Robotok az iskolában
A fantasztikus történet a múlt század a diákok a XXI század robotika használják minden lépésnél. Ők is futnak a robotok tanult - és az egyes lakatlan űrhajó egy robot - egy olyan térben, hogy első pillantásra úgy tűnik, még mindig fantasztikus. A sors iróniája, modern robotika képességek lehetővé teszik az iskolák nem csak, hogy az űrhajó. de használható robotok a munkaerő-osztályok, számítástechnika, és csak a mindennapi életben.
Iskolás műholdas CubeSat.
De mielőtt elkezdené a vásárlás robotok, és azokat a pályára, lássuk, mit lehet szükség a robotok az iskolában, és milyen típusú robotok hasznos lehet az első helyen.
Mivel a speciális tárgyat „design” vagy „robotok” még mindig nem a tananyag, az alapvető témák, ahol a használata robotika most látható a legjobb az egészben, hogy a tudomány és a munkaerő-tanulmányok. Valóban, ez a saját csomópont robotika és egy önálló tudományág: Minden robot két részből áll - a hardver szeretne; és a szoftver, hogy szeretne írni néhány programozási nyelv.
Ebben az esetben a használata robotika és a számítástechnika, valamint a munkaerő-képzés magában foglalja a két komponens. Egyrészt - a készségek tanult a tanulságokat a munkaerő és Informatikai segít a tervezés a robotokat. Másrészt - speciális képzési robotok segíthetnek a fejlesztés a két tudományág.
Kezdjük a tanulságokat a munkát.
CNC
Harminc évvel ezelőtt volt gépeket az iskola a munkaügyi hivatalok. Unalmas volt, marógépek és esztergák termékek feldolgozására fából és fémből. Minden folyamat kézzel történik - a mester gépész különböző mechanizmusok mozgásának ellenőrzésére a munkadarab és az eszközöket, amelyek lehetővé tennék feldolgozásra.
részletek meghatározott minőségi ügyességi gépész -, hogy mennyire pontosan mester tudta irányítani a gépet. Ők voltak az egyszerű és megbízható szerszámgépek elektromos hajtás, nincs elektronika nem volt bennük.
Eszterga és marógép iskola irodai munka.
Az ötlet, hogy működik a gép segítségével programozható elektronika megjelent régen, és CNC - számítógépes numerikus vezérlés - már létezett, hogy a távoli időben. Ők voltak a nagy, bonyolult és nagyon drága. Mivel a nagy, bonyolult és drága az alapvető komponensek fejlesztéséhez szükséges és összeszerelése egy ilyen gép: elektronikus modulok működését vezérlő mechanizmusok és a számítógépek, amelyek lehetett programozni gépek.
Most mindkét áll rendelkezésre, hogy engedheti meg magának, hogy saját robot is lehet a szokásos családi költségvetés. Ezért a hazai CNC szerszámgépek fejlesztenek és értékesítenek mindenhol. És a leggyakoribb közülük - persze, háromdimenziós nyomtatók.
Táblázat háromdimenziós nyomtató - egy példa a CNC gép.
A sok ma elérhető a 3D-nyomtatók Érdemes megjegyezni, nyomtatók alapján RepRap projekt fejlődését. Minden anyag eloszlik a jelen projekt keretében, vannak nyitva. Így bárki a saját, a dokumentáció olvasása, építeni egy ilyen nyomtatót a részeket.
A modern 3D-nyomtatók a legnépszerűbb eszközök, nyomdai rétegek vékony műanyag szál. Amint látható a fényképen, tartalmaznak egy táblázatot, amely az elem van kialakítva, és rajta egy mozgó nyomtatási egység gyártása műanyag szál előre meghatározott vastagsága van.
A terv az volt elég univerzális: műanyag nyomtatási egység lehet cserélni, például háztartási rézmetsző. Vagy Vyzhigatel. És kap egy új CNC gép, kiadások viszonylag kevés erőforrás változtatni a design.
Makesmith - CNC marógép alapján Arduino vezérlő, és a hazai rézmetsző.
Így azt feltételezzük, hogy a gép már. Mit fogunk kinyomtatni?
modellezés
bolygómű modell Thingiverse oldalon, nyomtatott 3D-nyomtató.
És amikor fáradt nyomtatás kész modellek, vagy szeretne valamilyen modell remake a maga módján, vagy szeretné, hogy a saját? Majd meg kell tanulni, hogy a modell.
Modellezésére alkatrészek és felszerelések használják már két megközelítés. Az első - a vizuális, amikor egy speciális számítógépes program grafikus felhasználói felület eszközök lehetnek kezdetleges formáit, hogy a megfelelő elemet. A primitív ebben az esetben magában foglalja az ilyen formák, mint egy gömb, henger és paralelepipedon, és úgy kapjuk meg, komplex részletesen kölcsönös átalakulás.
Vizuális modellezés részei a programban FreeCAD
A második megközelítés - „leíró”, amikor egy speciális nyelv, hasonlóan a programozási nyelv, vagy jelölést, lehet leírni, mint egy bonyolult részleteket. Ismét, alapul egy bizonyos sor azonos primitív formák.
