Если вы имеете желание организовать свой кружок робототехники или просто хотите познакомиться с этой сферой, мало просто найти место обучения или учеников, которые будут с удовольствием “впитывать” информацию, которой вы делитесь с ними. Для эффективного и интересного процесса обучения необходимо иметь базовый набор робототехники, в который могут входить робоконструкторы, программаторы и прочее оборудование для робототехники. Специально для вас мы составили данную статью, в которой предлагаем ознакомиться с основами робототехники, рассмотреть качественные комплекты оборудования, а также узнать, где можно купить набор для робототехники.

Что такое робототехника

Термин “робот” был введен в 1920 году писателем-фантастом Карелом Чапеком, происходит от чешского слова “robota”, что означает “тяжелая монотонная работа” или “каторга”. Первым промышленным учебным роботом стал “Unimate”, выпущенный в 1961 году, — это механическая рука, использовавшаяся корпорацией General Motors при производстве автомобилей. Робот выполнял последовательность действий, которая была записана на магнитный барабан.

Итак, робот — это машина, которую можно обучить, то есть подобно компьютеру запрограммировать (задать ему набор действий, которые он должен выполнять) на разнообразные виды движений, реагировать на изменения в окружающем мире и выполнять множество видов работ и заданий. Машины, которые выполняют только одну работу и не поддаются переобучению, настоящими роботами не являются, их называют автоматами (например, микроволновые печи, кофеварки).

Действиями робота всегда управляет микропроцессор, который запрограммирован в соответствии с заданием. Робота всегда можно быстро перепрограммировать на выполнение нового задания. Он всегда точно следует инструкциям, то есть выполняет операции по заложенной в него программе.

Понятие техники охватывает технические изделия, ранее не существовавшие в природе и изготовленные человеком для осуществления какой-либо деятельности, — машины, механизмы, оборудование, аппараты, приспособления, инструменты, приборы и тому подобное.

Теперь разберемся в самом термине “Робототехника”. Данное слово, английское “robotics”, было впервые использовано в печати писателем Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе “Лжец”, опубликованном в 1941 году. Им же были удачно сформулированы три закона робототехники — обязательные правила поведения для роботов:

1. роботу запрещается причинять вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был нанесен вред;
2. робот обязан повиноваться приказам людей, за исключением тех случаев, когда приказы противоречат первому закону робототехники;
3. робот должен защищать свою жизнь до тех пор, пока такая защита не вступает в противоречие с первым и вторым законами.

Три правила, сформулированные Айзеком Азимовым, — это базовые правила робототехники. К сожалению, использование только этих трех правил не позволяет эффективно заниматься робототехникой, поэтому важно знать другие пункты допустимого, которые подробно рассматриваются на уроках робототехники.

Современные правила робототехники

Рассмотрим главные правила, которые в первую очередь объясняются на уроках робототехники:

1. Больше деталей, следовательно, больше вес робота, а следовательно, меньше скорость. Данным правилом можно пренебречь в том случае, если стоит задача — построение “робота-тяжеловеса” для перемещения тяжелых объектов.
2. Перегруз сервомоторов может привести к неисправностям. Не нужно гнаться за скоростью в ущерб аппаратной составляющей. Ведь лучше медленный, но рабочий робот, чем быстрый и неисправный. 
3. Робота необходимо содержать в чистоте. Грязь, вода, пыль губительны для него.
4. Перед началом и по окончании работы следует всегда проверять уровень заряда батареи. При необходимости нужно ставить робота на подзарядку, а также в целях экономии заряда батареи следует своевременно выключать робота, если он не производит никаких действий.
5. Подключать и отключать сенсоры, сервомоторы, светодиоды, а также модифицировать робота с помощью
6. дополнительных деталей следует только в выключенном состоянии. В противном случае это может повлечь техническую или программную ошибку, а затем неисправность.
7. На этапе первичного тестирования следует выявить все ошибки в работе робота. В противном случае, например, на соревнованиях, это сыграет с вами злую шутку.
8. Больше площадь соприкосновения с поверхностью — больше сцепление с ней, а, следовательно, больше устойчивость и тягловые характеристики робота.
9. Увеличить скорость вращения колес робота можно с помощью шестеренок. Большая шестеренка, подсоединенная к сервомотору, вращающая малую, подсоединенную к колесу, дает большую скорость. Пока большая шестеренка делает один оборот, малая делает несколько. Также можно сделать и наоборот, вращение от малой шестерни передается на большую, это увеличивает проходимость робота.

