Робототехника

robot-armРобототехника – это техническая область, соединяющая в себе математику, механику, схемотехнику, программирование, информатику. В ней разрабатываются и применяются роботы и компьютерные системы, управляющие роботами и обеспечивающие обратную связь для получения и обработки информации.

Робототехника является современным и очень популярным направлением в сфере образования. Ее можно использовать как в рамках общего образования, так и в области профессиональной подготовки, а так же специального или коррекционного обучения.

Востребованность робототехнических обучающих комплексов в образовательных учреждениях, клубах и домах детского творчества неуклонно с каждым годом растёт. В рамках реализации национальной образовательной программы, образовательные учреждения активно оснащаются компьютерной и интерактивной техникой (ссылки), обеспечивается доступ к глобальной сети Интернет. Работая с интерактивным оборудованием, дети учатся управлять виртуальными системами. Но этого уже недостаточно для освоения технологий, которые пригодятся им в будущем.

Современное образование в России ориентируется на то, что сегодняшним школьникам предстоит:

  • работать по профессиям, которых пока нет;
  • использовать технологии, которые еще не созданы;
  • решать задачи, о которых пока только догадываются.

Поэтому следующей задачей образования является вовлечение ребенка в исследовательские проекты и творческие занятия «чтобы научиться изобретать, понимать и осваивать новое, выражать собственные мысли, принимать решения и помогать друг другу, формулировать интересы и осознавать возможности».

Занятия робототехникой позволяют объединить демонстрационный эксперимент и лабораторную работу, давая возможность проводить активное обучение на проектах при преподавании предметов естественно-научного цикла. В этом случае дети на практике познают закономерности, о которых раньше имели лишь абстрактные теоретические познания.

Уже на ранних этапах развития ребенок активно осваивает различные наборы конструкторов. Таким образом, он получает глубокое разностороннее развитие: при создании новых форм улучшается его восприятие, осязание, идет активная работа с моторикой, пространственным мышлением. У детей формируется и закрепляется облик успешного человека.

Дошкольникам робототехника позволяет:

  • активно развивать словарный запас и навыки общения;
  • обучаться быстрой и правильной ориентации в пространстве;
  • обучаться счету, получать знания о форме, симметрии и пропорции;
  • расширять представления об окружающем мире;
  • развивать мышление, память, внимание; развивать воображение, учиться творчески мыслить;
  • обучаться общению с другими детьми, совместным играм, уважению к своему и чужому труду.

Кроме того, эффективно решается проблема социальной адаптации детей любых возрастных групп. Робототехника помогает детям адаптироваться к учебной деятельности. Переход от игры к учебе становится менее болезненным и более эффективным.

Робототехнические конструкторы – это отличный инструмент для обучения. В начальной школе дети начинают осваивать конструирование и начальный уровень технического моделирования. Они создают модели животных и машин, программируют их поведение, измеряют расстояние и скорость, исследуют работу механизмов, а так же придумывают и рассказывают истории о своих созданиях. Вовлеченный в процесс воплощения осмысленного и значимого продукта, будь то машина, рассказ или компьютерная программа, ребенок самостоятельно «выстраивает» свой интеллект, структуру своих знаний.

Школьникам младших классов робототехника дает возможность:

  • научиться разбираться в простых схемах;
  • выработать творческий подход к поставленным задачам;
  • освоить полный цикл конструирования машин и механизмов: от постановки задачи до работающей модели;
  • исследовать и оценивать влияние отдельных факторов экспериментально;
  • научиться групповой работе и совместной выработке решений;
  • учиться находить и устанавливать причинно-следственные связи;
  • научить излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать результат и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

В средней школе уровень моделирования усложняется, начинается работа с программированием роботов. Дети учатся использовать специальные языки программирования. Современные наборы конструкторов позволяют им легко осваивать физику и информатику, создавать и использовать наглядные пособия для проведения демонстрационных учебных экспериментов по химии, биологии, математике и основам безопасности жизнедеятельности. В процессе программирование роботов легко возникают и закрепляются межпредметные связи информатики с физикой и математикой. У детей повышается интерес к смежным предметам, а так же, при специальной подготовке преподавателей, к таким предметам, как физиология, психология, кибернетика. В результате создается привлекательная образовательная среда для развития творческих способностей школьника.

Для школьников старших классов робототехника дает возможность:

  • повысить интерес к изучаемым предметам;
  • разнообразить учебную деятельность;
  • участвовать в групповых активных методах обучения;
  • решать задачи практической направленности;
  • творчески применять свои навыки для решения реальных задач$
  • развивать способности к принятию и созданию принципиально новых идей.

Кружки, лаборатории и секции робототехники в домах технического творчества, клубах, школах.

Робототехника открывает широкие возможности для создания проектно-ориентированной работы с конструктором в рамках факультативного, домашнего и дистанционного обучения.

Организация занятий робототехникой дает возможность решить такие задачи по воспитанию, как:

  • организация досуга детей и подростков с использованием современных информационных технологий;
  • создание пространства для самовыражения; формирование мышления, ориентированного на успех;
  • избавление от компьютерной зависимости детей и подростков;
  • привлечение детей группы риска;
  • выявление одаренных детей и развитие у них навыков решения актуальных задач на практике;
  • и многие другие.

На занятиях по робототехнике дети учатся:

  • моделированию роботов под определенные задачи;
  • программированию созданных роботов для правильного выполнения своих задач;
  • выполнению всех необходимых расчетов с практическим использованием теоретических знаний, усвоенных в школе;
  • подготовке к докладам, созданию видеороликов, написанию текстов для презентации своих работ;
  • готовятся аргументированно представлять и отстаивать свои идеи.

