Այսօր ռոբոտաշինության դասերը շատ տարածված են դառնում: Դպրոցականների համար նման դասերը օգնում են ձևավորել և զարգացնել քննադատական մտածողությունը, սովորել ստեղծագործաբար մոտենալ բարդության տարբեր մակարդակների խնդիրների լուծմանը, ինչպես նաև ձեռք բերել թիմային աշխատանքի հմտություններ։
Նոր սերունդ
Ժամանակակից կրթությունը շարժվում է դեպի իր զարգացման նոր փուլ. Շատ մանկավարժներ և ծնողներ հնարավորություն են փնտրում երեխաներին հետաքրքրել գիտությամբ, սեր սերմանել ուսման հանդեպ և լիցքավորել նրանց ստեղծագործելու և արկղից դուրս մտածելու ցանկությամբ: Նյութի մատուցման ավանդական ձևերը վաղուց կորցրել են իրենց արդիականությունը: Նոր սերունդը նման չէ իր նախահայրերին. Նրանք ցանկանում են սովորել աշխույժ, հետաքրքիր, ինտերակտիվ ձևով: Այս սերունդը հեշտությամբ կողմնորոշվում է ժամանակակից տեխնոլոգիաների մեջ։ Երեխաները ցանկանում են զարգանալ այնպես, որ ոչ միայն համընթաց քայլեն արագ զարգացող տեխնոլոգիաներին, այլև անմիջականորեն մասնակցեն այս գործընթացին:
Նրանցից շատերին հետաքրքրում է. «Ի՞նչ է ռոբոտաշինությունը: Որտե՞ղ կարող եք սա սովորել»:
Կրթություն և ռոբոտներ
Այս ակադեմիական կարգապահությունը ներառում է այդպիսիքայնպիսի առարկաներ, ինչպիսիք են դիզայնը, ծրագրավորումը, ալգորիթմը, մաթեմատիկան, ֆիզիկան և ճարտարագիտությանը վերաբերող այլ առարկաներ: Ռոբոտաշինության համաշխարհային օլիմպիադան (World Robotics Olympiad - WRO) անցկացվում է ամեն տարի։ Կրթական ոլորտում սա զանգվածային մրցույթ է՝ ավելի լավ հասկանալու, թե ինչ է ռոբոտաշինությունը նրանց համար, ովքեր առաջին անգամ բախվում են նմանատիպ առարկայի: Այն հնարավորություն է տալիս իրենց ուժերը փորձել ավելի քան 50 երկրների մասնակիցների մոտ։ Մրցույթին մասնակցում է մոտ 20 հազար թիմ, որոնցում ընդգրկված են 7-ից 18 տարեկան երեխաներ։
WRO-ի հիմնական նպատակը՝ երիտասարդների և երեխաների շրջանում գիտական և տեխնոլոգիական ստեղծարարության (գիտական և տեխնիկական ստեղծագործական) և ռոբոտաշինության զարգացում և մասսայականացում: Նման օլիմպիադաները 21-րդ դարի ժամանակակից կրթական գործիք են։
Նոր հնարավորություններ
Որպեսզի երեխաները ավելի լավ հասկանան, թե ինչ է ռոբոտաշինությունը, մրցույթը օգտագործում է դասարանում ձեռք բերված տեսական և գործնական հմտությունները որպես ակումբային աշխատանքի և բնական գիտությունների և ճշգրիտ գիտությունների ուսումնասիրության դպրոցական ծրագրի մաս: Ռոբոտաշինության առարկայի հանդեպ կիրքը աստիճանաբար վերածվում է այնպիսի գիտությունների մասին ավելի խորը սովորելու ցանկության, ինչպիսիք են մաթեմատիկան, ֆիզիկան, համակարգչային գիտությունը և տեխնոլոգիան:
WRO-ն եզակի հնարավորություն է իր մասնակիցների և դիտորդների համար ոչ միայն ավելին իմանալու, թե ինչ է ռոբոտաշինությունը, այլ նաև զարգացնելու 21-րդ դարում այդքան անհրաժեշտ ստեղծագործելու և քննադատական մտածողության հմտությունները:
Թրեյնինգ
Ռոբոտաշինության կրթական կարգապահության նկատմամբ հետաքրքրությունն օրեցօր աճում է։Նյութական բազան անընդհատ բարելավվում և զարգանում է, շատ գաղափարներ, որոնք մինչև վերջերս երազանք էին մնում, այսօր իրականություն են։ «Ռոբոտաշինության հիմունքներ» առարկայի ուսումնասիրությունը հնարավոր է դարձել մեծ թվով երեխաների համար։ Դասերի ընթացքում երեխաները սովորում են լուծել խնդիրները սահմանափակ ռեսուրսներով, մշակել և յուրացնել տեղեկատվությունը և ճիշտ օգտագործել այն։
Երեխաները հեշտությամբ սովորում են: Տարբեր գաջեթներով դաստիարակված ժամանակակից երիտասարդ սերունդը, որպես կանոն, դժվարանում է տիրապետել «Ռոբոտաշինության հիմունքներ» կարգապահությանը, որը ենթակա է նոր գիտելիքների ցանկության և փափագի։
:
Պետք է փաստել, որ նույնիսկ մեծահասակներին ավելի դժվար է վերապատրաստել, քան սովորեցնել մաքուր, բայց ծարավ երեխաների միտքը: Դրական միտում է Ռուսաստանի կառավարության կողմից երիտասարդության շրջանում ռոբոտաշինության հանրահռչակմանն ուղղված հսկայական ուշադրությունը։ Եվ դա հասկանալի է, քանի որ ինժեներական կրթության արդիականացման և երիտասարդ մասնագետների ներգրավման խնդիրը միջազգային ասպարեզում պետության մրցունակության խնդիրն է։
Թեմայի կարևորությունը
Այսօր Կրթության նախարարության արդիական խնդիրն է կրթական ռոբոտաշինության ներմուծումը դպրոցական առարկաների շրջանակ։ Այն համարվում է զարգացման կարևոր ոլորտ։ Տեխնոլոգիայի դասերին երեխաները պետք է պատկերացում կազմեն տեխնոլոգիայի և դիզայնի զարգացման ժամանակակից ոլորտի մասին, ինչը նրանց հնարավորություն է տալիս հորինել և կառուցել իրենց: Պարտադիր չէ, որ բոլոր ուսանողները դառնան ինժեներ, բայց բոլորը պետք է հնարավորություն ունենան։
Ընդհանուր առմամբ, ռոբոտաշինության դասերը չափազանց շատ ենհետաքրքիր են երեխաների համար. Կարևոր է, որ սա հասկանան բոլորը՝ և՛ ուսուցիչները, և՛ ծնողները: Նման պարապմունքները հնարավորություն են տալիս այլ առարկաները տեսնել այլ լույսի ներքո, հասկանալ դրանց ուսումնասիրության իմաստը։ Բայց տղերքի միտքն է մղում իմաստը, հասկանալը, թե ինչու է դա անհրաժեշտ։ Նրա բացակայությունը զրոյացնում է ուսուցիչների և ծնողների բոլոր ջանքերը։
Կարևոր գործոնն այն է, որ ռոբոտաշինության ուսուցումը երեխաների համար սթրեսային և լիովին կլանող չէ: Սա ոչ միայն ուսանողի անհատականության զարգացումն է, այլ նաև փողոցից, անբարենպաստ միջավայրից, պարապ ժամանցից և դրանից բխող հետևանքներից կտրվելու հնարավորություն։
Ծագում
Ռոբոտաշինության անվանումը գալիս է համապատասխան անգլերեն ռոբոտաշինությունից: Սա կիրառական գիտություն է, որը զբաղվում է տեխնիկական ավտոմատացված համակարգերի մշակմամբ։ Արտադրության մեջ այն ուժեղացման հիմնական տեխնիկական հիմքերից մեկն է։
Ռոբոտաշինության բոլոր օրենքները, ինչպես գիտությունը, սերտորեն կապված են էլեկտրոնիկայի, մեխանիկայի, հեռամեխանիկայի, մեխատրոնիկայի, համակարգչային գիտության, ռադիոտեխնիկայի, էլեկտրատեխնիկայի հետ: Ռոբոտաշինությունն ինքնին բաժանված է արդյունաբերական, շինարարական, բժշկական, տիեզերական, ռազմական, ստորջրյա, ավիացիոն և կենցաղային:
«Ռոբոտաշինություն» հասկացությունն առաջին անգամ օգտագործել է իր պատմվածքներում գիտաֆանտաստիկ գրող Իսահակ Ասիմովը։ Դա 1941 թվականին էր («Սուտասանը» պատմվածքը):
Հենց «ռոբոտ» բառը ստեղծվել է 1920 թվականին չեխ գրողներ Կարել Կապեկի և նրա եղբոր՝ Յոզեֆի կողմից։ Այն ընդգրկվել է «Ռոսումի ունիվերսալ ռոբոտները» գիտաֆանտաստիկ պիեսում, որը բեմադրվել է 1921 թվականին և վայելել հանդիսատեսի մեծ հաջողություն։ Այսօր դուք կարող եք տեսնել, թե ինչպեսպիեսում նշված գիծը լայնորեն զարգացել է գիտաֆանտաստիկ կինեմատոգրաֆիայի լույսի ներքո: Սյուժեի էությունը. գործարանի սեփականատերը մշակում և կարգավորում է մեծ թվով անդրոիդների արտադրությունը, որոնք կարող են աշխատել առանց հանգստի: Բայց այս ռոբոտներն ի վերջո ապստամբում են իրենց ստեղծողների դեմ։
Պատմական օրինակներ
Հետաքրքիր է, որ ռոբոտաշինության սկիզբը ի հայտ է եկել հին ժամանակներում։ Այդ մասին են վկայում շարժվող արձանների մնացորդները, որոնք պատրաստվել են մ.թ.ա 1-ին դարում։ Հոմերը Իլիադայում գրել է ոսկուց պատրաստված աղախինների մասին, որոնք ունակ են խոսելու և մտածելու։ Այսօր այն միտքը, որով օժտված են ռոբոտները, կոչվում է արհեստական ինտելեկտ։ Բացի այդ, հին հույն մեխանիկական ինժեներ Արխիտաս Տարենտիցին վերագրվում է մեխանիկական թռչող աղավնի նախագծման և կառուցման համար: Այս իրադարձությունը թվագրվում է մոտ 400 մ.թ.ա.
