Σήμερα, τα μαθήματα ρομποτικής γίνονται πολύ δημοφιλή. Για τους μαθητές, τέτοια μαθήματα βοηθούν στη διαμόρφωση και ανάπτυξη κριτικής σκέψης, μαθαίνουν πώς να προσεγγίζουν δημιουργικά τη διαδικασία επίλυσης προβλημάτων διαφόρων επιπέδων πολυπλοκότητας και αποκτούν επίσης δεξιότητες ομαδικής εργασίας.
Νέα γενιά
Η σύγχρονη εκπαίδευση περνά σε έναν νέο γύρο ανάπτυξής της. Πολλοί εκπαιδευτικοί και γονείς αναζητούν μια ευκαιρία να ενδιαφέρουν τα παιδιά στην επιστήμη, να εμφυσήσουν την αγάπη για τη μάθηση και να τα χρεώσουν με την επιθυμία να δημιουργήσουν και να σκεφτούν έξω από το κουτί. Οι παραδοσιακές μορφές παρουσίασης του υλικού έχουν χάσει εδώ και καιρό τη συνάφειά τους. Η νέα γενιά δεν είναι σαν τους προγόνους της. Θέλουν να μάθουν με ζωηρό, ενδιαφέρον, διαδραστικό τρόπο. Αυτή η γενιά προσανατολίζεται εύκολα στις σύγχρονες τεχνολογίες. Τα παιδιά θέλουν να αναπτύσσονται με τρόπο που όχι μόνο να συμβαδίζει με τις ταχέως αναπτυσσόμενες τεχνολογίες, αλλά και να συμμετέχουν άμεσα σε αυτή τη διαδικασία.
Πολλοί από αυτούς ενδιαφέρονται για: «Τι είναι η ρομποτική; Πού μπορείτε να το μάθετε αυτό;».
Εκπαίδευση και ρομπότ
Αυτός ο ακαδημαϊκός κλάδος περιλαμβάνει τέτοιαθέματα όπως ο σχεδιασμός, ο προγραμματισμός, ο αλγόριθμος, τα μαθηματικά, η φυσική και άλλοι κλάδοι που σχετίζονται με τη μηχανική. Η Παγκόσμια Ολυμπιάδα Ρομποτικής (World Robotics Olympiad - WRO) διεξάγεται κάθε χρόνο. Στον εκπαιδευτικό τομέα, αυτός είναι ένας τεράστιος διαγωνισμός για να κατανοήσουν καλύτερα τι είναι η ρομποτική για όσους συναντούν για πρώτη φορά ένα παρόμοιο αντικείμενο. Δίνει την ευκαιρία να δοκιμάσουν τις δυνάμεις τους σε συμμετέχοντες από περισσότερες από 50 χώρες. Περίπου 20 χιλιάδες ομάδες έρχονται στο διαγωνισμό, οι οποίες περιλαμβάνουν παιδιά από 7 έως 18 ετών.
Ο κύριος στόχος του WRO: ανάπτυξη και εκλαΐκευση της επιστημονικής και τεχνολογικής δημιουργικότητας (επιστημονική και τεχνική δημιουργικότητα) και της ρομποτικής μεταξύ των νέων και των παιδιών. Τέτοιες Ολυμπιάδες είναι ένα σύγχρονο εκπαιδευτικό εργαλείο του 21ου αιώνα.
Νέες δυνατότητες
Για να κατανοήσουν καλύτερα τα παιδιά τι είναι η ρομποτική, ο διαγωνισμός χρησιμοποιεί θεωρητικές και πρακτικές δεξιότητες που αποκτήθηκαν στην τάξη ως μέρος της εργασίας σε συλλόγους και του σχολικού προγράμματος σπουδών για τη μελέτη των φυσικών επιστημών και των ακριβών επιστημών. Το πάθος για τον κλάδο της ρομποτικής εξελίσσεται σταδιακά σε επιθυμία να μάθουν πιο βαθιά για επιστήμες όπως τα μαθηματικά, η φυσική, η επιστήμη των υπολογιστών και η τεχνολογία.
