С чего начать изучать робототехнику
Основы робототехники для начинающих.Мы разделили изучение робототехники на 5 чястей.
Основы науки
Робототехника как наука зародилась сравнительно недавно (в ХХ в.), но развивается интенсивно в соответствии с потребностями общества. Она относится к разряду прикладных, потому как имеет практическое назначение.
Основы робототехники строятся на технических дисциплинах (радиотехника, электротехника, телемеханика, кибернетика, мехатроника) и фундаментальных (механика, математика, информатика, электроника).
Направления в науке
Основное назначение робототехники состоит в разработке роботов – умных механизмов, выполняющих монотонные, тяжелые и опасные для человека операции. Такая нацеленность связывает ее со многими областями деятельности.
В результате научного развития появились направления:
- строительное;
- промышленное;
- авиационное;
- медицинское;
- бытовое.
Кроме того, существует экстремальное направление в робототехнике. Роботизированные устройства этого типа применяются в военном деле, космических и подводных исследованиях.
С чем придется столкнуться
Путь к созданию умных машин долог и тернист, он требует много знаний и большого практического опыта, а значит переработки большого объема научно-технической информации.
Если профессионал в этой сфере решает проблемы практического значения, то «чайник» с азов осваивает робототехнику. Первая задача ученика – заставить робота, собранного своими руками, двигаться. Вторая – преодолевать препятствия. Когда начинающий решит эти задачи, можно переходить к их усложнению: например, «заставить» робота реагировать на свет, звук или прикосновение.
Постигать технические премудрости с нуля лучше в детстве, когда новая информация усваивается легче. Но и взрослым путь в робототехнику не закрыт. Имея способности и интерес к этой науке, взрослый может прийти к существенным результатам в создании роботов.
Что потребуется изучить
Робототехника современного уровня требует знаний по механике, программированию, электротехнике и автоматическому управлению.
Важно вовремя объяснить школьнику, мечтающему о специальности робототехник, что нужно знать и к чему нужно стремиться для продвижения к своей мечте. Прежде всего, нужно хорошо освоить школьную программу по физике и математике. Создать действующего робота можно, только зная физику движения, понимая основы работы механизмов и электрических двигателей.
Кроме того, нужно изучить информатику, программирование, проектирование, компьютерные науки, информационные системы.
С чего начать
Если родители видят в сыне или дочери интерес к механическим устройствам и понимают перспективность робототехники, но не знают с чего начать обучение, они могут записать ребенка в соответствующий кружок.
Начать посещать занятия по робототехнике целесообразно с 9-12 лет, когда юный любитель механики уже способен воспринимать абстрактные понятия. Заинтересованность в техническом творчестве и дополнительные занятия по математике существенно улучшат способности к проектированию механизмов.
В ранней юности (8-9 классы) кружок уже не так важен, следует приложить усилия к изучению математики, информатики, физики, сосредоточиться на программировании, выйти за рамки школьной программы по этим предметам.
Хорошо, если будущий специалист ознакомится с линейной алгеброй, комплексным исчислением, теорией вероятности. В этом случае он будет иметь представление, для чего стоит уделять этим дисциплинам особое внимание в университете.
Роботизированные конструкторы
Развивающий конструктор следует подбирать в соответствии с возрастом ребенка, его предпочтениями и финансовыми возможностями.
Существуют конструкторы, с помощью которых можно собрать роботов, функционирующих на солнечной энергии. Такой набор поможет ребенку ознакомиться с механикой и получить представление об источниках энергии.
Высока популярность конструкторов LEGO Education, наборы этого производителя занимательны как для детсадовцев, так и для студентов. Детали LEGO интересны, легко собираются, для ребенка важна и красочность фигурок этого конструктора.
Версия Lego Mindstorms EV3 имеет двойное назначение:
- для детей и любителей (версия Home);
- для учащихся и учителей (версия Education).
Из деталей этой серии знаменитого датского производителя конструкторов ребенок может не только собрать роботов, но и помощью несложного программирования оживить свои творения.
Лего-роботы будут двигаться, преодолевать препятствия, реагировать на внешние раздражители и выполнять множество других задач, которые поставит перед ними пользователь.
Основы электроники
С основами электроники дети могут ознакомиться еще в первом классе. В этом может помочь конструктор для младшего возраста «Знаток». Результатом его освоения станет умение ребенка собирать несложные электронные схемы, такие как светодиодный фонарик, радио, охранная сигнализация и др.
Пользуются любовью среди школьников конструкторы на основе Arduino Uno серии «Матрешка». Эти обучающие наборы предназначены для детей от 14 лет. Помимо комплектующих, они оснащены отличными уроками по созданию электронных устройств.
Базовое программирование
Программирование является важнейшим навыком для инженера-робототехника. Изучать программирование, как и любую дисциплину, полагается от простого к сложному. Так, софт для Lego Mindstorms имеет интуитивно понятный интерфейс и красочную оболочку.
Пониманию базового программирования может помочь изучение языков Scratch, Blockly. Манипуляции с их интерфейсом дети воспринимают как занятную игру. Цветные блоки перемещают на компьютере или планшете в нужном порядке, тем самым устройству ставятся разные задачи.
Изучение этих языков дает возможность ребенку подняться на другую ступень сложности в программировании – созданию текстовых редакторов.
