Šodien robotikas nodarbības kļūst ļoti populāras. Skolēniem šādas nodarbības palīdz veidot un attīstīt kritisko domāšanu, iemācīties radoši pieiet dažādas sarežģītības pakāpes problēmu risināšanas procesam, kā arī apgūt komandas darba prasmes.
Jaunā paaudze
Mūsdienu izglītība pāriet uz jaunu savas attīstības kārtu. Daudzi pedagogi un vecāki meklē iespēju ieinteresēt bērnus zinātnē, ieaudzināt mīlestību mācīties un uzlādēt ar vēlmi radīt un domāt ārpus rāmjiem. Tradicionālās materiāla pasniegšanas formas jau sen ir zaudējušas savu aktualitāti. Jaunā paaudze nelīdzinās saviem senčiem. Viņi vēlas mācīties dzīvā, interesantā, interaktīvā veidā. Šī paaudze viegli orientējas mūsdienu tehnoloģijās. Bērni vēlas attīstīties tā, lai ne tikai iet kopsolī ar strauji augošajām tehnoloģijām, bet arī tieši piedalās šajā procesā.
Daudzus no viņiem interesē: “Kas ir robotika? Kur to var iemācīties?”.
Izglītība un roboti
Šajā akadēmiskajā disciplīnā tādas irtādi priekšmeti kā dizains, programmēšana, algoritmi, matemātika, fizika un citas ar inženieriju saistītas disciplīnas. Pasaules robotikas olimpiāde (World Robotics Olympiad - WRO) notiek katru gadu. Izglītības jomā šis ir masveida konkurss, lai labāk izprastu, kas ir robotika tiem, kas pirmo reizi saskaras ar līdzīgu priekšmetu. Tas dod iespēju izmēģināt spēkus dalībniekiem no vairāk nekā 50 valstīm. Uz sacensībām ierodas aptuveni 20 tūkstoši komandu, kurās ir bērni vecumā no 7 līdz 18 gadiem.
WRO galvenais mērķis: zinātniskās un tehnoloģiskās jaunrades (zinātniskās un tehniskās jaunrades) un robotikas attīstība un popularizēšana jauniešu un bērnu vidū. Šādas olimpiādes ir moderns 21. gadsimta izglītības līdzeklis.
Jaunas funkcijas
Lai bērni labāk izprastu, kas ir robotika, konkursā tiek izmantotas teorētiskās un praktiskās iemaņas, kas iegūtas klasē pulciņa darba ietvaros un skolas mācību programma dabaszinātņu un eksakto zinātņu apguvei. Aizraušanās ar robotikas disciplīnu pamazām pārvēršas vēlmē dziļāk apgūt tādas zinātnes kā matemātika, fizika, datorzinātnes un tehnoloģijas.
WRO ir unikāla iespēja tās dalībniekiem un novērotājiem ne tikai uzzināt vairāk par to, kas ir robotika, bet arī attīstīt 21. gadsimtā tik nepieciešamās radošuma un kritiskās domāšanas prasmes.
Apmācība
Interese par robotikas izglītības disciplīnu pieaug ar katru dienu. Materiālā bāze nepārtraukti pilnveidojas un attīstās, daudzas idejas, kas vēl nesen bija sapnis, šodien ir realitātē. Priekšmeta "Robotikas pamati" apguve ir kļuvusi iespējama lielam skaitam bērnu. Nodarbībās bērni mācās risināt problēmas ar ierobežotiem resursiem, apstrādāt un asimilēt informāciju un to pareizi izmantot.
Bērni mācās viegli. Mūsdienu jaunākajai paaudzei, kas audzināta ar dažādiem sīkrīkiem, parasti nav grūti apgūt disciplīnu "Robotikas pamati", kas ir pakļauta vēlmei un tieksmei pēc jaunām zināšanām.
Jākonstatē, ka pat pieaugušos ir grūtāk pārkvalificēt, nekā mācīt tīrus, bet izslāpušus bērnu prātus. Pozitīva tendence ir Krievijas valdības lielā uzmanība robotikas popularizēšanai jauniešu vidū. Un tas ir saprotams, jo inženierzinātņu izglītības modernizācijas un jauno speciālistu piesaistes uzdevums ir valsts konkurētspējas jautājums starptautiskajā arēnā.
Tēmas nozīme
Šodien IZM aktuāls jautājums ir izglītības robotikas ieviešana skolas disciplīnu lokā. To uzskata par svarīgu attīstības jomu. Tehnoloģiju nodarbībās bērniem jāgūst priekšstats par mūsdienu tehnoloģiju un dizaina attīstības sfēru, kas dod iespēju pašiem izdomāt un būvēt. Nav nepieciešams, lai visi studenti kļūtu par inženieriem, bet ikvienam ir jābūt iespējai.
