วันนี้คลาสวิทยาการหุ่นยนต์กำลังเป็นที่นิยมอย่างมาก สำหรับเด็กนักเรียน บทเรียนดังกล่าวช่วยสร้างและพัฒนาความคิดเชิงวิพากษ์ เรียนรู้วิธีเข้าถึงกระบวนการแก้ปัญหาระดับความซับซ้อนต่างๆ อย่างสร้างสรรค์ และยังเพิ่มทักษะการทำงานเป็นทีม
คนรุ่นใหม่
การศึกษาสมัยใหม่กำลังก้าวไปสู่การพัฒนารอบใหม่ นักการศึกษาและผู้ปกครองจำนวนมากกำลังมองหาโอกาสที่จะสนใจเด็กในด้านวิทยาศาสตร์ ปลูกฝังความรักในการเรียนรู้ และขับเคลื่อนพวกเขาด้วยความปรารถนาที่จะสร้างและคิดนอกกรอบ รูปแบบการนำเสนอแบบดั้งเดิมของเนื้อหาได้สูญเสียความเกี่ยวข้องไปนานแล้ว คนรุ่นใหม่ไม่เหมือนบรรพบุรุษ พวกเขาต้องการเรียนรู้อย่างมีชีวิตชีวา น่าสนใจ และโต้ตอบได้ ยุคนี้เน้นเทคโนโลยีสมัยใหม่อย่างง่ายดาย เด็ก ๆ ต้องการพัฒนาในลักษณะที่ไม่เพียงแต่ให้ทันกับเทคโนโลยีที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว แต่ยังต้องมีส่วนร่วมโดยตรงในกระบวนการนี้ด้วย
หลายคนสนใจ: “หุ่นยนต์คืออะไร? คุณสามารถเรียนรู้สิ่งนี้ได้ที่ไหน”.
การศึกษากับหุ่นยนต์
วินัยทางวิชาการนี้รวมถึงเช่นวิชาต่างๆ เช่น การออกแบบ การเขียนโปรแกรม อัลกอริธึม คณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ และสาขาวิชาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรม World Robotics Olympiad (World Robotics Olympiad - WRO) จัดขึ้นทุกปี ในด้านการศึกษา การแข่งขันครั้งนี้เป็นการแข่งขันครั้งใหญ่เพื่อทำความเข้าใจว่าหุ่นยนต์คืออะไรสำหรับผู้ที่พบเห็นในหัวข้อที่คล้ายคลึงกันเป็นครั้งแรก เปิดโอกาสให้ได้ลองใช้ผู้เข้าร่วมจากกว่า 50 ประเทศ เข้าร่วมการแข่งขันประมาณ 20,000 ทีมซึ่งรวมถึงเด็กอายุ 7 ถึง 18 ปี
เป้าหมายหลักของ WRO: การพัฒนาและเผยแพร่ความคิดสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ความคิดสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิค) และหุ่นยนต์ในหมู่เยาวชนและเด็ก การแข่งขันกีฬาโอลิมปิกดังกล่าวเป็นเครื่องมือการศึกษาที่ทันสมัยของศตวรรษที่ 21
คุณสมบัติใหม่
เพื่อให้เด็กๆ เข้าใจมากขึ้นว่าหุ่นยนต์คืออะไร การแข่งขันจะใช้ทักษะทางทฤษฎีและการปฏิบัติที่ได้รับในห้องเรียนเป็นส่วนหนึ่งของงานชมรมและหลักสูตรของโรงเรียนสำหรับการศึกษาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและวิทยาศาสตร์ที่แน่นอน ความหลงใหลในสาขาวิชาวิทยาการหุ่นยนต์ค่อยๆ พัฒนาไปสู่ความปรารถนาที่จะเรียนรู้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ เช่น คณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ วิทยาการคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยี
WRO เป็นโอกาสพิเศษสำหรับผู้เข้าร่วมและผู้สังเกตการณ์ ไม่เพียงแต่เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมว่าหุ่นยนต์คืออะไร แต่ยังเพื่อพัฒนาทักษะความคิดสร้างสรรค์และการคิดอย่างมีวิจารณญาณซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งในศตวรรษที่ 21
การฝึก
ความสนใจในสาขาวิชาวิทยาการหุ่นยนต์เพิ่มขึ้นทุกวันฐานวัสดุมีการปรับปรุงและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง แนวคิดมากมายที่จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ยังคงเป็นความฝันได้กลายเป็นความจริง การศึกษาหัวข้อ "พื้นฐานของวิทยาการหุ่นยนต์" เป็นไปได้สำหรับเด็กจำนวนมาก ในบทเรียน เด็กๆ เรียนรู้ที่จะแก้ปัญหาด้วยทรัพยากรที่จำกัด ประมวลผลและดูดซึมข้อมูล และนำไปใช้อย่างถูกวิธี
ลูกเรียนง่าย. คนรุ่นใหม่สมัยใหม่ที่นำอุปกรณ์ต่างๆ มาใช้ มักจะไม่มีปัญหาในการเรียนรู้วินัย "พื้นฐานของวิทยาการหุ่นยนต์" ซึ่งขึ้นอยู่กับความต้องการและความต้องการความรู้ใหม่
ต้องระบุด้วยว่าผู้ใหญ่ยังฝึกใหม่ยากกว่าสอนใจเด็กที่บริสุทธิ์แต่กระหายน้ำ แนวโน้มในเชิงบวกคือการให้ความสนใจอย่างมากต่อการเผยแพร่วิทยาการหุ่นยนต์ในหมู่เยาวชนโดยรัฐบาลรัสเซีย และนี่เป็นเรื่องที่เข้าใจได้ เนื่องจากงานในการปรับปรุงการศึกษาด้านวิศวกรรมให้ทันสมัยและการดึงดูดผู้เชี่ยวชาญรุ่นใหม่ เป็นเรื่องของความสามารถในการแข่งขันของรัฐในเวทีระหว่างประเทศ
ความสำคัญของเรื่อง
วันนี้ประเด็นเฉพาะของกระทรวงศึกษาธิการคือการนำวิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาเข้าสู่แวดวงสาขาวิชาของโรงเรียน ถือเป็นส่วนสำคัญของการพัฒนา ในบทเรียนเทคโนโลยี เด็กๆ ควรได้รับแนวคิดเกี่ยวกับการพัฒนาเทคโนโลยีและการออกแบบที่ทันสมัย ซึ่งเปิดโอกาสให้พวกเขาได้ประดิษฐ์และสร้างตัวเอง นักศึกษาไม่จำเป็นต้องเป็นวิศวกร แต่ทุกคนควรมีโอกาส
โดยทั่วไปแล้ว บทเรียนเกี่ยวกับวิทยาการหุ่นยนต์นั้นยอดเยี่ยมมากเป็นที่น่าสนใจสำหรับเด็ก เป็นสิ่งสำคัญสำหรับทุกคนที่จะเข้าใจสิ่งนี้ - ทั้งครูและผู้ปกครอง ชั้นเรียนดังกล่าวเปิดโอกาสให้เห็นสาขาวิชาอื่นๆ ในมุมมองที่ต่างออกไป เพื่อให้เข้าใจความหมายของการศึกษา แต่ความหมาย ความเข้าใจว่าทำไมสิ่งนี้จึงจำเป็น ที่ขับเคลื่อนจิตใจของพวกผู้ชาย การหายตัวไปของเขาทำให้ความพยายามของครูและผู้ปกครองเป็นโมฆะ
ปัจจัยสำคัญคือการสอนวิทยาการหุ่นยนต์นั้นไม่เครียดและน่าสนใจสำหรับเด็ก นี่ไม่ใช่เพียงการพัฒนาบุคลิกภาพของนักเรียนเท่านั้น แต่ยังเป็นโอกาสในการหลีกหนีจากถนน สภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย เวลาว่าง และผลที่ตามมาด้วย
กำเนิด
ชื่อจริงของวิทยาการหุ่นยนต์มาจากหุ่นยนต์ภาษาอังกฤษที่สอดคล้องกัน นี่คือวิทยาศาสตร์ประยุกต์ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาระบบอัตโนมัติทางเทคนิค ในการผลิต มันเป็นหนึ่งในพื้นฐานทางเทคนิคหลักของการทำให้เข้มข้นขึ้น
กฎของวิทยาการหุ่นยนต์ทั้งหมด เช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์ นั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, กลศาสตร์, เทเลเมคานิกส์, เมคคาทรอนิกส์, วิทยาการคอมพิวเตอร์, วิศวกรรมวิทยุ, วิศวกรรมไฟฟ้า วิทยาการหุ่นยนต์แบ่งออกเป็นอุตสาหกรรม การก่อสร้าง การแพทย์ อวกาศ การทหาร ใต้น้ำ การบิน และครัวเรือน
แนวคิดของ "หุ่นยนต์" ถูกใช้ครั้งแรกในเรื่องราวของเขาโดยนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ Isaac Asimov ในปี 1941 (เรื่อง "The Liar")
คำว่า "หุ่นยนต์" ถูกสร้างขึ้นในปี 1920 โดยนักเขียนชาวเช็ก Karel Capek และน้องชายของเขา Josef มันถูกรวมอยู่ในนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง "Rossum's Universal Robots" ซึ่งจัดแสดงในปี 1921 และประสบความสำเร็จอย่างมากจากผู้ชม วันนี้คุณสามารถดูวิธีการบรรทัดที่ระบุในบทละครได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางในแง่ของการถ่ายภาพยนตร์แนวนิยายวิทยาศาสตร์ สาระสำคัญของโครงเรื่อง: เจ้าของโรงงานกำลังพัฒนาและปรับเปลี่ยนการผลิตหุ่นยนต์จำนวนมากที่สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องพัก แต่หุ่นยนต์เหล่านี้กลับกลายเป็นกบฏต่อผู้สร้าง
ตัวอย่างประวัติศาสตร์
การเริ่มต้นของวิทยาการหุ่นยนต์เป็นเรื่องที่น่าสนใจในสมัยโบราณ นี่คือหลักฐานจากซากของรูปปั้นเคลื่อนไหวที่สร้างขึ้นในศตวรรษที่ 1 ก่อนคริสตกาล โฮเมอร์เขียนในอีเลียดเกี่ยวกับสาวใช้ที่ทำจากทองคำซึ่งสามารถพูดและคิดได้ ทุกวันนี้ จิตใจที่หุ่นยนต์ได้รับนั้นเรียกว่าปัญญาประดิษฐ์ นอกจากนี้ วิศวกรเครื่องกลชาวกรีกโบราณ Archytas of Tarentum ยังได้รับเครดิตในการออกแบบและสร้างนกพิราบบินกล งานนี้มีขึ้นเมื่อราว 400 ปีก่อนคริสตกาล
มีตัวอย่างมากมาย พวกเขาได้รับการเปิดเผยอย่างดีในหนังสือของ Makarov I. M. และ Topcheeva Yu. I. "วิทยาการหุ่นยนต์: ประวัติศาสตร์และมุมมอง". มันบอกอย่างเป็นที่นิยมเกี่ยวกับต้นกำเนิดของหุ่นยนต์สมัยใหม่ และยังสรุปเกี่ยวกับหุ่นยนต์แห่งอนาคตและการพัฒนาที่สอดคล้องกันของอารยธรรมมนุษย์
ประเภทของหุ่นยนต์
ในตอนนี้ คลาสที่สำคัญที่สุดของหุ่นยนต์เอนกประสงค์คือมือถือและบงการ
Mobile เป็นเครื่องจักรอัตโนมัติที่มีแชสซีที่เคลื่อนที่และไดรฟ์ที่ควบคุม หุ่นยนต์เหล่านี้เดินได้, เข็น, หนอน, คลาน, ลอย, บินได้
การจัดการเป็นแบบเคลื่อนที่อัตโนมัติหรือแบบเคลื่อนที่เครื่องจักรที่ประกอบด้วยหุ่นยนต์ควบคุมที่มีอิสระหลายระดับและการควบคุมซอฟต์แวร์ที่ทำหน้าที่ควบคุมมอเตอร์และการผลิต หุ่นยนต์ดังกล่าวมีอยู่ในรูปแบบพื้น พอร์ทัล หรือแบบแขวน มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องมือและการสร้างเครื่องจักร
วิธีการเคลื่อนไหว
หุ่นยนต์ล้อและตีนตะขาบถูกใช้อย่างแพร่หลาย การเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์เดินเป็นงานที่ยากของไดนามิก หุ่นยนต์ดังกล่าวยังไม่สามารถมีการเคลื่อนไหวที่มั่นคงในตัวบุคคลได้
เกี่ยวกับหุ่นยนต์บินได้ เราสามารถพูดได้ว่าเครื่องบินสมัยใหม่ส่วนใหญ่จะเป็นแค่พวกมัน แต่พวกมันถูกควบคุมโดยนักบิน ในขณะเดียวกัน Autopilot ก็สามารถควบคุมการบินได้ในทุกขั้นตอน หุ่นยนต์บินได้รวมถึงโดรน (UAV) และขีปนาวุธล่องเรือย่อยของคลาสย่อย อุปกรณ์ดังกล่าวมีน้ำหนักเบาและทำภารกิจอันตรายได้จนถึงการยิงตามคำสั่งของผู้ปฏิบัติงาน นอกจากนี้ยังมีรถออกแบบที่สามารถยิงได้อย่างอิสระ
มีหุ่นยนต์บินที่ใช้วิธีการเคลื่อนไหวที่เพนกวิน แมงกะพรุน และปลากระเบนใช้ วิธีการเคลื่อนไหวนี้สามารถเห็นได้ในหุ่นยนต์ Air Penguin, Air Ray, Air Jelly ผลิตโดย Festo แต่หุ่นยนต์ RoboBee ใช้วิธีการบินของแมลง
ในบรรดาหุ่นยนต์คลาน มีพัฒนาการหลายอย่างที่คล้ายคลึงกันในการเคลื่อนที่ของหนอน งู และทาก ในกรณีนี้ หุ่นยนต์ใช้แรงเสียดทานบนพื้นผิวขรุขระหรือความโค้งของพื้นผิว การเคลื่อนไหวที่คล้ายกันมีประโยชน์สำหรับพื้นที่แคบ หุ่นยนต์ดังกล่าวมีความจำเป็นในการค้นหาผู้คนภายใต้ซากปรักหักพังของอาคารที่ถูกทำลาย หุ่นยนต์คล้ายงูสามารถเคลื่อนที่ผ่านน้ำได้ (เช่น ACM-R5 ที่ผลิตในญี่ปุ่น)
หุ่นยนต์เคลื่อนที่บนพื้นผิวแนวตั้งใช้วิธีต่อไปนี้:
- เหมือนผู้ชายปีนกำแพงด้วยหิ้ง (หุ่นยนต์ Stanford Capuchin);
- เหมือนตุ๊กแกที่ติดตั้งถ้วยดูดสูญญากาศ (Wallbot" และ Stickybot)
ในบรรดาหุ่นยนต์ลอยน้ำ มีพัฒนาการมากมายที่ดำเนินตามหลักการเลียนแบบปลา ประสิทธิภาพของการเคลื่อนไหวดังกล่าวสูงกว่าประสิทธิภาพการเคลื่อนที่ด้วยใบพัดถึง 80% การออกแบบดังกล่าวมีระดับเสียงต่ำและมีความคล่องแคล่วสูง นี่คือเหตุผลที่พวกเขาเป็นที่สนใจของนักวิจัยด้านอวกาศใต้น้ำเป็นอย่างมาก หุ่นยนต์เหล่านี้รวมถึง University of Essex Robotic Fish and Tuna พัฒนาโดย Field Robotics Institute พวกมันถูกจำลองตามลักษณะการเคลื่อนไหวของปลาทูน่า ในบรรดาหุ่นยนต์ที่เลียนแบบการเคลื่อนไหวของปลากระเบน การพัฒนาของ Festo เป็นที่รู้จัก: Aqua Ray และหุ่นยนต์ที่เคลื่อนไหวเหมือนแมงกะพรุนก็คือ Aqua Jelly จากผู้พัฒนาคนเดียวกัน
งานวงกลม
สโมสรหุ่นยนต์ส่วนใหญ่มุ่งสู่โรงเรียนประถมศึกษาและมัธยมศึกษา แต่เด็กวัยก่อนวัยเรียนไม่ได้ถูกกีดกันจากความสนใจ บทบาทหลักที่นี่เล่นโดยการพัฒนาความคิดสร้างสรรค์ เด็กก่อนวัยเรียนต้องเรียนรู้ที่จะคิดอย่างอิสระและแปลความคิดของตนเป็นความคิดสร้างสรรค์ นั่นคือเหตุผลที่ชั้นเรียนหุ่นยนต์เป็นวงกลมสำหรับเด็กอายุต่ำกว่า 6 ปีมีจุดมุ่งหมายเพื่อการใช้งานลูกบาศก์และเรียบง่ายตัวสร้าง
หลักสูตรโรงเรียนเริ่มซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ เป็นโอกาสในการทำความคุ้นเคยกับหุ่นยนต์ประเภทต่างๆ ทดลองปฏิบัติจริง เจาะลึกวิทยาศาสตร์ สาขาวิชาใหม่เผยให้เห็นศักยภาพของเด็กที่จะได้รับทักษะและความรู้ทางวิชาชีพในสาขาวิศวกรรมที่เลือก
วิทยาการหุ่นยนต์
การพัฒนาวิทยาการหุ่นยนต์สมัยใหม่อยู่ในขั้นที่ดูเหมือนว่าความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านวิทยาการหุ่นยนต์กำลังจะเกิดขึ้น เช่นเดียวกับการโทรวิดีโอและอุปกรณ์พกพา จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ ทั้งหมดนี้ดูเหมือนไม่สามารถเข้าถึงได้สำหรับการบริโภคจำนวนมาก และวันนี้มันเป็นเรื่องธรรมดาที่หยุดประหลาดใจ แต่การจัดแสดงวิทยาการหุ่นยนต์แต่ละครั้งจะแสดงให้เราเห็นถึงโครงการอันยอดเยี่ยมที่ดึงดูดจิตวิญญาณของบุคคลจากความคิดเพียงว่าพวกเขาจะแนะนำตัวเข้าสู่สังคม
ในระบบการศึกษา การติดตั้งหุ่นยนต์ที่ซับซ้อนทำให้สามารถใช้งานโปรแกรมโดยใช้กิจกรรมของโครงการได้ ซึ่งเป็นที่นิยมในหมู่คนเหล่านี้:
- ชุดควบคุมเมคคาทรอนิกส์
- เลโก้ Mindstorms.
- Festo การสอน
- Fischertechnik.
การจัดการ
ตามประเภทของการจัดการระบบมี:
- biotechnical (คำสั่ง, คัดลอก, กึ่งอัตโนมัติ);
- อัตโนมัติ (ซอฟต์แวร์ ปรับอัตโนมัติ อัจฉริยะ);
- แบบโต้ตอบ (อัตโนมัติ ควบคุม โต้ตอบ)
งานหลักของการควบคุมหุ่นยนต์ ได้แก่:
- การวางแผนการเคลื่อนไหวและตำแหน่ง;
- กำลังวางแผนและช่วงเวลา;
- การระบุข้อมูลไดนามิกและจลนศาสตร์
- การวิเคราะห์ความแม่นยำแบบไดนามิก
การพัฒนาวิธีการควบคุมมีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านวิทยาการหุ่นยนต์ นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับเทคนิคไซเบอร์เนติกส์และทฤษฎีการควบคุมอัตโนมัติ