Что такое робототехника и чем она полезна для детей
Робототехника (наука о роботах) становится все более и более популярной. На заводах трудятся руки-манипуляторы, профессиональным операторам и любителям на помощь пришли летающие дроны, чтобы облегчить жизнь хозяйкам, появились бытовые роботы пылесосы и мойщики окон, специальные роботы исследуют космос, а для того, чтобы помочь людям с ограниченными возможностями, появляются высокотехнологичные протезы и экзоскелеты.
В XXI веке возможность заниматься робототехникой появилась не только у ученых, но у и школьников! О том, что такое робототехника и чем она полезна для детей расскажут преподаватели нашего образовательного центра POLYCENT.
Ярослав КондратьевПреподаватель направления «Робототехника»
Методист детского образовательного центра POLYCENT
Старший тренер сборной Team Polycent
На сегодняшний день изучение основ робототехники для детей возможно в школе и в кружках дополнительного образования. Многие родители сейчас задаются вопросом, зачем детям робототехника? Такие занятия развивают творческий потенциал ребенка. Обратите внимание на робототехнику, если ваш ребенок проявляет интерес к технологиям.
Робототехника поможет практически прокачать школьнику физику, сразу увидеть результат написанной программы, проявить инженерные качества и создать свой собственный проект.
Спортивная робототехника может подтолкнуть ребят к выбору дальнейшей профессии в сфере робототехники, высоких технологий или программирования. Это уже не любительский кружок по конструированию. Занятия требуют максимальной отдачи, изучения смежных дисциплин, постоянных тренировок и работы над ошибками.
Максим СильченкоВыпускник факультета «Мехатроника и Робототехника» МИРЭА
Тренер спортивного направления робототехники
Робототехника – это не будущее, это настоящее ребенка! Нет, безусловно у робототехники есть будущее, но занятия робототехникой позволяют совершенствовать свои навыки непосредственно в данный момент времени.
Она развивает как физические, так и умственные способности ребенка. Сочетает в себе такие дисциплины, как математика, физика, информатика и логика, творческая деятельность и коммуникация с окружающими.
Никто точно не знает, что может быть популярно через 10-15 лет, ведь сейчас также активно развиваются такие направления, как искусственный интеллект и нейросети, которые, безусловно, будут тесто связаны с робототехникой (но как и в каком виде – это уже отдельный вопрос). Поэтому занятия робототехникой решают проблему в данный момент, а не в абстрактном будущем – позволяют ребенку проникнуться инженерией с ранних лет, что, безусловно, поможет ему в дальнейшем определить вектор развития его как специалиста в том или ином направлении.
Преподаватель направления «Робототехника»
Соавтор учебных пособий по робототехнике для младших школьников и один из создателей Авторской мастерской по робототехнике в издательстве Бином.
Тренер спортивного направления робототехники
Многие ребята сейчас приходят на занятия робототехникой в возрасте 4-5 лет. Назвать это полноценной робототехникой трудно. Но на базе образовательных конструкторов учащиеся обучаются конструированию, работе с инструкцией, учатся взаимодействовать друг с другом и преподавателем, развивают мелкую моторику, изучают алгоритмы без компьютера.
Следующий этап – конструирование моделей, которые можно запустить при помощи компьютерной программы. Сначала ученики копируют программу, написанную преподавателем. Но постепенно учатся писать свои собственные. Ведь на начальных этапах это не составляет труда – для таких моделей используют визуальное программирование, где каждое действие запускается при помощи блока-картинки. Блок с изображением мотора и поворотной стрелкой направо означает вращение мотора по часовой стрелке.
Для ребят постарше программирование становится сложнее, а сама робототехника перестает быть модульной (из готовых конструкторов).
Постепенно учащиеся начинают знакомиться с электроникой и узнают, как устроены различные электронные компоненты, создают робота собственными руками!
Преподаватель направления «Робототехника»
Тренер спортивного направления робототехники
В чем польза от занятий робототехникой для современных школьников? В первую очередь, нужно понять для самих себя – что вы и ваш ребенок хотите получить от занятий. Прикоснуться к чему-то модному и перспективному или направить ребенка, который проявляет способности в конструировании? Или, наоборот, не проявляет, но вы хотите дать ему возможность познакомиться с таким направлением, вместо долгих часов, которые он дома просиживает за компьютерными играми? А может вы видите его победителем международных соревнований по робототехнике? Все это здорово, полезно для развития и так далее. Но, в первую очередь, это должно быть действительно интересно самому ребенку. Ведь занятия робототехникой для детей – это не про игрушечных роботов. Это обучение, где ребята в занимательной форме изучают основы механики и конструирования, развивают свои творческие способности, учатся работать в команде, соревнуются и знакомятся с основами программирования. Нет единого курса по робототехнике для детей. Поэтому если вы задумываетесь, с какого возраста отдать своего ребенка в кружок, то ответ будет – практически с любого. Начиная с 4-5 лет, можно познакомиться с этим направлением. На сегодняшний день существует огромное количество готовых конструкторов для модульной робототехники, а также возможность самостоятельной сборки простых моделей из различных компонентов.
Робототехника – это про автоматизированные системы, которые действуют по заранее заложенным программам. Роботы незаметно окружают нас. В основном, на производстве и в быту. В будущем появится множество профессий, связанных с робототехникой.
Это будут инженеры, дизайнеры, тестировщики, мастера по ремонту вышедших из строя машин, программисты роботов и так далее. Возможно, детские курсы ардуино стану первым шагом в выборе специальности для вашего ребенка!
Робототехника — история развития данной области машиностроения
1. ОпределениеРобототехника – отрасль машиностроения, занимающееся разработкой, созданием, эксплуатацией машин и устройств, запрограммированных на самостоятельное выполнение конкретных задач.
В зависимости от целей и области применения различают различные виды робототехники: космическая, бытовая, промышленная, медицинская и т.д.
2. История создания и развитияПервые механические устройства, которые можно назвать родоначальниками роботов создавались еще в Древнем мире (летающий деревянный голубь, жестикулирующая статуя и т.д.). Однако действительно выдающиеся достижения в робототехнике были достигнуты в 20-м веке. Первые роботы в современном понимании были созданы 1950-х годах, когда Д. Девол и Д. Энглбергер представили первого программируемого робота, выполняющего сложные задачи на сборочной линии в General Motors.
В 1987 году была создана Международная федерация робототехники для содействия в проведениях исследований и разработок в области робототехники по всему миру. В 2000 году японская компания Honda представила миру первого человекоподобного робота-андроида ASIMO. Новым направлением в развитии робототехнике является разработка нанороботов, чьи размеры близки к размерам молекул.
Сегодня понятие робототехники близко к понятиям искусственный интеллект, машинное обучение.
Термин «робототехника» впервые был упомянут американским писателем А. Азимовым в 1941 году в научно-фантастическом рассказе «Лжец», повествующем о проблемах позитронных роботов. Азимов также предложил знаменитые три закона робототехники. А само слово «робот» придумал чешский писатель К.
При создании робота важно понимать конкретные для данного робота задачи, от которых зависит наличие у робота тех или иных составляющих. Два основных вида роботов: манипуляторы (стационарные) и мобильные роботы. Например, для передвижения по труднопроходимой местности мобильные роботы используют гусеницы, крылья, для более ровной поверхности – колеса или ноги.
В качестве источников питания самым популярным решением на сегодняшний день является использование аккумуляторов и различных типов батарей, но существуют роботы с двигателем внутреннего сгорания, солнечными батареями или с использованием ядерных реакций.
В качестве актуаторов используют электродвигатели, линейные приводы, пьезоэлектрические двигатели, пневмонические или гидравлические двигатели.
Для определения себя в пространстве и взаимодействия с человеком и окружающим миром роботы оборудованы разнообразными датчиками, устройствами, распознающими и синтезирующими речь, некоторые человекоподобные роботы способны воспроизводить эмоции.
Операционные системы для роботов: ROS (Robot Operating System), uPoint MRC (Multi-Robot Control), iRobot, Microsoft RDS.
4. Кейсы применения
Робототехника встречается во всех сферах жизни общества: медицина, сельское хозяйство, военное дело, авиация и др. В промышленности используют роботов при сборке станков, автомобилей, производственных машин, для быстрой упаковки/распаковки объектов, для пайки электронных компонентов и другое.
В настоящее время довольно популярна разработка роботизированной хирургической машины для проведения сложнейших операций или операций в тех регионах, где отсутствуют квалифицированные специалисты-врачи.
Также робототехника широко распространена как предмет развлечения и домашней автоматизации, примером этому служат роботы собаки (Aibo, Pleo), гиды в музеях, няни, пылесосы (Roomba), газонокосилки и т.д. Для детей компания LEGO выпускает наборы для самостоятельного создания робота.
5. Полезные ссылкиИсточники:
6 причин отдать ребенка на робототехнику
Робототехника – это одно из самых перспективных направлений будущего. Об этом говорят и ученые-футурологи, и карьерные консультанты. Кто бы мог подумать, что изучать эту науку можно уже в дошкольном возрасте! «О!» нашел 6 важных причин отдать ребенка на робототехнику прямо с нового учебного года.