Робототехника в школе

Школьники, впервые столкнувшись с проектированием таких роботов, не чувствуют напряжения или неуверенности. Напротив, они легко погружаются в процесс обучения, поскольку еще в детском саду привыкли к свободному конструированию при помощи кубиков Lego.

Оборудовать в школе класс робототехники, значит непросто дать ученикам возможность практиковать навыки конструирования и программирования на оборудовании мирового уровня, но получить следующие преимущества:

• Возможность участия российских школьников в международных соревнованиях, что повышает престиж инженерной деятельности в школе и может привлечь внешние инвестиции.
• Подробные материалы для педагога, позволяющие работать с роботами без специальной квалификации и максимально быстро и эффективно выстраивать учебный процесс.
• Междисциплинарный проектный подход дидактических программ и нацеленность на преемственность в обучении.
• Высокое качество образовательного и материального компонентов.
• Доступные комплектующие детали и дополнительные ресурсные наборы.
• Компактное оборудование, удобное для транспортировки и хранения.

Для начинающих наборы более простые, они дают основы механики, логики, учат ребенка собирать моторчики и отдельные элементы сложного. Для более "продвинутых" пользователей наборы более большие и разнообразные, они позволяют непросто собрать механизм, но и задать ему модель поведения и определенные функции.

Виды робототехнического оборудования

Прежде чем начать говорить о конкретных устройствах, необходимо разобраться, какими данные агрегаты бывают. Они различаются по типу использования, стоимости и прочему. Рассмотрим наиболее популярные виды оборудования для робототехники в школе и других учебных заведениях.

1. Компьютеры и ноутбуки. Обучить программированию роботов без современного компьютера невозможно. Для занятий в кружке робототехники больше всего, конечно, подойдут небольшие ноутбуки, которые будут удобно помещаться на столах, не занимая много места. Процессор компьютера должен быть достаточно мощным, чтобы поддерживать различные языки программирования и иметь хорошую видеокарту, так как часто на занятиях приходится просматривать различные видеоинструкции.
2. Проекторы. Данные устройства необходимы, чтобы показывать различные проекты роботов перед всем классом. Конечно, для этого нужен специальный экран, ведь для обучения робототехники очень важно качество изображений, которое не доступно при проецировании на стену или школьную доску. Отдельного внимания заслуживают проекторы, поддерживающие передачу информации в формате 3D. Таким образом, можно наиболее эффектно отобразить принцип моделирования устройств. Большинство моделей, выпускаемых в настоящее время на рынке, имеют как компьютерные, так и видеовходы.
3. Настенные доски. Как и занятия в школе, уроки в робототехническом кружке невозможны без наглядной демонстрации той или иной темы. Поэтому здесь не обойтись без доски. Исходя из своего бюджета, уже можно выбрать, какую именно доску установить в классе – обычную деревянную или керамическую для мела, или же популярную нынче маркерную. Последний вариант имеет больше преимуществ, так как, работая с маркером, вы не будете пачкать руки, её очень легко очищать от написанного с помощью специальной губки, можно легко переносить в другое помещение по необходимости. Поскольку поверхность такой доски обладает магнитными свойствами, на неё всегда можно прикрепить листы бумаги или ватманы со схемами, с помощью обычных или специальных магнитов. К тому же это не так уже и дорого.
4. Интерактивные доски и столы. Интерактивный стол или доска — еще один интересный элемент для проведения занятий по робототехнике. Эти электронные устройства созданы для развития навыков совместной работы учеников и повышения их интереса к занятиям. На сенсорной поверхности с интуитивно понятными функциями могут одновременно работать несколько ребят, используя разнообразные задания, инструменты и ресурсы. Небольшие группы учеников могут совместно выполнять одно задание или независимо работать над частью проекта для всей группы. В отличие от многих инструментов с функцией «мультитач», интерактивный стол специально создан для того, чтобы помочь учителям быстро, легко и эффективно создать среду обучения робототехнике, направленную на совместную работу.
5. Антистатические коврики и браслеты. Безопасность превыше всего. При обучении детей электронике важно указывать на основные физические свойства токопроводящих деталей. Антистатический коврик представляет собой специальное покрытие для пола или стола, которое сможет значительно уменьшить или вообще исключить возможность накопления электростатического заряда в процессе работы с электронными устройствами.
6. Наборы инструментов. Несмотря на то что современные робототехнические конструкторы для детей не требуют в процессе сборки моделей пайки, сверления, использования клея и т.п, для создания авторских проектов нужны все вышеперечисленные процессы и соответственно, различные инструменты. Для того чтобы собирать DIY роботов, вам точно понадобятся такие базовые инструменты, как дрель, термоклей, плоскогубцы, ножницы, скотч, отвертка, и, конечно, различные соединительные детали – болты, гайки, саморезы, разъемы, проводки. Все эти детали помогут ребятам не только научиться делать роботов своими руками, но и обеспечат их полезными знаниями и навыками для будущей деятельности.

