Личный кабинет

Обучение робототехнике на базе научного подхода

Обучение робототехнике на базе научного подхода


За почти 10 лет, совместными с ребятами усилиями в университете разработана целая серия учебных роботов «Амур» – Автономный Мобильный Учебный Робот. Сейчас завершается разработка нового поколения научно-учебных и сервисных роботов с манипуляторами и оптимизированной сенсорно-управляющей системой с модной дизай-нерской проработкой внешнего вида

Проводившиеся с 2012 года занятия с учащимися и студентами в Центре технологиче-ской поддержки образования РГГУ при поддержке Департамента образования и науки г. Москвы, включающие интересные учебно-научные эксперименты, позволили определить наиболее подходящую «предметную область» и механизм вовлечения школьников в научно-исследовательские робототехнические проекты, помогающий им преодолеть страх перед не-известной проблемой (эффект чистого листа) за счет предложения прототипов решения творческих научных задач. При этом прототипы могут существенно меняться во время вы-полнения задач, а учащиеся чувствуют себя наиболее уверенно в качестве экспертов по про-граммированию алгоритмов поведения робота при поиске пути к некоторой цели. Это связано с тем, что проекция «робот-человек» вполне естественна и, следовательно, само-анализ собственного поведения может быть перенесен на мобильные, коллаборативные и сервисные роботы, способные к обследованию геометрии внешней среды с помощью простых датчиков. Таким образом, для мобильных роботов решаются актуальные задачи локальной навигации и картографирования местности  проблемы типа SLAM и конструирования алгоритмов возврата в случае потери соединения Wi-Fi во время супервизорного управления мобильных роботов.
За почти 10 лет, совместными с ребятами усилиями в университете разработана целая серия учебных роботов «Амур» — Автономный Мобильный Учебный Робот. Сейчас завершается разработка нового поколения научно-учебных и сервисных роботов с манипуляторами и оптимизированной сенсорно-управляющей системой с модной дизай-нерской проработкой внешнего вида.

Мобильные роботы Амур  с дифференциальным колесным и гусеничным приводом

Мобильные роботы Амур  с дифференциальным колесным и гусеничным приводом

Мобильные роботы Амур  с дифференциальным колесным и гусеничным приводом

 

Одним из интересных форматов работы с учащимися школ, обучающихся в профильных инженерных классах, стали «Инженерные каникулы» — своего рода короткие интенсивные курсы по определенной тематике, организуемые на площадках вузов и научных организаций для погружения в реальную творческую научную и инженерную среду в свободное от основной учебы время. Учитывая широкий интерес молодых людей к робототехнике, в Международном институте новых образовательных технологий РГГУ была разработана и реализована в 2020 г. программа таких каникул по направлению «Коллаборативная робототехника». Целью программы является выявление профессиональных потребностей школьников, мотивация их к получению дополнительных знаний и начальных навыков посредством вовлечения в учебно-научно-исследовательскую и инженерную работу, в детско-взрослое профессиональное сообщество с целью дальнейшего профессионального самоопределения в области науки, техники и высоких технологий.

Инженерные каникулы в РГГУ: настройка шагающего робота.

Кажется тривиальным обучать школьников и студентов на творческих заданиях, однако, если решения предлагаемых (каждый раз новых) задач заранее неизвестны, то нужно найти правильные аргументы, чтобы использовать эти дидактические инструменты в школах и университетах. Одним из таких аргументов является доля учащихся, которые изъявляют же-лание превратить их учебные работы по робототехнике (выполняемых школьниками в тече-ние каникулярных периодов) в предмет их последующей серьезной творческой научной ра-боты. В группах по 1020 учащихся эта доля составляет 515%, что превышает соответ-ствующий процент при традиционных последовательных подходах к обучению.
Наши первые подобные эксперименты начались достаточно давно. Например, были реа-лизованы два мобильных робота с бортовыми компьютерами на двух платформах: трехко-лесной и четырехколесной, с ультразвуковыми локаторами (панорамное измерение дально-стей до 10 м в 72 дискретных направлениях), способных нести полезную дополнительную нагрузку 10...50 кг. Первая методика построения учебных программ с использованием таких мобильных роботов была успешно реализована.
Современное образование сталкивается с серьезными вызовами, связанными, прежде всего, со стремительным развитием технологий, с увеличением потоков данных, влияющих на ум как учащихся, так и преподавателей. Это требует развития новых компетенций и меняет сам подход к образованию. Работодатели во многом заинтересованы в квалифицированных специалистах с высшим образованием и многопрофильных рабочих, имеющих способность быстро адаптироваться к новым условиям труда, эффективно использовать современные технологии, быстро учиться. В этом контексте особое значение приобретают подходы к дистанционному обучению будущих специалистов. Как известно, прорыв возникает довольно часто из-за перехода на новую технологию презентации, «упаковки», и «транспортировки» информации и знаний.
В настоящее время, в связи с известными событиями, технологии дистанционного обу-чения, основанные на информационных, компьютерных и интернет-концепциях получили новый импульс в своем развитии, однако, разработка сценариев дистанционного обучения и, как следствие, отображение данных в удаленных точках вещания — самый трудный этап, особенно с использованием программно-аппаратных возможностей роботариумов. Эти про-цессы требуют большого количества согласованных действий для управления аппаратными и программными средствами, а также устройствами отображения и передачи контента. Кро-ме того, часто требуется уметь создавать и демонстрировать несколько вариантов отображе-ния сценариев в зависимости от хода интерактивного дистанционного учебного процесса. Здесь, прежде всего, необходимо дифференцировать объем и глубину представления образо-вательных данных для разных групп и даже для отдельных учащихся. Эта индивидуали-зация образования может быть основана как на результатах первичной или промежуточной диагностики и динамической оценки степени обучения.
Создаваемый в МИНОТ РГГУ программно-аппаратный комплекс для управления визуа-лизацией помогает решению перечисленных задач. Мы можем использовать в дистанцион-ном обучении уникальную систему, которая является эффективным инструментом для управление визуализацией, для разработки многовариантных сценариев обучения и опера-тивного управления программно-аппаратными средствами. Этот комплекс предназначен для управления выводом данных и поддержка учебных занятий в распределенных и дистанционных образовательных центрах, а также в специализированных аудиториях для проведения конференций, встреч, мероприятий в образовательных и исследовательских ситуационных центрах и др.
Внедрение новых подходов в систему профессионального образования позволит суще-ственно увеличить оперативность за счет оптимизации процессов визуальной поддержки программного и методического обеспечения, разработки сценариев отображения данных, интуитивного управления сценариями и режимами отображения, а также демонстрацией различных аналитических и мультимедийных данных в форме, удобной для восприятия и обработки данных учащимися. Это нашло отражение в повышении качества медиа контента в составе курсов дистанционного обучения, сокращении времени для подготовки и обновле-ния курсов. Также гибкость передачи содержания и взаимодействия с учащимися значитель-но возросла, особенно в контексте требований индивидуального подхода. Этот опыт также дает возможность определить направления дальнейшей деятельности, направленной на рас-ширение списка поддерживаемых форматов программных и аппаратных источников дан-ных для более гибкого использования системы в различных приложениях; интеграцию со специализированными системами поддержки образования, требующими эффективной работы в режиме реального времени, визуализация различных распределенных источников, например, от сетевых группировок реальных роботов и их виртуальных моделей; а также расширение использования перспективных систем визуализации, таких как системы виртуальной и дополненной реальности (VR и AR).

Добавлено: 23.12.2020
Рейтинг: -
Комментарии:
0
Сказали спасибо 0
Сказать спасибо
footer logo © Образ–Центр, 2021. 12+