На перспективу
Ребенок, который сейчас получит базовые знания и навыки в научно-технической сфере, сможет комфортно себя чувствовать в новом мире и легко будет разбираться с новыми технологиями, а это – весьма перспективная сфера для будущей профессии.
Степан Плохотнов, генеральный директор ФОДО «Образ»
В Лиге Роботов не просто учатся создавать роботов из Lego, словно новые игрушки. Тут собирают полезные для жизни общества механизмы, программируют их, уже на практике применяют школьные знания. Совсем недавно один наш ученик 4 уровня, 9-летний Давид Сердюков, сконструировал сортировщик. Такие механизмы могут пригодиться для промышленной сортировки мусора.
Для нас важно, чтобы процесс обучения и работы с конструкторами не был бездумным. Мы хотим, чтобы дети не просто научились делать что-то по шаблону, а чтобы все было заточено под решение конкретной задачи. Например, наши ученики собирают робота-исследователя или механическую руку, а не просто «машинку».
Для общего развития
Робототехника – мультидисциплинарная наука, которая объединяет программирование, алгоритмику, логику, механику, математику и физику.
На занятиях ребенок сможет получить базовые знания в этих сферах, плюс закрепит то, что проходит в школе – и это будут именно практические навыки.
Например, на занятии придется рассчитать радиус поворота робота. Ребенок может сделать это путем перебора цифр в программе, либо вспомнить формулу, которую учил на уроке, посчитать и проверить – поедет робот или нет. Практическое применение знаний лучше закрепляет пройденный в школе материал.
Чтобы найти любимое занятие на долгое время
Занятия по робототехнике рассчитаны на поэтапное усвоение материала с нулевого уровня и возраста 5,5-6 лет до 16 уровня и возраста 17 лет, то есть, в сумме курс рассчитан на 11-12 лет! В дошкольном возрасте ребенку даются базовые знания – на примерах из живой природы, истории, географии. А затем курсы построены так, что усложнение идет постепенно: от первого до двенадцатого занятия, как по лесенке. Прошел курс – переходишь на следующий, от дошкольника к старшекласснику.
Конечно, робототехника больше привлекает мальчишек. Но занятия могут посещать и девочки, никаких противопоказаний для этого нет.
Чтобы научиться работать в команде
Каждое занятие по робототехнике учит дисциплине, дает возможность личностного роста. Поэтому ребята трудятся в паре за одним набором и одним компьютером. Так они приучаются работать в команде. Идет распределение обязанностей, ответственность за свою часть. Преподаватель за этим следит.
Чтобы уметь доводить начатое до конца
Все занятия начинаются с теории. Например, дети знакомятся с датчиком ультразвука. Ребятам рассказывают, что это такое, преподаватель обязательно приведет примеры ультразвука в живой природе и расскажет, как его применяют. Затем идет сборка робота и его программирование. Как только будет написана программа, робота проверяют на жизнеспособность, чтобы узнать, выполняет он команды или нет. Один робот – одно занятие.
На последнем занятии каждого курса дети защищают собственные проекты перед преподавателями, родителями и друзьями.
Степан Плохотнов, генеральный директор ФОДО «Образ»
Чтобы брать примерПодавляющее большинство курсов Лиги Роботов построены на базе Lego-наборов, в каждом из которых есть микрокомпьютер, двигатели, сервоприводы. На старших курсах используется микроконтроллер Arduino и другие, уже не Lego наборы, которые дают студентам больше свободы в конструировании.
Большинство преподавателей робототехники – это студенты технических ВУЗов. У таких молодых и энергичных ребят формируется очень современное отношение к преподаванию. Они, скорее, строят с детьми сотрудничество, чем осуществляют «надзор».
Степан Плохотнов, генеральный директор ФОДО «Образ»
Отбор у нас строгий – желающие преподавать робототехнику проходят собеседование и обучение. Преподавателей готовят по методикам Лиги Роботов, которой уже 6 лет. Личность преподавателя играет огромную роль, поэтому мы стараемся развивать наших педагогов. Кроме стандартного обучения, постоянно проводятся дополнительные курсы. Раз в две недели в нашем главном офисе мы организуем семинары, которые называются «Путь инженера» и проводим разные лекции, например: «Подрывные технологии и инженерные тренды», «Компьютерное зрение», «Платформа будущего мира – блокчейн».
Есть у преподавателей и возможность работать над собственными проектами в нашем Центре Молодежного Инженерного Творчества LIFT 3.0. Тут и лазерные станки, фрезеры, 3D-принтеры, которые помогают разрабатывать прототипы своих идей. Здесь царит атмосфера настоящего инженерного творчества. Мы хотим, чтобы они сами развивались как личности, как инженеры.
Читайте также:
Самое важное, что нужно знать родителям про эмоциональный интеллект
Задержка речевого развития: почему молчит ребенок
Текст: Степан Плохотнов
Фото: Лига Роботов
Робототехника: история. Основные задачи робототехники.
Фантасты 50-х представляли себе 2000 год с летающими машинами и роботами, живущими бок о бок с человеком.
Как мы видим, этого пока не случилось, тем не менее сфера робототехники постепенно развивались в течение десятилетий, иногда стремительно затем ее развитие приутихло, но в настоящее время вновь возобносила небывалый рост. Каждый месяц производятся тысячи различных промышленных роботов, разрабатываются гуманоиды и андроиды, ученые всего мира работают созданием искусственного интеллекта, и все это -только начало.
Робототехника — это не самостоятельная отрасль, прежде всего это синергия всех последних достижений технических, естественных наук и информационных технологий.
Когда мы говорим «робот», то люди далеки от техники его примерно так и представляют как в советских фантастических фильмах с железными руками и ногами. Конечно, мы вкладываем в это понятие гораздо более широкий смысл.
Выделяют следующие группы роботов:
1. Промышленные — когда говорят «роботизация» имеют ввиду прежде всего развитие этой сферы.
2. Военные — единственный вид, который получил развитие в России, к ним же можно отнести роботов ливидаторов различных аварий и природных катаклизмов.
3. Космические — к ним относятся и спутники, планетоходы и антропоморфные роботы, помогающие космонавтам.
4. Бытовые — уборщики, кухонные роботы, роботы — компаньоны.
5. Андроиды, гуманоиды — различные антропоморфные роботы, чьей целью является усовершенствование «человекообразности» роботов для различных социальных целей.
История робототехники
Автоматизация и роботизация производства в капиталистическом мире началась в 50-е годы XX века. Именно к тому времени можно отнести появление первых промышленных роботов. Они осуществляли сборку оборудования, и простейшие монотонные операции.
Первый такой робот был разработан изобретателем самоучкой Джоржем Деволом в 1954 году. Робот-манипулятор весил две тонны и управлялся программой записанной на магнитном барабане. Система получила название Unimate на новое устройство был оформлен патент и а в 1961 изобретатель основал компанию Unimation.
Первый робот был установлен на заводе Дженерал Моторс (на литейном участке) в 1961 году. Затем новинка была опробована заводами Chrysler и Ford,
Система Unimate применялась для работы с литыми металлическими деталями, которые манипулятор извлекал из форм отливки. Захватиное устройство управлялось гидроприводом.
Робот имел 5 степеней свободы и захватное устройство с двумя «пальцами». Точность работы была весьма высока до 1,25 мм. И был эффективнее человека — работал и быстрее и с меньшим количеством брака.
В 1967 промышленные манипуляторы приходят Европу. Они уже расширяют свой функционал, осваивают профессии сварщика, маляра. У робота появляется «техническое зрение» посредством видеокамер и датчиков, он учится определять габариты изделий и место их расположения.
В 1982 году IBM разрабатывает официальный язык для программирования робототехнических систем. В 1984 — компания Adept представила первый робот Scara с электроприводом.
Новая конструкция сделала роботы более простыми и надежными, сохранив высокую скорость.
В 90-е появился контроллер с интуитивным интерфейсом управления, которому мог управлять оператор, он мог изменять параметры и регулировать режим работы. С тех пор возможности управления роботами и их функиции только развивались, увеличивалась их сложность, скорость, число осей, стали использоваться различные материалы , шире становились возможности разработки и управления, было сделано несколько первых уверенных шагов в сторону искусственного интеллекта.
В то же время в СССР был фактически лидером в робототехнике. Началось все еще в 30-е годы. В 1936 году 16–летний советский школьник Вадим Мацкевич создал робота, который умел поднимать правую руку. Для этого он потратил 2 года работы в токарных мастерских новочеркасского Политеха. Ранее, в 12 лет создал маленький радиоуправляемый броневик, стрелявший фейерверками. На «робота» Мацкевича обратили внимание власти и в 1937 году он представлял его на Всемирной выставке 1937 года в Париже.
На рубеже 30 — 40-х гг. XX в. в СССР также появились автоматические линии для обработки деталей подшипников, а в конце 40-х гг. XX в. впервые в мировой практике было создано комплексное производство поршней для тракторных двигателей с автоматизацией всех процессов — от загрузки сырья до упаковки готовой продукции.
В 1966 в Воронеже был изобретен манипулятор для укладки металлических листов, в 1968 в Ленинграде году разработали подводный робот «Манта» с чувствительным захватным устройством — в дальнейшем он совершенствовался. В 1969 году в ЦНИТИ Миноборонпрома приступили к разработке промышленного робота «Универсал-50». В дальнейшем активно внедрялись автоматизированные системы на крупные производства.
