Фантастичните истории на миналия век възпитаниците на роботиката на XXI век се използва на всяка крачка. Те дори се движат по роботите научили - и всеки необитаем космически кораб е робот - в място, което на пръв поглед изглежда все още фантастично. По ирония на съдбата, модерни възможности роботика позволяват училища не само да направи космически кораб. но да се използват роботи в класовете на труда, компютърни науки, и просто в ежедневието.
Schoolboy със сателитна Cubesat.
Но преди да започнете да купувате роботи и да ги доведе в орбита, нека да видим, какво може да се наложи роботи в училище и какви видове роботи могат да бъдат полезни на първо място.
Тъй като специален предмет "дизайн" или "роботи", не е все още в учебния план, основните предмети, където използването на роботиката сега се вижда най-добре от всички, тази наука и трудови изследвания. В действителност, това е в техните съединителни роботика и се очертава като независима дисциплина: Всеки робот се състои от две части - на хардуера, който искате да направите; и софтуера, който искате да напишете по някои език за програмиране.
В този случай, използването на роботиката и компютърни науки, както и в обучението на труда се състои от две части. От една страна - на уменията научени в уроците на труда и информатика ще помогне при проектирането на роботи. От друга страна - специални роботи за обучение може да помогне в развитието на двете дисциплини.
Нека започнем с уроците на работа.
CNC
Преди тридесет години имаше машини в школата на бюрата по труда. Това беше скучно, фрези и стругове за обработка на изделия от дърво и метал. Цялата обработка се извършва ръчно - майстор механик от различни механизми за контрол на движението на детайла и инструментите, с които да се направи обработка.
подробности за качество, определено умение механик - с колко точно овладяване може да контролира машината. Те са прости и надеждни машини с електрическо задвижване, без електроника не са били в тях.
Стругове и фрези в училище офис работа.
Идеята да работите с машината с помощта на програмируеми електроника яви отдавна и CNC - компютърно цифрово управление - вече е съществувала в онова далечно време. Те бяха големи, сложни и много скъпо. Тъй като голяма, сложна и скъпа, са основните компоненти, необходими за развитието и монтаж на такава машина: електронни модули, които контролират работата на механизмите и компютри, с които е възможно да се програмира машини.
Сега и двете са на разположение, така че да си позволят да развиват собствен робот може дори да бъде в нормално семейство бюджет. Ето защо, домашни машини с ЦПУ са разработени и се продават навсякъде. И най-често срещаните от тях - е, разбира се, триизмерни принтери.
Таблица триизмерен принтер - пример на машина CNC.
Сред многото разположение днес на 3D-принтери заслужават да бъдат отбелязани принтери на основата на развитие RepRap проект. Всички материали, разпространявани в рамките на този проект, са отворени. По този начин, всеки може по своя собствена, четене на документацията, за да се изгради такъв принтер от наличните части.
На съвременната на 3D-принтери са най-популярните устройства, отпечатване на слоеве тънка пластмасова нишка. Както се вижда на снимката, те се състоят от една маса, на която е оформен елемент, и върху него единица движещ печат производство на пластмасови резба предварително определена дебелина.
Дизайнът е доста универсален: пластмаса печат единица може да бъде заменен, например, домакинство гравьор. Или Vyzhigatel. И да получите нова CNC машина, харчи сравнително малко ресурси, за да променя дизайна.
Makesmith - CNC машина за фрезоване на базата на контролера Arduino и вътрешен гравьор.
По този начин, ние приемаме, че устройството, което имаме. Какво ще да го отпечатате?
моделиране
планетарен модел предавка с Thingiverse сайт, отпечатана на 3D-принтер.
И когато уморени от печат готови модели, или искат някаква модел за римейк свой собствен начин, или искате да направите своя собствена? Ние ще трябва да се научат да модел.
За моделиране на детайли и машини сега се използва два подхода. Първият - визуалното, когато в специална компютърна програма, с графични инструменти за потребителски интерфейс може да бъде от примитивни форми, за да получите правилната позиция. Чрез примитивен в този случай включват такива форми като сфера, цилиндър и паралелепипед, и се получава чрез комплекс подробно тяхното взаимно превръщане.
Визуални моделиране части в програмата FreeCAD
Вторият подход - "описателно", когато с помощта на специален език, подобен на езика за програмиране или маркиране, може да се опише като сложна подробности. Отново, на базата на определен набор от същите примитивни форми.
