Бүгінгі таңда робототехника сабақтары өте танымал болып келеді. Мектеп оқушылары үшін мұндай сабақтар сыни ойлауды қалыптастыруға және дамытуға көмектеседі, әр түрлі күрделілік деңгейіндегі мәселелерді шешу процесіне шығармашылықпен қарауды үйренеді, сонымен қатар топта жұмыс істеу дағдыларын қалыптастырады.
Жаңа буын
Заманауи білім беру өз дамуының жаңа кезеңіне өтуде. Көптеген педагогтар мен ата-аналар балаларды ғылымға қызықтыруға, оқуға деген сүйіспеншілікті оятуға және оларды қордан тыс шығармашылық пен ойлауға құштарлыққа баулу мүмкіндігін іздейді. Материалды берудің дәстүрлі формалары бұрыннан өзектілігін жоғалтқан. Жаңа ұрпақ ата-бабаларына ұқсамайды. Олар белсенді, қызықты, интерактивті түрде білім алғысы келеді. Бұл ұрпақ заманауи технологияларға оңай бағдарланған. Балалар қарқынды дамып жатқан технологияларға ілесіп қана қоймай, сонымен бірге осы процеске тікелей қатысатындай дамығысы келеді.
Олардың көпшілігі қызықтырады: «Робототехника дегеніміз не? Мұны қайдан үйренуге болады?».
Білім және роботтар
Бұл академиялық пәнге мыналар кіредіжобалау, бағдарламалау, алгоритмдеу, математика, физика және инженерияға қатысты басқа да пәндер сияқты пәндер. World Robotics Olympiad (World Robotics Olympiad - WRO) жыл сайын өткізіледі. Білім беру саласында бұл робототехниканың не екенін жақсырақ түсінуге арналған үлкен жарыс. Бұл 50-ден астам елден келген қатысушыларда бағын сынауға мүмкіндік береді. Жарысқа 20 мыңға жуық команда келеді, олардың арасында 7 мен 18 жас аралығындағы балалар бар.
WRO-ның негізгі мақсаты: жастар мен балалар арасында ғылыми-техникалық шығармашылықты (ғылыми-техникалық шығармашылық) және робототехниканы дамыту және танымал ету. Мұндай олимпиадалар 21 ғасырдың заманауи білім беру құралы болып табылады.
Жаңа мүмкіндіктер
Балалардың робототехниканың не екенін жақсы түсінуі үшін сайыста үйірме жұмыстарының және жаратылыстану және нақты ғылымдарды оқуға арналған мектеп бағдарламасының бөлігі ретінде сыныпта алған теориялық және практикалық дағдылар пайдаланылады. Робототехника пәніне деген құштарлық бірте-бірте математика, физика, информатика және технология сияқты ғылымдарды тереңірек білуге құштарлыққа айналады.
WRO – оның қатысушылары мен бақылаушылары үшін робототехника деген не екенін көбірек біліп қана қоймай, сонымен қатар 21 ғасырда аса қажет шығармашылық және сыни ойлау дағдыларын дамытуға бірегей мүмкіндік.
Тренинг
Робототехниканың оқу пәніне деген қызығушылық күн сайын артып келеді. Материалдық база үнемі жетілдіріліп, дамып келеді, соңғы уақытқа дейін арман болып келген көптеген идеялар бүгінде шындыққа айналды. «Робототехника негіздері» пәнін оқу балалардың көп бөлігі үшін мүмкін болды. Сабақтарда балалар шектеулі ресурстармен есептерді шешуді, ақпаратты өңдеуді және игеруді және оны дұрыс қолдануды үйренеді.
Балалар оңай үйренеді. Түрлі гаджеттерде тәрбиеленген қазіргі жас ұрпақ, әдетте, жаңа білімге деген құштарлық пен құштарлық жағдайында «Робототехника негіздері» пәнін меңгеруде еш қиналмайды.
Таза, бірақ шөлдеген балалардың санасын үйретуден гөрі ересектерге де қайта даярлау қиынырақ екенін айту керек. Ресей үкіметінің жастар арасында робототехниканы насихаттауға үлкен көңіл бөлуі оң үрдіс болып табылады. Бұл түсінікті, өйткені инженерлік білім беруді жаңғырту және жас мамандарды тарту міндеті мемлекеттің халықаралық аренадағы бәсекеге қабілеттілігінің мәселесі болып табылады.
Пәннің маңыздылығы
Бүгінгі таңда Білім министрлігінің өзекті мәселесі мектептегі пәндер шеңберіне оқу робототехникасын енгізу болып табылады. Ол дамудың маңызды саласы болып саналады. Технология сабақтарында балалар өздері ойлап табуға және құруға мүмкіндік беретін технология мен дизайнның заманауи даму саласы туралы түсінік алуы керек. Барлық студенттердің инженер болуы міндетті емес, бірақ барлығында мүмкіндік болуы керек.
Жалпы, робототехника сабақтары өте жоғарыбалаларға қызықты. Мұны әрбір адам – мұғалімдер де, ата-аналар да түсінуі маңызды. Мұндай сабақтар басқа пәндерді басқа қырынан көруге, олардың оқуының мәнін түсінуге мүмкіндік береді. Бірақ мұның не үшін қажет екенін түсіну, жігіттердің санасын жетелейді. Оның болмауы мұғалімдер мен ата-аналардың барлық күш-жігерін жоққа шығарады.
Маңызды фактор - робототехниканы оқыту стрессті тудырмайды және балаларды толығымен сіңіреді. Бұл оқушының жеке басының дамуы ғана емес, сонымен бірге көшеден, қолайсыз ортадан, бос уақытты өткізуден және оған әкелетін салдардан аулақ болу мүмкіндігі.
Шығу орны
Робототехника атауының өзі сәйкес ағылшын робототехникасынан шыққан. Бұл техникалық автоматтандырылған жүйелерді жасаумен айналысатын қолданбалы ғылым. Өндірісте ол интенсификацияның негізгі техникалық негіздерінің бірі болып табылады.
Робототехниканың барлық заңдары ғылымның өзі сияқты электроника, механика, телемеханика, мехатроника, информатика, радиотехника, электротехникамен тығыз байланысты. Робототехниканың өзі өндірістік, құрылыс, медициналық, ғарыштық, әскери, су асты, авиация және тұрмыстық болып бөлінеді.
«Робототехника» ұғымын алғаш рет ғылыми фантаст-жазушы Исаак Азимов өз хикаяларында қолданған. Бұл 1941 жылы болды («Өтірікші» әңгімесі).
«Робот» сөзін 1920 жылы чех жазушылары Карел Капек пен оның ағасы Йозеф ойлап тапқан. Ол 1921 жылы қойылған және көрермендердің үлкен табысына ие болған «Россумның әмбебап роботтары» ғылыми-фантастикалық пьесасына енді. Бүгін сіз қалай екенін көре аласызпьесада көрсетілген желі ғылыми фантастикалық кинематография аясында кеңінен дамыды. Сюжеттің мәні: зауыттың иесі демалыссыз жұмыс істей алатын көптеген андроидтар өндірісін дамытады және реттейді. Бірақ бұл роботтар өз жасаушыларына қарсы шығады.
Тарихи мысалдар
Бір қызығы, робототехниканың бастаулары ерте заманда пайда болған. Біздің эрамызға дейінгі 1 ғасырда жасалған қозғалмалы мүсіндердің қалдықтары бұған дәлел. Гомер «Илиадада» алтыннан жасалған, сөйлеуге және ойлауға қабілетті күңдер туралы жазған. Бүгінгі күні роботтарға берілген ақыл-ойды жасанды интеллект деп атайды. Сонымен қатар, механикалық ұшатын көгершінді жобалап, құрастырған ежелгі грек инженері Архитас Тарентумнан шыққан. Бұл оқиға б.з.б. 400 жылдарға жатады
Мұндай мысалдар көп. Олар Макаровтың И. М. кітабында жақсы ашылған. және Топчеева Ю. И. «Робототехника: тарих және перспектива». Ол заманауи роботтардың шығу тегі туралы танымал түрде әңгімелейді, сонымен қатар болашақтың робототехникасы мен адамзат өркениетінің сәйкес дамуын сипаттайды.
Робот түрлері
Қазіргі кезеңде жалпы мақсаттағы роботтардың ең маңызды сыныптары мобильді және манипуляциялық болып табылады.
Мобиль - қозғалатын шассиі және басқарылатын жетектері бар автоматты машина. Бұл роботтар жүру, доңғалақ, шынжыр табанды, жорғалау, жүзу, ұшатын болуы мүмкін.
Манипуляция – автоматты стационарлық немесе мобильдіөндірісте қозғалтқыш және басқару функцияларын орындайтын бірнеше еркіндік дәрежесі бар манипулятордан және бағдарламалық басқарудан тұратын машина. Мұндай роботтар еденде, порталда немесе ілулі түрде қол жетімді. Олар аспап жасау және машина жасау салаларында кеңінен қолданылады.
Қозғалыс әдістері
Дөңгелекті және шынжыр табанды роботтар кеңінен қолданылады. Жаяу роботтың қозғалысы - динамиканың күрделі міндеті. Мұндай роботтар әлі адамға тән тұрақты қозғалысқа ие бола алмайды.
Ұшатын роботтарға келетін болсақ, қазіргі заманғы ұшақтардың көпшілігі тек солар деп айта аламыз, бірақ оларды ұшқыштар басқарады. Бұл ретте автопилот ұшуды барлық кезеңде басқара алады. Ұшатын роботтарға ұшқышсыз ұшқыштар (ҰАА) және олардың қосалқы класы – қанатты зымырандар жатады. Мұндай құрылғылар жеңіл және қауіпті тапсырмаларды орындайды, оператордың бұйрығымен атуға дейін. Бұған қоса, тәуелсіз атуға қабілетті дизайн машиналары бар.