Kopumā robotikas nodarbības ir ārkārtīgi lielasir interesanti bērniem. To ir svarīgi saprast ikvienam – gan skolotājiem, gan vecākiem. Šādas nodarbības sniedz iespēju ieraudzīt citas disciplīnas citā gaismā, izprast to studiju jēgu. Bet puišu prātus virza tieši jēga, izpratne par to, kāpēc tas ir vajadzīgs. Viņa prombūtne atņem visus skolotāju un vecāku centienus.
Svarīgs faktors ir tas, ka robotikas mācīšana bērniem nerada stresu un pilnībā absorbē. Tā ir ne tikai skolēna personības attīstība, bet arī iespēja izkļūt no ielas, nelabvēlīgas vides, dīkā laika pavadīšanas un no tā izrietošajām sekām.
Izcelsme
Pats robotikas nosaukums cēlies no atbilstošās angļu valodas robotikas. Šī ir lietišķa zinātne, kas nodarbojas ar tehnisko automatizēto sistēmu izstrādi. Ražošanā tas ir viens no galvenajiem intensifikācijas tehniskajiem pamatiem.
Visi robotikas likumi, tāpat kā pati zinātne, ir cieši saistīti ar elektroniku, mehāniku, telemehāniku, mehatroniku, datorzinātnēm, radiotehniku, elektrotehniku. Robotika pati par sevi ir sadalīta rūpniecībā, celtniecībā, medicīnā, kosmosā, militārajā, zemūdens, aviācijā un mājsaimniecībā.
Jēdzienu "robotika" savos stāstos pirmo reizi izmantoja zinātniskās fantastikas rakstnieks Īzaks Asimovs. Tas notika 1941. gadā (stāsts "Melis").
Pašu vārdu "robots" 1920. gadā izdomāja čehu rakstnieki Karels Kapeks un viņa brālis Jozefs. Tas tika iekļauts zinātniskās fantastikas lugā "Rosuma universālie roboti", kas tika iestudēta 1921. gadā un guva lielus skatītāju panākumus. Šodien jūs varat redzēt, kālugā norādītā līnija ir plaši attīstīta zinātniskās fantastikas kinematogrāfijas gaismā. Zemes gabala būtība: rūpnīcas īpašnieks izstrādā un pielāgo lielu skaitu androīdu, kas var strādāt bez atpūtas. Taču šie roboti galu galā saceļas pret saviem radītājiem.
Vēstures piemēri
Interesanti, ka robotikas pirmsākumi parādījās senos laikos. Par to liecina kustīgo statuju paliekas, kas tapušas 1. gadsimtā pirms mūsu ēras. Homērs Iliādā rakstīja par kalponēm no zelta, kas spēj runāt un domāt. Mūsdienās prātu, ar kuru ir apveltīti roboti, sauc par mākslīgo intelektu. Turklāt seno grieķu mašīnbūves inženieris Arhitass no Tarentumas tiek atzīts par mehāniskā lidojošā baloža projektēšanu un būvniecību. Šis notikums datēts ar aptuveni 400. gadu pirms mūsu ēras
Šādu piemēru ir daudz. Tie ir labi atklāti Makarova grāmatā I. M. un Topcheeva Yu. I. "Robotika: vēsture un perspektīvas". Tas populārā veidā stāsta par mūsdienu robotu izcelsmi, kā arī iezīmē nākotnes robotiku un tai atbilstošu cilvēka civilizācijas attīstību.
Robotu veidi
Pašreizējā posmā svarīgākās vispārējas nozīmes robotu klases ir mobilie un manipulējami.
Mobile ir automātiska iekārta ar kustīgu šasiju un vadāmām piedziņām. Šie roboti var staigāt, braukt ar riteņiem, kāpurķēžu, rāpot, peldēt, lidot.
Manipulācija ir automātiska stacionāra vai mobilaiekārta, kas sastāv no manipulatora ar vairākām brīvības pakāpēm un programmatūras vadības, kas ražošanā veic motora un vadības funkcijas. Šādi roboti ir pieejami grīdas, portāla vai piekārtā veidā. Tos visplašāk izmanto instrumentu izgatavošanas un mašīnbūves nozarēs.
Kustību metodes
Riteņu un kāpurķēžu roboti tiek plaši izmantoti. Staigājoša robota kustība ir grūts dinamikas uzdevums. Šādiem robotiem vēl nevar būt cilvēkam raksturīgas stabilas kustības.