В 1985 году уже использовалось 40 тыс промышленых роботов и в несколько раз превосходило количество, используемых в США. Автоматизированые линии вовсю работали на АвтоВазе в 80-е года и даже подвергались атакам работников-«хакеров».
Были крупные военные и космические разработки. Уникальным достижением по тем временам был беспилотный разведчик ДБР-1, который был принят на вооружение ВВС СССР еще в 1964 году. Такой аппарат мог выполнять разведывательные задачи над всей территорией Западной и Центральной Европы.
Одним из самых заметных достижений отечественной робототехники и науки стало создание в КБ им. Лавочкина «Лунохода-1». Именно советский аппарат стал первым в мире планетоходом, который успешно выполнил свою миссию на поверхности другого небесного тела.
В 1983 году на вооружение ВМФ СССР был принят уникальный противокорабельный комплекс П-700 «Гранит». Его особенностью стало то, что при залповом пуске ракеты могли самостоятельно выстраиваться в боевой порядок и во время полета обмениваться между собой информацией, самостоятельно распределяя цели. При этом одна из ракет комплекса могла играть роль лидера, занимая более высокий эшелон атаки.
Развивались и «роботы-гуманоиды»: в 1962 году появился первый робот экскурсовод Рэкс — он проводил экскурсии для детей в Политехническом музее.
Говорят, он все еще там «работает».
В Советском Союзе было выпущено более 100 тыс. единиц промышленной робототехники. Они заменили более одного миллиона рабочих, но в 90-е годы эти роботы исчезли.
В дальнейшем развитие робототехники идет ударными темпами, потому что развивается ключевые отрасли — физика, химия, электротехника и главное — электроника. На смену вакуумным лампам пришла силовая электроника, позже микросхемы, затем микроконтроллеры… Появляются новые материалы, новые способы автоматизации и методы программирования.
Но к России и СНГ это не уже не относится. Прежде всего развитие происходит в США, в Юго-Восточной Азии и Западной Европе.
На производствах внедряются управляемые роботизированные линии, роботы манипуляторы используются во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, медицине, в космосе и, конечно, в быту.
В некоторых отраслях до 50% работ выполняют промышленные роботы, например в автомобилестроении они могут сварить, покрасить, и переместить детали на другой участок сборки, где ими займутся другие роботы.
Существуют даже 100% автоматизированные фабрики. В Японии есть завод где роботы сами собирают роботов. И даже готовят еду для 2000 человек — офисного центра, обслуживающего этот завод.
В 90-е годы наблюдался некоторый спад. Внедрение роботов, использующих существующие в то время технологии, на производство не принесло ожидаемой прибыли и финансирование некоторых крупномасштабных проектов было приостановлено. По ряду причин — и экономических, и социальных — ожидаемого бума не произошло, они остались как нишевая продукция для автосборочных и ряда других производств.
Резкий скачок произошел только в середине нулевых и это развитие продолжается. Прежде всего из-за того, что в робототехнике заинтересовались военные…
Остановить уже развитие невозможно и все странам, желающим быть в авангарде мировой промышленности приходится это принимать и догонять.
Устройство робота и задачи робототехники
Выделяют шесть общих задач роботехники:
- Перемещение — передвижение в любой среде
- Ориентация — осознавать свое местоположение
- Манипуляция — свободно манипулировать предметами окружающей среды
- Взаимодействие — контактировать с себеподобными
- Коммуникация — свободно общаться с человеком
- Искусственный интеллект — робот должен самостоятельно решать как ему выполнить команду человека
Самое оптимальное перемещение робота на колесах и гусеничной платформе.
Именно эти способы обеспечивают наибольшую устойчивость и проходимость.
У колесных платформ с проходимостью сложнее — колесо не может преодолеть препятствие выше, чем его радиус. Колесные схемы постоянно совершенствуются, используются мощные серводвигатели, разрабатывается независимые подвески, применяются покрышки с грунтозацепами.
Устойчивы четырехноние и инсектоморфные роботы (это значит в форме насекомых, несколько «ног», обычно 6) Такие устройства часто используются для военных целей.
Ходить на двух ногах робот учился очень долго. Из всех существующих с этим хорошо справляется только гуманоид ASIMO от Honda он умеет не только устойчиво ходить, но и подниматься по ступеням, компания его разрабатывала более 25 лет
Большинство же человекоподобных роботов пока передвигаются на платформе.
Кроме хождения по земле опреденные модели могут ползать, плавать и летать.
Ориентрируется в пространстве робот с помощью датчиков, сенсоров, видеокамер, имеет способность «видеть» в инфракрасном диапазоне, улаваливать ультразвуковые колебания и воспринимать тепловое излучение.
Управлять может и оператор, он может находиться в той же комнате или за несколько километров.
Все озвученные задачи робототехники в той или иной мере решаются. Робот становится совершеннее, он умеет сотрудничать с другими роботами, учится общаться человеком и лучше его понимать.
Интересная схема обучения космического робота-спутника, вероятно этот же принцип используется для настройки других робототехнических систем. «Эмоциональное обучение», как называют его разработчики. Суть его в том, что в нем закладывается «аппарат эмоций», который сообщает спутнику что для него «хорошо», а что «плохо». Хорошо — если он нацеливается на конкретный заданный обьект — это увеличивает оценку, плохо — если от него отклоняется — оценка будет уменьшена. Ну и так пока устройство не станет стабильным «хорошистом».
Например, это может пригодиться для космических телескопов.
Обучение проводится с помощью оператора и занимает около 20 минут, результат отображается в базе знаний.
Конкретно это описанное устройство космонавт может выбросить в открытый космос: остальные действия спутник выполнит сам. В концепте разработана модель нервной системы, которая логически следует из тех условий, в которых работает нервная система всех живых организмов.
Робототехника будущего может самостоятельно собирать новые знания, анализировать их и применять на практике.
Просмотров: 34885 | Дата публикации: Понедельник, 20 июня 2016 06:56 |
Что такое образовательная робототехника сегодня / Хабр
Кратко о себе:
Я не являюсь специалистом в области педагогики и образования, к детям отношусь сугубо как личностям в начале жизненного пути, а не к «цветам жизни» и преследую цель заинтересовать их и передать им свой опыт. В робототехнике работаю уже несколько лет и имею неподдельный интерес к этой сфере.
Кружков робототехники в России становится всё больше, однако мало кто из родителей понимает, что именно из себя представляет это направление. Большинство относится к нему скептически, считая что всё завязано на обычном LEGO, в которое можно поиграть и дома или же считают что это оторванный от жизни предмет, на который можно отправить ребенка ради его развлечения и отдыха. С другой стороны, некоторые считают это занятие уделом гениев или ботаников. Ну, или что оно способно сделать гения из их ребенка.
На самом же деле, образовательная робототехника не является ни заумным предметом, ни профессией будущего, ни беззаботным развлечением. А является она базой для серьезного изучения прикладных технических навыков, необходимых для будущего технаря уже сейчас.
Безусловно, это занятие не для всех — многие дети не горят желанием изучать «скучную» теорию вместо того чтобы, условно, порезвиться в спортивной секции. Однако, тех, кто любит всё время что-то создавать своими руками, интересуется компьютерной техникой или просто проявляет интерес к любой технике, образовательная робототехника способна обучить многим навыкам, например:
- Самостоятельному проектированию конструкций
- Пониманию принципов работы различных механизмов
- Основам компьютерной грамотности
- Принципам программирования
- Оптимизации процессов и поисках альтернативных решений
- Применению английского языка (стандарт в технической отрасли)
- Пониманию «для чего нужна математика»
- Взаимодействию программной части с конструкцией
- Работе в составе команды и общей социализации
Конечно, всё это при условии достаточной оснащенности отдельно взятого кружка, профессиональной подготовке преподавателя и живому интересу с его стороны, а также некоторых других индивидуальных факторов.
Самое главное — не стоит нацеливаться на конкретные результаты, вроде занятия призовых мест на различных соревнованиях по робототехнике. Они нужны в первую очередь для социализации, созданию интереса к отрасли и духа соревнования. Это тот самый случай, когда во всех смыслах участие важнее победы. Здесь робототехника ближе к художественной школе с её выставками, где главное — на других посмотреть, да себя показать.
В качестве результата обучения можно рассматривать постепенное увеличение сложности создаваемых проектов (как в кружке, так и дома), однако тут всё индивидуально.
Перейдем к наиболее часто задаваемым вопросам:
Чем мы занимаемся на робототехнике?
Строим роботов, конечно! Интересных и разных. Из LEGO. Изучаем, что такое датчики, шестеренки, гусеницы, для чего это нужно и как это использовать. Воспроизводим некоторые приборы из «взрослого мира», вроде парктроника или охранной системы, а еще строим всякие гусеничные вездеходы.
Для всего этого нам часто приходится использовать математику и банальную интуицию. А логическое мышление — вообще наше всё.
Почему «LEGO»?
