Роботы в образовании реферат

Обновлено: 02.07.2024

Содержимое публикации

Министерство образования и науки Луганской Народной Республики

Стахановский инженерно-педагогический институт менеджмента

Кафедра информационных систем

Научный реферат

Автор реферата:студентка группы ДГ-ИТ7-1

зав. каф. ИС, к.т.н., доцент: Карчевский В.П.

История создания NAO – робота для образования

Основные возможности и технические характеристики робота NAO

Список использованных источников

Образование – не средство к жизни;

образование – сама жизнь.

Не получится заменить роботами людей, деятельность которых связана с творчеством.

Реферат состоит из двух разделов. В первом разделе описывается история создания NAO – робота для образования, во втором разделе - основные возможности и технические характеристики робота NAO.

Однако, не нужно забывать, что на сегодняшний день, роботы не могут сформировать культуру поведения и коммуникацию, если говорить по-другому, то они не способны к воспитанию человека. Они не могут подтолкнуть учащихся к успехам. Конечно нельзя отрицать силу технологий в образовании, но не до такой степени, чтобы полностью заменить преподавателей. Технологии и обучение могут сосуществовать в системе образования.

Робот NAO изначально разрабатывался как домашний робот, но стал образовательным бестселлером. Более 70 стран используют его в классах компьютеров и робототехники от начальной школы до колледжа и университета. С помощью NAO студенты могут изучать программирование в увлекательной и практической форме. Робота можно запрограммировать на движение, подбирать мелкие предметы и даже танцевать [1].

История создания NAO – робота для образования

NAO (название произносится как now) — это автономный программируемый человекоподобный робот, разработанный компанией Aldebaran Robotics, штаб-квартира которой находится во Франции (Париж). Разработка робота началась с запуска Проекта NAO (Project NAO) в 2004 году. 15 августа 2007 года, робот NAO заменил робота-собаку Aibo компании Sony в международном соревновании по робофутболу RoboCup Standard Platform League (SPL). Также робот NAO принимал участие в соревновании RoboCup 2008 и 2009 года и был выбран в качестве базовой платформы для SPL на RoboCup 2010.

Учебная версия NAO была разработана для университетов и лабораторий для исследования и обучения. Для институтов эта версия была реализована в 2008, а позднее (к 2011) стала доступна для большинства. NAO вскоре начал использоваться в различных университетах всего мира, таких как Токийский университет, Индийский технологический институт Канпур (англ.) в Индии, Alfaisal в Саудовской Аравии. В декабре 2011 года Aldebaran Robotics произвела модель Nao Next Gen с расширением программного обеспечения и более мощным процессором, а также с камерами более высокого разрешения (HD) [2]. Можно отметить, что внешне робот напоминает игрушечного детского робота, чем вызывает повышенный интерес школьников как к самому роботу, так и к учебному процессу, к которому он подключен. Внешний вид робота Nao представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. – Вид робота NAO

Основные возможности и технические характеристики робота NAO

NAO может решить почти все бытовые и учебные задачи. У робота 25 степеней свободы, позволяющие ему:

вставать и садиться;

ходить и даже танцевать;

хватать предметы и ударять по ним ногами;

обходить препятствия [2] .

Особенности робота NAO включают следующее:

- робот NАО отлично говорит по-русски;

- новые алгоритмы позволяют ему хорошо распознавать лица и предметы;

- с 4 микрофонами отлично определяет, откуда исходит звук;

- никогда не сталкивается с объектами, так как гидролокаторы помогают определять расстояние до них в пределах 1–3 м;

- NAO питается от мощного аккумулятора на 48,6 Вт, что увеличивает время автономной работы по сравнению с предыдущей батареей на 30%;

- внешний вид остался без изменений, но аппаратная часть была серьезно переработана;

- у него были металлические шестерни в области щиколоток, бедер, голеней и шеи, что положительно сказалось на надежности и долговечности;

- движения стали бесшумными, потому что разработчики использовали другой материал для изготовления подошвы;

Гуманоидный робот NAO подключается к всемирной паутине через WLAN, загружает информацию и при необходимости передает ее. Он имеет два мощных динамика и вдвое больше высокочувствительных микрофонов, поэтому музыку можно воспроизводить с высоким качеством.

NAO не только различает цвета, но и лица, прекрасно ориентируется в пространстве, выбирает наиболее оптимальный путь, избегает препятствий на пути. А найти базу для зарядки - совсем не проблема.

К достоинствам NАО можно отнести его неограниченный образовательный потенциал. Он поможет тем, кто желает досконально ознакомиться с любой областью робототехники. Методическое пособие поможет освоить азы, а подробная информация поможет ответить на вопросы профессионалов.

- инфракрасные порты - 2;

- тактильных датчиков на голове и руках - 9, на стопах - еще 8.