„Leíró” szimulációs program OpenSCAD
Modellezésére összetett objektumok „rossz” formában, mint például a képek az élőlények is vannak speciális program vizuális eszközökkel hasonlító eszközök a szobrász.
Modellezése egy sárkány figurák Blender programban
By the way, a modell nem szükséges kinyomtatni egy háromdimenziós nyomtató, amely lehet egy normál, kemény. Néhány program háromdimenziós modellezés lehetővé teszi a nyomtatást egy üres gyártására modellek papír ragasztott részek.
Papír modell Iron Man sisak.
Azonban ez sokkal munkaigényes folyamat, mint a nyomtatás egy háromdimenziós nyomtató. De lehet, hogy egy nagyobb modell, nem korlátozódik a munkaterületet a szerszámgép CNC.
Tól haszonelvű robotok, amelyek segíthetnek a munkaerő-osztályok tanulni, hogyan kell megtervezni és gyártani tárgyak az anyagi világ, lépni a képzési robotokat. Ők segítenek fejleszteni mind a robotika szempontok - hardver, amely a mechanikus és elektronikus alkatrészek, és a szoftver, ami kell, hogy dolgozzon programozási ismeretek.
Robotok. a már ismert néven közösen gerenda. tanított az alapokat a robotika, valószínűleg azóta, amikor a fogalom „robot”.
Az angol rövidítése nyílásszög «biológia, elektronika, esztétika, mechanika», azaz lefordították orosz - biológia, elektronika, esztétika, mechanika. Vagy pontosabban - zoomorphic elektronikus mechanizmusok. Állatalakos, mert az összes biológiai organizmusok szerepe a prototípusok robotok mozgatására az állatok a legalkalmasabb. És a „esztétika”, és akkor hagyja, mert nehéz elképzelni, hogy valami esztétikusabb, mint a test által létrehozott természet.
Robot márna - csak egy robot, anélkül az elektronikus alkatrészek.
Az alapelvek a fejlesztés BEAM robot, amely jó egyezést mutat a kihívásokat és lehetőségeket az iskola robotika részből áll:
- az ötleteket alkalmazni javasolt élővilág;
- használja anyag kéznél;
- használja a lehető legkevesebb az elektronikus alkatrészek.
Éppen ezért számos módszertani fejlesztések, ez alkalmas megvalósítása az iskolákban. Például a St. Petersburg oldalon Servo-droid széles skáláját kínálja a kész modell robotok, felszerelt részletes utasításokat és iránymutatásokat. A St. Petersburg ugyanabban a közösségben. szentelt házi vezeti beltéri gyermekklub a pétervári oldalán a rendszeres találkozók, ahol részt vesz a tervezés és gyártás, beleértve BEAM robotok.
Szeretnénk felhívni a figyelmet a English site Shellmo. szentelt teljesen nyitott design a robot, az egyik a képek, amelyeket az alábbiakban közöljük. Azt is zoomorphic robot, de bonyolultabb. Ha márna-robot beépített teljesen használata nélkül félvezető eszközök - sőt, ez nem az elektronikus és elektromos robot - a robot Shellmo nem csak az elektronikus és programozható elektronikus.
Robot «Shellmo», szőrme változat.
Shellmo elektronikus része alapul Arduino board, ami alapján rengeteg házi programozható elektronikus eszközök - az ruhákat világító elemek az „intelligens otthon”.
Arduino lényegében hasonlít a rendszeres számítógép, hanem egy nagyon egyszerű és kicsi. Ez a gép, amely reagál jeleket a különböző perifériák programnak megfelelően beágyazva. A reakció általában formájában ellátási jelek a motorok, LED-ek, kijelzők, és egyéb számítástechnikai eszközök.
Részletek a robot, ami épült a Arduino.
Eszközként, amelyen át adatokat belép a Arduino, is eltérő lehet - ez a nyomás, hőmérséklet, fény, több bemeneti eszközök.
Például egy háromdimenziós nyomtató, amely azon alapul, Arduino, az adat érkezik a számítógépről a nyomtatási parancsok vétele egy speciális nyelven. Továbbá, mutatók hőmérsékletérzékelőt tenni: a panel, amely egy elemet, és egy fűtőelem, amely megolvad a műanyag szál. Több jeleket kap a nyomásérzékelők - kis gomb, ami nyomja a mozgó alkatrészek a nyomtató, hogy ne menjen túl a munkaterületre.
A kilépő, illetve vannak kialakítva vezérlőjelek a motorok képest mozgatjuk a nyomtatási egység létrehozott elemek, és a vezérlőjelek kapcsolók a fűtőelemeket.
Sok változatai Arduino táblák, a legbonyolultabb, lehetővé teszi, hogy ellenőrizzék gépek vagy pilóta nélküli repülőgépek és helikopterek, a legegyszerűbb, beleértve fénykibocsátó diódák egy bizonyos sorrendben vagy hőmérők továbbítja az adatokat az asztalon.
Különböző változatai kártyák, amelyek kompatibilisek az Arduino.