Образовательные наборы LEGO Mindstorms EV3 являются международным стандартом для образовательной робототехники, так как ни один другой набор не обладает таким уровнем стандартизации, простоты использования и глубины проработки. Выпущенное в 2013-м году третье поколение образовательного робототехнического набора от LEGO, EV3 (в народе «Ева») обладает поистине необъятной широтой возможностей, заложенных в программное обеспечение и аппаратную составляющую, а совместимость с любыми другими наборами LEGO даже 40-летней давности дает очевидную возможность использовать любые детали для строительства конструкций. Кстати, у LEGO в наборах есть шикарно реализованные механические узлы (дифференциалы, элементы различных типов передач, элементы подвески и тд) и даже внятная пневматика. Ни один другой набор не имеет ничего подобного на том же уровне реализации.
Есть еще fischertechnik но он относительно редко мне встречался, а цена та-же.У скептицизма в сторону LEGO есть две причины:
1. Поверхностное знакомство с этим набором. Многие преподаватели из кружков робототехники (даже ВУЗовских!) грешат тем, что плохо знают то, на чем они работают. Будучи не сильно знакомы с основами конструирования механизмов и программирования, они не в состоянии оценить все возможности инструмента, а тем более задействовать их в образовательных целях.
2. Высоко задранный нос у адептов «старой школы». Это о тех, кто заявляет, что те, кто занимаются на LEGO не знают ни о транзисторах-резисторах, и вообще мы тут из готовых блоков всё делаем и блоками-же программируем. Всё они верно говорят. Не знаем. Только робототехника не про электронику и пайку, а про решение практических задач и автоматизацию. Есть еще вариация с «крутыми программистами», которые сходу занимаются программированием микроконтроллеров и миганием светодиодами, напрочь забывая про механическую часть.
В реальности у LEGO Mindstorms всего 2 существенных минуса:
- Низкая жесткость больших конструкций
- Большой размер и вес главного модуля и двигателей (миниатюрных сервоприводов в наборе нет)
Но для образовательного процесса это редко бывает помехой.
Для какого возраста подходит робототехника?
Примерно от 6-7 и до 67 лет 🙂
На самом деле всё очень индивидуально. В возрасте 5-6 лет большинство детей еще остаются в фазе «игра — основа обучения». В этом возрасте главное — приобрести навык созидания, то есть научиться собирать из конструктора самостоятельно, без инструкций и подсказок, по своему разумению. Примерно с 5,5 лет я беру детей на занятия, где у них, по сути, проходят «прописи» — мы собираем из кубиков машинки, самосвалы, самолёты и вертолеты, и оснащаем эти постройки двигателями, чтобы у них крутились колёса и винты (занимаемся на LEGO WEDO 2.
0). Программирование даю только тем, кто сам тянется узнать «как оно там происходит».С 7 лет обычно ребёнок достаточно созревает, чтобы осознанно вникать в сложные вещи без потери интереса. В этом возрасте занимаемся уже на «Еве», осваивая такие понятия как «градус угла, процент, десятичная дробь» (ну а как иначе, тут мы уже с датчиками вплотную работаем). Обычно ни у кого особенных проблем с этим не возникает, если есть интерес к познанию. Проблемы возникают только тогда, когда нам уже нужно что-нибудь делить-умножать, а в школе этого еще не проходили.
10-14 лет — самый эффективный возраст для обучения, поскольку отношение к предмету обычно более серьезное, интерес более профессиональный, и нет страха перед математикой уровня шестого класса. К тому же можно рассказать, для чего нужны эти пресловутые синусы-косинусы, прикладной смысл которых в школе остаётся неизученным.
Также, спустя год обучения, можно перейти с LEGO на свободную элементную базу (одноплатные компьютеры и датчики из китая + алюминиевые профили из строительного магазина).
А что, если купить такое LEGO домой и заниматься самим?
Это вполне здравая идея, если:
Вы обладаете хотя бы минимальными знаниями о механизмах и программировании и способны изучить набор в полной мере самостоятельно. У вас есть лишние ~40 т.р. на покупку набора и некоторых дополнительных модулей. Однако даже в этом случае лучше параллельно учиться в кружке, развивая дома те идеи, которые пришли в голову после изучения новой темы.
Почему мы не используем инструкции?
Инструкции — от лукавого 🙂
Когда ребенок что-то строит по инструкции, он просто повторяет, не вникая в суть того, для чего та или иная деталь или узел нужен. Безусловно, купить дорогой набор LEGO Tehnic с кучей механики, пневматикой, и не построить предлагаемые модели по инструкции хотя бы ради изучения принципа работы — плохая идея. Эти модели очень сложные и интересные для изучения.
Однако у нас в кружке главное — реализовать какой-либо принцип. А вот каким путем — уже проблема учащегося, которую он должен решить, используя свою голову. Пусть даже неправильно, с ошибками, но — сам. Инструкции у нас используются только когда мы собираем модель с очень сложной механикой и/или программой для изучения принципа работы.Если в кружке собирают по инструкциям постоянно — это свидетельство профессиональной некомпетентности преподавателя. Такое часто наблюдается в кружках по франшизе и при школах.
Исключением можно считать книжки — сборники разнообразных механических узлов из LEGO (и не только). Такая шпаргалка очень полезна при проектировании.
Как происходит процесс программирования?
Для LEGO Mindstorms EV3 есть несколько вариантов:
- Встроенная среда для программирования прямо в главном модуле. Оттуда можно программировать простые линейные алгоритмы типа «сначала едь вперед до стены, потом поверни ровно налево». С этого мы начинаем. Это позволяет нам отложить изучение программирования с компьютера, и сосредоточиться на основах.
- Специальное программное обеспечение для компьютеров и планшетов, основанное на «взрослой» системе визуального программирования LabView. Программа собирается из блоков-функций. Это позволяет избежать проблем с изучением синтаксиса и по функционалу ничем не уступает взрослому текстовому программированию. Правда, выглядит громоздко, да. Но зато наглядно. Циклы, условные операторы, переменные, функции и всё вот это вот — в наличии. Это наш основной инструмент.
- При желании можно использовать Си или другой язык программирования, но если встал такой вопрос, то для этого лучше использовать Arduino и вообще это уже совсем другая история.
На этом я закончу, спасибо за чтение!
для чего она нужна детям: блог компании «Rubicone»
Еще недавно, говоря о роботах, мы имели в виду научную фантастику или сильно отдаленное будущее.
Но технологический процесс с невообразимой скоростью меняет окружающий мир, заставляя меняться нас и наши подходы к образованию детей. Робототехника на сегодняшний день является самым перспективным из инновационных направлений.
Ведущие эксперты прогнозируют бум сервисной и персональной робототехники уже к 2025 году, а это означает, что потребуются десятки тысяч специалистов новой формации. Самой востребованной специальностью после 2025 года будут программисты-робототехники. И начинать осваивать новые профессии нужно уже сейчас, чтобы сегодняшние школьники могли уверенно войти в жизнь.
Применение роботов в современном мире
С чем ассоциируется у вас понятие о робототехнике? Многим из нас воображение рисует что-то человекоподобное, с механическими руками и ногами, или паукообразное, а ещё, обязательно представляется знаменитая собака-робот. Одним словом, представление о роботах у многих достаточно узкое и однобокое. На самом деле современные роботы имеют самые разнообразные формы, размеры и назначение.
В Компьютерной Академии РУБИКОН для изучения робототехники используются образовательные наборы Lego MindstormsВлияние мелкой моторики на способности детей
Но робототехника – это не только интересно, но и полезно для обучения детей. Не последнюю роль на занятиях по робототехнике занимает развитие мелкой моторики. С этим понятием родителям приходится сталкиваться едва ли не каждый день. Вот только, что это такое и почему развивать мелкую моторику так важно, понимает далеко не каждый.
Развитие мелкой моторики рук детей важно для их общего развития, так как точные координированные движения необходимы, чтобы писать, одеваться, а также выполнять различные бытовые и прочие действия.
Речевая способность ребенка зависит не только от тренировки артикулярного аппарата, но и от движения рук. Мелкая моторика очень важна, поскольку через неё развиваются такие высшие свойства сознания, как:
— внимание;
— мышление;
— координация;
— воображение;
— наблюдательность;
— зрительная и двигательная память;
— речь.
Следовательно, движения руки всегда тесно связаны с речью и способствуют её развитию. Тренировка пальцев рук влияет на созревание речевой функции. Иначе говоря, если у ребенка ловкие, подвижные пальчики, то и говорить он будет без особого труда, речь будет развиваться правильно. Ребенок, имеющий высокий уровень развития мелкой моторики, умеет логически рассуждать, у него развиты память, внимание, связная речь.
Недаром педагог В. Сухомлинский писал: «Ум ребенка находится на кончике его пальцев».
Развитие пространственного мышления в освоении робототехники
Всё чаще в последнее время нам приходится слышать о важности развития пространственного мышления у детей. Как правило, родители видят это словосочетание в инструкциях к развивающим игрушкам или встречают на форумах, посвящённых детскому развитию. Но далеко не все понимают правильно, что это такое и почему так важно его развивать.