"Описателен" симулационна програма OpenSCAD
За моделиране на сложни обекти "неправилно" форма, като изображения на живи същества, има и специална програма с визуални инструменти, наподобяващи инструменти на скулптора.
Моделиране дракона фигурки в програмата Blender
Между другото, моделът не е необходимо да се отпечата на триизмерен принтер, който може да бъде на един нормален, твърди. Някои програми за триизмерно моделиране дава възможност да отпечатате празна за производство на модели на хартия залепени части.
модел книга на Iron Man каска.
Въпреки това, той е много по-труден процес, отколкото печат на триизмерен принтер. Но можете да получите по-голям модел, без да се ограничава до работното пространство на металообработващите машини с ЦПУ.
От утилитарни роботи, които могат да помогнат на класовете на труда, за да се научат как да проектират и произвеждат предмети от материалния свят, преминете към обучение на роботи. Те ще ни помогнат да се развият както аспекти на роботиката - хардуер, състоящи се от механични и електронни компоненти и софтуер, който ще трябва да развият умения за програмиране.
Роботите. които сега са известни под общото наименование на лъч. се използва за изучаване на основите на роботиката, вероятно и досега, когато понятието "робот".
Английският съкращението BEAM означава «Биология, електроника, Естетика, Механика», това е, преведени на български - биология, електроника, естетика, механика. Или по-точно - зооморфни електронни механизми. Зооморфен, защото на всички биологични организми относно ролята на прототипи на роботи за преместване на животните е най-подходяща. И думата "естетика" и можете да пропуснете, защото е трудно да си представим нещо по-естетичен, отколкото тялото, създаден от природата.
Робот мряна - просто робот, направен без използването на електронни компоненти.
Принципите се използват при разработване на греда роботи, е в пълно съгласие с предизвикателствата и възможностите на училището по роботика секции:
- прилага идеите, предложени от дивата природа;
- използват материали на ръка;
- използват възможно най-малко броя на електронни компоненти.
Ето защо има редица методически разработки, той е подходящ за прилагане в училищата. Например, Санкт Петербург сайт Серво-дроид предлага разнообразие от готови модели на роботи, които са оборудвани с подробни инструкции и указания. В Санкт Петербург и съща общност. посветени на домашно провежда закрити детски клуб в Петроград страна на редовните заседания, където ще могат да участват в проектирането и производството, включително СВЕТЛИНА роботи.
Бихме искали да отбележим, английския сайт Shellmo. посветен изцяло отворен дизайн на робота, един от образите, които са дадени по-долу. Той също така зооморфни робот, но по-сложна. Ако мряна-робот изграден изцяло без използването на полупроводникови устройства - в действителност, това не е електронна и електрическа робот - роботът Shellmo не е само електронен и програмируеми електронни.
Робот «Shellmo», козина версия.
Shellmo електронната част се основава на Ардуино, което е в основата на огромен брой домашно приготвени програмируеми електронни устройства - от дрехи до светещи компоненти на "интелигентен дом".
Arduino същество прилича на обикновен компютър, но много прост и малък. Това е машина, която реагира на сигнали чрез различни периферни устройства в съответствие с програма, вграден в него. Реакцията обикновено е под формата на сигнали за доставка на двигатели, светодиоди, дисплеи, и други компютърни устройства.
Подробности за робота, който е построен на платформата Arduino.
Устройства, през която влиза данни Ардуино, също могат да бъдат различни - този натиск, температура, светлина, множество входни устройства.
Така например, в триизмерен принтер, който се основава на Ардуино, данните са получени от компютър на контролните печат команди на предавани по специален език. Също така, са взети показатели на температурни сензори: група, на която елемент, и нагревателен елемент, който се топи пластмасовата конец. Повече получава сигнали от датчиците за налягане - малки бутони, които тласкат движещи се части на принтера, да не излиза извън рамките на работното място.
На изхода, съответно, са образувани от управляващи сигнали двигателите се преместват спрямо на печат единица създадени елементи и контролни сигнали превключватели нагревателните елементи.
Има много варианти на Ардуино дъски, от най-сложните, ви позволяват да се контролира машини или безпилотни самолети и хеликоптери, за най-простите, включително светодиоди в определен ред или термометри предават данни на работния плот.
Различни версии на картите, които са съвместими с Ардуино.