Робот оснащен речевой связью, за которую отвечает синтезатор речи. Он понимает и общается на девятнадцати языках, включая русский.

За его работу отвечают два процессора. Один - Intel Atom 1.6 ГГц размещен в голове и поддерживает ОС NAOqi (на ядре Linux), другой спрятан в корпусе.

Питание осуществляется от емкостной батареи 48,6 Вт / ч., которой хватает на два часа работы в автономном цикле.

NAO оснащен наиболее распространенными протоколами, а именно Ethernet и Wi-Fi. Первый поддерживает шифрование WEP и WAP. Связь с другими устройствами, получение и отправка информации происходит через инфракрасные порты. Постоянный доступ в Интернет открывает огромные возможности.

Особенностью Android-робота NAO по сравнению с другими является его способность учиться самостоятельно: он собирает информацию, обрабатывает ее, составляет собственную идею и предсказывает последовательность и последствия событий[3].

Детально информация о технических характеристиках робота NAO Next Gen представлена в таблице 1.

Таблица 1. - Технические характеристики робота NAO Next Gen

Nao Next Gen (2011)

Время автономной работы

60 минут (активной работы), 90 минут (в обычном режиме)

Intel Atom @ 1.6 ГГц

Windows, Mac OS, Linux

Две камеры HD 1280x960

Как можно заметить из таблицы 1, время работы в обычном режиме составляет 90 минут, что довольно удобно, так как робота можно использовать без дополнительной подзарядки на протяжении 2 уроков. Также отметим, возможность программирования робота на различных языках программирования, что дает возможность учащимся с различными знаниями языков высокого уровня заниматься программированием робота.

Еще одной важной особенностью робота NAO является то, что робот имеет возможность подключения к сети Интернет для поиска необходимой информации (текстовой, графической или обучающих видео) по теме урока, а также возможность вывода этой информации на экран ПК, планшета или другого устройства. Приятная особенность заключается в том, что для запроса на поиск информации не требуется программировать робота, ведь он воспринимает человеческую речь, достаточно словесно обратиться к роботу за поиском информации в сети.

Стоимость различных версий робота NAO варьируется в районе 50 000 тыс. руб. – 1 400 000 руб. К примеру робот NAO Next Gen, который чаще всего используется в сфере образования обойдется учебному заведению 1 130 000 руб.

Несмотря на то, что автоматизация и узкоспециализированная механизация давно доминируют в сфере производства, многофункциональные роботы встречаются довольно редко, а в бытовой сфере и общественной жизни до сих пор кажутся совершенно экзотикой. Тем временем разработчики активно работают над созданием основ искусственного интеллекта и улучшенных механических компонентов и даже пытаются собрать все это воедино.

Например, исследователи из немецкого университета Фрайбурга построили Android Nao, на основе которого совершенствуют свои разработки в области гуманоидной робототехники. Хотя сейчас можно найти множество примеров быстрых и точных технологий, движения которых очень точно повторяют их биологические прототипы, это воплощение научного мышления ставит под сомнение реальные возможности современной робототехники.

Робот NAO нашел применение в более чем 200 учебных заведениях по всему миру. Он применяется в исследованиях в области робототехники и помогает студентам развивать вычислительные и когнитивные науки, математику и физику, а также область взаимодействия роботов с человеком [3].

Также в рамках данной темы стоит отметить, что робот NAO, используемый учеными, может быть запрограммирован, чтобы отразить конкретные трудности учеников, или просто воспроизводить наиболее распространенные ошибки, сделанные ними в процессе обучения письму. Робот опирается на базу данных примеров почерка, способных привлечь слова на разных уровнях неуклюжести по запросу на экране планшета, как показано на рисунке 2.

Идея состоит в том, что детям, которые пытаются самостоятельно составлять письма, нужна поддержка для повышения их самооценки и мотивации. Не обучая кого-то или чему-то, они, скорее всего, в конечном итоге потеряют интерес к учебе с последствиями, которые могут сопровождать их на протяжении всей учебы и во взрослой жизни. Эту роль, конечно, мог бы сыграть любой из школьников, но что, если среди детей нет ни одного с низким уровнем знаний? Для этого и предназначена технология CoWriter. Исследователи надеются, что с помощью робота для поддержки учеников ни один ребенок не останется позади.

Чтобы обучить робота, дети сначала готовят слова с небольшим количеством магнитных букв, которые прикрепляются к холодильникам. Затем робот пишет слово на экране планшета, а ребенок находит и исправляет ошибки, переписывая либо слово целиком, либо отдельные буквы. Как только робот доказал свою правоту, ребенок переходит к следующему слову. Затем робот анализирует расхождения в исправленных буквах, а затем с повторными попытками сходится к уровню написания ребенка. И в процессе обучения ребенок получает рукописную практику, не осознавая этого [4].

