Kurzusok robotrendszerekkel való munkavégzésről. Robotiklubok: jövőbeli zsenik nevelése

A robotikus egyben mérnök, programozó és kibernetikus, ismernie kell a mechanika, a tervezéselmélet és az automata rendszerek vezérlését. Ezért ahhoz, hogy képzett szakember legyen ezen a területen, hatalmas tudással és gyakorlati készségekkel kell rendelkeznie a különböző területeken.

A jövő legnépszerűbb szakterületei a robotikához kapcsolódnak

A robotmérnökök robotok létrehozásával foglalkoznak. A projekt céljai alapján végiggondolják az elektronikát, a mozgás mechanikáját, programozzák a gépet bizonyos cselekvésekre. Sőt, a robot létrehozásával kapcsolatos munkát általában egy egész fejlesztői csapat végzi.

Nem elég azonban innovatív automatizált berendezéseket létrehozni, irányítani kell a működését, rendszeres ellenőrzést és javítást kell végezni. Ezt általában a szervizszemélyzet végzi.

Emellett a robotika folyamatosan fejlődik. A kibernetika, amely a bio- és nanotechnológiák kombinációját foglalja magában, virágzásnak indul. Az ezen a területen képzett szakemberek rendszeresen részt vesznek a kutatásban és forradalmi felfedezéseket tesznek.

A robotikában 7 népszerű szakterület létezik:

1. Elektronikai mérnök - robotikát fejleszt, berendezéseket javít, és biztosítja az elektronikus vezérlések megbízhatóságát.

2. Szervizmérnök - robotika karbantartásával, javításával foglalkozik, berendezések diagnosztikáját végzi, valamint képzést és tanácsadást biztosít a robotokat irányító kezelőknek.

3. A villamosmérnök az elektronikai eszközök univerzális szakembere, aki felelős az elektromos jelek helyes előállításáért, átalakításáért és képzéséért, valamint számos egyéb folyamat megvalósítását is biztosítja. Széles körű ismeretekkel kell rendelkeznie a fizika, a matematika és a kémia területén.

4. Robotika programozó - a célnak megfelelően szoftvereket fejleszt a robotok számára. Ezenkívül részt vesz a szolgáltatás karbantartásában, az innovatív mechanizmusok indításában és hibakeresésében.

5. 3D modellező szakember – egyesíti a vizualizáló és a modelltervező képességeit. A szakember feladatai közé tartozik a háromdimenziós robotikai modellek fejlesztése.

6. Alkalmazásfejlesztő - funkcionális alkalmazásokat hoz létre a robotika távvezérlésére.

7. A „Robotika” szakos tanár taníthat iskolásokat, szakegyetemi hallgatókat, tarthat haladó vagy felkészítő tanfolyamokat, folytathat továbbképzéseket, részt vehet szemináriumokon és előadásokon.

Hol tanítanak robotikát Oroszországban?

A robotikai szakembereket képező egyetemek:

1. Moszkvai Műszaki Egyetem (MIREA, MGUPI, MITHT) – www.mirea.ru

2. Moszkvai Állami Műszaki Egyetem „Stankin” – www.stankin.ru

3. Moszkvai Állami Műszaki Egyetem névadója. N. E. Bauman – www.bmstu.ru

4. Nemzeti Kutató Egyetem "MPEI" - mpei.ru

5. Skolkovo Tudományos és Technológiai Intézet – sk.ru

5. II. Miklós császár Moszkvai Állami Közlekedési Egyeteme – www.miit.ru

6. Moszkvai Állami Élelmiszertermelési Egyetem – www.mgupp.ru

7. Moszkvai Állami Erdészeti Egyetem – www.mgul.ac.ru

Távoktatások:

Az első orosz egyetem, amely online kurzusokat indított robotikában. Jelenleg az egyetemisták és a középiskolások két szakra iratkozhatnak be: „Gyakorlati robotika” és „A robotika alapjai”.

2. „Lectorium” oktatási projekt – www.lektorium.tv

Online tanfolyamokat tart a robotika alapjairól középiskolásoknak, diákoknak és szakembereknek.

3. Intel oktatási program – www.intel.ru

Klubok és klubok tinédzsereknek:

Az Innopolis Egyetem képzési programot indított iskolások számára Oroszország három régiójában.