Το
WRO είναι μια μοναδική ευκαιρία για τους συμμετέχοντες και τους παρατηρητές του όχι μόνο να μάθουν περισσότερα για το τι είναι η ρομποτική, αλλά και να αναπτύξουν τις δεξιότητες της δημιουργικότητας και της κριτικής σκέψης που είναι τόσο απαραίτητες στον 21ο αιώνα.
Εκπαίδευση
Το ενδιαφέρον για τον εκπαιδευτικό κλάδο της ρομποτικής αυξάνεται καθημερινά. Η υλική βάση συνεχώς βελτιώνεται και αναπτύσσεται, πολλές ιδέες που μέχρι πρόσφατα παρέμεναν όνειρο είναι σήμερα πραγματικότητα. Η μελέτη του θέματος «Βασικές αρχές της Ρομποτικής» έχει καταστεί δυνατή για μεγάλο αριθμό παιδιών. Στα μαθήματα, τα παιδιά μαθαίνουν να λύνουν προβλήματα με περιορισμένους πόρους, να επεξεργάζονται και να αφομοιώνουν πληροφορίες και να τις χρησιμοποιούν με τον σωστό τρόπο.
Τα παιδιά μαθαίνουν εύκολα. Η σύγχρονη νεότερη γενιά, που έχει μεγαλώσει με διάφορα gadget, κατά κανόνα, δεν δυσκολεύεται να κατακτήσει την πειθαρχία "Βασικές αρχές της Ρομποτικής", με την επιφύλαξη της επιθυμίας και της λαχτάρας για νέα γνώση.
Πρέπει να αναφερθεί ότι ακόμη και οι ενήλικες είναι πιο δύσκολο να επανεκπαιδευτούν παρά να διδάξουν το αγνό αλλά διψασμένο μυαλό των παιδιών. Μια θετική τάση είναι η τεράστια προσοχή στη διάδοση της ρομποτικής μεταξύ των νέων από τη ρωσική κυβέρνηση. Και αυτό είναι κατανοητό, καθώς το έργο του εκσυγχρονισμού της μηχανικής εκπαίδευσης και της προσέλκυσης νέων επαγγελματιών είναι θέμα ανταγωνιστικότητας του κράτους στη διεθνή σκηνή.
Σημασία του θέματος
Σήμερα, το επίκαιρο θέμα του Υπουργείου Παιδείας είναι η εισαγωγή της εκπαιδευτικής ρομποτικής στον κύκλο των σχολικών κλάδων. Θεωρείται σημαντικός τομέας ανάπτυξης. Στα μαθήματα τεχνολογίας, τα παιδιά πρέπει να πάρουν μια ιδέα για τη σύγχρονη σφαίρα ανάπτυξης της τεχνολογίας και του σχεδιασμού, που τους δίνουν την ευκαιρία να εφεύρουν και να χτίσουν τον εαυτό τους. Δεν είναι απαραίτητο όλοι οι φοιτητές να γίνουν μηχανικοί, αλλά όλοι πρέπει να έχουν την ευκαιρία.
Γενικά, τα μαθήματα ρομποτικής είναι εξαιρετικάείναι ενδιαφέροντα για τα παιδιά. Είναι σημαντικό να το καταλάβουν όλοι - τόσο οι δάσκαλοι όσο και οι γονείς. Τέτοιες τάξεις παρέχουν την ευκαιρία να δούμε άλλους κλάδους με διαφορετικό πρίσμα, να κατανοήσουμε το νόημα της μελέτης τους. Αλλά είναι το νόημα, η κατανόηση του γιατί αυτό είναι απαραίτητο, που οδηγεί τα μυαλά των παιδιών. Η απουσία του ακυρώνει όλες τις προσπάθειες δασκάλων και γονέων.
Ένας σημαντικός παράγοντας είναι ότι η διδασκαλία της ρομποτικής δεν είναι αγχωτική και εντελώς απορροφητική για τα παιδιά. Αυτό δεν είναι μόνο η ανάπτυξη της προσωπικότητας του μαθητή, αλλά και η ευκαιρία να ξεφύγει από το δρόμο, το δυσμενές περιβάλλον, το άεργο χόμπι και τις συνέπειες που συνεπάγεται αυτό.
Origin
Το ίδιο το όνομα της ρομποτικής προέρχεται από την αντίστοιχη αγγλική ρομποτική. Πρόκειται για μια εφαρμοσμένη επιστήμη που ασχολείται με την ανάπτυξη τεχνικών αυτοματοποιημένων συστημάτων. Στην παραγωγή, είναι ένα από τα κύρια τεχνικά θεμέλια της εντατικοποίησης.
Όλοι οι νόμοι της ρομποτικής, όπως και η ίδια η επιστήμη, σχετίζονται στενά με την ηλεκτρονική, τη μηχανική, την τηλεμηχανική, τη μηχανοτρονική, την επιστήμη των υπολογιστών, τη ραδιομηχανική, την ηλεκτρική μηχανική. Η ίδια η ρομποτική χωρίζεται σε βιομηχανική, κατασκευαστική, ιατρική, διαστημική, στρατιωτική, υποβρύχια, αεροπορία και οικιακή.
Η έννοια της «ρομποτικής» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στις ιστορίες του από τον συγγραφέα επιστημονικής φαντασίας Isaac Asimov. Ήταν το 1941 (η ιστορία "The Liar").
Η ίδια η λέξη "ρομπότ" επινοήθηκε το 1920 από τους Τσέχους συγγραφείς Karel Capek και τον αδελφό του Josef. Συμπεριλήφθηκε στο έργο επιστημονικής φαντασίας «Rossum's Universal Robots», που ανέβηκε το 1921 και γνώρισε μεγάλη επιτυχία στο κοινό. Σήμερα μπορείτε να δείτε πώςη γραμμή που υποδεικνύεται στο έργο έχει αναπτυχθεί ευρέως υπό το πρίσμα της κινηματογραφίας επιστημονικής φαντασίας. Η ουσία της πλοκής: ο ιδιοκτήτης του εργοστασίου αναπτύσσει και προσαρμόζει την παραγωγή ενός μεγάλου αριθμού android που μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς ανάπαυση. Αλλά αυτά τα ρομπότ καταλήγουν να επαναστατούν ενάντια στους δημιουργούς τους.
Ιστορικά παραδείγματα
Είναι ενδιαφέρον ότι οι απαρχές της ρομποτικής εμφανίστηκαν στην αρχαιότητα. Αυτό μαρτυρούν τα υπολείμματα κινούμενων αγαλμάτων που κατασκευάστηκαν τον 1ο αιώνα π. Χ. Ο Όμηρος έγραψε στην Ιλιάδα για υπηρέτριες από χρυσό, ικανές να μιλούν και να σκέφτονται. Σήμερα, το μυαλό με το οποίο είναι προικισμένα τα ρομπότ ονομάζεται τεχνητή νοημοσύνη. Επιπλέον, ο αρχαίος Έλληνας μηχανολόγος μηχανικός Αρχύτας του Ταρέντου πιστώνεται ο σχεδιασμός και η κατασκευή του μηχανικού ιπτάμενου περιστεριού. Αυτό το γεγονός χρονολογείται γύρω στο 400 π. Χ.
Υπάρχουν πολλά τέτοια παραδείγματα. Αποκαλύπτονται καλά στο βιβλίο του Makarov I. M. και Topcheeva Yu. I. «Ρομποτική: ιστορία και προοπτικές». Λέει με έναν δημοφιλή τρόπο για την προέλευση των σύγχρονων ρομπότ και επίσης σκιαγραφεί τη ρομποτική του μέλλοντος και την αντίστοιχη ανάπτυξη του ανθρώπινου πολιτισμού.
Τύποι ρομπότ
Στο παρόν στάδιο, οι πιο σημαντικές κατηγορίες ρομπότ γενικής χρήσης είναι κινητά και χειριστικά.
Το
Mobile είναι ένα αυτόματο μηχάνημα με κινούμενο πλαίσιο και ελεγχόμενες κινήσεις. Αυτά τα ρομπότ μπορούν να περπατούν, να είναι τροχοφόρα, κάμπια, να σέρνονται, να επιπλέουν, να πετούν.
Ο χειρισμός είναι ένας αυτόματος σταθερός ή κινητόςμια μηχανή που αποτελείται από ένα χειριστή με πολλούς βαθμούς ελευθερίας και έλεγχο λογισμικού που εκτελεί λειτουργίες κινητήρα και ελέγχου στην παραγωγή. Τέτοια ρομπότ είναι διαθέσιμα σε μορφή δαπέδου, πύλης ή αναρτημένης μορφής. Χρησιμοποιούνται ευρύτερα στη βιομηχανία οργάνων και μηχανουργίας.
Μέθοδοι μετακίνησης
Τα ρομπότ με τροχούς και τροχούς χρησιμοποιούνται ευρέως. Η κίνηση ενός ρομπότ που περπατά είναι ένα δύσκολο έργο δυναμικής. Τέτοια ρομπότ δεν μπορούν ακόμη να έχουν μια σταθερή κίνηση εγγενή σε ένα άτομο.
Σχετικά με τα ιπτάμενα ρομπότ, μπορούμε να πούμε ότι τα περισσότερα σύγχρονα αεροσκάφη είναι μόνο αυτά, αλλά ελέγχονται από πιλότους. Ταυτόχρονα, ο αυτόματος πιλότος μπορεί να ελέγχει την πτήση σε όλα τα στάδια. Τα ιπτάμενα ρομπότ περιλαμβάνουν drones (UAV) και την υποκατηγορία τους - πυραύλους κρουζ. Τέτοιες συσκευές είναι ελαφριές και εκτελούν επικίνδυνες αποστολές, μέχρι πυροβολισμό κατόπιν εντολής του χειριστή. Επιπλέον, υπάρχουν οχήματα σχεδιασμού ικανά για ανεξάρτητη βολή.
Υπάρχουν ιπτάμενα ρομπότ που χρησιμοποιούν τις μεθόδους κίνησης που χρησιμοποιούν οι πιγκουίνοι, οι μέδουσες και οι ακτίνες. Αυτή η μέθοδος κίνησης μπορεί να παρατηρηθεί στα ρομπότ Air Penguin, Air Ray, Air Jelly. Κατασκευάζονται από την Festo. Αλλά τα ρομπότ RoboBee χρησιμοποιούν μεθόδους πτήσης εντόμων.
Μεταξύ των ερπυστριών ρομπότ, υπάρχει μια σειρά από εξελίξεις παρόμοιες στην κίνηση με τα σκουλήκια, τα φίδια και τους γυμνοσάλιαγκες. Σε αυτή την περίπτωση, το ρομπότ χρησιμοποιεί δυνάμεις τριβής σε τραχιά επιφάνεια ή καμπυλότητα επιφάνειας. Παρόμοια κίνησηχρήσιμο για στενούς χώρους. Τέτοια ρομπότ χρειάζονται για την αναζήτηση ανθρώπων κάτω από τα ερείπια κατεστραμμένων κτιρίων. Τα ρομπότ που μοιάζουν με φίδια είναι ικανά να κινούνται μέσα στο νερό (όπως το ACM-R5 που κατασκευάζεται στην Ιαπωνία).
Ρομπότ που κινούνται σε κάθετη επιφάνεια χρησιμοποιούν τις ακόλουθες προσεγγίσεις:
- σαν άντρας που ανεβαίνει σε τοίχο με προεξοχές (ρομπότ Καπουτσίνος του Στάνφορντ);
- όπως γκέκο εξοπλισμένα με βεντούζες κενού (Wallbot" και Stickybot).
Μεταξύ των πλωτών ρομπότ, υπάρχουν πολλές εξελίξεις που κινούνται στην αρχή της μίμησης ψαριών. Η απόδοση μιας τέτοιας κίνησης είναι 80% υψηλότερη από την απόδοση της κίνησης με προπέλα. Τέτοια σχέδια έχουν χαμηλό επίπεδο θορύβου και υψηλή ικανότητα ελιγμών. Αυτός είναι ο λόγος που παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον για τους ερευνητές του υποβρύχιου διαστήματος. Αυτά τα ρομπότ περιλαμβάνουν το Πανεπιστήμιο του Essex Robotic Fish and Tuna, που αναπτύχθηκε από το Field Robotics Institute. Έχουν σχεδιαστεί σύμφωνα με την κίνηση που χαρακτηρίζει τον τόνο. Μεταξύ των ρομπότ που μιμούνται την κίνηση ενός τσούχτρου, είναι γνωστή η ανάπτυξη του Festo: Aqua Ray. Και το ρομπότ που κινείται σαν μέδουσες είναι το Aqua Jelly από τον ίδιο προγραμματιστή.
Εργασία κύκλου
Οι περισσότεροι σύλλογοι ρομποτικής απευθύνονται σε σχολεία πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Όμως τα παιδιά προσχολικής ηλικίας δεν στερούνται την προσοχή. Ο κύριος ρόλος εδώ διαδραματίζεται από την ανάπτυξη της δημιουργικότητας. Τα παιδιά προσχολικής ηλικίας πρέπει να μάθουν να σκέφτονται ελεύθερα και να μεταφράζουν τις ιδέες τους σε δημιουργικότητα. Γι' αυτό τα μαθήματα ρομποτικής σε κύκλους για παιδιά κάτω των 6 ετών στοχεύουν στην ενεργή χρήση κύβων και απλώνκατασκευαστές.
Το σχολικό πρόγραμμα σπουδών γίνεται σίγουρα πιο περίπλοκο. Παρέχει την ευκαιρία να εξοικειωθείτε με διάφορες κατηγορίες ρομπότ, να δοκιμάσετε τον εαυτό σας στην πράξη, να εμβαθύνετε στην επιστήμη. Νέοι κλάδοι αποκαλύπτουν τις δυνατότητες του παιδιού να αποκτήσει επαγγελματικές δεξιότητες και γνώσεις στον επιλεγμένο τομέα της μηχανικής.
Ρομποτική
Η σύγχρονη ανάπτυξη της ρομποτικής βρίσκεται σε τέτοιο στάδιο που φαίνεται ότι πρόκειται να συμβεί μια ισχυρή ανακάλυψη στη ρομποτική. Το ίδιο συμβαίνει με τις βιντεοκλήσεις και τα gadget για κινητά. Μέχρι πρότινος όλα αυτά έμοιαζαν απρόσιτα στη μαζική κατανάλωση. Και σήμερα είναι ένας κοινός τόπος που έχει πάψει να εκπλήσσει. Αλλά κάθε έκθεση ρομποτικής μας δείχνει φανταστικά έργα που αιχμαλωτίζουν το πνεύμα ενός ανθρώπου από τη σκέψη και μόνο της εισαγωγής του στην κοινωνία.
Στο εκπαιδευτικό σύστημα, είναι οι πολύπλοκες εγκαταστάσεις ρομπότ που καθιστούν δυνατή την υλοποίηση ενός προγράμματος χρησιμοποιώντας δραστηριότητες έργου, μεταξύ των οποίων είναι δημοφιλείς:
- Κιτ ελέγχου Mechatronics.
- LEGO Mindstorms.
- Festo Didactic.
- Fischertechnik.
Διαχείριση
Ανάλογα με τον τύπο διαχείρισης συστήματος υπάρχουν:
- βιοτεχνικό (εντολή, αντιγραφή, ημιαυτόματο);
- αυτόματο (λογισμικό, προσαρμοστικό, έξυπνο);
- διαδραστικό (αυτοματοποιημένο, εποπτικό, διαδραστικό).
Οι κύριες εργασίες του ελέγχου ρομπότ περιλαμβάνουν:
- σχεδιασμός κινήσεων και θέσεων;
- δυνάμεις και στιγμές σχεδιασμού;
- αναγνώριση δυναμικών και κινηματικών δεδομένων;
- δυναμική ανάλυση ακρίβειας.
Η ανάπτυξη μεθόδων ελέγχου έχει μεγάλη σημασία στον τομέα της ρομποτικής. Αυτό είναι σημαντικό για την τεχνική κυβερνητική και τη θεωρία αυτόματου ελέγχου.