Рисунок 2. – Робот NAO в учебном процессе

Из сказанного выше следует, что робот NAO довольно полезен как для учеников школ, начиная буквально с первого класса, так и для студентов вузов, поскольку для первых он может выступать в роли тренажера и помощника в обучении правописанию, для вторых – стимулятором в изучении языков программирования, вызывая интерес к написанию собственных программ для каких-либо действий робота.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Внедрение робототехники в образовательное пространство школы.

Технологических рынков, которые бы не только претендовали на экономический прорыв, но и могли соответствовать интересам образовательных программ, не так уж много. Робототехника в этом смысле идеальна.

И сейчас важно, чтобы два направления начали взаимообогащать друг друга, чтобы их пересечения стали более явными. Робототехника должна стать востребованной профессией, если хотите, профессией мечты – что наводнит рынок специалистами, проектами и идеями. А инвесторы должны смелее вкладываться в проекты, предложенные новым поколением предпринимателей и разработчиков.

Робототехника в силу своей универсальности захватывает множество специализаций, и часть из них уже стали частью жизни общества. Роботы так или иначе будут связаны со смартфонами, они так же, как и мобильные устройства, будут иметь свой рынок приложений, свои экосистемы – это мир, в котором молодой просвещенный человек уже живет как рыба в воде. Мы можем продолжать вырезать лобзиком, но не правильнее ли дать детям, которые уже в четырехлетнем возрасте общаются с айпадом лучше, чем взрослые, инструментарий будущего, а не прошлого? Ключевая задача таких уроков – возбудить интерес к направлению, которое избавит человека от монотонного труда и будет стимулировать творчество.

В экономическом плане воплощение такой мечты должно привести к высвобождению человека. Для России это парадоксальным образом задача актуальная, как никогда. Например, в стране больше полутора миллионов охранников среди них много молодых, симпатичных ребят, которые тратят свою жизнь неизвестно на что. Это обратная сторона, это прошлое, и экономическое, и образовательное. И как бы мы ни перестраивали экономику, кардинальные изменения на рынке труда без массовых роботов не произойдут.

Робототехника в школе

Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование.

Робототехника является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. На современном этапе в школе рассматриваются проблемы робототехники. Lego роботы встраиваются в учебный процесс.

В современном обществе идет внедрение роботов в нашу жизнь, очень многие процессы заменяются роботами. Сферы применения роботов различны: медицина, строительство, геодезия, метеорология и т.д. Очень многие процессы в жизни, человек уже и не мыслит без робототехнических устройств (мобильных роботов): робот для всевозможных детских и взрослых игрушек, робот – сиделка, робот – нянечка, робота – домработница и т.д. Специалисты обладающие знаниями в этой области сильно востребованы. И вопрос внедрения робототехники в учебный процесс начиная с начальной школы актуален. Если ребенок интересуется данной сферой с самого младшего возраста, он может открыть для себя столько интересного. Поэтому, внедрение робототехники в учебный процесс и внеурочное время приобретают все большую значимость и актуальность. Основное оборудование используемое при обучении детей робототехнике в школах - это LEGO конструкторы Mindstorm. В нашей области разработаны методические рекомендации по встраиванию робототехники в учебный процесс.

LEGO Mindstorms — это конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота. Впервые представлен компанией LEGO в 1998 году.

Конструкторы LEGO позволяют учителю самосовершенствоваться, брать новые идеи которые позволяют привлечь и удержать внимание учащихся, организовать учебную деятельность, применяя различные предметы и проводить интегрированные занятия. Дополнительные элементы, содержащиеся в каждом наборе конструкторов, позволяют учащимся создавать модели собственного изобретения, конструировать роботов которые используются в жизни.

Данные конструкторы показывают учащимся взаимосвязь между различными областями знаний. На уроках информатики решать задачи физики, математики и т.д. Модели Конструктора LEGO Minestorms Education EV 3 дают представление о работе механических конструкций, о силе, движении и скорости, производить математические вычисления. Данные наборы помогают изучить разделы информатики – это моделирование и программирование.

Цель использования LEGO - конструирования в системе дополнительного образования является овладение навыками начального технического конструирования, развития мелкой моторики, изучение понятий конструкции и основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости), навык взаимодействия в группе. В распоряжение детей предоставлены конструкторы, оснащенные микропроцессором, и наборами датчиков. С их помощью школьник может запрограммировать робота - умную машинку на выполнение определенных функций.

Основная задача современного образования - создать среду, облегчающую ребёнку возможность раскрытия собственного потенциала. Это позволит ему свободно действовать, познавая эту среду, а через неё и окружающий мир. Новая роль педагога состоит в том, чтобы организовать и оборудовать соответствующую образовательную среду и побуждать ребёнка к познанию и к деятельности.