2. "ROBOTRACK" klub Szaratovban - robotics-saratov.rf

3. „Robotok Ligája” Moszkvában – obraz.pro

4. Edu Craft képzési központ Moszkvában – www.edu-craft.ru

5. Saját robotklubjaim Szentpéterváron – hunarobo.ru

6. Krasznodari Robotika Akadémia – www.roboticsacademy.ru

7. A Moszkvai Politechnikai Múzeum Robotikai Laboratóriuma – www.roboticsacademy.ru

A körök és klubok teljes listája Oroszország minden városában megtalálható az edurobots.ru weboldalon.

Így bármilyen korú és szakterületű embernek lehetősége van gyorsan elsajátítani az automatizált rendszerek létrehozásának készségeit. Szinte minden képzésen bizonyítványt adnak ki, amely igazolja, hogy a hallgató elméleti és gyakorlati ismereteket szerzett a robotika fejlesztésében.

Valószínűleg minden szülő hallott már a robotika órákról. Manapság számos olyan klub és iskolai osztály létezik, amelyek azt ígérik, hogy a gyermekből a jövő igazi mérnökévé nevelnek - aki képes robotokat és Smart Home rendszereket létrehozni. Mi a robotika „három pillére”? Mit lehet igazán tanulni egy robotiklubtól? Hogyan válasszunk megfelelő klubot gyermekünk számára?

A törvény nem foglalkozik olyan részletesen a kiegészítő oktatással, mint az általános oktatással (a kiegészítő oktatást az Orosz Föderáció Oktatási Minisztériuma rendeletének 2000. május 3-i, 1726. sz. függeléke szabályozza). Az Oktatási Minisztérium 11 területet határoz meg, a tudományos és műszaki terület olyan tevékenységeket foglal magában, mint:

• tervezés és modellezés;
• műszaki tervezés és művészi tervezés;
• a technikai kultúra alapjai;
• fényképezés művészete;
• filmművészet és televízió;
• hangtechnika;
• mérnöki grafika;
• LEGO építés és modellezés;
• elektronika, rádiótechnika;
• robotika;
• világítástechnika;
• gépelt;
• információs kultúra és információs technológia.

A gyakorlatban a körök típusai átfedik egymást. Például a robotiklubokban a diákok különböző mértékben terveznek, elektronikát, világítástechnikát és még sok mást tanulnak.

Az iskola utáni programokra nincs állami szabvány. Az oktatási környezetben általánosan elfogadott normák és szabályok azonban már kialakultak – erősíti meg Vladislav Khalamov, az Orosz Oktatási Robotika Szövetség oktatási és módszertani központjának vezetője.

„A robotiklubok a 2000-es években kezdtek megjelenni, körülbelül 2005-re alakultak ki és egységesültek. Most már nagy módszertani bázissal rendelkezünk. Minden tanár megismerkedhet vele és átveheti” – mondja Vladislav Khalamov.

Minden fiatal robotikusnak el kell sajátítania bizonyos kompetenciákat.

A robotika „három pillére” a tervezés, a programozás és az elektronika. „Ezek a „bálnák” egymás után jönnek, az előző nélkül nehéz elsajátítani a következőt” – jegyzi meg Andrej Guryev, a „Quantorium Gyermek technológiai parkjai” szervezet szövetségi robotikai és csúcstechnológiai oktatója.

Alapfokon, amikor a gyerek például életkorából adódóan még nem járatos a témában, a körök megtanítják a tervezésre.

„Valami egyszerűvel kezdjük, a „rész” fogalmával, az összekapcsolás szabályaival. Ezek a tevékenységek 5 éves és idősebb gyermekek számára alkalmasak. 7 éves kortól (és idősebb kortól) áttérünk az apró részletekkel való tervezésre. Az órákon a gyerekek nemcsak tervezési készségeket kapnak, hanem úgynevezett soft skilleket is – megtanulnak csoportban és párban dolgozni, valamint kölcsönös segítségnyújtást” – folytatja Andrej Guryev.

A következő szint a programozás. A tanulók készleteket (például LEGO WeDo) és programokat használnak algoritmusok készítéséhez, hibák elemzéséhez és első projektjeik megírásához.

A fémrobotika a tervezés összetettebb szintje. Itt motorok és elektromos áramkörök egészítik ki a tervezést.

Következő - az Arduino mikrokontrollerek elektronikája és programozása. Ez a szint haladónak minősül. A gyerekek megtanulnak forrasztópákával dolgozni, és saját maguk készítenek alkatrészeket gépek és 3D nyomtatók segítségével. Az Arduino platformon lévő szenzorokkal ellátott, gyermek által programozott robot nem csak egy adott pályán mozoghat, hanem figyelembe veszi a változó külső környezetet és önállóan kerüli el az akadályokat.

