Образовательный конструктор для изучения робототехники на основе универсальных программируемых контроллеров и миникомпьютеров

Возможно это немного неожиданно и громко звучит, но сейчас мы, представители современного человечества, стоим на пороге очередной промышленной революции. Даже не стоим, а являемся непосредственными свидетелями ее протекания. Она характеризуется распространением новых промышленных явлений, основанных на информационных технологиях. Это 3Д-печать, большие данные, интернет вещей, виртуальная и дополненная реальность, ну конечно же широкое внедрение робототехники во все сферы жизни.

Словом, новая промышленная революция — это активное слияние информационных технологий и реального физического мира, т. е. создание киберфизических систем как в промышленности, так и в быту. Такие киберфизические системы уже сейчас стали основным направлением деятельности ученых и инженеров во всех развитых странах мира. Очевидно, что успехи в этой сфере будут определять технологическое лидерство, а вместе с ним и уровень экономического развития, благосостояние того государства, в котором разрабатывается и производятся такие высокотехнологические продукты.

Без сомнения, все это играет огромную роль и для развития нашей страны, которая всегда входила в число мировых держав, обладательниц передовых научно-технических достижений. Для того, чтобы это самое научно-техническое развитие было устойчивым, очень важно наличие системы инженерно-технического воспитания детей. Необходимо, чтобы у будущих инженеров уже со школьного возраста был доступ к инструментам, позволяющим создавать современные инновационные модели устройств.

К таким инструментам относится разработанный и произведенный ООО «Эвольвектор» общеобразовательный набор, предназначенный для изучения основ автоматики и робототехники. Набор по сути представляет собой конструктор для проведения множества экспериментов на робототехническую тематику.

Набор комплектуется учебно-методическими материалами для проведения занятий. Материалы отличаются гармоничным сочетанием теории и практики. Учебный курс выстроен по принципу «от простого к сложному» и обеспечивает последовательное и эффективное освоение основ робототехники. Через увлекательные эксперименты образовательный набор помогает максимально полно усвоить что такое робот и познакомиться с электроникой, как с одним из основных элементов робота.

В процессе выполнения экспериментальной части школьниками проводятся исследования физических явлений и реализуются мини-проекты на их основе. При реализации проектов решаются конкретные практические задачи различного рода.

Разумеется, в наборе представлены все электронные компоненты, устройства и детали, необходимые для выполнения экспериментов (в общей сложности более 600 элементов). Решение практических робототехнических задач и задач автоматизации основано на использовании универсального программируемого контроллера. Для выполнения задач повышенной сложности к контроллеру добавляется одноплатный миникомпьютер, обладающий повышенной вычислительной мощностью.

Совместно с контроллером и миникомпьютером для сборки управляющих электронных цепей применяются износостойкие и надежные электронные модули. Использование указанной компонентной базы хорошо знакомит с базовыми технологиями, применяемыми для управления роботами.

Как результат, на занятиях, основанных на учебных материалах общеобразовательного робототехнического набора «Эвольвектор», учащиеся имеют возможность стать обладателями следующих компетенций:

• практические навыки по применению законов физики, касающихся электрических явлений (электрический ток, напряжение, электрическое сопротивление, электромагнетизм и т. д.), необходимых для реализации собственных проектов в области автоматики и робототехники (кейсов);
• освоение принципов действия основных электронных компонентов (резистор, светодиод, транзистор, конденсатор, фоторезистор, различные виды микросхем), используемых в управляющих электронных устройствах;
• умение читать и составлять принципиальные электронные схемы для создания электронных устройств, необходимых для управления автоматическими и робототехническими моделями;
• навыки по сборке электронных цепей на основании принципиальных электронных схем;
• навыки по сборке колесных робототехнических механизмов, выполняющих различные практические задачи;
• навыки по созданию алгоритмов управления исполнительными механизмами моделей роботов в том числе на основании поступающих с датчиков сигналов;
• навыки по созданию комплексных программ управления автоматическими или робототехническими устройствами при использовании универсальных программируемых контроллеров;
• знания об использовании одноплатных миникомпьютеров совместно с периферийными электронными модулями.
• (опционально в модели с одноплатным миникомпьютером) навыки по созданию комплексных программ управления автоматическими или робототехническими устройствами, исполняемых на одноплатном миникомпьютере.