Новые ФГОС требуют освоения основ конструкторской и проектно-исследовательской деятельности, и программы по робототехнике полностью удовлетворяют эти требования. Образовательная среда LEGO, объединяет в себе специально скомпонованные для занятий в группе комплекты LEGO, тщательно продуманную систему заданий для детей и четко сформулированную образовательную концепцию.

Основная цель курса - воспитание творческой, технически грамотной, гармонично развитой личности, обладающей логическим мышлением, способной анализировать и решать задачи, связанные с программированием и алгоритмизацией.

Курсы робототехники помогут нам решать следующие образовательные задачи:

• Развитие творческих способностей детей.

• Формирование коммуникативных навыков.

Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями LEGO позволяют детям в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу.

Программу курса условно можно разделить на две большие части:

Занимаясь конструированием, ребята изучают простые механизмы, учатся при этом работать руками, они развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

В ходе занятий повышается коммуникативная активность каждого ребёнка, формируется умение работать в паре, в группе, происходит развитие творческих способностей.

На этапе программирования школьники переходят на более высокий уровень: игровая составляющая начинает уступать место серьезному продуманному изучению среды LEGO, что требует вдумчивости и терпения.

LEGO – это всегда новое открытие, новая идея! Новый толчок к развитию нестандартного мышления…

Робототехника это увлекательно! Благодаря робототехнике, мои ученики стали активными, наблюдательными, сообразительными. Мир не стоит на месте, всегда развивается, и кто знает, может именно мои ученики, создадут нанотехнологичный аппарат или нового робота 21 века.

Надеюсь, что мои ученики после овладения навыками роботостроения быстро перейдут к решению сложных технических задач и станут славными продолжателями инженерных профессий.

Робототехника-прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование. Она является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом. Кроме того, по мере развития и совершенствования робототехнических устройств возникла необходимость в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей людей: роботах – сиделках, роботах – нянечках, роботах – домработницах, роботах – всевозможных детских и взрослых игрушек и т.д. И уже сейчас в современном производстве и промышленности востребованы специалисты, обладающие знаниями в этой области. Начинать готовить таких специалистов нужно школе и с самого младшего возраста. Поэтому, образовательная робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время. Основная цель обучения робототехнике-это социальный заказ общества: сформировать личность, способную самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку.

21 век требует нового человека – исследователя проблем, а не простого исполнителя. Сегодня и завтра обществу ценен человек-творец. Поэтому задача школы дать ребёнку возможность не только получить готовое, но и открывать что-то самостоятельно; помочь ребёнку построить научную картину мира.

Эффективность обучения основам робототехники зависит и от организации занятий проводимых с применением следующих методов:

1) Объяснительно-иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др.);

2) Эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.)

3) Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися;

4) Программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность);

5) Репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу),

6) Поисковый – самостоятельное решение проблем;

И все-таки, главный метод, который используется при изучении робототехники, это метод проектов. Под методом проектов понимают технологию организации образовательных ситуаций, решение собственных задач и технологию сопровождения самостоятельной деятельности учащегося.

Для занятий робототехникой в школе можно воспользоваться следующими техническими средствами:

1) Цифровое оборудование: проектор, компьютерный класс.

2) Конструктор Lego "Перворобот" наборы №9797, №5847, LEGO Mindstorms NXT 2.0. с программным обеспечением к ним.

3) Цифровые разработки учителя к урокам (презентации, сайты, тесты и т.д.).

1) Порты моторов- в NXT есть три порта выхода для подключения моторов. Мотор работает тогда, когда он будет подключен к одному из портов A, В или C.

2) Порты сенсоров- NXT также имеет четыре порта входа для подключения сенсоров. Сенсоры надо подключить к портам 1, 2, 3 или 4.

3) Порт USB- Кабель USB необходимо подключить к порту USB и загрузить программы с компьютера на NXT, также можно передать данные от робота на компьютер. Чтобы загрузить или обменяться той или иной информацией можно применять 6еспроводный канал Bluetooth. Помимо этого, благодаря Bluetooth можно управлять роботом с помощью мобильного телефона, надо только лишь установить java-приложение.

4) Громкоговоритель- можно сделать программу с настоящими звуками, с запуском программы можно будет услышать звуки.

5) Кнопки NXT- с помощью оранжевой кнопки можно включить или выключить питание, светло-серые стрелки необходимы при перемещении влево - вправо по меню NXT, а темно-серая кнопка удаляет или возвращает пользователя в предыдущее меню.

6) Опции дисплея NXT: NXT –это широкий набор интересных функциональных возможностей. Ниже приведены технические характеристики NXT:

четыре порта входа, шести проводной кабель для цифровой платформы;

три порта выхода, шести проводной кабель для цифровой платформы;

графический жидкокристаллический дисплей;громкоговоритель с аудиоканалом с восьмибитовым квантованием и частотой семплирования 2-16 КГц.