Профессиональное образование

Как правило, увлечение робототехникой влияет на выбор профессионального образования школьника. Продолжая освоение предмета в рамках профессиональной подготовки, у подростка вырабатывается понимание сути выбранной профессии. Меняется подход к навыкам, отработанным в школе. Моделирование, конструирование и программирование становятся средствами реализации профессиональных знаний. Таким образом, достигается главная цель технического образования: обеспечить взаимодействие науки, производства и образования.

Понятие «робототехника» на данном этапе рассматривается шире, чем в школьном образовательном процессе.

Согласно Федеральному государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования робототехника — это область науки и техники, ориентированная на создание роботов и робототехнических систем, построенных на базе мехатронных модулей (информационно-сенсорных, исполнительных и управляющих). Роботы и робототехнические системы предназначены для выполнения рабочих операций от микро- до макроразмерностей, в том числе с заменой человека на тяжёлых, утомительных и опасных работах.

От студентов требуется:

  • глубокое знание современных методов и средств проектирования модулей и систем мехатроники и робототехники;
  • профессиональное владение аппаратными средствами, программными продуктами анализа и синтеза систем управления мехатронными и робототехническими системами;
  • умение работать в команде;
  • наличие опыта управления проектами;
  • владение профессиональным иностранным языком в области автоматизации, мехатроники и робототехники.

Робототехническая лаборатория ВУЗа решает следующие задачи:

  • изучение и обобщение отечественного и зарубежного опыта в области электроники, программирования и информационных технологий;
  • разработка пилотных проектов, реализация и внедрение технологий и прототипов устройств, разработанных в рамках выполняемых лабораторией проектов;
  • координация междисциплинарных направлений исследований, объединяющих специалистов разных факультетов ВУЗа;
  • разработка спецкурсов и проведение научно-практических семинаров;
  • выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Наша компания предлагает комплексные поставки наборов робототехники.

В них входят:

  • наборы деталей, приводов, датчиков и программируемых контроллеров;
  • столы для сборки моделей;
  • компьютерное и программное обеспечение;
  • специализированные поля для соревнований роботов.
Поле-сумо
Поле-траектория

 

Лабиринт

 

Демонстрационные столы и столы для сборки

Специализированная литература и методические материалы позволяют в легкой и доступной форме проводить обучение школьников основам программирования, работать с конструкторами, проектировать и воплощать в жизнь необычные технические решения.

В комплектацию входят робототехнические конструкторы известных иностранных и российских разработчиков «LEGO», «Трик», «TETRIX» и других производителей.

Так же в поставку по желанию заказчика может входить компьютерное и мультимедийное оборудование, копировально-множительная техника любых форматов, 3-D сканеры и 3-D принтеры.

Робототехнические конструкторы ТРИК

Кибернетический конструктор ТРИК разработан российской компанией «КиберТех». Он позволяет собрать множество различных робототехнических моделей: от базовых образовательных до самых современных, способных «видеть», «слышать», взаимодействовать.

Конструктор ТРИК — это прекрасный набор прототипирования робототехнических моделей: крепкий «скелет», базовые приводы, необходимые сенсоры.

Металлические детали ТРИК совместимы с «совметалконструктором», то есть имеют перфорацию под M4 c шагом 10мм.

Принципиальное отличие от обычных конструкторов в следующем:

1. Крепкий металл. Детали изготавливаются толщиной 0,75мм , 0,8мм, 1,0мм.

2. Жесткий профиль. Балки П-образного профиля.

3. Удобство сборки.

Предусмотрены переходники (адаптеры) для крепления типовых моторов, сервомоторов и т.д.

Все наборы содержат контроллер ТРИК, видеокамеру и микрофон.

Робототехнические конструкторы TETRIX® Pitsco

Робототехнический набор для проектирования TETRIX от компании Pitsco идеально подходит под задачи, решаемые студентами инженерных ВУЗов. Детали из высокопрочного алюминия, мощные двигатели, большое разнообразие элементов – все это открывает широкие возможности для творчества.

Конструктор TETRIX позволяет собирать роботов нового поколения с дистанционным управлением. TETRIX полностью совместим с конструктором LEGO Mindstorm. В качестве мозга робота используется микроконтроллер NXT.

TETRIX — хорошая платформа для творчества!

Робототехнические конструкторы LEGO

Датская компания Лего с 1998 года ведет разработку и продажу творческих робототехнических конструкторов Mindstorms.

Совместно с компанией MIT Media Lab компания Lego создала универсальный программируемый блок-процессор. Конструктор обладал настолько мощным творческим потенциалом, что через 8 лет — в 2006 году вышла вторая версия набора Mindstorms – NXT 1,0, в 2009 – третья: Mindstorms NXT 2.0, а в 2013 четвертая — LEGO Mindstorms EV3.

В наборы конструкторов входят стандартные детали LEGO: пластиковые оси, колеса, балки, шестерни.

Кроме того, в комплекте есть сенсоры (звука, расстояния, освещенности, касания и другие), двигатели и программируемый блок.

Все наборы делятся на базовый и ресурсный.

Последняя версия робототехнического конструктора LEGO Mindstorms EV3 была максимально усовершенствована. И теперь, чтобы запрограммировать EV3 Intelligent Brick, пользователю не обязательно иметь стационарный компьютер — добавлять и изменять программы можно напрямую на самом блоке. Управление роботом стало возможно через специальное бесплатное приложение с помощью смартфонов и планшетов с установленными операционными системами iOS и Android.