Նման օրինակներ շատ կան։ Դրանք լավ բացահայտված են Մակարովի գրքում Ի. Մ. և Թոփչևա Յու. Ի. «Ռոբոտաշինություն. պատմություն և հեռանկարներ». Այն հանրաճանաչ կերպով պատմում է ժամանակակից ռոբոտների ծագման մասին, ինչպես նաև ուրվագծում է ապագայի ռոբոտաշինությունը և մարդկային քաղաքակրթության համապատասխան զարգացումը:
Ռոբոտների տեսակներ
Ներկա փուլում ընդհանուր նշանակության ռոբոտների ամենակարևոր դասերը շարժական և մանիպուլյատիվ են:
Mobile-ը շարժվող շասսիով և կառավարվող շարժիչներով ավտոմատ մեքենա է: Այս ռոբոտները կարող են լինել քայլող, անիվավոր, թրթուրավոր, սողացող, լողացող, թռչող:
Մանիպուլյացիան ավտոմատ ստացիոնար կամ շարժական էմեքենա, որը բաղկացած է մի քանի աստիճանի ազատությամբ և ծրագրային կառավարմամբ մանիպուլյատորից, որն արտադրությունում կատարում է շարժիչի և կառավարման գործառույթներ։ Նման ռոբոտները հասանելի են հատակի, պորտալի կամ կախովի տեսքով: Դրանք առավել լայնորեն կիրառվում են գործիքաշինության և մեքենաշինության արդյունաբերության մեջ։
Շարժման մեթոդներ
Անիվներով և հետքերով ռոբոտները լայնորեն կիրառվում են: Քայլող ռոբոտի շարժումը դինամիկայի բարդ խնդիր է։ Նման ռոբոտները դեռ չեն կարող մարդուն բնորոշ կայուն շարժում ունենալ։
Թռչող ռոբոտների մասին կարելի է ասել, որ ժամանակակից ինքնաթիռների մեծ մասը հենց նրանք են, բայց դրանք կառավարվում են օդաչուների կողմից։ Միաժամանակ, ավտոմատ օդաչուն կարող է կառավարել թռիչքը բոլոր փուլերում։ Թռչող ռոբոտները ներառում են անօդաչու թռչող սարքեր (ԱԹՍ) և դրանց ենթադաս՝ թեւավոր հրթիռներ: Նման սարքերը թեթև են և կատարում են վտանգավոր առաքելություններ՝ ընդհուպ մինչեւ օպերատորի հրամանով կրակելը։ Բացի այդ, կան դիզայներական մեքենաներ, որոնք կարող են ինքնուրույն կրակել։
Կան թռչող ռոբոտներ, որոնք օգտագործում են շարժման մեթոդները, որոնք օգտագործում են պինգվինները, մեդուզաները և ճառագայթները: Շարժման այս մեթոդը կարելի է տեսնել Air Penguin, Air Ray, Air Jelly ռոբոտներում։ Դրանք արտադրվում են Festo-ի կողմից։ Սակայն RoboBee ռոբոտներն օգտագործում են միջատների թռիչքի մեթոդներ:
Սողացող ռոբոտների շարքում կան մի շարք զարգացումներ, որոնք նման են շարժման ճիճուներին, օձերին և թրթուրներին: Այս դեպքում ռոբոտն օգտագործում է շփման ուժեր կոպիտ մակերեսի կամ մակերեսի կորության վրա։ Նմանատիպ շարժումօգտակար է նեղ տարածքների համար: Նման ռոբոտներն անհրաժեշտ են քանդված շենքերի փլատակների տակ մարդկանց որոնելու համար։ Օձանման ռոբոտները կարող են շարժվել ջրի միջով (օրինակ՝ ճապոնական արտադրության ACM-R5):
Ռոբոտները, որոնք շարժվում են ուղղահայաց մակերեսով, օգտագործում են հետևյալ մոտեցումները.