Attiecībā uz lidojošiem robotiem mēs varam teikt, ka lielākā daļa mūsdienu lidmašīnu ir tikai tie, taču tos vada piloti. Tajā pašā laikā autopilots var kontrolēt lidojumu visos posmos. Pie lidojošiem robotiem pieder droni (UAV) un to apakšklase – spārnotās raķetes. Šādas ierīces ir vieglas un veic bīstamas misijas, līdz pat šaušanai pēc operatora komandas. Turklāt ir dizaina transportlīdzekļi, kas spēj neatkarīgi izšaut.
Ir lidojoši roboti, kas izmanto kustības metodes, ko izmanto pingvīni, medūzas un stari. Šo kustības metodi var redzēt Air Penguin, Air Ray, Air Jelly robotos. Tos ražo Festo. Taču RoboBee roboti izmanto kukaiņu lidojuma metodes.
Starp rāpojošiem robotiem ir vairāki notikumi, kuru kustība ir līdzīga tārpu, čūsku un gliemežu kustībai. Šajā gadījumā robots izmanto berzes spēkus uz raupjas virsmas vai virsmas izliekuma. Līdzīga kustībanoderīga šaurām telpām. Šādi roboti ir nepieciešami, lai meklētu cilvēkus zem iznīcināto ēku drupām. Čūskām līdzīgi roboti spēj pārvietoties pa ūdeni (piemēram, Japānā ražots ACM-R5).
Roboti, kas pārvietojas pa vertikālu virsmu, izmanto šādas pieejas:
- kā cilvēks, kurš kāpj pa sienu ar dzegām (Stenfordas robots kapucīns);
- līdzīgi gekoniem, kas aprīkoti ar vakuuma piesūcekņiem (Wallbot" un Stickybot).
Peldošo robotu vidū ir daudz izstrādņu, kas virzās pēc zivju imitācijas principa. Šādas kustības efektivitāte ir par 80% augstāka nekā kustības efektivitāte ar dzenskrūvi. Šādiem dizainparaugiem ir zems trokšņa līmenis un augsta manevrēšanas spēja. Tāpēc tie ļoti interesē zemūdens telpas pētniekus. Šie roboti ietver Eseksas Universitātes Robotisko zivju un tunzivju universitāti, ko izstrādājis Field Robotics Institute. Tie ir veidoti pēc tunzivīm raksturīgās kustības. Starp robotiem, kas imitē dzeloņraju kustību, ir zināms Festo izstrāde: Aqua Ray. Un robots, kas pārvietojas kā medūza, ir Aqua Jelly no tā paša izstrādātāja.
Apļa darbs
Lielākā daļa robotikas klubu ir orientēti uz pamatskolām un vidusskolām. Bet pirmsskolas vecuma bērniem uzmanība netiek atņemta. Galvenā loma šeit ir radošuma attīstībai. Pirmsskolas vecuma bērniem jāiemācās brīvi domāt un savas idejas pārvērst radošumā. Tieši tāpēc robotikas nodarbības aprindās bērniem līdz 6 gadu vecumam ir vērstas uz aktīvu kubu izmantošanu un vienkāršukonstruktori.
Skolas mācību programma noteikti kļūst sarežģītāka. Tā sniedz iespēju iepazīties ar dažādām robotu klasēm, izmēģināt sevi praksē, iedziļināties zinātnē. Jaunās disciplīnas atklāj bērna potenciālu apgūt profesionālās prasmes un zināšanas izvēlētajā inženierzinātņu jomā.
Robotika
Modernā robotikas attīstība ir tādā stadijā, ka šķiet, ka drīzumā notiks spēcīgs izrāviens robotikā. Tas pats ir ar videozvaniem un mobilajiem sīkrīkiem. Vēl nesen tas viss šķita nepieejams masveida patēriņam. Un šodien tā ir ikdiena, kas vairs nepārsteidz. Taču katra robotikas izstāde mums parāda fantastiskus projektus, kas uztver cilvēka garu jau no domas par viņa ieviešanu sabiedrībā.
Izglītības sistēmā tieši sarežģītas robotu instalācijas ļauj īstenot programmu, izmantojot projekta aktivitātes, starp kurām ir populāras:
- Mehatronikas vadības komplekts.
- LEGO Mindstorms.
- Festo Didactic.
- Fischertechnik.
Vadība
Pēc sistēmas pārvaldības veida ir:
- biotehniskā (komandēšana, kopēšana, pusautomātiska);
- automātiska (programmatūra, adaptīva, vieda);
- interaktīvs (automatizēts, uzraugošs, interaktīvs).
Robotu vadības galvenie uzdevumi ir:
- plānot kustības un pozīcijas;
- plānošanas spēki un momenti;
- dinamisko un kinemātisko datu identifikācija;
- dinamiskās precizitātes analīze.
Robotikas jomā liela nozīme ir vadības metožu attīstībai. Tas ir svarīgi tehniskajai kibernētikai un automātiskās vadības teorijai.