Пространственное мышление – одна из функций головного мозга, которая позволяет ориентироваться в пространстве, создавать визуальные образы для решений всевозможных задач, как в теории, так и в практике. Эта способность помогает людям видеть окружающий мир в натуральном колорите и в трехмерном пространстве. Способность к пространственному мышлению у ребенка необходимо развивать в любом возрасте.
Робототехника — это не игра!
Занятия по робототехнике — это первый шаг на пути осознания учеником важности своего обучения! В учебные программы входит изучение основпрограммирования, алгоритмики, механики, основ электроники и микропроцессорных систем, устройства компьютера и программного обеспечения.
Многие полагают, что знакомство с физикой происходит у детей с началом изучения предмета, в 7-ом классе. Как правило, это вызывает больше негативных эмоций, нежели радости первых открытий.
А вы уже знаете, как заинтересовать ребёнка в изучении точных наук?
Посещая занятия по робототехнике, ребенок готовит себя к школьному курсу физики. Она у детей начинается в старших классах. Для ребят уже не будет новостью, что с помощью рычага можно без усилий поднять автомобиль, или, что можно увеличить мощность двигателя, добавив лишь одну маленькую шестеренку.
Робототехника повышает мотивацию учащихся в освоении таких школьных предметов как математика и информатика.
Конструирование совместно с проведением огромного количества экспериментов позволяют не только разработать мелкую моторику, усидчивость, приобрести навыки работы в команде, но и развить пространственное мышление и воображение, столь необходимые нам в повседневной жизни.
Робототехника позволяет получить навыки в сфере программирования уже с начальной школы! Предоставляет возможность знакомства с наиболее современными моделями роботов и микропроцессорных систем, возобновляемых источников энергии, пневматических систем.
Преподаватели Компьютерной Академии РУБИКОН используют только самые передовые технологии и современные программы, позволяющие студентам полностью раскрыть свой потенциал.
Робототехника | ИТММ ННГУ
Совершенствуй свои навыки в конструировании и программировании роботов,
участвуй в соревновании «Кубок ННГУ по робототехнике»,
занимай призовые места – и дополнительные баллы гарантированы!
Образовательная робототехника в институте ИТММ
Современное хобби для старшеклассников – образовательная робототехника. Сегодня это увлечение десятков тысяч школьников как в нашей стране, так и за рубежом. Ежегодно проходят сотни соревнований различного уровня, из российских наиболее значимые — ежегодные фестивали Робофест в Москве и Робофинист в Санкт-Петербурге.
На мировом уровне школьники разных стран ежегодно соревнуются на Всемирной робототехнической олимпиаде.
Как становятся робототехниками?
Проще всего, если в Вашей школе есть кружок робототехники. Сотрудники и студенты ННГУ ведут регулярные занятия со школьниками в МАОУ Лицей № 38 (Нижегородский район), МАОУ Лицей № 82 (Сормовский район), МБУ ДО ЦРТ «Созвездие» (Приокский район), НОУ ЦППР «Эмпатия» (Автозаводский район). Силами ННГУ создан коллектив робототехников в лицее-интернате «Центр одаренных детей». На очереди – МБОУ Лицей № 40, МБОУ Школа 117. Но это не все: в городе работают десятки образовательных учреждений, в которых можно приобщиться к этому интереснейшему и очень полезному занятию. Ищите, что Вам ближе и удобнее!
В качестве основной робототехнической платформы для школьников используются Лего-роботы Mindstorm NXT и EV3. Для них уже можно (и нужно, если мы хотим победить!) писать достаточно сложные программы. Для самых юных робототехников (начинать можно с начальной школы!) используется робототехнический конструктор Lego WeDo. И параллельно им существует и развивается платформа Arduino, эти роботы тоже участвую в соревнованиях не хуже Лего! А для самых продвинутых (это уже в университете) доступно проектирование, изготовление и программирование летающих роботов – квадракоптеров! Лаборатория робототехники ИТММ для проведения занятий со студентами и участия в робототехнических соревнованиях располагает 6 образовательными робототехническими комплектами Lego Mindstorm NXT.
Перспективы дальнейшего обучения
За время обучения в университете можно продолжить занятия робототехникой и выйти на новый уровень. Сегодняшние студенты ИТММ Е.
Горячкин и Н. Порываев осваивают новый вид соревнований – футбол роботов, который входит в программу Всемирной робототехнической олимпиады. Они уже побеждали в региональных соревнованиях, и этим летом выступят в соревнованиях Всероссийской робототехнической олимпиады и будут бороться за выход в финал, который в этом сезоне пройдет в г. Нью-Дели (Индия). Пока наилучшим достижением наших робототехников является седьмое место учащихся 82 лицея Авдея Беспалова и Данилы Ефремова на мировом финале 2015 года в г. Доха (Катар).
По вопросу присоединения к занятиям пишите Борисову Николаю Анатольевичу по адресу [email protected]
Кластер практико-ориентированных научно-технических клубов творческого развития студентов и школьников
В целях модернизации и расширения деятельности по развитию креативной научно-образовательной среды в инженерно-технической сфере вуза, повышения интереса молодежи (школьников и студентов) к научно-техническому творчеству, инновационной инженерной и научной деятельности в Институте информационных технологий, математики и механики Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского создан Кластер практико-ориентрованных научно-технических клубов творческого развития студентов и школьников.
Подробнее »
Что такое робототехника? Типы роботов
Робототехника быстро проникает во все сферы нашей жизни, в том числе дома.Использование роботов
Производство
Обрабатывающая промышленность, вероятно, является старейшим и наиболее известным пользователем роботов. Эти роботы и коботы (боты, которые работают вместе с людьми) работают для эффективного тестирования и сборки таких продуктов, как автомобили и промышленное оборудование.
По оценкам, сейчас используется более трех миллионов промышленных роботов.
Логистика
Роботы для транспортировки, обработки и контроля качества становятся незаменимыми для большинства предприятий розничной торговли и логистических компаний. Поскольку теперь мы ожидаем, что наши посылки будут доставляться с молниеносной скоростью, логистические компании используют роботов на складах и даже в дороге, чтобы максимально эффективно использовать время. Прямо сейчас роботы снимают ваши товары с полок, транспортируют их по складу и упаковывают. Кроме того, рост числа роботов последней мили (роботов, которые автономно доставляют вашу посылку к вашей двери) гарантирует, что в ближайшем будущем вы столкнетесь лицом к лицу с логистическим ботом.
Это больше не научная фантастика. Роботов можно увидеть повсюду в наших домах, они помогают по хозяйству, напоминают нам о расписании и даже развлекают наших детей. Самый известный пример домашних роботов — автономный пылесос Roomba. Кроме того, теперь роботы эволюционировали, чтобы делать все, от автономного стрижки травы до очистки бассейнов.
Путешествия
Есть ли что-нибудь более фантастическое, чем автономные транспортные средства? Эти беспилотные автомобили больше не просто воображение.Сочетание науки о данных и робототехники, беспилотные автомобили захватывают мир штурмом. Автопроизводители, такие как Tesla, Ford, Waymo, Volkswagen и BMW, работают над новой волной путешествий, которая позволит нам расслабиться, расслабиться и наслаждаться поездкой. Компании, занимающиеся райдшерингом, Uber и Lyft также разрабатывают автономные райдшеринговые автомобили, для управления которыми не требуются люди.
Здравоохранение
Роботы добились огромных успехов в сфере здравоохранения.Эти механические чудеса используются практически во всех аспектах здравоохранения, от хирургических операций с помощью роботов до ботов, которые помогают людям оправиться от травм при физиотерапии.
Примерами роботов, работающих в сфере здравоохранения, являются медицинские помощники Toyota, которые помогают людям вернуть способность ходить, и TUG, робот, предназначенный для автономных прогулок по больнице и доставки всего, от лекарств до чистого постельного белья.
Что такое робототехника? (+ Как это влияет на общество)
Наши кибернетические повелители уже среди нас.К счастью, они не все угрожают … пока.
Роботы стали основой американской поп-культуры за последнее столетие, проникнув в кино, литературу и искусство. Само слово «робот» придумал чешский писатель Карел Чапек!
Они выглядят иногда дружелюбно, иногда угрожающе, но всегда странно. Хотя истории, изображенные в этих произведениях, далеки от нашей реальности, появление робототехники и искусственного интеллекта в качестве серьезных областей исследования во всех отраслях позволило нашим механизированным собратьям остаться.
Учитывая недавний всплеск этой технологии, для современного сообразительного гражданина важно получить практические знания о роботах, робототехнике и автоматизации. Это руководство заложит основу, на которой вы сможете построить свой опыт в робототехнике.
Романтизация машин иногда может скрывать основную истину робототехники: робот — это устройство, предназначенное для помощи людям в выполнении задач.
Какова цель робототехники?Робототехника — это инженерное направление, посвященное исследованиям, разработке и эксплуатации роботов.Инженеры-робототехники изучают, как сконструированная физическая система может дополнять или выполнять задачу или взаимодействовать с новыми технологиями.
Роботы похожи на инструменты. У пилы нет выбора в том, как плотник использует ее, точно так же, как нет выбора или мысли, подразумеваемой в действиях робота. Им просто управляет человеческая рука с помощью кода, которому он был запрограммирован.
Исследователи робототехники находят новые способы использования роботов для дополнения или замены человеческой деятельности.