Перечисленное выше оборудование является основным (обязательным), поэтому оно должно присутствовать уже на первых уроках, а способы обращения с ними должны быть изложены ученикам в доступной для них форме.

Обзор образовательного оборудования по робототехнике

Конечно, наборов для изучения робототехники невероятное множество, однако мы попытались выделить несколько неплохих примеров, которые с какой-либо стороны выделяются среди остальных.

Образовательный набор “Юный изобретатель”

Образовательный набор "Юный изобретатель" - это уникальный электронный конструктор, обладающий самыми широкими дидактическими возможностями. Конструктор содержит большое количество датчиков и исполнительных устройств, которые могут быть запрограммированы аппаратно благодаря большому кол-ву логических элементов. В состав набора так же входят распределительные устройства (называемые в наборе"материнскими платами"), позволяющие реализовать взаимодействие датчиков и исполнительных устройств. Этот конструктор отлично подойдет для наглядной демонстрации архитектуры электронных схем и логических контроллеров, как пособие по информатике и началам программирования. Благодаря эргономичному дизайну, простоте и отсутствию необходимости пайки подходит для детей от 7 лет. Элементы набора совместимы с блоками Lego, а так же обладают магнитными креплениями. В наборе также имеются липучки, которые обеспечат многоразовый крепеж к деликатным поверхностям, таким как бумага и ткань.

Образовательная платформа "Союз" (модуль "Электротехника")

Образовательная платформа "Союз" (модуль "Мехатроника") представляет собой сортировочный комплекс, позволяющий сортировать снаряды по фактору металл/неметалл и по цвету. Комплекс управляется контроллером на базе Arduino, оснащенным платой беспроводной связи с лабораторией. Модуль имеет в своем составе набор снарядов, отличающихся по цвету и материалу. Технология дополненной реальности (AR) позволяет изучить конструкции и технологии управления реальными автоматизированными производствами. Питание комплекса также осуществляется беспроводным методом. Портал индивидуального обучения для модуля "Мехатроника" посредством облачных технологий предоставляет доступ к методическим материалам, тестам и лабораторным работам по направлению "Мехатроника", позволяет загружать демонстрационные программы для сортировочного комплекса, а также вести учет успеваемости обучающегося.

Тренировочный полигон

Тренировочный полигон предназначен для проведения занятий по направлению "Робототехника", а также подготовки к проведению робототехнических олимпиад по версии Всероссийской робототехнической олимпиады и WRO.Тренировочный полигон представляет собой поле для выполнения задания в одной из категорий ВРО: "Начинающие", "WeDo 2.0", "Основная младшая", "Основная средняя" и "Основная старшая". Каждый год поля для выполнения заданий ВРО меняются.

Где приобрести оборудование для робототехники

Купить оборудование робототехники в современном обществе не составит абсолютно никакого труда, так как подобные комплекты робототехники продаются практически в любом специализированном магазине.

Также подобные наборы для робототехники можно с легкостью заказать в каком-либо интернет-магазине. Один из таких магазинов — Zarnitsa.ru. Здесь вы сможете найти не только оборудование для робототехники, но и что-либо подобное. Персонал работает 24/7, а люди постоянно отмечают вежливость технической поддержки, низкие цены и высокое качество как самого товара, так и работы данного интернет-магазина.