadaval põranda-, portaali- või riputatuna. Neid kasutatakse kõige laialdasem alt instrumentide valmistamisel ja masinate valmistamisel.
Liikumismeetodid
Ratastega ja roomikroboteid kasutatakse laialdaselt. Kõndiva roboti liikumine on dünaamika keeruline ülesanne. Sellistel robotitel ei saa veel olla inimesele omast stabiilset liikumist.
Lendavate robotite kohta võime öelda, et enamik kaasaegseid lennukeid on just nemad, kuid neid juhivad piloodid. Samal ajal saab autopiloot juhtida lendu kõigil etappidel. Lendavate robotite hulka kuuluvad droonid (UAV) ja nende alamklass – tiibraketid. Sellised seadmed on kerged ja täidavad ohtlikke ülesandeid kuni operaatori käsul tulistamiseni. Lisaks on disainisõidukeid, mis on võimelised iseseisv alt tulistama.
On lendavad robotid, mis kasutavad liikumisviise, mida kasutavad pingviinid, meduusid ja raid. Seda liikumisviisi saab näha Air Penguin, Air Ray, Air Jelly robotites. Neid toodab Festo. Kuid RoboBee robotid kasutavad putukate lennumeetodeid.
Roomrobotite seas on mitmeid arendusi, mis on liikumiselt sarnased usside, madude ja nälkjatega. Sellisel juhul kasutab robot kareda pinna või pinnakõveruse korral hõõrdejõude. Sarnane liikuminekasulik kitsastes ruumides. Selliseid roboteid on vaja hävitatud hoonete rusude alt inimeste otsimiseks. Maolaadsed robotid on võimelised liikuma läbi vee (nt Jaapanis toodetud ACM-R5).
Vertikaalsel pinnal liikuvad robotid kasutavad järgmisi lähenemisviise:
- nagu mees, kes ronib äärtega mööda seina (Stanfordi robot kaputsiin);
- nagu gekod, mis on varustatud vaakum-iminappidega (Wallbot" ja Stickybot).
Ujuvate robotite seas on palju arendusi, mis liiguvad kalade imiteerimise põhimõttel. Sellise liikumise efektiivsus on 80% kõrgem kui propelleriga liikumise efektiivsus. Sellistel konstruktsioonidel on madal müratase ja kõrge manööverdusvõime. Seetõttu pakuvad nad veealuse kosmose uurijatele suurt huvi. Nende robotite hulka kuulub Essexi ülikooli robotkala ja tuunikala, mille on välja töötanud Field Robotics Institute. Need on modelleeritud tuunikalale iseloomuliku liikumise järgi. Rai liikumist imiteerivate robotite seas on teada Festo arendus: Aqua Ray. Ja meduusina liikuv robot on sama arendaja Aqua Jelly.
Ringitöö
Enamik robootikaklubisid on suunatud põhi- ja keskkoolidele. Kuid eelkooliealised lapsed ei jää tähelepanuta. Peamine roll on siin loovuse arendamisel. Koolieelikud peavad õppima vab alt mõtlema ja oma ideid loovuseks muutma. Seetõttu on alla 6-aastastele lastele mõeldud robootikatunnid ringides suunatud kuubikute aktiivsele kasutamisele ja lihtsalekonstruktorid.
Kooli õppekava läheb kindlasti keerulisemaks. See annab võimaluse tutvuda erinevate robotite klassidega, proovida end praktikas, süveneda teadusesse. Uued erialad paljastavad lapse potentsiaali omandada erialaseid oskusi ja teadmisi valitud tehnikavaldkonnas.
Robootika
Robootika kaasaegne areng on sellises staadiumis, et tundub, et robootikas on toimumas võimas läbimurre. Sama lugu on videokõnede ja mobiilividinatega. Kuni viimase ajani tundus see kõik massitarbimisele kättesaamatu. Ja tänapäeval on see tavaline nähtus, mis ei ole enam hämmastamast. Kuid igal robootikanäitusel näidatakse meile fantastilisi projekte, mis tabavad inimese vaimu juba ainuüksi mõttest tema ühiskonda tutvustamisele.
Haridussüsteemis võimaldavad keerukad robotite paigaldused projektitegevuste abil programmi ellu viia, mille hulgas on populaarsed:
- Mehhatroonika juhtimiskomplekt.
- LEGO Mindstorms.
- Festo Didactic.
- Fischertechnik.
Juhtimine
Süsteemihalduse tüübi järgi on:
- biotehniline (käsk, kopeerimine, poolautomaatne);
- automaatne (tarkvara, adaptiivne, intelligentne);
- interaktiivne (automaatne, järelevalveline, interaktiivne).
Roboti juhtimise peamised ülesanded on järgmised:
- liigutuste ja asendite planeerimine;
- jõudude ja hetkede planeerimine;
- dünaamiliste ja kinemaatiliste andmete tuvastamine;
- dünaamiline täpsusanalüüs.
Robootika valdkonnas on suur tähtsus juhtimismeetodite arendamisel. See on oluline tehnilise küberneetika ja automaatjuhtimise teooria jaoks.