Az egyik szintről a másikra való átmenetet legtöbbször nem a tanuló életkora, hanem tudása határozza meg. A körökben lévő csoportokat gyakran a gyermek felkészültségének megfelelően alakítják ki. Andrey Guryev 7 képzési szintet azonosít. A „nulla” szintről a „felhasználói” szintre való átlépéshez 2-36 óra edzés szükséges. A következő szint, a „haladó felhasználó” átlagosan legfeljebb 144 akadémiai óra speciális leckét igényel. Következő - „Amatőr” (körülbelül 500 óra), „Master” (2000 óra), „Expert” (10 000 óra), „Pro” (több mint 10 000 óra), „Guru” (végtelen).

A gyermek szintjének meghatározásához elegendő, ha elviszi az első leckére. Leggyakrabban körökben a tesztelést azelőtt végzik el, hogy a gyerekeket alcsoportokba osztanák.

Minden szint, akárcsak a teljességük, ciklikus. A szakértők megjegyzik, hogy például a tervezést különböző szinteken lehet tanulmányozni - az egyszerűtől a legbonyolultabbig. Tehát a programozás egyszerű vizuális környezetekkel, például a Scratch-el kezdődik, bonyolultabbá válik, és „felnőtt” programíráshoz vezet.

A robotika órák a fő célhoz vezetnek - megtanítani a gyermeket olyan programozható struktúrák tervezésére és létrehozására, amelyek „tudnak” valami hasznosat tenni. Emellett a robotika órák szélesítik a látókörödet és segítenek az iskolai tantárgyak elsajátításában. Victor Tarapata, a „PILOT. Tudáslaboratórium”, a robotika órák lehetővé teszik, hogy sikeressé válj az életben, valamint:

1. Alapvető gondolatok kialakítása a hallgatók körében a mérnöki kultúra területén.
2. A tanulók érdeklődésének fejlesztése a természettudományok és az egzakt tudományok iránt.
3. Fejlessze a nem szabványos gondolkodást, valamint a keresési készségeket az alkalmazott problémák megoldásában.
4. Oktatási intézményben megvalósítható robotikai megoldások bevonásával olyan tantárgyakból, mint a matematika, számítástechnika, fizika, biológia, ökológia, kémia, a kognitív érdeklődés és motiváció fejlesztése a mérnöki szakterületek tanulása és választása iránt.
5. A serdülők és fiatalok kreatív potenciáljának fejlesztése a robotok tervezése és programozása során

Ellenőrző lista a robotiklub kiválasztásához:

• Ha valóban lehetősége van több klub közül választani, Vladislav Khalamov azt tanácsolja, hogy figyeljen a többi szülő véleményére. A szóbeszéd továbbra is a legjobb kommunikációs csatorna a csúcstechnológia kora ellenére.
• Érdemes elgondolkodni a klubváltáson, ha a tanítványai soha nem vettek részt versenyeken. Napjainkban minden városban tartanak robotika fesztiválokat és versenyeket, amelyek után a városi díjazottak és győztesek regionális, szövetségi és nemzetközi szintre lépnek. A tanulásban a versengő elem a dinamikusabb fejlődést szorgalmazza, az erős riválisok példáján szinte végtelen lehetőségeket mutatva saját tudásunk fejlesztésére.
• Kérdezd meg a tanárokat, hogy a gyerekek csinálnak-e mást a szokásos feladatokon kívül? Jó, ha a bögre nem csak szabvány alkatrészeket használ, és az utasítások szerint szereli össze a modelleket. Kiváló mutató a kézi munka. Természetesen fontos, hogy a tanuló „fejjel dolgozzon”, de egy-egy eszköz (fűrész, reszelő, 3D nyomtató, forrasztópáka) elsajátítása nagy fejlesztés.
• Válasszon alkalmazott bögréket. Fontos, hogy a tanár megértse és elmagyarázza a tanulóknak, hogyan kapcsolódik a robotika az iskolai tantárgyakhoz: informatikához, fizikához, kémiához, sőt biológiához és történelemhez is. A természettudományokat az iskolában gyakran úgy mutatják be, mint ami elszakad a tanuló valóságától. A robotikán keresztül éppen ellenkezőleg, elérhető formában el lehet magyarázni például, hogy miért fontosak a fizika törvényei, és hogyan lehet hasznos megérteni őket az életben.

