היום, שיעורי רובוטיקה הופכים פופולריים מאוד. עבור תלמידי בית ספר, שיעורים כאלה עוזרים ליצור ולפתח חשיבה ביקורתית, ללמוד כיצד לגשת באופן יצירתי לתהליך של פתרון בעיות ברמות מורכבות שונות, וגם להשיג מיומנויות עבודת צוות.
דור חדש
החינוך המודרני עובר לסיבוב חדש של פיתוחו. מחנכים והורים רבים מחפשים הזדמנות לעניין ילדים במדעים, להחדיר אהבה ללמידה ולהטעין אותם ברצון ליצור ולחשוב מחוץ לקופסה. צורות הצגת החומר המסורתיות איבדו מזמן את הרלוונטיות שלהן. הדור החדש אינו דומה לאבותיו. הם רוצים ללמוד בצורה חיה, מעניינת, אינטראקטיבית. דור זה מתמצא בקלות בטכנולוגיות מודרניות. ילדים רוצים להתפתח באופן שלא רק עומד בקצב הטכנולוגיות המתפתחות במהירות, אלא גם משתתפים ישירות בתהליך הזה.
רבים מהם מתעניינים ב: "מהי רובוטיקה? איפה אפשר ללמוד את זה?".
חינוך ורובוטים
דיסציפלינה אקדמית זו כוללת כאלהנושאים כמו עיצוב, תכנות, אלגוריתמיקה, מתמטיקה, פיזיקה ודיסציפלינות אחרות הקשורות להנדסה. אולימפיאדת הרובוטיקה העולמית (World Robotics Olympiad - WRO) מתקיימת מדי שנה. בתחום החינוכי מדובר בתחרות מסיבית כדי להבין טוב יותר מהי רובוטיקה למי שנתקל לראשונה בנושא דומה. זה נותן הזדמנות לנסות את כוחם במשתתפים מיותר מ-50 מדינות. כ-20 אלף קבוצות מגיעות לתחרות, הכוללות ילדים מגיל 7 עד 18.
המטרה העיקרית של WRO: פיתוח ופופולריות של יצירתיות מדעית וטכנולוגית (יצירתיות מדעית וטכנית) ורובוטיקה בקרב נוער וילדים. אולימפיאדות כאלה הן כלי חינוכי מודרני של המאה ה-21.
תכונות חדשות
כדי שילדים יבינו טוב יותר מהי רובוטיקה, התחרות משתמשת במיומנויות תיאורטיות ומעשיות שנרכשו בכיתה כחלק מעבודת המועדון ותכנית הלימודים בבית הספר ללימודי מדעי הטבע ומדעים מדויקים. התשוקה לתחום הרובוטיקה מתפתחת בהדרגה לרצון ללמוד יותר לעומק על מדעים כמו מתמטיקה, פיזיקה, מדעי המחשב וטכנולוגיה.
WRO היא הזדמנות ייחודית למשתתפים ולצופים בו לא רק ללמוד יותר על מהי רובוטיקה, אלא גם לפתח את כישורי היצירתיות והחשיבה הביקורתית הנחוצים כל כך במאה ה-21.
Training
העניין בדיסציפלינה החינוכית של רובוטיקה גדל מדי יום.הבסיס החומרי משתפר ומתפתח כל הזמן, רעיונות רבים שעד לאחרונה נותרו בגדר חלום הם היום מציאות. לימוד הנושא "יסודות הרובוטיקה" התאפשר למספר רב של ילדים. בשיעורים הילדים לומדים לפתור בעיות במשאבים מוגבלים, לעבד ולהטמיע מידע ולהשתמש בו בצורה נכונה.
ילדים לומדים בקלות. לדור הצעיר המודרני, שחונך על גאדג'טים שונים, ככלל, אין קושי לשלוט בדיסציפלינה "יסודות הרובוטיקה", בכפוף לרצון והתשוקה לידע חדש.
יש לציין שאפילו למבוגרים קשה יותר להכשיר מחדש מאשר ללמד מוחם של ילדים טהורים אך צמאים. מגמה חיובית היא תשומת הלב העצומה לפופולריזציה של רובוטיקה בקרב בני הנוער על ידי ממשלת רוסיה. וזה מובן, שכן המשימה של מודרניזציה של החינוך ההנדסי ומשיכת אנשי מקצוע צעירים היא עניין של התחרותיות של המדינה בזירה הבינלאומית.
חשיבות הנושא
היום הנושא האקטואלי של משרד החינוך הוא הכנסת רובוטיקה חינוכית למעגל המקצועות הבית ספריים. זה נחשב לתחום פיתוח חשוב. בשיעורי הטכנולוגיה, ילדים צריכים לקבל מושג על תחום הפיתוח המודרני של טכנולוגיה ועיצוב, המעניקים להם את ההזדמנות להמציא ולבנות את עצמם. זה לא הכרחי שכל התלמידים יהיו מהנדסים, אבל לכולם צריכה להיות ההזדמנות.
באופן כללי, שיעורי רובוטיקה הם מעוליםמעניינים ילדים. חשוב שכולם יבינו זאת - גם המורים וגם ההורים. שיעורים כאלה מספקים הזדמנות לראות דיסציפלינות אחרות באור אחר, להבין את משמעות הלימוד שלהם. אבל המשמעות, ההבנה למה זה נחוץ, היא שמניעה את דעתם של החבר'ה. היעדרותו מבטלת את כל המאמצים של המורים וההורים.
גורם חשוב הוא שהוראת רובוטיקה אינה מלחיץ וסופג לחלוטין עבור ילדים. זו לא רק פיתוח אישיותו של התלמיד, אלא גם ההזדמנות להתרחק מהרחוב, סביבה לא נוחה, בילוי סרק וההשלכות הכרוכות בכך.
מקור
עצם השם של רובוטיקה מגיע מהרובוטיקה האנגלית המקבילה. זהו מדע יישומי העוסק בפיתוח מערכות אוטומטיות טכניות. בייצור, זהו אחד היסודות הטכניים העיקריים של התעצמות.
כל חוקי הרובוטיקה, כמו המדע עצמו, קשורים קשר הדוק לאלקטרוניקה, מכניקה, טלמכניקה, מכטרוניקה, מדעי המחשב, הנדסת רדיו, הנדסת חשמל. הרובוטיקה עצמה מחולקת לתעשייה, בנייה, רפואה, חלל, צבא, תת ימי, תעופה ומשק בית.
המושג "רובוטיקה" שימש לראשונה בסיפוריו על ידי סופר המדע הבדיוני אייזק אסימוב. זה היה ב-1941 (הסיפור "השקרן").
עצם המילה "רובוט" נטבעה ב-1920 על ידי הסופרים הצ'כים קארל קאפק ואחיו יוסף. הוא נכלל במחזה המדע הבדיוני "הרובוטים האוניברסליים של רוסום", שהועלה ב-1921 וזכה להצלחת הקהל הגדולה. היום אתה יכול לראות איךהקו המצוין במחזה פותח באופן נרחב לאור צילום המדע הבדיוני. מהות העלילה: בעל המפעל מפתח ומתאים ייצור של מספר רב של אנדרואידים שיכולים לעבוד ללא מנוחה. אבל הרובוטים האלה בסופו של דבר מורדים נגד יוצריהם.
דוגמאות היסטוריות
מעניין שהתחלות הרובוטיקה הופיעו בימי קדם. יעידו על כך שרידי פסלים נעים שנעשו במאה ה-1 לפני הספירה. הומרוס כתב באיליאדה על משרתות עשויות זהב, המסוגלות לדבר ולחשוב. כיום, המוח שניחן בו רובוטים נקרא בינה מלאכותית. בנוסף, מהנדס המכונות היווני הקדום Archytas of Tarentum זוכה לתכנון ובניית היונה המעופפת המכנית. אירוע זה מתוארך לסביבות 400 לפני הספירה
יש הרבה דוגמאות כאלה. הם נחשפים היטב בספרו של Makarov I. M. וטופצ'יבה יו.אי. "רובוטיקה: היסטוריה ונקודות מבט". הוא מספר באופן פופולרי על מקורות הרובוטים המודרניים, ומתאר גם את הרובוטיקה של העתיד ואת ההתפתחות המקבילה של הציוויליזציה האנושית.
סוגי רובוטים
בשלב הנוכחי, המחלקות החשובות ביותר של רובוטים לשימוש כללי הם ניידים ומניפולטיביים.
Mobile היא מכונה אוטומטית עם שלדה נעה והנעים מבוקרים. הרובוטים האלה יכולים להיות הולכים, גלגלים, זחלים, זוחלים, צפים, עפים.
מניפולציה היא מכשיר נייח או נייד אוטומטימכונה המורכבת ממניפולטור בעל מספר דרגות חופש ובקרת תוכנה המבצעת פונקציות מנוע ובקרה בייצור. רובוטים כאלה זמינים בצורת רצפה, פורטל או תלויה. הם נמצאים בשימוש נרחב ביותר בתעשיות ייצור מכשירים ובניית מכונות.
שיטות תנועה
רובוטים עם גלגלים ועקבים נמצאים בשימוש נרחב. התנועה של רובוט מהלך היא משימה קשה של דינמיקה. לרובוטים כאלה אין עדיין תנועה יציבה הטבועה באדם.
לגבי רובוטים מעופפים, אנחנו יכולים לומר שרוב המטוסים המודרניים הם רק הם, אבל הם נשלטים על ידי טייסים. יחד עם זאת, הטייס האוטומטי יכול לשלוט בטיסה בכל השלבים. רובוטים מעופפים כוללים מל"טים (מל"טים) ותת המעמד שלהם - טילי שיוט. מכשירים כאלה הם קלים ומבצעים משימות מסוכנות, עד לירי בפקודת המפעיל. בנוסף, ישנם רכבים מעוצבים המסוגלים לירות עצמאית.
ישנם רובוטים מעופפים שמשתמשים בשיטות התנועה בהן משתמשים פינגווינים, מדוזות וקרניים. שיטת תנועה זו ניתן לראות ברובוטים אייר פינגווין, אייר ריי, אייר ג'לי. הם מיוצרים על ידי Festo. אבל רובוטים של RoboBee משתמשים בשיטות טיסה של חרקים.
בין הרובוטים הזוחלים, ישנם מספר התפתחויות הדומות בתנועה לתולעים, נחשים ושבלולים. במקרה זה, הרובוט משתמש בכוחות חיכוך על משטח מחוספס או עקמומיות פני השטח. תנועה דומהשימושי עבור חללים צרים. רובוטים כאלה נחוצים כדי לחפש אנשים מתחת להריסות של בניינים הרוסים. רובוטים דמויי נחש מסוגלים לנוע במים (כגון ACM-R5 מתוצרת יפן).
רובוטים הנעים על משטח אנכי משתמשים בגישות הבאות:
- כמו אדם שמטפס על קיר עם מדפים (רובוט סטנפורד קפוצ'ין);
- כמו שממיות מצוידות בכוסות יניקה ואקום (Wallbot" ו-Stickybot).
בין הרובוטים הצפים, ישנם פיתוחים רבים הנעים על עיקרון חיקוי הדגים. היעילות של תנועה כזו גבוהה ב-80% מיעילות התנועה עם מדחף. לעיצובים כאלה יש רמת רעש נמוכה ויכולת תמרון גבוהה. זו הסיבה שהם מעניינים מאוד את חוקרי החלל התת ימי. רובוטים אלה כוללים את אוניברסיטת אסקס רובוטית דגים וטונה, שפותחה על ידי מכון רובוטיקה בשדה. הם מעוצבים לפי התנועה האופיינית לטונה. בין הרובוטים המחקים תנועת דגיגון ידוע הפיתוח של פסטו: אקווה ריי. והרובוט שזז כמו מדוזה הוא Aqua Jelly מאותו מפתח.
עבודת מעגל
רוב מועדוני הרובוטיקה מיועדים לבתי ספר יסודיים ותיכוניים. אבל ילדים בגיל הגן אינם שוללים תשומת לב. התפקיד העיקרי כאן הוא שיחק על ידי פיתוח היצירתיות. ילדים בגיל הגן חייבים ללמוד לחשוב בחופשיות ולתרגם את הרעיונות שלהם ליצירתיות. לכן שיעורי רובוטיקה במעגלים לילדים מתחת לגיל 6 מכוונים לשימוש פעיל בקוביות ופשוטותבנאים.
תוכנית הלימודים בבית הספר בהחלט הופכת מסובכת יותר. זה מספק הזדמנות להכיר סוגים שונים של רובוטים, לנסות את עצמך בפועל, להתעמק במדע. דיסציפלינות חדשות חושפות את הפוטנציאל של הילד לרכוש מיומנויות וידע מקצועיים בתחום ההנדסה הנבחר.
Robotics
הפיתוח המודרני של הרובוטיקה נמצא בשלב כזה שנראה כי עומדת להתרחש פריצת דרך רבת עוצמה ברובוטיקה. זה אותו דבר עם שיחות וידאו וגאדג'טים לנייד. עד לאחרונה, כל זה נראה בלתי נגיש לצריכה המונית. והיום זה דבר שבשגרה שהפסיק להדהים. אבל כל תערוכה של רובוטיקה מראה לנו פרויקטים פנטסטיים הלוכדים את רוחו של אדם מעצם המחשבה על הכנסתו לחברה.
במערכת החינוך, ההתקנות המורכבות של רובוטים הן שמאפשרות ליישם תוכנית באמצעות פעילויות פרויקט, ביניהן פופולריות:
- ערכת בקרה מכטרוניקה.
- LEGO Mindstorms.
- Festo Didactic.
- Fischertechnik.
Management
לפי סוג ניהול המערכת יש:
- ביוטכני (פקודה, העתקה, חצי אוטומטי);
- automatic (תוכנה, אדפטיבית, אינטליגנטית);
- אינטראקטיבי (אוטומטי, פיקוח, אינטראקטיבי).
המשימות העיקריות של בקרת רובוט כוללות:
- תכנון תנועות ותנוחות;
- תכנון כוחות ורגעים;
- זיהוי של נתונים דינמיים וקינמטיים;
- ניתוח דיוק דינמי.
לפיתוח שיטות בקרה חשיבות רבה בתחום הרובוטיקה. זה חשוב עבור קיברנטיקה טכנית ותורת הבקרה האוטומטית.