Фигурата в дясно показва Ардуино MEGA, която се използва за контролиране имат 3D-принтери и наляво в горната - специално кръгов Ардуино Lilypad с отвори по протежение на ръба, който е удобно да се зашити върху тъканта.
мигачи за дрехи велосипедисти контролирани Arduino контролер
Благодарение на успешния дизайн, Ардуино сега е една от най-полезните инструменти в аматьор, а не само на роботиката. Но основната му предимство - това е, разбира се, отворена архитектура, която позволява на всеки, който има желание да се известен не само я използват, но също така се променя в съответствие с нейните цели.
Идоли и EIFS
От приложения Arduino нека да се върнем към образователните проблеми развият умения за програмиране. Тук роботи може да помогне също.
През осемдесетте години на миналия век в нашата страна, системата е разработена, за да преподават основни умения за програмиране в средата и гимназията. Система за повикване Idols - обучението на световете.
Основната разлика от идолите на други методи на преподаване е, че програмистът е написал програма, която контролира действията на художника - виртуалната робота, като действа в един виртуален свят. Резултатът не е абстрактно програма и специфичната последователност на прост и ясен действие.
Идоли роботи могат да навигират във виртуалния свят, да рисува, да, и да извършват друга дейност.
IDOL система. Текстът на програмата на езика на идоли и екран изпълнител.
По-късно в началното училище и в предучилищна възраст децата се развиват PiktoMir - система за изучаване на основите на програмирането с помощта на нагледни материали.
Идеята да се програмира с помощта на не-букви и цифри не са нови, но PiktoMir се различава от другите реализации, в които програмистът не само контролира робота, и пише с програмата на идол! Това е, за да се премине от PiktoMira към идолите, в точното време не е трудно.
Piktomir. Ляв певица изпълнява задачи, дясната ученик пише програма.
Студентите са програмирани роботи EIFS по роботика изложба.
Сега идол може да се програмира не само виртуални роботи, но също така и много реален - радиоуправляеми коли и хеликоптери. Когато този контрол се осъществява от настолен компютър, който се свързва към радиото, размера и формата на конвенционален флаш-диск.
Робот-изпълнител, пунктът за управление и комплект обучение EIFS.
софтуерни роботи
Нека поговорим за друга форма на роботи, които са много сходни с виртуални изпълнители идоли, но се различават от тези, които не живеят във виртуалния свят, а по-скоро форма на него. Този софтуер агенти - компютърни програми, които работят сами по себе си, без човешка намеса. Разбира се, те също могат да бъдат контролирани, но, подобно на други видове роботи, те имат определена степен на автономия.
Агенти управляват движението на данни в компютърни мрежи, състоянието на монитор на мрежата, техните услуги, както и индивидуални компютърни системи и изпълнява други задачи. Един от тези агенти, например, прехвърлени на вашия компютър страницата, която четете в момента.
По традиция в повечето операционни системи, софтуер агенти работят във фонов режим, без да пречи на оператора. Ето защо, една снимка на агент, който да излезе доста трудно. Но, както е в нашия преглед трябва да бъде много снимки, ще трябва по някакъв начин да се измъкне от ситуацията.
Процеси работят във фонов режим, без оператор, в UNIX-подобни операционни системи се наричат демони. Има традиционната UNIX демон изображение. Това е всичко.
Една от емблемите на отворена операционна система OpenBSD.
Без софтуерни агенти сега е невъзможно да си представим не повече или по-малко сложно електронно устройство, което работи под компютърно управление. Ето защо, на разбиране за това как да се изгради и експлоатира двете софтуерни агенти - важно умение за тези, които планират да се научите как да проектирате, включително роботи.
заключение
Ето защо, от друга страна, на роботите в училището трябва да преподават самите ученици програмиране, дизайн и обработка на сензорна информация. В проучването на роботиката ще помогне отворена технологична платформа Arduino, RepRap, MeArm и др. В учебната програма - идола, PiktoMir, EIFS и открити UNIX-подобни операционни системи. , на която може да се изгради готови да разработят свои собствени софтуерни и хардуерни решения, включително автоматизирано.
И все пак, не забравяйте да се отбележи, че роботиката все още е твърде сложна индустрия знания за ползотворно го изследват себе си. Много по-полезно да се обединят и да работят заедно, за съмишленици. С възможността да се разпределят задачите, този подход позволява да се постигнат добри резултати в кратък период от време - толкова дълго, колкото интересът към роботиката не изчезва от четене на документацията, например.
Свързани статии