Századunk gyermekei már hozzászoktak mindenféle modern eszközhöz, amely szinte születésüktől fogva körülveszi őket. Ide tartoznak az okostelefonok, táblagépek és laptopok. Néhány gazdag családnak még saját robotja is van – meglepő módon, de igaz. Porszívóznak, takarítanak, ablakokat mosogatnak, mosogatnak – egyszóval minden lehetséges módon megkönnyítik egy modern háziasszony életét. Sok gyerek látott már robotokat filmekben és rajzfilmekben, kiállításokon és szórakoztató központokban.

A „Hogyan működik egy robot?” kérdés valószínűleg sok modern óvodást és idősebb gyereket aggaszt. Egyre több technológiai központ, klub, laboratórium jelenik meg városunkban, ahol a fiatal technológiai szerelmesek nemcsak megtudhatják, miből készülnek a robotok, de idővel meg is tanulják építeni őket. Kérjük, vegye figyelembe, hogy az ilyen órákat gyakran 4 évesnél fiatalabb gyermekek is látogathatják, sőt néha még korábban is.

A robotika órák lehetővé teszik a gyerekek kreatív és kreatív képességeinek fejlesztését, matematikai készségek fejlesztését, valamint ismeretek megszerzését a tervezés, az algoritmizálás és a programozás területén. Emellett fejleszti a figyelmességet, a pontosságot, a szorgalmat, a precizitást – elvégre az összetett modellek megalkotása ékszert, precíz munkát igényel.

Miért kell robotokat létrehozni a részben

A robotika meglehetősen sajátos, de természetesen érdekes üzlet, amelyet sok srác imád. A helyzet az, hogy szó szerint életre keltik „kedvenceiket”: még ha eleinte nem is különösebben bonyolultak, a gyerek megérti, hogy képes önállóan is modellt alkotni. Természetesen ezt otthon is megteheti a szüleivel, de jobb, ha ellátogat egy speciális részlegbe, mert most már rengeteg van. Olyan mesterek tanítják őket, akik pontosan tudják, mire van szükségük a gyerekeknek egy robot létrehozásához, hogyan lehet a legjobban megszervezni a munka és a pihenés folyamatát, hogyan tanítsák meg a gyerekeket csapatmunkára, és biztosítsák a töltéseik biztonságát. Még az egészséges versengés is lehetővé teszi a tanulók számára, hogy intenzívebb gondolkodásra kényszerítsék magukat, és új célokat tűzzenek ki maguk elé.

A robotok két gyakori típusa

A tömeges felhasználásra szánt robotok osztályai között, amelyek ma a tudományban és a termelésben a legfontosabbak, vannak mobil és manipulatív robotok. Az első egy automata gép, amely két fontos elemmel van felszerelve. Ez egy mozgó alváz és vezérelt meghajtók. Az ilyen robotok közé tartozik a gyalogló, a lánctalpas, az úszó, a kerekes, a kúszó és a repülő. A manipulációs robot számos mobilitási fokozatú manipulátorral van felszerelve. Egy ilyen robot szoftveres vezérlése motoros funkciókat biztosít a gyártás során. A rakodógép lehet mobil vagy álló is. A szerkezetek padlóra szerelhetők, portálosak vagy felfüggesztettek is lehetnek. Ma már széles körben használják a gép- és műszergyártó vállalkozások.

Új idők – új erkölcsök. Ez a jól ismert állítás az élet számos területén alkalmazható. Még a gyerek körválasztásának kérdésére is. Ne feledje, milyen további tevékenységekre vitték a gyerekeket iskola után korábban - kézimunka, rajz, rádiótechnika, zene. Most programozási és robotikai tanfolyamok is felkerültek a régóta ismert listára. És ha az első korunkban senkit sem lep meg, akkor a másodikkal nehézségek adódnak. Mit fog tenni gyerek robotiklubbanés hogy szüksége van-e az ott megszerzett tudásra - erről és még sok másról később fogunk beszélni.

Gyermekrobotika klub: mi ez és miért van szükség rá?

Már a névből is kiderül, hogy a robotokhoz kötődnek. Az ilyen órákon a gyerekek különféle eszközöket tanulnak - a legegyszerűbb modellektől a bonyolult mechanizmusokig, beleértve például a 3D nyomtatókat és sok más típusú berendezést.

A tanulási folyamat során a gyermeknek részletesen meg kell tanulnia működésük elvét, meg kell tanulnia, hogyan néznek ki a mikroáramkörök, hogyan programozzák a robotot és sok más érdekes dolgot. És még több is! IN robotikai klub A gyerekek megtervezhetik saját mechanizmusaikat.

Általában minden a játékok készítésével kezdődik - a tanárok így próbálják felkelteni diákjaikat a tervezési folyamatban. Ezt követően a gyerekek teljes értékű robotokat, például robotporszívókat fejleszthetnek és programozhatnak. Igen, ugyanazok, amelyek most több tízezer rubelbe kerülnek a boltokban. Ugyanakkor a hallgatók hatalmas mennyiségű fizika, mechanika, 3D tervezés, programozás és mérnöki tudást sajátítanak el. Tulajdonképpen robotiklubok- ezek igazi szállítószalagok ahhoz, hogy a gyerekeket technikai zsenivé varázsolják.

Egy ilyen klubba gyermekét 5-6 éves kortól írathatja. De ez nem általános szabály minden robotikai iskolában. Néhányuk csak tinédzsereket fogad el, mások - általános iskolás korú gyermekeket. Ezeket a pontokat tehát külön kell tisztázni.

Még egyszer a robotiklub órák előnyeiről

Fentebb már szó esett arról, hogy a robotok tanulmányozásával a gyermek rengeteg tudást és készségeket sajátít el. Lehetősége lesz olyan dolgok megismerésére, amelyeket az iskolai fizika, számítástechnika és munkaügyi tanfolyamokon nem tanítanak. A klubokban végzett tevékenységek a speciális készségek mellett számos általános képességet is fejlesztenek, például a logikus gondolkodást és a rendszerszemléletet, a kitartást, a koncentrációt és a figyelmességet. És ne feledkezzünk meg a kreatív gondolkodásról és a kreativitásról - végül is körökben a gyerekek összeállíthatják saját egyedi robotjukat, és itt nincs szükség képzelőerőre.

A robotok tervezése hatással van a finommotorika fejlesztésére is, ami különösen fontos a kisgyermekek számára. De a legfontosabb dolog az, hogy a gyermeket előre felkészítsék az iskolai tananyagra.

Például a fizika 7. osztálytól jelenik meg az órarendben. Ha a gyermek járni kezd robotikai klubáltalános iskolában, majd 7. osztályra biztos tudásalapja lesz ebben a témában. Ennek megfelelően sokkal könnyebben fog tanulni.

A tanulás szeretetének elsajátítása

Ezzel a feladattal is nagy lendülettel megbirkózik. Itt, az iskolától eltérően, a gyermek nem csak ül az asztalnál, fejét a kezére támasztva, és hallgatja a tanár előadásait, amelyek nem mindig érdekesek.

A körben mindig elfoglalt, csodálatos dolgokat alkot, egyszerű vas- és műanyagdarabokat kelt életre. Ez kiváló motiváció a munkához, ami a gyakorlatban is bizonyítja, hogy például a fizika valóban lenyűgöző tantárgy, nem pedig érthetetlen szavak halmaza egy tankönyvben.

Robotika klubok Oroszországban

Hazánkban elég van belőlük ahhoz, hogy egy cikkben mindet felsoroljuk, ugyanakkor kevés - nem minden régióban lehet iskolába, robotiklubba beíratni gyermekét.

Az ilyen körök többsége természetesen Moszkvában van. A legnagyobb közülük a League of Robots. 2014-ben alapították, és 100 részleggel rendelkezik Moszkvában és a régióban. Itt a gyerekeket tervezésre, mikrokontrollerek programozására, automatikus vezérlés elméletére és még sok másra tanítják.

Egyre népszerűbb az Edu-Craft Programozó és Robotika Központ. Ez a szervezet is 2014 óta működik, de nem rendelkezik olyan kiterjedt szekcióhálózattal, mint a League of Robots. Itt a tervezés mellett a soft skillek (olyan készségek, amelyek megnyilvánulásait nehéz azonosítani és egyértelműen kimutatni) fejlesztésére is figyelmet fordítanak.

Ezenkívül Oroszország egész területén vannak ilyen gyermekrészlegek és robotiklubok:

• My-Robot (Szentpétervár);
• A robotika alapjai (Nizsnyij Tagil);
• Robotics OCTTU (Rosztov-Don);
• Robotika Akadémia (Perm);
• RoboLaboratory (Ufa);
• Robocube robotstúdió (Krasznodar);
• Murmanszki Régió Robotikai Erőforrás Központja stb.