- ինչպես մի մարդ, ով մագլցում է պատը եզրերով (Սթենֆորդի ռոբոտ կապուչին);
- նման գեկոներ, որոնք հագեցած են վակուումային ներծծող բաժակներով (Wallbot» և Stickybot):
Լողացող ռոբոտների շարքում կան բազմաթիվ զարգացումներ, որոնք շարժվում են ձկան նմանակման սկզբունքով։ Նման շարժման արդյունավետությունը 80%-ով բարձր է պտուտակով շարժման արդյունավետությունից։ Նման նմուշներն ունեն ցածր աղմուկի մակարդակ և բարձր մանևրելու ունակություն: Ահա թե ինչու դրանք մեծ հետաքրքրություն են ներկայացնում ստորջրյա տիեզերքի հետազոտողների համար: Այս ռոբոտները ներառում են Էսեքսի համալսարանի ռոբոտային ձուկ և թունա, որը մշակվել է Field Robotics Institute-ի կողմից: Դրանք մոդելավորվել են թունաին բնորոշ շարժման հիման վրա։ Ռոբոտների շարքում, որոնք ընդօրինակում են խայթոցի շարժումը, հայտնի է Festo-ի զարգացումը` Aqua Ray: Իսկ մեդուզայի պես շարժվող ռոբոտը Aqua Jelly-ն է նույն մշակողի կողմից։
Շրջանակային աշխատանք
Ռոբոտաշինության ակումբների մեծ մասը ուղղված է տարրական և միջնակարգ դպրոցներին: Բայց նախադպրոցական տարիքի երեխաները ուշադրությունից չեն զրկվում։ Այստեղ հիմնական դերը խաղում է ստեղծագործության զարգացումը: Նախադպրոցականները պետք է սովորեն ազատ մտածել և իրենց գաղափարները վերածել ստեղծագործության: Ահա թե ինչու ռոբոտաշինության դասերը շրջաններում մինչև 6 տարեկան երեխաների համար ուղղված են խորանարդի ակտիվ օգտագործմանը և պարզ.կոնստրուկտորներ.
Դպրոցական ուսումնական ծրագիրն անկասկած ավելի է բարդանում: Այն հնարավորություն է տալիս ծանոթանալ տարբեր դասերի ռոբոտների հետ, փորձել ինքներդ ձեզ գործնականում, խորանալ գիտության մեջ։ Նոր առարկաները բացահայտում են երեխայի ներուժը՝ ճարտարագիտության ընտրած ոլորտում մասնագիտական հմտություններ և գիտելիքներ ձեռք բերելու համար։
Ռոբոտաշինություն
Ռոբոտաշինության ժամանակակից զարգացումն այնպիսի փուլում է, որ թվում է, թե ռոբոտաշինության մեջ հզոր բեկում է սպասվում: Նույնն է տեսազանգերի և բջջային սարքերի դեպքում: Այս ամենը մինչև վերջերս անհասանելի էր թվում զանգվածային սպառման համար։ Իսկ այսօր դա սովորական երեւույթ է, որը դադարել է զարմացնել։ Բայց ռոբոտաշինության յուրաքանչյուր ցուցահանդես մեզ ցույց է տալիս ֆանտաստիկ նախագծեր, որոնք գրավում են մարդու ոգին հասարակության մեջ նրանց ներմուծման մտքից:
Կրթական համակարգում ռոբոտների համալիր ինստալացիաներն են, որոնք հնարավորություն են տալիս իրականացնել ծրագիր՝ օգտագործելով նախագծային գործողությունները, որոնց թվում հայտնի են՝
- Mechatronics Control Kit.
- LEGO Mindstorms.
- Festo դիդակտիկ.
- Fischertechnik.
Կառավարում
Ըստ համակարգի կառավարման տեսակի կան՝
- բիոտեխնիկական (հրաման, պատճենահանում, կիսաավտոմատ);
- ավտոմատ (ծրագրային ապահովում, հարմարվողական, խելացի);
- ինտերակտիվ (ավտոմատացված, վերահսկիչ, ինտերակտիվ):
Ռոբոտի կառավարման հիմնական խնդիրները ներառում են՝
- շարժումների և դիրքերի պլանավորում;
- պլանավորման ուժեր և պահեր;
- դինամիկ և կինեմատիկական տվյալների նույնականացում;
- դինամիկ ճշգրտության վերլուծություն:
Ռոբոտաշինության ոլորտում մեծ նշանակություն ունի կառավարման մեթոդների մշակումը։ Սա կարևոր է տեխնիկական կիբեռնետիկայի և ավտոմատ կառավարման տեսության համար:
