დღეს რობოტიკის გაკვეთილები ძალიან პოპულარული ხდება. სკოლის მოსწავლეებისთვის ასეთი გაკვეთილები ხელს უწყობს კრიტიკული აზროვნების ჩამოყალიბებასა და განვითარებას, სწავლობენ კრეატიულად მიდგომას სხვადასხვა დონის სირთულის პრობლემების გადაჭრის პროცესს და ასევე გუნდური მუშაობის უნარების შეძენას.
ახალი თაობა
თანამედროვე განათლება განვითარების ახალ რაუნდზე გადადის. ბევრი პედაგოგი და მშობელი ეძებს შესაძლებლობას დააინტერესოს ბავშვები მეცნიერებით, ჩაუნერგოს სწავლის სიყვარული და დააკისროს მათ შექმნისა და აზროვნების სურვილი. მასალის წარდგენის ტრადიციულმა ფორმებმა დიდი ხანია დაკარგა აქტუალობა. ახალი თაობა არ ჰგავს თავის წინაპრებს. მათ სურთ ისწავლონ ცოცხალი, საინტერესო, ინტერაქტიული გზით. ეს თაობა ადვილად ორიენტირებულია თანამედროვე ტექნოლოგიებზე. ბავშვებს სურთ, განვითარდნენ ისე, რომ არა მხოლოდ სწრაფად განვითარებადი ტექნოლოგიების ტემპით გაგრძელდეს, არამედ უშუალოდ მიიღონ მონაწილეობა ამ პროცესში.
ბევრ მათგანს აინტერესებს: „რა არის რობოტიკა? სად შეიძლება ამის სწავლა?”
განათლება და რობოტები
ეს აკადემიური დისციპლინა მოიცავს ასეთებსსაგნები, როგორიცაა დიზაინი, პროგრამირება, ალგორითმი, მათემატიკა, ფიზიკა და ინჟინერიასთან დაკავშირებული სხვა დისციპლინები. რობოტიკის მსოფლიო ოლიმპიადა (World Robotics Olympiad - WRO) ყოველწლიურად იმართება. საგანმანათლებლო სფეროში, ეს არის მასიური კონკურსი, რათა უკეთ გავიგოთ რა არის რობოტიკა მათთვის, ვინც პირველად შეხვდება მსგავს საგანს. ეს საშუალებას იძლევა 50-ზე მეტი ქვეყნიდან გამოსცადონ საკუთარი ძალები. შეჯიბრზე 20 ათასამდე გუნდი მოდის, მათ შორის 7-დან 18 წლამდე ბავშვები.
WRO-ს მთავარი მიზანი: ახალგაზრდებსა და ბავშვებში სამეცნიერო და ტექნოლოგიური შემოქმედების (სამეცნიერო და ტექნიკური შემოქმედების) და რობოტიკის განვითარება და პოპულარიზაცია. ასეთი ოლიმპიადები 21-ე საუკუნის თანამედროვე საგანმანათლებლო ინსტრუმენტია.
ახალი ფუნქციები
იმისთვის, რომ ბავშვებმა უკეთ გაიგონ რა არის რობოტიკა, კონკურსი იყენებს კლასში მიღებულ თეორიულ და პრაქტიკულ უნარებს, როგორც კლუბური მუშაობის ნაწილი და სასკოლო სასწავლო გეგმა საბუნებისმეტყველო და ზუსტი მეცნიერებების შესასწავლად. რობოტიკის დისციპლინისადმი გატაცება თანდათან გადაიქცევა უფრო ღრმად შესწავლის სურვილში, როგორიცაა მათემატიკა, ფიზიკა, კომპიუტერული მეცნიერება და ტექნოლოგია.
WRO არის უნიკალური შესაძლებლობა მისი მონაწილეებისთვის და დამკვირვებლებისთვის არა მხოლოდ გაიგონ მეტი რა არის რობოტიკა, არამედ განავითარონ კრეატიულობისა და კრიტიკული აზროვნების უნარები, რაც ასე აუცილებელია 21-ე საუკუნეში.
ტრენინგი
რობოტიკის საგანმანათლებლო დისციპლინისადმი ინტერესი ყოველდღიურად იზრდება.მატერიალური ბაზა მუდმივად იხვეწება და ვითარდება, ბევრი იდეა, რომელიც ბოლო დრომდე ოცნებად რჩებოდა, დღეს რეალობაა. საგნის „რობოტიკის საფუძვლების“შესწავლა ბავშვების დიდი ნაწილისთვის გახდა შესაძლებელი. გაკვეთილებზე ბავშვები სწავლობენ შეზღუდული რესურსებით პრობლემების გადაჭრას, ინფორმაციის დამუშავებას და ათვისებას და მის სწორად გამოყენებას.
ბავშვები ადვილად სწავლობენ. სხვადასხვა გაჯეტებზე აღზრდილ თანამედროვე ახალგაზრდა თაობას, როგორც წესი, არ უჭირს დისციპლინის „რობოტიკის საფუძვლების“დაუფლება, ექვემდებარება ახალი ცოდნის სურვილს და ლტოლვას.
უნდა ითქვას, რომ უფროსებსაც კი უფრო უჭირთ გადამზადება, ვიდრე სუფთა, მაგრამ მწყურვალი ბავშვების გონების სწავლება. პოზიტიური ტენდენციაა რუსეთის მთავრობის მხრიდან რობოტიკის პოპულარიზაციაზე ახალგაზრდებში დიდი ყურადღება. და ეს გასაგებია, ვინაიდან საინჟინრო განათლების მოდერნიზაციისა და ახალგაზრდა პროფესიონალების მოზიდვის ამოცანა სახელმწიფოს კონკურენტუნარიანობის საკითხია საერთაშორისო ასპარეზზე.
საგნის მნიშვნელობა
დღეს განათლების სამინისტროს აქტუალური საკითხია საგანმანათლებლო რობოტიკის დანერგვა სასკოლო დისციპლინების წრეში. იგი განიხილება განვითარების მნიშვნელოვან სფეროდ. ტექნოლოგიების გაკვეთილებზე ბავშვებმა უნდა მიიღონ წარმოდგენა ტექნოლოგიებისა და დიზაინის განვითარების თანამედროვე სფეროზე, რაც მათ საშუალებას აძლევს გამოიგონონ და ააშენონ საკუთარი თავი. არ არის აუცილებელი ყველა სტუდენტი გახდეს ინჟინერი, მაგრამ ყველას უნდა ჰქონდეს შესაძლებლობა.
ზოგადად, რობოტიკის გაკვეთილები უკიდურესად არისსაინტერესოა ბავშვებისთვის. მნიშვნელოვანია, რომ ეს ყველამ გაიგოს – როგორც მასწავლებლებმა, ასევე მშობლებმა. ასეთი გაკვეთილები იძლევა შესაძლებლობას სხვა დისციპლინების სხვა კუთხით დანახვა, მათი შესწავლის მნიშვნელობა. მაგრამ ეს არის აზრი, იმის გაგება, თუ რატომ არის ეს აუცილებელი, რაც ამოძრავებს ბიჭების გონებას. მისი არყოფნა არღვევს მასწავლებლებისა და მშობლების ყველა ძალისხმევას.
მნიშვნელოვანი ფაქტორია ის, რომ რობოტიკის სწავლება არ არის სტრესული და სრულიად შთამნთქმელი ბავშვებისთვის. ეს არის არა მხოლოდ მოსწავლის პიროვნების განვითარება, არამედ შესაძლებლობა, გაექცეს ქუჩას, არახელსაყრელ გარემოს, უსაქმურ დროსტარებას და მის შედეგებს.
წარმოშობა
რობოტიკის სახელი მომდინარეობს შესაბამისი ინგლისური რობოტიკიდან. ეს არის გამოყენებითი მეცნიერება, რომელიც ეხება ტექნიკური ავტომატიზირებული სისტემების განვითარებას. წარმოებაში ის არის ინტენსიფიკაციის ერთ-ერთი მთავარი ტექნიკური საფუძველი.
რობოტიკის ყველა კანონი, ისევე როგორც თავად მეცნიერება, მჭიდროდ არის დაკავშირებული ელექტრონიკასთან, მექანიკასთან, ტელემექანიკასთან, მექატრონიკასთან, კომპიუტერულ მეცნიერებასთან, რადიოინჟინერიასთან, ელექტროინჟინერიასთან. თავად რობოტიკა იყოფა სამრეწველო, სამშენებლო, სამედიცინო, კოსმოსურ, სამხედრო, წყალქვეშა, საავიაციო და საყოფაცხოვრებო ნაწილად.
"რობოტიკის" კონცეფცია პირველად გამოიყენა თავის მოთხრობებში სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერალმა ისააკ ასიმოვმა. ეს იყო 1941 წელს (მოთხრობა "მატყუარა").
თავად სიტყვა "რობოტი" შექმნეს 1920 წელს ჩეხმა მწერლებმა კარელ კაპეკმა და მისმა ძმამ იოზეფმა. იგი შევიდა სამეცნიერო ფანტასტიკურ სპექტაკლში „როსუმის უნივერსალური რობოტები“, რომელიც 1921 წელს დაიდგა და დიდი მაყურებლის წარმატებით სარგებლობდა. დღეს ხედავთ როგორპიესაში მითითებული ხაზი ფართოდ განვითარდა სამეცნიერო ფანტასტიკის კინემატოგრაფიის ფონზე. ნაკვეთის არსი: მცენარის მფლობელი ავითარებს და არეგულირებს დიდი რაოდენობით ანდროიდების წარმოებას, რომლებსაც შეუძლიათ დასვენების გარეშე მუშაობა. მაგრამ ეს რობოტები საბოლოოდ აჯანყდებიან თავიანთი შემქმნელების წინააღმდეგ.
ისტორიული მაგალითები
საინტერესოა, რომ რობოტიკის საწყისები ძველ დროში გაჩნდა. ამას მოწმობს მოძრავი ქანდაკებების ნაშთები, რომლებიც ჩვენს წელთაღრიცხვამდე I საუკუნეშია გაკეთებული. ჰომეროსი ილიადაში წერდა ოქროთი შექმნილ მოახლეებზე, რომლებსაც შეეძლოთ ლაპარაკი და აზროვნება. დღეს გონებას, რომლითაც რობოტები არიან დაჯილდოვებულნი, ხელოვნურ ინტელექტს უწოდებენ. გარდა ამისა, ძველ ბერძენ ინჟინერ-მექანიკოსს არქიტას ტარენტუმს ეკუთვნის მექანიკური მფრინავი მტრედის დიზაინი და მშენებლობა. ეს მოვლენა თარიღდება დაახლოებით ჩვენს წელთაღრიცხვამდე 400 წლით
ასეთი მაგალითი ბევრია. ისინი კარგად არის გამჟღავნებული მაკაროვის წიგნში I. M. და ტოპჩევა იუ.ი. "რობოტიკა: ისტორია და პერსპექტივები". იგი პოპულარული გზით მოგვითხრობს თანამედროვე რობოტების წარმოშობის შესახებ და ასევე ასახავს მომავლის რობოტიკას და ადამიანის ცივილიზაციის შესაბამის განვითარებას.
რობოტების ტიპები
ამჟამად, ზოგადი დანიშნულების რობოტების ყველაზე მნიშვნელოვანი კლასები არის მობილური და მანიპულაციური.
მობილური არის ავტომატური მანქანა მოძრავი შასიით და კონტროლირებადი დისკებით. ეს რობოტები შეიძლება იყოს ფეხით მოსიარულე, ბორბლიანი, მუხლუხო, მცოცავი, მცურავი, მფრინავი.
მანიპულირება არის ავტომატური სტაციონარული ან მობილურიმანქანა, რომელიც შედგება მანიპულატორისგან რამდენიმე ხარისხის თავისუფლებისა და პროგრამული კონტროლისგან, რომელიც ასრულებს საავტომობილო და საკონტროლო ფუნქციებს წარმოებაში. ასეთი რობოტები ხელმისაწვდომია იატაკის, პორტალის ან შეჩერებული სახით. ისინი ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ხელსაწყოების და მანქანათმშენებლობის ინდუსტრიებში.
მოძრაობის მეთოდები
ბორბლიანი და თვალთვალის რობოტები ფართოდ გამოიყენება. მოსიარულე რობოტის მოძრაობა დინამიკის რთული ამოცანაა. ასეთ რობოტებს ჯერ კიდევ არ შეუძლიათ ადამიანს თანდაყოლილი სტაბილური მოძრაობა.
მფრინავი რობოტებთან დაკავშირებით, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ თანამედროვე თვითმფრინავების უმეტესობა მხოლოდ ისინია, მაგრამ მათ აკონტროლებენ პილოტები. ამავდროულად, ავტოპილოტს შეუძლია ფრენის მართვა ყველა ეტაპზე. მფრინავი რობოტები მოიცავს დრონებს (UAV) და მათ ქვეკლასს - საკრუიზო რაკეტებს. ასეთი მოწყობილობები მსუბუქი წონაა და ასრულებენ სახიფათო მისიებს, ოპერატორის ბრძანებით სროლამდე. გარდა ამისა, არსებობს დიზაინის მანქანები, რომლებსაც შეუძლიათ დამოუკიდებელი სროლა.
არსებობენ მფრინავი რობოტები, რომლებიც იყენებენ მოძრაობის მეთოდებს, რომლებსაც იყენებენ პინგვინები, მედუზები და სხივები. მოძრაობის ეს მეთოდი ჩანს Air Penguin, Air Ray, Air Jelly რობოტებში. მათ აწარმოებს Festo. მაგრამ RoboBee რობოტები იყენებენ მწერების ფრენის მეთოდებს.
მცოცავ რობოტებს შორის არის მრავალი განვითარება, რომელიც მსგავსია ჭიების, გველებისა და შლაკების მოძრაობაში. ამ შემთხვევაში, რობოტი იყენებს ხახუნის ძალებს უხეშ ზედაპირზე ან ზედაპირის გამრუდებაზე. მსგავსი მოძრაობასასარგებლოა ვიწრო სივრცეებისთვის. ასეთი რობოტები საჭიროა დანგრეული შენობების ნანგრევების ქვეშ ადამიანების მოსაძებნად. გველის მსგავს რობოტებს შეუძლიათ წყალში გადაადგილება (როგორიცაა იაპონიაში დამზადებული ACM-R5).
რობოტები, რომლებიც მოძრაობენ ვერტიკალურ ზედაპირზე, იყენებენ შემდეგ მიდგომებს:
- როგორც კაცი, რომელიც კედელზე ადის რაფებით (სტენფორდის რობოტი კაპუცინი);
- როგორც გეკოსები, რომლებიც აღჭურვილია ვაკუუმური შეწოვის ჭიქებით (Wallbot" და Stickybot).
მცურავ რობოტებს შორის არის მრავალი განვითარება, რომელიც მოძრაობს თევზის იმიტაციის პრინციპით. ასეთი მოძრაობის ეფექტურობა 80%-ით მეტია პროპელერით მოძრაობის ეფექტურობაზე. ასეთ დიზაინებს აქვთ ხმაურის დაბალი დონე და მაღალი მანევრირება. ამიტომაც ისინი დიდ ინტერესს იწვევენ წყალქვეშა სივრცის მკვლევარებისთვის. ეს რობოტები მოიცავს ესექსის უნივერსიტეტის რობოტულ თევზსა და ტუნას, რომელიც შემუშავებულია საველე რობოტიკის ინსტიტუტის მიერ. ისინი მოდელირებულია თინუსისთვის დამახასიათებელი მოძრაობის მიხედვით. რობოტებს შორის, რომლებიც ბაძავენ ძაფების მოძრაობას, ცნობილია Festo-ს განვითარება: Aqua Ray. მედუზასავით მოძრავი რობოტი არის Aqua Jelly იმავე დეველოპერისგან.
წრიული სამუშაო
რობოტიკის კლუბების უმეტესობა მიმართულია დაწყებითი და საშუალო სკოლებისთვის. მაგრამ სკოლამდელი ასაკის ბავშვებს ყურადღებას არ აკლებენ. აქ მთავარ როლს ასრულებს შემოქმედების განვითარება. სკოლამდელმა ბავშვებმა უნდა ისწავლონ თავისუფლად აზროვნება და მათი იდეები შემოქმედებითად გადააქციონ. სწორედ ამიტომ, 6 წლამდე ასაკის ბავშვებისთვის რობოტიკის გაკვეთილები წრეებში მიზნად ისახავს კუბების აქტიურ გამოყენებას და მარტივიკონსტრუქტორები.
სასკოლო სასწავლო გეგმა ნამდვილად უფრო რთული ხდება. ის იძლევა შესაძლებლობას გაეცნოთ რობოტების სხვადასხვა კლასს, სცადოთ საკუთარი თავი პრაქტიკაში, ჩაუღრმავდეთ მეცნიერებას. ახალი დისციპლინები ავლენს ბავშვის პოტენციალს შეიძინოს პროფესიული უნარები და ცოდნა ინჟინერიის არჩეულ სფეროში.
რობოტიკა
რობოტიკის თანამედროვე განვითარება ისეთ ეტაპზეა, რომ, როგორც ჩანს, რობოტიკაში მძლავრი გარღვევა მალე მოხდება. იგივეა ვიდეო ზარების და მობილური გაჯეტების შემთხვევაში. ბოლო დრომდე ეს ყველაფერი მასობრივი მოხმარებისთვის მიუწვდომელი ჩანდა. დღეს კი ეს ჩვეულებრივი მოვლენაა, რომელმაც გაოცება შეწყვიტა. მაგრამ რობოტიკის ყოველი გამოფენა გვიჩვენებს ფანტასტიკურ პროექტებს, რომლებიც ასახავს ადამიანის სულს საზოგადოებაში მათი შეყვანის ფიქრიდან.
განათლების სისტემაში სწორედ რობოტების კომპლექსური ინსტალაციები იძლევა პროგრამის განხორციელებას პროექტის აქტივობების გამოყენებით, რომელთა შორის პოპულარულია:
- მეკატრონიკის მართვის ნაკრები.
- LEGO Mindstorms.
- ფესტო დიდაქტიკური.
- Fischertechnik.
მენეჯმენტი
სისტემის მართვის ტიპის მიხედვით არსებობს:
- ბიოტექნიკური (ბრძანება, კოპირება, ნახევრად ავტომატური);
- ავტომატური (პროგრამული უზრუნველყოფა, ადაპტირებადი, ინტელექტუალური);
- ინტერაქტიული (ავტომატური, საზედამხედველო, ინტერაქტიული).
რობოტის მართვის ძირითადი ამოცანები მოიცავს:
- მოძრაობების და პოზიციების დაგეგმვა;
- დაგეგმვის ძალები და მომენტები;
- დინამიური და კინემატიკური მონაცემების იდენტიფიკაცია;
- დინამიური სიზუსტის ანალიზი.
კონტროლის მეთოდების შემუშავებას დიდი მნიშვნელობა აქვს რობოტიკის სფეროში. ეს მნიშვნელოვანია ტექნიკური კიბერნეტიკისა და ავტომატური მართვის თეორიისთვის.
