Днес часовете по роботика стават много популярни. За учениците такива уроци помагат за формиране и развитие на критично мислене, научават се как да подхождат творчески към процеса на решаване на проблеми с различни нива на сложност и също така придобиват умения за работа в екип.
Ново поколение
Съвременното образование преминава към нов кръг от своето развитие. Много педагози и родители търсят възможност да заинтересуват децата в науката, да възпитат любов към ученето и да ги заредят с желание да творят и мислят извън рамката. Традиционните форми на представяне на материала отдавна са загубили своята актуалност. Новото поколение не е като своите предци. Те искат да учат по жив, интересен и интерактивен начин. Това поколение лесно се ориентира в съвременните технологии. Децата искат да се развиват по начин, който не само да е в крак с бързо развиващите се технологии, но и да участват пряко в този процес.
Много от тях се интересуват от: „Какво е роботиката? Къде можеш да научиш това?”.
Образование и роботи
Тази академична дисциплина включва такивапредмети като дизайн, програмиране, алгоритмика, математика, физика и други дисциплини, свързани с инженерството. Световната олимпиада по роботика (World Robotics Olympiad - WRO) се провежда ежегодно. В образователната област това е масивно състезание за по-добро разбиране какво е роботиката за тези, които за първи път се сблъскват с подобен предмет. Дава възможност да опитат ръцете си в участници от повече от 50 страни. На състезанието идват около 20 хиляди отбора, които включват деца от 7 до 18 години.
Основна цел на WRO: развитие и популяризиране на научно-техническото творчество (научно-техническо творчество) и роботиката сред младежите и децата. Такива олимпиади са модерно образователно средство на 21-ви век.
Нови функции
За да могат децата да разберат по-добре какво е роботиката, състезанието използва теоретични и практически умения, придобити в класната стая като част от клубната работа и училищната програма за изучаване на природни и точни науки. Страстта към дисциплината роботика постепенно прераства в желание да се научи по-задълбочено за такива науки като математика, физика, компютърни науки и технологии.
WRO е уникална възможност за своите участници и наблюдатели не само да научат повече за това какво е роботиката, но и да развият уменията за творчество и критично мислене, които са толкова необходими в 21-ви век.
Обучение
Интересът към образователната дисциплина роботика нараства всеки ден. Материалната база непрекъснато се подобрява и развива, много идеи, които доскоро оставаха мечта, днес са реалност. Изучаването на предмета "Основи на роботиката" стана възможно за голям брой деца. В уроците децата се учат да решават проблеми с ограничени ресурси, да обработват и усвояват информация и да я използват по правилния начин.
Децата се учат лесно. Съвременното младо поколение, възпитано на различни джаджи, по правило не изпитва затруднения при овладяването на дисциплината "Основи на роботиката", подчинено на желанието и жаждата за нови знания.
Трябва да се каже, че дори възрастните се преквалифицират по-трудно, отколкото да се обучават чисти, но жадни детски умове. Положителна тенденция е огромното внимание към популяризирането на роботиката сред младежта от руското правителство. И това е разбираемо, тъй като задачата за модернизиране на инженерното образование и привличане на млади специалисти е въпрос на конкурентоспособност на държавата на международната арена.
Значение на темата
Днес актуален въпрос на Министерството на образованието е въвеждането на образователната роботика в кръга на училищните дисциплини. Счита се за важна област на развитие. На уроците по технологии децата трябва да добият представа за съвременната сфера на развитие на технологиите и дизайна, които им дават възможност да изобретяват и изграждат себе си. Не е задължително всички студенти да стават инженери, но всеки трябва да има възможност.
Като цяло уроците по роботика са изключителноса интересни за децата. Важно е всички да разберат това – и учителите, и родителите. Такива часове дават възможност да се видят други дисциплини в различна светлина, да се разбере смисълът на тяхното изучаване. Но смисълът, разбирането защо това е необходимо, е това, което движи умовете на момчетата. Неговото отсъствие анулира всички усилия на учители и родители.
Важен фактор е, че преподаването по роботика не е стресиращо и напълно поглъщащо за децата. Това е не само развитието на личността на ученика, но и възможността да се измъкне от улицата, неблагоприятната среда, празното забавление и последствията, които произтичат.
Произход
Самото име на роботиката идва от съответния английски robotics. Това е приложна наука, която се занимава с разработването на технически автоматизирани системи. В производството това е една от основните технически основи на интензификацията.
Всички закони на роботиката, както и самата наука, са тясно свързани с електрониката, механиката, телемеханиката, мехатрониката, компютърните науки, радиотехниката, електротехниката. Самата роботика е разделена на индустриална, строителна, медицинска, космическа, военна, подводна, авиационна и домакинска.
Понятието "роботика" е използвано за първи път в своите разкази от писателя на научна фантастика Исак Азимов. Беше през 1941 г. (историята "Лъжецът").
Самата дума "робот" е измислена през 1920 г. от чешките писатели Карел Чапек и брат му Йозеф. Включена е в научно-фантастичната пиеса "Универсалните роботи на Росъм", която е поставена през 1921 г. и се радва на голям зрителски успех. Днес можете да видите каклинията, посочена в пиесата, е широко разработена в светлината на научнофантастичното кинематография. Същността на сюжета: собственикът на завода разработва и коригира производството на голям брой андроиди, които могат да работят без почивка. Но тези роботи в крайна сметка се бунтуват срещу своите създатели.
Исторически примери
Интересно е, че началото на роботиката се появява в древни времена. За това свидетелстват останките от движещи се статуи, направени през 1 век пр.н.е. Омир пише в Илиада за слугини, изработени от злато, способни да говорят и мислят. Днес умът, с който роботите са надарени, се нарича изкуствен интелект. Освен това на древногръцкия машинен инженер Архит от Тарент се приписва проектирането и изграждането на механичния летящ гълъб. Това събитие датира от около 400 г. пр.н.е.
Има много такива примери. Те са добре разкрити в книгата на Макаров I. M. и Топчеева Ю. И. „Роботика: история и перспективи“. Той разказва по популярен начин за произхода на съвременните роботи, а също така очертава роботиката на бъдещето и съответното развитие на човешката цивилизация.
Видове роботи
На настоящия етап най-важните класове роботи с общо предназначение са мобилни и манипулативни.
Mobile е автоматична машина с движещо се шаси и контролирани задвижвания. Тези роботи могат да бъдат ходещи, с колела, гъсеници, пълзящи, плаващи, летящи.
Manipulation е автоматично стационарно или мобилно устройствомашина, състояща се от манипулатор с няколко степени на свобода и софтуерно управление, което изпълнява двигателни и управляващи функции в производството. Такива роботи се предлагат в подова, портална или окачена форма. Те са най-широко използвани в инструментостроенето и машиностроенето.
Методи на движение
Колесните и верижни роботи са широко използвани. Движението на ходещ робот е трудна задача на динамиката. Такива роботи все още не могат да имат стабилно движение, присъщо на човек.
Относно летящите роботи, можем да кажем, че повечето съвременни самолети са точно те, но те се управляват от пилоти. В същото време автопилотът може да контролира полета на всички етапи. Летящите роботи включват дронове (БЛА) и техния подклас – крилати ракети. Такива устройства са леки и изпълняват опасни мисии, до стрелба по команда на оператора. Освен това има проектирани превозни средства, способни на независима стрелба.
Има летящи роботи, които използват методите на движение, които използват пингвините, медузите и лъчите. Този метод на движение може да се види в роботите Air Penguin, Air Ray, Air Jelly. Произвеждат се от Festo. Но роботите RoboBee използват методи за полет на насекоми.
Сред пълзящите роботи има редица разработки, подобни на движението на червеи, змии и охлюви. В този случай роботът използва сили на триене върху грапава повърхност или кривина на повърхността. Подобно движениеполезно за тесни пространства. Такива роботи са необходими за търсене на хора под развалините на разрушени сгради. Змиеподобните роботи са способни да се движат във вода (като ACM-R5, произведен в Япония).
Роботите, движещи се по вертикална повърхност, използват следните подходи:
- като човек, който се катери по стена с первази (робот от Станфорд Капуцин);
- като гекони, оборудвани с вакуумни вендузи (Wallbot" и Stickybot).
Сред плаващите роботи има много разработки, които се движат на принципа на имитация на риба. Ефективността на такова движение е с 80% по-висока от ефективността на движение с витло. Такива конструкции имат ниско ниво на шум и висока маневреност. Ето защо те представляват голям интерес за изследователите на подводното пространство. Тези роботи включват Роботизирана риба и риба тон от Университета на Есекс, разработена от Института по полеви роботи. Те са моделирани според движението, характерно за рибата тон. Сред роботите, които имитират движението на скат, е известна разработката на Festo: Aqua Ray. И роботът, който се движи като медуза, е Aqua Jelly от същия разработчик.
Кръгова работа
Повечето клубове по роботика са насочени към начални и средни училища. Но децата в предучилищна възраст не са лишени от внимание. Основната роля тук се играе от развитието на творчеството. Децата в предучилищна възраст трябва да се научат да мислят свободно и да превръщат идеите си в творчество. Ето защо часовете по роботика в кръгове за деца под 6 години са насочени към активното използване на кубчета и простиконструктори.
Учебната програма определено става все по-сложна. Той предоставя възможност да се запознаете с различни класове роботи, да се опитате на практика, да се задълбочите в науката. Новите дисциплини разкриват потенциала на детето да придобие професионални умения и знания в избраната област на инженерството.
Robotics
Съвременното развитие на роботиката е на такъв етап, че изглежда, че ще се случи мощен пробив в роботиката. Същото е и с видео разговорите и мобилните джаджи. Всичко това доскоро изглеждаше недостъпно за масово потребление. И днес това е ежедневие, което е престанало да учудва. Но всяка изложба на роботика ни показва фантастични проекти, които улавят духа на човек от самата мисъл за въвеждането им в обществото.
В образователната система именно сложните инсталации от роботи правят възможно реализирането на програма, използвайки проектни дейности, сред които са популярни:
- Mechatronics Control Kit.
- LEGO Mindstorms.
- Festo Didactic.
- Fischertechnik.
Управление
По тип управление на системата има:
- биотехнически (командно, копиращо, полуавтоматично);
- автоматичен (софтуер, адаптивен, интелигентен);
- интерактивен (автоматичен, надзорен, интерактивен).
Основните задачи на управлението на роботи включват:
- планиране на движения и позиции;
- планиране на сили и моменти;
- идентификация на динамични и кинематични данни;
- динамичен анализ на точността.
Развитието на методи за управление е от голямо значение в областта на роботиката. Това е важно за техническата кибернетика и теорията за автоматично управление.