Пингвиндер, медузалар және сәулелер қолданатын қозғалыс әдістерін қолданатын ұшатын роботтар бар. Бұл қозғалыс әдісін Air Penguin, Air Ray, Air Jelly роботтарынан көруге болады. Оларды Festo компаниясы шығарады. Бірақ RoboBee роботтары жәндіктердің ұшу әдістерін пайдаланады.
Жорғалап жүретін роботтардың арасында құрттарға, жыландарға және шлагбаларға ұқсас қозғалыстар бар. Бұл жағдайда робот өрескел бетке немесе беттің қисаюына үйкеліс күштерін пайдаланады. Ұқсас қозғалыстар кеңістіктер үшін пайдалы. Мұндай роботтар қираған ғимараттардың қирандыларының астынан адамдарды іздеу үшін қажет. Жылан тәрізді роботтар суда қозғала алады (мысалы, Жапонияда жасалған ACM-R5).
Тік беткейде қозғалатын роботтар келесі тәсілдерді пайдаланады:
- шытырлары бар қабырғаға өрмелеп бара жатқан адам сияқты (Стэнфорд роботы Капучин);
- вакуумды сорғыштармен (Wallbot» және Stickybot) жабдықталған геккон тәрізді.
Қалқымалы роботтардың ішінде балыққа еліктеу принципі бойынша қозғалатын көптеген әзірлемелер бар. Мұндай қозғалыстың тиімділігі әуе винтімен қозғалыстың тиімділігінен 80% жоғары. Мұндай конструкцияларда шу деңгейі төмен және жоғары маневрлік бар. Сондықтан олар су асты кеңістігін зерттеушілерді қатты қызықтырады. Бұл роботтардың ішінде Field Robotics Institute әзірлеген Эссекс университетінің роботтық балықтары мен тунецтері бар. Олар тунецке тән қозғалыс сипатынан кейін үлгіленген. Скаттың қозғалысына еліктейтін роботтардың ішінде Festo-ның дамуы белгілі: Aqua Ray. Ал медузаға ұқсайтын робот - сол әзірлеушінің Aqua Jelly роботы.
Шеңбер жұмысы
Робототехника үйірмелерінің көпшілігі бастауыш және орта мектептерге арналған. Бірақ мектеп жасына дейінгі балалар назардан тыс қалмайды. Мұнда шығармашылықты дамыту басты рөл атқарады. Мектеп жасына дейінгі балалар еркін ойлауға және өз идеяларын шығармашылыққа айналдыруға үйренуі керек. Сондықтан 6 жасқа дейінгі балаларға арналған үйірмелердегі робототехника сабақтары текшелерді белсенді пайдалануға және қарапайымконструкторлар.
Мектептегі оқу бағдарламасы күрделене түсуде. Бұл роботтардың әртүрлі кластарымен танысуға, өзіңізді тәжірибеде сынауға, ғылымға терең бойлауға мүмкіндік береді. Жаңа пәндер баланың таңдаған инженерия саласында кәсіби дағдылар мен білім алу мүмкіндігін ашады.
Робототехника
Робототехниканың заманауи дамуы осындай кезеңде, робототехникада күшті серпіліс болатын сияқты. Бейне қоңыраулар мен мобильді гаджеттерде де солай. Соңғы уақытқа дейін мұның бәрі жаппай тұтынуға қол жетімсіз болып көрінді. Ал бүгінде таң қалдыруды қойған кәдімгі жағдай. Бірақ робототехниканың әрбір көрмесі бізге адамды қоғамға енгізу туралы ойдан-ақ оның рухын түсіретін фантастикалық жобаларды көрсетеді.
Білім беру жүйесінде жобалық әрекеттерді пайдалана отырып, бағдарламаны жүзеге асыруға мүмкіндік беретін роботтардың күрделі қондырғылары, олардың арасында танымал:
- Мехатрониканы басқару жинағы.
- LEGO Mindstorms.
- Festo Didactic.
- Фишертехника.
Басқару
Жүйені басқару түрі бойынша:
- биотехникалық (командалық, көшіру, жартылай автоматты);
- автоматты (бағдарламалық құрал, бейімделгіш, интеллектуалды);
- интерактивті (автоматтандырылған, бақылаушы, интерактивті).
Роботты басқарудың негізгі міндеттеріне мыналар жатады:
- қозғалыстарды және позицияларды жоспарлау;
- жоспарлау күштері мен сәттері;
- динамикалық және кинематикалық деректерді анықтау;
- динамикалық дәлдік талдауы.
Робототехника саласында басқару әдістерін дамытудың маңызы зор. Бұл техникалық кибернетика және автоматты басқару теориясы үшін маңызды.