Наборы делятся на базовый набор и расширенный.

7) Блоки- в состав наборов могут входить блоки различных версий.

8) Сенсоры- наборы LEGO Mindstorms располагают огромным количеством сенсоров: Сенсор звука NXT;Сенсор расстояния NXT (ультразвуковой сенсор);Сенсор освещенности NXT;Сенсор касания NXT;Двигатель-тахометр NXT.

9) Языки программирования для LEGO Mindstorms бывают графические и текстовые.

10) Информацию об окружающем их мире робот Lego Mindstorms NXT 2.0 получает от четырех датчиков-звукового, двух контактных и датчика, позволяющего распознавать цвета. Самый простой из них — датчик прикосновения/касания, который реагирует на сенсорные воздействия. К примеру, если робот встречает на своем пути груз, датчик дает контроллеру команду и срабатывает захват.

11) Микрофон отзывается на звук определенной громкости. Непростой ультразвуковой дальномер извещает контроллер о расстоянии до ближайшего объекта в сантиметрах.

12) Датчик света– это лампочка и фотоэлемент, помогает роботу распознавать степень освещенности или цвета. В результате получается, что робот может видеть, слышать и осязать.

13) Двигатели (моторы) Mindstorms оснащены встроенным датчиком поворота. С помощью этого датчика контроллер понимает, на какой угол повернулись оси.

Разные наборы конструкторов Mindstorms позволяет конструировать определенные виды моделей роботов, которые могут превосходно двигаться в разные стороны, поворачиваться, пятиться назад и исполнять при этом какую-либо работу. Лучше всего строить рядовые примеры из инструкции, потому что с их помощью можно понять общую логику конструктора, и легко придумывать робота без чьей-либо помощи. Из элементов конструктора Lego Mindstorms NXT 2.0 можно собрать ещё 4 новых модели: новая версия робота "Альфа" Рекс, Robocator (крокодил), Shooter (робот, стреляющий шариками) и робот - сортировщик шариков по цвету. Двуногие роботы – это довольно эффективные создания, однако, они оказались немножко неповоротливыми и прихотливыми к качеству поверхности.

Подводя итоги данной темы стоит отметить,что робототехника быстро становится неотъемлемой частью учебного процесса, потому что она легко вписывается в школьную программу обучения по техническим предметам. Ключевые опыты в физике и математике можно наглядно показать с помощью лего-роботов.Робототехника поощряет детей мыслить творчески, анализировать ситуацию и применять критическое мышление для решения реальных проблем. Работа в команде и сотрудничество укрепляет коллектив, а соперничество на соревнованиях дает стимул к учебе. Возможность делать и исправлять ошибки в работе самостоятельно заставляет школьников находить решения без потери уважения среди сверстников. Робот не ставит оценок и не дает домашних заданий, но заставляет работать умственно и постоянно. Занятия с роботами проходят весело,следовательно,процесс усвоения знаний идет быстрее. Робототехника в школе приучает детей смотреть на проблемы шире и решать их в комплексе. Созданная модель всегда находит аналог в реальном мире. Задачи, которые ученики ставят роботу предельно конкретны, но в процессе создания машины обнаруживаются ранее непредсказуемые свойства аппарата или открываются новые возможности его использования. Различные языки программирования графическими элементами помогают школьникам мыслить логически и рассматривать вариантность действия робота. Обработка информации с помощью датчиков и настройка датчиков дают школьникам представление о различных вариантах понимания и восприятия мира живыми системами.

Современное образование невозможно представить без использования высоких технологий и роботизации. Школы повсеместно оснащаются электронными досками, в университетах появляются роботизированные системы для изучения программирования и инженерного дела. Об образовательном применении разных образцов робототехники мы рассказываем в этой статье.

Этот рынок постоянно развивается: появляется множество интересных разработок от стартапов и крупных компаний. Процесс охватил все развитые страны: производством занимаются не только в США и западной Европе. В лидеры вырывается Китай, свои разработчики появляются и в России.

Направление в обучении, основанное на использовании роботов, называется STEM (от англ. “science, technology, engineering and mathematics — наука, технологии, инженерия и математика”).

Производители роботов

На рынке автоматизированных систем для обучения нет недостатка в производителях. Многие крупные компании, специализирующиеся на разработке роботов или обучающих систем, пошли в этом направлении. О некоторых из них читайте далее.

Начальное образование

В начальном образовании применяются в основном игровые системы, которые в интересной форме позволяют детям освоить азы высоких технологий.

Фото: Образовательное решение Lego Mindstorms.

Одним из крупнейших производителей является знаменитая компания LEGO. Они выпускают обучающие конструкторы, собирая которые дети познают основы инженерного дела. А с помощью набора WeDo 2.0 учащиеся могут получить ещё и начальные навыки программирования, проектирования и научной деятельности.