A jobb oldali ábra mutatja a tábla Arduino MEGA, amely vezérlésére használható van 3D-nyomtatók és a bal felső - egy speciális kör alakú tábla Arduino Lilypad lyukakkal széle mentén, ami kényelmes kell varrott a textíliára.
irányjelzőt ruházat kerékpárosok ellenőrzött Arduino vezérlő
Hála a sikeres tervezés, az Arduino jelenleg az egyik leghasznosabb eszköz az amatőr, és nem csak a robotika. De a fő előnye - ez természetesen nyitott architektúra, amely lehetővé teszi, hogy bárki, aki egy ismert vágy, hogy ne csak használják, hanem a változás összhangban célkitűzéseit.
Bálványok és EIFS
Alkalmazásokból Arduino térjünk vissza az oktatási problémák jelentkeznek programozási ismeretek. Itt robotok is segíthet.
A nyolcvanas években a múlt század hazánkban, kidolgoztak egy rendszert, tanítani az alapvető programozási ismeretek és középiskola. A rendszer hívás Bálványok - A képzés az világok.
A fő különbség a bálványok más tanítási módszerek, hogy a programozó írt egy programot, amely ellenőrzi az intézkedések a művész - a virtuális robot eljárva a virtuális világban. Az eredmény nem egy absztrakt program és a meghatározott sorrendben egyszerű és egyértelmű lépéseket.
Bálványok robotok lehet navigálni a virtuális világban, festeni, rajzolni, és végre más műveletet.
IDOL rendszer. A szöveg a csatona bálványok és a képernyő előadóművész.
Később az általános iskolai és óvodai gyerekek alakult PiktoMir - egy olyan rendszer tanulás alapjait programozás segítségével vizuális segédeszközök.
Az ötlet, hogy programozni nem alfanumerikus karakter nem új, de PiktoMir különbözik más megvalósítások, hogy a programozó nem csak vezérli a robotot, és kiírja a program bálványt! Azaz, mozogni PiktoMira bálványoknak a megfelelő időben nem nehéz.
Piktomir. Bal énekesnő feladatokat, a jobb pupilla ír egy programot.
A diákok programozott robotok EIFS a robotika kiállításon.
Most egy bálvány lehet programozni nem csak a virtuális robotok, hanem nagyon is valós - rádió-vezérelt autók és helikopterek. Ha a vezérlő végzi egy asztali számítógép, amely csatlakozik a rádió, a mérete és alakja egy hagyományos flash meghajtót.
Robot-előadóművész, egy ellenőrző állomás és a képzési csomag EIFS.
robotszoftverek
Beszéljünk egy másik formája a robotok, amelyek nagyon hasonlóak a virtuális előadók bálványok, de különböznek azoktól, amelyek nem élnek a virtuális világban, hanem inkább egyfajta belőle. Ez a szoftver ágensek - számítógépes programok futnak a saját, emberi beavatkozás nélkül. Persze, ők is vezérelhető, de mint más típusú robotok, hogy van egy bizonyos fokú autonómiáját.
Minőségben irányítja a mozgását adatok számítógépes hálózatok, monitor hálózat állapotát, a szolgáltatások és az egyes számítógépes rendszerek és egyéb feladatok elvégzésére. Ezen szerek egyike, például számítógépre átvitt az oldalt olvasod most.
Hagyományosan a legtöbb operációs rendszerek, szoftverek szerek fut a háttérben zavarása nélkül az üzemeltető. Ezért egy képet egy ügynök, hogy jöjjön fel elég nehéz. De, mint a felülvizsgálat legyen egy csomó képet, meg kell valahogy kijutni a helyzet.
Eljárások a háttérben futó kezelőszemélyzet nélkül, a UNIX-szerű operációs rendszerek úgynevezett démonok. Van a hagyományos UNIX démon képe. Ennyi.
Az egyik jelképek a nyílt operációs rendszer OpenBSD.
Anélkül szoftver ágensek most lehetetlen elképzelni többé-kevésbé bonyolult elektronikus eszköz alatt működő számítógépes vezérléssel. Ezért annak megértését, hogyan kell megépíteni és működtetni mindkét szoftver ágensek - fontos képesség azok számára, akik tervezik, hogy megtanulják, hogyan kell tervezni, beleértve a robotokat.
következtetés
Ezért másrészt a robotok az iskolában kell tanítani a diákok maguk programozás, design és a robot vezérlő. A tanulmány a robotika segít nyitott technológiai platform Arduino RepRap, MeArm és mások. A tanulmányi program - a bálvány, PiktoMir, EIFS és nyitott UNIX-szerű operációs rendszer. amelyre lehet építeni kész fejleszteni a saját hardver és szoftver megoldásokat, beleértve az automatizált.
Mégis, biztos, hogy vegye figyelembe, hogy a robotika továbbra is meglehetősen bonyolult iparág ismerete, hogy eredményesen felfedezni magad. Sokkal hasznosabb, hogy egyesítse, és együtt dolgoznak hasonló gondolkodású embereket. Az a képesség, hogy osztja fel a feladatokat, ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy jó eredményeket elérni rövid idő alatt - amíg az érdeklődés a robotika nem tűnt el a dokumentáció olvasása, például.