Это невероятно разнообразная область, в которой производятся всевозможные машины с таким же практическим применением, как звезды на небе.
Каковы основные компоненты робота?
Роботы бывают разных форм и размеров, для изготовления которых требуются разные детали. Это три основные категории робототехники:
Расчет
Хотя утверждение, что у робота есть «мозг», оказывает медвежью услугу тому, что есть у нас в голове, у них действительно есть центральный процессор, называемый контроллером, который определяет действия, которые они предпринимают в данной ситуации. Эти контроллеры можно запрограммировать для выполнения таких простых задач, как вращение винта, или таких сложных, как подражание человеческим социальным достоинствам и выражениям.
Механизм
Роботам, как автономным единицам, требуются особые механические части, которые позволяли бы им свободно перемещаться без прямого физического вмешательства со стороны операторов-людей. Эти части включают в себя такие вещи, как колеса, которые позволяют им двигаться, и двигатели, которые их приводят в движение. Другие компоненты, такие как захваты, позволяют им напрямую и целенаправленно взаимодействовать с окружающим миром.
Датчики
Датчики — это то, что позволяет роботам распознавать свое окружение. Они дают им возможность определять такие вещи, как размер и форму объекта, или обнаруживать тепло, холод или другие свойства.Эти возможности позволяют процессорам собирать данные об окружающей среде, а затем действовать соответствующим образом.
Функция робототехники
Существует множество конкурирующих определений того, что на самом деле представляет собой «робот», но их можно разделить на две основные группы:
Автономные роботы
Независимые роботы — это классическая концепция роботов: полностью автономные системы, которые могут следовать своему программированию без необходимости прямого физического вмешательства со стороны человека-оператора.
Практическое применение независимых роботов в обществе разнообразно. Однако иногда они полностью заменяют людей для выполнения определенных задач. Эти задачи часто представляют собой бессмысленную рутину или опасную работу. Например, роботы были одним из основных двигателей автоматизации на заводах, а также нашли применение в правоохранительных органах как способ удаленного удаления бомб.
Этот вид роботов был самым разрушительным для общества в целом; почти искоренение многих низкооплачиваемых рабочих мест на производстве и создание автономных средств ведения войны, которые были приняты на вооружение США.С. Военный.
СОВЕТ: Некоторые роботы вообще не имеют физических форм — они полностью существуют в виде программного обеспечения, которое выполняет задачи на компьютере. Если вы хотите узнать больше о том, как это может помочь вашему бизнесу, ознакомьтесь с категорией G2 Robotic Process Automation, где вы найдете лучшее программное обеспечение на рынке! |
Зависимые роботы
Более поздним достижением в робототехнике стало создание неавтономных роботов, которые предназначены для взаимодействия с людьми таким образом, чтобы усилить их уже существующие действия.Это обычно можно найти в медицине и области протезирования, где роботы запрограммированы на работу в тандеме с самим человеческим телом, как в случае с Джонни Матени, первым человеком, который жил с усовершенствованной роботизированной рукой, управляемой разумом.
Хотя Johnny’s по-прежнему является исключительным случаем, он подчеркивает растущую тенденцию к созданию совместных роботов, сокращенно «коботов», которые существуют бок о бок с людьми, а не полностью заменяют их, как их более традиционные кузены.
Будущее робототехники: роботы возьмут мою работу?
Хотя мы, вероятно, не увидим Терминатора, охотящегося за кем-либо в нашей жизни, область робототехники представляет нам видения фантастического будущего, которые вряд ли напоминают наше современное общество. В частности, пересечение робототехники и искусственного интеллекта вызывает несколько вопросов о характере развития робототехники. По мере того, как мы делаем все более умные и умные машины, как они будут интегрироваться со своими создателями-людьми? Какие роли они будут играть в обществе?
Попытки предсказать будущее бесполезны; За последние несколько лет в области искусственного интеллекта и робототехники были достигнуты большие успехи, но разработка интеллектуальных машин все еще находится на стадии становления.Предсказать, как они будут выглядеть на пике своего развития, все равно что попросить Томаса Эдисона описать iPhone. Культурных рамок просто еще не существует.
Это ни в коем случае не мешает нам установить некоторые руководящие принципы в настоящем, чтобы обеспечить гармоничную адаптацию этой технологии в будущем. Фактически, такие люди, как известный писатель-фантаст Айзек Азимов, уже почти 80 лет делают это, создавая такие произведения, как «Foundation Trilogy». В конечном итоге только постоянная критика и оценка позволят нам продвигаться вперед без потенциально катастрофических последствий.
Сделать разум
Робототехника в течение последних нескольких десятилетий уверенно завоевывала позиции во всем мире в самых разных отраслях промышленности. Хотя социальные последствия этой технологии — как реальные, так и вымышленные — не всегда положительны, очевидно, что роботы здесь, чтобы остаться. Независимо от роли, которую вы играете в обществе, уверенность в том, что вы знаете о событиях в этой области, будет иметь решающее значение для понимания сил, формирующих вашу жизнь на долгие годы.
Чтобы узнать больше о том, как искусственный интеллект и робототехника уже изменили ландшафт мировой индустрии, ознакомьтесь с нашим обзором AI-роботов!
В чем разница между робототехникой и искусственным интеллектом?
Является ли робототехника частью искусственного интеллекта? Является ли ИИ частью робототехники? В чем разница между двумя терминами? Мы отвечаем на этот фундаментальный вопрос.
Робототехника и искусственный интеллект (ИИ) служат очень разным целям. Однако люди часто их путают.
Многие люди задаются вопросом, является ли робототехника разновидностью искусственного интеллекта. Другие задаются вопросом, одинаковы ли они.
С момента выхода первой версии этой статьи, которую мы опубликовали еще в 2017 году, вопрос стал еще более запутанным. Рост использования слова «робот» в последние годы для обозначения любого вида автоматизации заставил еще больше сомневаться в том, как робототехника и искусственный интеллект сочетаются друг с другом (подробнее об этом в конце статьи).
Пора все исправить раз и навсегда.
Робототехника и искусственный интеллект — это одно и то же?
Прежде всего, необходимо уточнить, что робототехника и искусственный интеллект — это совсем не одно и то же. Фактически, эти два поля почти полностью разделены.
Диаграмма Венна двух полей будет выглядеть так:
Как видите, есть одна небольшая область, где два поля перекрываются: роботы с искусственным интеллектом.Именно в рамках этого совпадения люди иногда путают эти два понятия.
Чтобы понять, как эти три термина соотносятся друг с другом, давайте рассмотрим каждый из них по отдельности.
Что такое робототехника?
Робототехника — это отрасль технологий, которая занимается физическими роботами. Роботы — это программируемые машины, которые обычно могут выполнять ряд действий автономно или полуавтономно.
На мой взгляд, есть три важных фактора, которые составляют робота:
- Роботы взаимодействуют с физическим миром через датчики и исполнительные механизмы.
- Роботы программируемые.
- Роботы обычно автономны или полуавтономны.
Я говорю, что роботы «обычно» автономны, потому что некоторые роботы таковыми не являются. Например, телероботы полностью контролируются человеком-оператором, но телероботы по-прежнему считаются отраслью робототехники.
Это один из примеров, когда определение робототехники не очень четкое.
Удивительно трудно заставить экспертов прийти к единому мнению о том, что именно представляет собой «робот». Некоторые говорят, что робот должен уметь «думать» и принимать решения.Однако стандартного определения «мышления роботов» не существует. Требование от робота «думать» предполагает, что у него есть некоторый уровень искусственного интеллекта, но многие существующие неразумные роботы показывают, что мышление не может быть требованием для робота.
Как бы вы ни выбрали определение робота, робототехника включает в себя проектирование, создание и программирование физических роботов, которые могут взаимодействовать с физическим миром. Лишь небольшая часть робототехники связана с искусственным интеллектом.
Пример робота: Базовый кобот
Простой коллаборативный робот (кобот) — прекрасный пример неразумного робота.
Например, вы можете легко запрограммировать кобота, чтобы он взял объект и поместил его в другое место. Затем кобот будет продолжать собирать и размещать объекты точно так же, пока вы не выключите его. Это автономная функция, потому что робот не требует участия человека после того, как он был запрограммирован. Эта задача не требует никакого интеллекта, потому что кобот никогда не изменит того, что он делает.
Большинство промышленных роботов неразумны.
Что такое искусственный интеллект?
Искусственный интеллект (ИИ) — это отрасль компьютерных наук.Он включает в себя разработку компьютерных программ для выполнения задач, которые в противном случае потребовали бы человеческого интеллекта. Алгоритмы ИИ могут заниматься обучением, восприятием, решением проблем, пониманием языка и / или логическими рассуждениями.
AI используется в современном мире по-разному. Например, алгоритмы ИИ используются в поиске Google, в системе рекомендаций Amazon и в средствах поиска маршрутов GPS. Большинство программ ИИ не используются для управления роботами.
Даже когда ИИ используется для управления роботами, алгоритмы ИИ являются лишь частью более крупной роботизированной системы, которая также включает в себя датчики, исполнительные механизмы и программы, не связанные с ИИ.
Часто — но не всегда — ИИ включает в себя некоторый уровень машинного обучения, когда алгоритм «обучается» реагировать на конкретный вход определенным образом с использованием известных входных и выходных данных. Мы обсуждаем машинное обучение в нашей статье Robot Vision vs Computer Vision: в чем разница?
Ключевым аспектом, который отличает ИИ от более традиционного программирования, является слово «интеллект». Программы без искусственного интеллекта просто выполняют определенную последовательность инструкций. Программы ИИ имитируют некоторый уровень человеческого интеллекта.
Пример чистого ИИ: AlphaGo
Один из наиболее распространенных примеров чистого ИИ можно найти в играх. Классическим примером этого являются шахматы, в которых AI Deep Blue в 1997 году обыграл чемпиона мира Гарри Каспарова.
Более свежий пример — AlphaGo, ИИ, который победил Ли Седола, чемпиона мира по игре в го, в 2016 году. В AlphaGo не было никаких роботизированных элементов. Игровые фишки перемещал человек, который наблюдал за движениями робота на экране.
Что такое роботы с искусственным интеллектом?
Роботы с искусственным интеллектом — это мост между робототехникой и ИИ.Это роботы, управляемые программами ИИ.
Большинство роботов не обладают искусственным интеллектом. Вплоть до недавнего времени всех промышленных роботов можно было запрограммировать только на выполнение повторяющихся серий движений, которые, как мы уже говорили, не требуют искусственного интеллекта. Однако неразумные роботы весьма ограничены в своей функциональности.
АлгоритмыAI необходимы, когда вы хотите, чтобы робот мог выполнять более сложные задачи.
Складской робот может использовать алгоритм поиска пути для перемещения по складу.
Дрон может использовать автономную навигацию, чтобы вернуться домой, когда у него скоро разрядится аккумулятор. Беспилотный автомобиль может использовать комбинацию алгоритмов искусственного интеллекта для обнаружения и предотвращения потенциальных опасностей на дороге. Все это примеры роботов с искусственным интеллектом.
Пример: кобот с искусственным интеллектом
Вы можете расширить возможности коллаборативного робота с помощью ИИ.
Представьте, что вы хотите добавить камеру к своему коботу. Зрение робота относится к категории «восприятия» и обычно требует алгоритмов искусственного интеллекта.
Допустим, вы хотите, чтобы кобот обнаружил объект, который он поднимает, и поместил его в другое место в зависимости от типа объекта. Это потребует обучения специальной программе зрения для распознавания различных типов объектов. Один из способов сделать это — использовать алгоритм AI под названием Template Matching, который мы обсуждаем в нашей статье Как работает согласование шаблонов в Robot Vision.
В целом, большинство роботов с искусственным интеллектом используют ИИ только в одном конкретном аспекте своей работы.В нашем примере ИИ используется только для обнаружения объектов. На самом деле движения робота не контролируются ИИ (хотя выходной сигнал детектора объектов влияет на его движения).
Где все это сбивает с толку…
Как видите, робототехника и искусственный интеллект — это две разные вещи.
Робототехника предполагает создание физических роботов, в то время как ИИ предполагает интеллектуальное программирование.
Однако есть одна область, в которой все стало довольно запутанно с тех пор, как я впервые написал эту статью: программные роботы.
Почему программные роботы не являются роботами
Термин «программный робот» относится к типу компьютерной программы, которая автономно работает для выполнения виртуальной задачи. Примеры включают:
- Поисковые «боты» — также известные как «веб-сканеры».
Они перемещаются по Интернету, сканируя веб-сайты и распределяя их по категориям для поиска. - Роботизированная автоматизация процессов (RPA) — Как я объяснил в этой статье, в последние несколько лет они несколько перехватили слово «робот».
- Чат-боты — это программы, всплывающие на веб-сайтах, разговаривают с вами с помощью набора заранее написанных ответов.
Они перемещаются по Интернету, сканируя веб-сайты и распределяя их по категориям для поиска.Программные боты — это не физические роботы, они существуют только внутри компьютера. Следовательно, они не настоящие роботы.
Некоторые передовые программные роботы могут даже включать алгоритмы ИИ. Однако программные роботы не являются частью робототехники.
Надеюсь, это все прояснило для вас. Но, если у вас есть какие-то вопросы, задавайте их в комментариях.
Есть ли у вас какие-либо фундаментальные вопросы по робототехнике, на которые вы хотели бы получить ответы? Расскажите нам в комментариях ниже или присоединитесь к обсуждениям в LinkedIn, Twitter, Facebook или сообществе профессиональных робототехников DoF.
Робототехника — обзор | Темы ScienceDirect
13.2.2 Роботизированный обходной желудочный анастомоз
За последние несколько лет робототехника начала набирать обороты в бариатрической хирургии. Первый роботизированный обходной желудочный анастомоз был выполнен в 2000 году [8].Основная опубликованная литература посвящена сравнению лапароскопического обходного желудочного анастомоза и роботизированного обходного желудочного анастомоза. Было опубликовано несколько институциональных обзоров, в которых основное внимание уделяется исходам при роботизированной помощи, когда части операции выполняются лапароскопически, и полных роботизированных обходных желудочных анастомозах по сравнению с лапароскопией. Результаты были разными: одни демонстрировали повышенную частоту утечек и более высокую частоту повторной госпитализации, а другие — эквивалентные результаты [9,10].
Увеличение времени операции было очевидным во многих исследованиях.
В национальных базах данных исследований роботизированной бариатрической хирургии основное внимание уделяется краткосрочным послеоперационным результатам при сравнении робототехники с лапароскопией. Анализ, проведенный с 2007 по 2012 год в базе данных по бариатрическим исходам, выявил 137 455 пациентов, которым был проведен первичный желудочный обходной анастомоз с помощью робота или лапароскопа. Когда когорты были сопоставлены по склонности, пациенты с роботизированным желудочным обходным анастомозом имели увеличенное время операции, повторную операцию, 30- и 90-дневные осложнения, повторную госпитализацию, стриктуру, изъязвление и несостоятельность анастомоза.Таким образом, авторы пришли к выводу, что пациенты, перенесшие искусственное шунтирование желудка, имеют более высокий уровень послеоперационной заболеваемости по сравнению с лапароскопией [11].
Совсем недавно Sharma et al. [12] идентифицировали 36 158 пациентов из набора данных Программы аккредитации и повышения качества метаболической и бариатрической хирургии 2015 года, 7,4% из которых прошли обходной желудочный анастомоз с помощью роботов. Эти пациенты были сопоставимы по склонности с теми, кому было выполнено лапароскопическое шунтирование желудка. Среднее время операции роботизированного обходного желудочного анастомоза увеличилось (136 против 107 минут, P <.001) и более высокие показатели 30-дневной реадмиссии (7,3 против 6,2%, P = 0,03). Статистически значимых различий по общей заболеваемости, серьезной заболеваемости, смертности, незапланированной госпитализации, повторной операции или повторному вмешательству не было. Таким образом, авторы пришли к выводу, что обходной желудочный анастомоз с помощью роботов безопасен по сравнению с лапароскопическим доступом, но имеет более длительное время операции и частоту повторных госпитализаций.
Систематические обзоры также продемонстрировали результаты в отношении увеличения времени операции и увеличения стоимости с аналогичным профилем безопасности при сравнении роботизированного и лапароскопического обходного желудочного анастомоза.
Fourman и Saber [13] рассмотрели 18 исследований, которые продемонстрировали схожую или более низкую частоту осложнений при использовании роботизированной техники по сравнению с лапароскопическим шунтированием желудка. Кроме того, они отметили снижение кривой обучения в отношении роботизированного обходного желудочного анастомоза. Большинство исследований выявили более длительное время работы с помощью роботов. Эти результаты также были выявлены в систематическом обзоре и метаанализе Li et al. [14] из 27 исследований с 27 997 пациентами. Не было выявлено различий между роботизированным и лапароскопическим обходным желудочным анастомозом в отношении общих осложнений, серьезных осложнений, продолжительности пребывания, повторной операции, конверсии и смертности.Частота утечки была ниже при использовании робота по сравнению с лапароскопическим обходным желудочным анастомозом. Тем не менее, у роботизированного обходного желудочного анастомоза было больше времени операции и более высокая стоимость.
Из всех доступных исследований, общий профиль безопасности роботизированного обходного желудочного анастомоза аналогичен лапароскопии [15]. Увеличенное время работы и более высокая стоимость являются важными показателями, которые требуют более внимательного изучения. Время работы во многом зависит от кривой обучения. Schauer et al. определили кривую обучения 100 случаев лапароскопического обходного желудочного анастомоза со значительным сокращением времени операции и техническими осложнениями [16].Роботизировано время операции сокращается на 25 минут после 10 случаев роботизированного обходного желудочного анастомоза [17]. Стоимость также является важным фактором и, по-видимому, является основным недостатком робототехники, независимо от специальности.
Изучите робототехнику с помощью онлайн-курсов и занятий
Что такое робототехника?
Область робототехнических систем охватывает все, что связано с проектированием, нейронными сетями, проектированием, программированием, тестированием и разработкой роботов, человеческих роботов и совместных роботов, помогающих людям выполнять повседневную деятельность.
Робототехника быстро растет с появлением больших данных, а Интернет вещей и машины теперь способны обрабатывать большие объемы данных и обучаться с минимальным вмешательством человека. На примере автономных транспортных средств датчики на транспортном средстве обрабатывают тысячи точек данных каждую секунду вместе с данными о местоположении из Интернета, чтобы безопасно перемещать транспортное средство по своему маршруту. Проекты и приложения в области робототехники можно найти в большом количестве отраслей, от автомобилестроения до операций с военными дронами и посадки на Марс и его исследования.Даже создание четвероногих роботов может помочь изменить мир с помощью картографирования данных виртуальной реальности и многого другого.
Робототехника для начинающих Обзор курса
Неаполитанский университет имени Федерико II предлагает пошаговые базовые курсы по робототехнике, где вы можете изучить основы кинематики, дифференциальной кинематики и статики. Колумбийский университет предлагает робототехнику, где вы можете изучить основные методы представления роботов, которые выполняют физические задачи в реальном мире. В нем будут рассмотрены основы робототехники с упором как на разум, так и на тело.
Онлайн-курсы и учебные пособия по робототехнике
Курсы по робототехнике охватывают множество научных дисциплин, линейной математики и технологий, включая машинное обучение, искусственный интеллект, науку о данных, дизайн и инженерию. Онлайн-курсы и программы призваны познакомить вас с каждой из этих областей и начать вашу карьеру в этой захватывающей и быстро развивающейся области.
MicroMasters in Robotics Университета Пенсильвании предлагает студентам возможность изучить основы робототехники у легендарных профессоров лаборатории GRASP (Общая робототехника, автоматизация, зондирование и восприятие).Вы изучите математические инструменты и инструменты программирования роботов, необходимые для создания роботов, от оценки реальной проблемы до проектирования и разработки решения.
Онлайн-программа по робототехнике из 4 курсов охватывает визуальный интеллект, машинное обучение, динамику и управление роботами, а также технику передвижения и эквивалентна 30% степени магистра технических наук в области робототехники на кампусе.
Популярные программы MicroMasters в области искусственного интеллекта (AI) Колумбийского университета демонстрируют, как приложения машинного обучения могут использоваться для решения сложных задач.Узнайте, как управлять манипуляторами роботов, включая кинематические цепи, прямую и обратную кинематику, отображение карт мобильных роботов, и получите опыт планирования полных робототехнических систем.
Робототехника Работа
Прошли времена чистой научной фантастики о роботах на Земле и в космосе. Существует довольно много вариантов карьерного роста в области промышленной робототехники, от программирования и проектирования роботов-гуманоидов до строительства, развертывания, здравоохранения, автоматизации управления и обслуживания.Careerbuilder.com перечисляет более 1000 должностей с полной занятостью с такими названиями, как специалист по робототехнике, техник по робототехнике, инженер по приложениям мобильной робототехники, инженер по приложениям робототехники и ведущий инженер по робототехнике. К числу наиболее востребованных областей, ищущих кандидатов, относятся Калифорния, Бостон, Массачусетс и Китай. Несмотря на то, что в захватывающей новой эре развития и инноваций робототехники есть много позиций, существует также огромный спрос на специалистов, которые могут обслуживать миллионы роботов. машины уже используются по всему миру.Почти все должности требуют ученых степеней или специализации в области математики и информатики, и стажировка всегда поднимет вас над толпой при приеме на первую работу. Независимо от того, подаете ли вы заявку в Google, Microsoft, NASA, Lego, Amazon или где-то еще, edX поможет вам подготовиться. / p>
Сделайте карьеру в робототехнике
Познакомьтесь с робототехникой на одном из многих курсов по edX и посмотрите, подходит ли вам работа в индустрии робототехники следующего поколения.
Пройдите курс основ робототехники, машинного обучения или искусственного интеллекта и получите четкое представление об этой области и о том, что вам нужно, чтобы преуспеть. Многие курсы предназначены для самостоятельного обучения, поэтому вы можете записаться прямо сейчас и начать сегодня.
Знакомство с роботами
Введение К роботам
Что — первое, что приходит на ум, когда думаешь о роботе?
Для многие люди это машина, которая имитирует человека — как андроидов в «Звездных войнах», «Терминаторе» и «Звезде» Trek: Следующее поколение.Как бы ни захватывали эти роботы наше воображение, такие роботы до сих пор обитают только в научной фантастике. Людей еще не было может дать роботу достаточно «здравого смысла», чтобы надежно взаимодействовать с динамическим Мир. Однако Родни Брукс и его команда из лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института работают над создание таких человекоподобных роботов.
Тип роботов, с которыми вы будете встречаться чаще всего, — это роботы, которые работа, которая слишком опасна, скучна, обременительна или просто противна.Большинство роботы в мире относятся к этому типу. Их можно найти в автомобилях, медицине, обрабатывающая и космическая промышленность. На самом деле существует более миллиона эти типы роботов работают на нас сегодня.
Некоторые такие роботы, как Mars Rover Sojourner и предстоящее исследование Марса Ровер, или подводный робот Карибу помогите нам узнать о местах, которые слишком опасны для нас. В то время как другие Типы роботов — это просто развлечение для детей всех возрастов.Популярные игрушки, такие как Текно, Полли или AIBO ERS-220, кажется, попал в магазин полки каждый год к Рождеству.
А
как весело играть с роботами, с роботами еще веселее
строить.
В книге «Быть цифровым» Николас Негропонте рассказывает замечательную историю о
восьмилетний ребенок, находящийся под давлением во время телевизионной премьеры MITMedia Lab’s
LEGO / Logo работает в школе Хенниган. Рьяный якорь, ищущий милого
отрывок, постоянно спрашивал ребенка, развлекается ли он, играя с LEGO / Logo.Явно рассерженный, но не желающий обидеть, ребенок сначала попытался
отложить ее. После ее третьей попытки уговорить его поговорить о веселье, ребенок,
вспотевший под горячим светом телевизора, жалобно смотрел в камеру
и ответил: «Да, это весело, но тяжело».
Но что такое робот?
Как Как ни странно, стандартного определения робота действительно не существует. Однако есть некоторые важные характеристики, которыми должен обладать робот. и это может помочь вам решить, что является роботом, а что нет.Так и будет также поможет вам решить, какие функции вам нужно будет встроить в машину прежде, чем он сможет считаться роботом.
А робот имеет следующие основные характеристики:
колодец это система, которая содержит датчики, системы управления, манипуляторы, силовые расходные материалы и программное обеспечение работают вместе для выполнения задачи. Проектирование, строительство, программирование и тестирование роботов — это сочетание физики, машиностроения, электротехника, строительная инженерия, математика и вычисления.В некоторых случаях также могут быть задействованы биология, медицина, химия. Изучение робототехники означает, что студенты активно занимаются всеми этими дисциплинами в среде, где глубоко возникают проблемы и решения проблем.
Что такое робот? — Научный центр Карнеги
Спросите кучу экспертов по робототехнике, и вы получите кучу ответов. Вместо этого давайте спросим, что такое робототехника? Робототехника состоит из машин, которые могут:
- Sense — Датчики или устройства обратной связи позволяют записывать информацию об окружении машины в виде электронных значений.
- Think — Эти электронные данные затем используются в сложных схемах, запрограммированных для генерации сигналов на другом (выходном) конце схемы. Закон
- — Актерское мастерство — наиболее очевидная часть робототехники. Электронные сигналы, которые были произведены в результате восприятия и мышления, затем управляют всем, для чего предназначен робот, например, поднимать больного человека, делать мимику лица или управлять двигателями, которые позволяют ему перемещаться вокруг препятствия.
Одно «экспертное» определение робота дается как «машина с как минимум тремя осями движения (например.грамм. запястье, локоть и плечо), прилагаемый инструмент и возможность перепрограммирования для различных задач ». Неплохое определение, если вам нравятся промышленные роботы.
Если роботу НЕОБХОДИМО восприятие окружающей среды, то Hoops, наша промышленная рука для баскетбольной стрельбы, совсем не робот. Без каких-либо датчиков Hoops снимает вслепую, полностью полагаясь на программиста, который в первую очередь делает правильный снимок, а затем точно повторяет снимок снова и снова.
Кто-то может даже возразить, что современные автомобили — это роботы с их обширным набором датчиков и запрограммированными схемами, разработанными для реагирования на дорожные условия и в двигатель.Однако никаких «осей движения» нет.
Выбор народа
Многие люди будут думать о R2-D2 или Горте как о роботах. Это модели человекоподобных роботов, машин, которые похожи на нас по внешнему виду или по поведению. Конечно, Горт был просто большим парнем в ОЧЕНЬ большом костюме, а R2-D2 полностью контролировался людьми за кадром фильма. Другие гуманоидные роботы, такие как ASIMO Хонды, настолько развиты, что даже действуют как мы — без помощи из-за кулис.
Для многих роботы — это роботы, особенно если они:
- Гуманоид
- Проворный
- Общительный
- Смарт
Некоторые роботы делают все это довольно хорошо — они чувствуют, думают и действуют как мы, выглядят как мы и прекрасно передвигаются — в то время как другие менее умны или вообще не кажутся роботами.