Амперка

Фото: Амперка МАТРЁШКА Y.

Российская компания Амперка выпускает наборы для обучения инженерному делу. В них входят микросхемы, резисторы, провода и другие детали для создания механизмов. Продукция различается по сложности, поэтому может использоваться не только в начальной школе, но и в старших классах.

Makeblock

Фото: Конструктор makeblock mBot Ranger Robot Kit.

Makeblock — китайский производитель роботов, прославился разработкой mBot. Это устройство для детей обучит их логическому мышлению, даст начальные инженерные навыки. В игровой форме ребёнок освоит азы программирования, научится анализировать и решать поставленные задачи.

Robotis

Фото: Робот ROBOTIS DARwIn-MINI.

А фирма Robotis предлагает игровые наборы в виде роботов, обучающих детей программированию. В игрушки встроены микросхемы, которые можно перепрограммировать, чтобы устройство выполняло определенные действия.

Среднее образование

Устройства для средней и старшей школы уже более серьёзные. Они позволяют решать конкретные задачи, при этом обучаясь робототехнике и программированию.

uFactory

Фото: uArm можно “научить” поднимать предметы и перекладывать их в нужное место.

Китайская компания uFactory, знаменитая своими обучающими технологиями, представила механизм uArm. Это роботизированная рука, которую можно “научить” выполнять различные действия.

Ученики познают основы робототехники, программируя устройство на выполнение каких-то задач. Учащийся сможет создать собственный конвейер с полной автоматизацией процесса.

Hanwha

Фото: Коллаборативный робот Hanwha HCR-3.

Компания Hanwha специализируется на разработке коллаборативных роботов. Они позволяют применять в учебных целях системы реального производства, программировать “руку” на выполнение необходимых действий и обрабатывать материалы.

Высшее образование

Роботы для вузов — это уже профессиональное оборудование, которое поможет в научной и инженерной деятельности, в реализации проектов и научных работ.

Крупнейшими производителями таких устройств являются Fanuc и Kuka.

Фото: Роботизированная ячейка управляется удалённо, с помощью пульта.

Kuka предлагает для учащихся специализированную ячейку ready2_educate. Роборука способна выполнять любые действия: перемещение, захват и т.д. Через командный блок осуществляется программирование — устройству можно задать разнообразные задачи.

Fanuc

Фото: LR Mate 200iD — профессиональное устройство, которое используется и в производстве, и в обучении.

Робот Fanuc LR Mate 200iD позволяет выполнять производственные задачи. Это небольшая автоматическая рука с разнообразными насадками. Она пригодится инженерам для выполнения операций по обработке материалов.

Примеры использования роботов в обучении

Russel помогает больным детям

Роботизированные технологии помогают упростить процесс обучения детей с заболеваниями. Например, робот Russel разработан специально для работы с учащимися болеющими аутизмом.

VGo для удаленного обучения

Если у ребёнка нет возможности присутствовать на занятиях, то поможет устройство VGo. Робот управляется с домашнего компьютера, перемещается между классами, передает и принимает изображение. А благодаря динамикам ученик сможет контактировать с окружающими.

Engkey — дистанционный учитель

В Южной Корее получил распространение робот Engkey. Это устройство транслирует голос учителя в аудиторию. Таким образом студенты и школьники учат английский язык с помощью удаленного преподавателя.

Китайский стартап Makeblock поможет студентам освоить программирование роботов

Китайский стартап Makeblock стремится помочь студентам создавать роботов и учиться писать компьютерные программы в увлекательной игровой форме, поскольку тенденция внедрения робототехники в образование становится глобальной.

Фото: mBot V1.1-Pink

Компания из Шэньчжэня создала платформу с открытым исходным кодом, которая позволяет пользователям легко собирать различные механические детали и электронные модули. В настоящее время технология используется в более 300 школ по всему Китаю. Электронные наборы позволяют ученикам собирать простых роботов, управлять ими и писать простые программы.

Фото: Makeblock mBot v1.1-Blue (Bluetooth Version) — робот-конструктор, которым можно управлять по Bluetooth.

В то время как другие образовательные роботизированные наборы, например, Lego Mindstorm, стоят больше 300 долларов, продукты Makeblock отпускаются от 95 долларов. Одним из самых популярных продуктов является набор mBot, который привлек более 285 000 долларов в рамках краудфандинговой кампании на Kickstarter.

mBot — это не просто готовый робот. Его ещё надо собрать и запрограммировать.

Роботизированные комплекты работают с mBlock, программой, которая позволяет пользователям легко контролировать движения роботов, комбинируя команды.

Компания впервые начала создавать детали для роботов ещё в 2013 году, но затем переключилась на образовательные наборы в области науки, техники, инженерии и математики (STEM).

Несколько начальных школ в Чжэнчжоу, городе в провинции Хэнань, и в провинции Цзянсу, заключили соглашение с Makeblock, которая создаёт на их базе инновационные центры и лаборатории робототехники.

Makeblock Education прост в использовании, так как пользователям не нужно устанавливать программы. Они могут написать код прямо в браузере и поделиться им с другими членами сообщества.

Системы Wisenet от Hanwha в Бейкентском университете

Студенты-медики в Бейкентском университете должны выполнять лабораторные занятия, включая аудиометрию и углубленное моделирование. Однако в аудиометрической лаборатории только 3 из 20 учеников в классе могут находиться в “тихом” кабинете, где проводится проверка слуха.

Около 450 камер Hanwha Techwin были установлены в нескольких кампусах университета с октября 2015 года по август 2017 года. В частности, 2-х мегапиксельные (SND-6084R) и 5-ти мегапиксельные камеры высокого разрешения (XNO-8080R) в лабораториях для поддержки обучения студентов-медиков.

Университет также установил камеры и рекордеры Wisenet, чтобы создать безопасную среду для студентов и преподавателей во всех помещениях, включая общежития, аудитории, медицинскую школу и стоматологический факультет в кампусе Авалон.

Производимая компанией Hanwha робототехника может применяться для обучения операторов и техников обслуживания роботизированного производства. В частности — коллаборативные роботы серии HCR используются в корейском университете Changwon Moonsung University при обучении студентов работе с робототехникой.

Роботы заменили учителей в Бангалоре

Высокие технологии и искусственный интеллект пробираются в классы в виде человекоподобных роботов, заменяя живых учителей. Это не сюжет из фильма про далёкое будущее, а реальность в Бангалоре, Индия.

“Наши роботы ежедневно проводят уроки по пяти предметам примерно для 300 учащихся 7–9 классов. Они взаимодействуют с детьми и отвечают на вопросы по предметам”,
— заявил главный конструктор Индийской международной школы Вигнеш Рао.

Хотя пятифутовые роботы, одетые в официальные женские костюмы, полностью не заменяют настоящих учителей, они помогают им в преподавании и отвечают на часто задаваемые вопросы студентов.

“Мы запрограммировали интерактивных роботов отвечать на вопросы, которые ученики чаще всего задают по предметам”.

В частной международной школе-интернате по 25 учащихся в каждом классе. Заведение связано с Международным институтом бакалавриата (IB) в Женеве и работает по собственной программе, которая признана во всём мире.

Роботы с поддержкой ИИ преподают биологию, химию, географию, историю и физику. Согласно модели совместного обучения (CLM), в школе работает команда, состоящая из учителя, учеников и робота. Учитель сотрудничает с роботом и задаёт основные моменты, которые тот должен осветить.

Рао и его команда из 17 человек спроектировали и изготовили трех собственных роботов с помощью 3D-печати. Эти машины имитируют жесты, похожие на человеческие, могут передвигаться и говорить.

“Нашей команде понадобилось почти два года, чтобы спроектировать и разработать эти машины с программным, аппаратным и искусственным интеллектом, сделать их помощниками в преподавании и позволить учителю-человеку быть более значимым в классе, чтобы он мог сосредоточиться на ребёнке, а не на предмете”.

Команда состоит из специалистов: программистов, разработчиков контента, графических дизайнеров и инженеров, которые создали мобильных роботов весом по 45 кг каждый.

Несмотря на то, что команда не привлекала ни одного производителя для создания роботов, она закупала аппаратные и программные компоненты у лучших игроков отрасли.

Благодаря современным устройствам учителя могут вести обучение удалённо. Фото inspire-edu.tech

“Реакция студентов на робота положительная и обнадеживающая. Они чувствуют, что сотрудничество между учителем-человеком и роботом улучшает обучение. Это заставляет учителя-человека сосредоточиться на ребенке и персонализировать обучение”.

Школа, которая считается первой в своём роде, планирует масштабировать пилотный проект и выпустить больше роботов для других классов и предметов.

Заведение подало заявку на международный патент для защиты интеллектуальной собственности своего гуманоидного робота Eagle 2.0.

“Цель CLM состоит в том, чтобы сделать учителей-людей более креативными в сфере образования. Роботы не заменят своих коллег, они будут работать вместе с учителями в качестве инструмента и помощника, улучшая учебный процесс”.

Робот Сайя — знаменитая японская разработка 2009 года. Создатели смоделировали реалистичную внешность с возможностью выражения эмоций. Модель говорит на нескольких языках и используется в обучении детей младшего школьного возраста. Фото cbc.ca

Будущее роботов в образовании

Роботы становятся неотъемлемой частью образовательного процесса, что показывает быстрый рост рынка. Конечно, устройство не может полностью заменить учителя — такие системы берут на себя рутинные задачи, что в разы увеличивает эффективность образования.

Роботизированная техника полезна для всех возрастов учащихся — от младших классов до университетов. Благодаря ей дети учатся азам IT и инженерии, развивают логическое мышление, а студенты на живом примере проводят лабораторные и практические работы, что может послужить основой для будущей научной и профессиональной карьеры.

Для оснащения учебного заведения робототехникой обратитесь в Top 3D Shop — подберем оптимальный набор оборудования и ПО по вашим требованиям и программе обучения.

Подписывайтесь на наш телеграм-канал с отборными кейсами Роботизации и Автоматизации со всех уголков мира:

В этом обзоре мы собрали самые интересные роботизированные разработки, которые применяются в сфере образования.

РОБОТ ТЕЛЕПРИСУТСТВИЯ VGO

Если вашему ребенку здоровье не позволяет присутствовать на занятиях, то вам просто необходим VGo, который будет делать это вместо него. Школьник сможет управлять роботом, перемещая его из класса в класс, и даже общаться с одноклассниками. Опыт применения данной разработки уже имеет американский школьник Девон Кэрроу — в 2013 году он стал первым, кто начал использовать VGo.

РОБОТ-УЧИТЕЛЬ NAO EVOLUTION ОТ КОМПАНИИ ALDEBARAN

Разработка французского бренда уже давно используется в школах и постоянно модернизируется. В последней версии Nao Evolution присутствует обновленная операционная система, также включены модули эмоциональности и автономности, функции для поддержания разговора с человеком.

РОБОТЫ ДЛЯ ДЕТЕЙ-АУТИСТОВ: RUSSEL И KASPAR

Гуманоид был разработан специалистами американского Университета Вандербильта, чтобы обучать детей с аутизмом, страдающих от дефицита социального взаимодействия. Russel — это не последние наработки робототехники, но и свежие научные данные, связанные с нарушением нервной системы. Робот отслеживает ответы и реакцию детей и может с точностью определить, насколько успешен выбранный им подход для общения.

KASPAR - гуманоидный робот с уникальными функциями, которые помогают детям с аутизмом развивать свои навыки социального взаимодействия:

РОБОТ-УЧИТЕЛЬ SAYA

Эта одна из самых популярных японских разработок, предназначенных для применения в образовательных целях. Гуманоид может общаться на разных языках, читать из какого-либо источника, раздавать задания, выражать настроение и даже менять мимику.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ РОБОТ HOBOT-168

Данная разработка является первым в мире многофункциональным роботом, который моет и чистит окна, стены и полы. Также может быть с легкостью применим для вытирания школьной доски.

Hobot-168 оснащен мощным вакуумным двигателем, который позволяет ему работать на любых поверхностях: вертикальных и горизонтальных. Для этого даже не надо использовать магниты. Чтобы Hobot-168заработал, нужно на поверхность салфетки нанести очищающую жидкость и включить робота.

Благодаря британской компании Trutex родители могут не беспокоиться, что их дети прогуляют школу. Ведь теперь есть школьная форма с GPS-маяком, которая в реальном времени передает данные о местонахождении ученика.

РУЧКА ДЛЯ ПРЕВРАЩЕНИЯ РУКОПИСНОГО ТЕКСТА В ПЕЧАТНЫЙ RECORDER PEN

Современные ученики большую часть домашних заданий делают на компьютере, несмотря на то, что на уроках все еще пишут от руки. Ручка Recorder Pen позволяет объединить эти миры посредством превращения рукописного текста в печатный.

ПАРТА С ИНТЕРАКТИВНЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ ОТ PHELAN MILLER

На этот год запланирован выпуск интерактивных парт от дизайнера Филана Миллера. Данная разработка позволит превратить процесс обучения в интеллектуальную игру, в которой задействованы Интернет, фантазия и смекалка.

АУДИОЛЕКЦИИ ОТ ITUNES UNIVERSITY

В Apple уже давно разработали и старательно продвигают проект, используя который, можно лекции лучших мировых преподавателей слушать, как в университетской аудитории, просто включив аудиоплеер.

ЭЛЕКТРОННАЯ КЛАССНАЯ ДОСКА ОТ NANHAO

Не исключено, что совсем скоро эта и подобные разработки полностью вытеснят традиционные школьные доски, на которых необходимо писать мелом. Ведь электронный аналог обеспечивает массу преимуществ, и даже мел покупать не надо.

УРОКИ В МОБИЛЬНОМ ТЕЛЕФОНЕ, STUDY BLUE

Study Blue является специальным приложением для смартфонов, с помощью которого учащиеся могут обмениваться учебной информацией, взаимодействовать между собой, чтобы получить знания и выполнить домашнюю работу. Программа может быть использована преподавателями для коммуникации с учениками, предоставления им новых материалов и проверки правильности усвоения предыдущих.

СИСТЕМА УДАЛЕННОГО ПРИСУТСТВИЯ ENGKEY

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Читайте также: