221madou.ru

Мама и Я
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Методика обучения робототехнике

Мастер класс. Развитие робототехники. Методика преподавания
методическая разработка (4 класс) на тему

Мастер класс

Скачать:

ВложениеРазмер
master_klass2.docx29.92 КБ

Предварительный просмотр:

Развитие робототехники. Методика преподавания.

Актуальность состоит в том, что робототехника в школе представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется на каждом занятии.

1. Организация занятости школьников во внеурочное время.

2. Всестороннее развитие личности учащегося:

· развитие навыков конструирования, моделирования, элементарного программирования;

· развитие логического мышления;

· развитие мотивации к изучению наук естественнонаучного цикла.

расширение знаний учащихся об окружающем мире, о мире техники;

учиться создавать и конструировать механизмы и машины, включая самодвижущиеся;

учиться программировать простые действия и реакции механизмов;

обучение решению творческих, нестандартных ситуаций на практике при конструировании и моделировании объектов окружающей действительности;

развитие коммуникативных способностей учащихся, умения работать в группе, умения аргументировано представлять результаты своей деятельности, отстаивать свою точку зрения.

1.Вводная часть: Экскурс в мир Лего

Сегодня мы с вами окунемся в мир лего — мир, в котором наши дети сегодня живут. ЛЕГО-педагогика — одна из самых известных и распространенных ныне педагогических систем, широко использующая трехмерные модели реального мира и предметно-игровую среду обучения и развития ребенка.

В процессе занятий с конструкторами Лего идет работа над развитием интеллекта, воображения, мелкой моторики, творческих задатков, развитие диалогической и монологической речи, расширение словарного запаса. Особое внимание уделяется развитию логического и пространственного мышления. Дети учатся работать с предложенными инструкциями, формируются умения сотрудничать с партнером, работать в коллективе. Знакомство с кубиками LEGO происходит постепенно, от простых моделей к более сложным.

Поэтому очень важно самообразование педагога, его готовность постоянно овладевать новыми методами и формами работы, активное включение инноваций в учебную деятельность.

Эффективность обучения основам робототехники зависит и от выбранных технологий и методов работы.

Целесообразными методами, используемыми в процессе реализации элективного курса по конструированию и программированию роботов, являются метод проектов, метод портфолио, метод взаимообучения, модульный метод и метод проблемного обучения.

Использование метода проектов позволяет развивать познавательные и творческие навыки учащихся при разработке конструкций роботов по заданным функциональным особенностям для решения каких-либо социальных и технических задач.

Создание портфолио достаточно важно в процессе обучения, так как во время его разработки обучающийся осмысливает свои достижения, осознает возможности и формирует собственное отношение к получившимся результатам.

На занятиях по конструированию и программированию роботов метод взаимообучения реализуется учениками самостоятельно, иногда даже без участия учителя. Разобравшись в решении какой-либо конструкторской задачи, учащиеся с удовольствием делятся своими знаниями с теми, кто испытывает затруднения при решении подобных задач. Таким образом, может сложиться ситуация, в которой учащиеся обучают самого учителя, что положительно влияет как на самооценку учеников, так и на отношения с учителем.

Метод проблемного обучения основан на создании проблемной мотивации и требует особого конструирования дидактического содержания материала, который должен быть представлен как цепь проблемных ситуаций. Практически каждую задачу, решаемую в процессе конструирования и программирования роботов, можно представить в качестве проблемной ситуации.

Образовательные конструкторы LEGO Education WeDo представляют собой новую, отвечающую требованиям современного ребенка «игрушку».

Конструктор соответствует ФГОС НОО Глава 25 «Материально-технические условия реализации основной образовательной программы начального общего образования» п.3 Материально-техническое и информационное оснащение образовательного процесса должно обеспечивать возможность: проектирования и конструирования, в том числе моделей с цифровым управлением и обратной связью.

Причем, в процессе игры и обучения ученики собирают своими руками игрушки, представляющие собой предметы, механизмы из окружающего их мира. Таким образом, ребята знакомятся с техникой, открывают тайны механики, прививают соответствующие навыки, учатся работать, иными словами, получают основу для будущих знаний, развивают способность находить оптимальное решение, что несомненно пригодится им в течении всей будущей жизни.

В основе обучающего материала лежит изучение основных принципов механической передачи движения и элементарное программирование. Работая индивидуально, парами, или в командах, учащиеся младшего школьного возраста могут учиться создавать и программировать модели, проводить исследования, составлять отчёты и обсуждать идеи, возникающие во время работы с этими моделями.

Реализация приоритетного национального проекта «Образование» позволила школе приобрести современное компьютерное оборудование. В 2015 году в нашу школу были поставлены первые лего-конструкторы «Перворобот».

Ресурсный набор содержит балки, оси, соединительные элементы, крюки подъемных кранов, шестеренки, шины колес и др. При использовании с базовым набором — существенно расширяет возможности построения разнообразных моделей роботов, повышает эффективность применения комплекта по робототехнике.

Новые технические возможности школы заинтересовали и меня как учителя, и моих учеников – настолько необычно и увлекательно было работать с новым оборудованием. Так начался процесс освоения робототехники. Для того чтобы ученик овладел универсальными способами учебной деятельности, необходимо, чтобы учитель в полной мере владел методикой обучения любому методу.

LEGO WeDo. Что внутри?

1. USB LEGO-коммутатор

3. Датчик наклона

4. Датчик расстояния

5. И большое количество «строительных блоков»

Через коммутатор осуществляется управление датчиками и моторами при помощи программного обеспечения WeDo™. Через два разъёма коммутатора подаётся питание на моторы и проводится обмен данными между датчиками и компьютером.

Можно запрограммировать направление вращения мотора (по часовой стрелке или против) и его мощность. Питание на мотор (5В) подаётся через USB порт компьютера.

Сообщает о направлении наклона; различает шесть положений: «Носом вверх», «Носом вниз», «На левый бок», «На правый бок», «Нет наклона» и «Любой наклон».

Обнаруживает объекты на расстоянии до 15 см

Формы работы с детьми — индивидуально, парами, или в командах. Учащиеся создают и программируют модели, проводят исследования, составляют отчёты и обсуждают идеи, возникающие во время работы с этими моделями.

4 этапа обучения

1. При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывают» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания. К каждому из заданий комплекта прилагается анимированная презентация с участием фигурок героев – Маши и Макса.

2. Конструирование. Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки «работают вместе». Работа с продуктами LEGO Education базируется на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей. В каждом задании комплекта для этапа «Конструирование» приведены подробные пошаговые инструкции.

3. Развитие. Процесс обучения всегда более приятен и эффективен, если есть стимулы. Поддержание такой мотивации и удовольствие, получаемое от успешно выполненной работы, естественным образом вдохновляют учащихся на дальнейшую творческую работу. В раздел «Развитие» для каждого занятия включены идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением.

4. Рефлексия. Обдумывая и осмысливая проделанную работу, учащиеся углубляют понимание предмета. Они укрепляют взаимосвязи между уже имеющимися у них знаниями и вновь приобретённым опытом. На этом этапе учитель получает прекрасные возможности для оценки достижений учеников.

Диск ПервоРобот LEGO WeDo

1. Программное обеспечение для управления ПервоРоботом LEGO WeDo

2. Книга для учителя

3. Комплект заданий для занятий с ПервоРоботом

Программирование LEGO WeDo

Программное обеспечение Lego WeDo (Lego Education WeDo Software) предназначено для создания программ путём перетаскивания Блоков из Палитры на Рабочее поле и их встраивания в цепочку программы.

Комплект заданий Lego WeDo

Комплект заданий WeDo позволяет обучающимся работать в качестве юных исследователей, инженеров, математиков и даже писателей, предоставляя им инструкции, инструментарий и задания для межпредметных проектов.

Комплект включает 12 заданий, которые разбиты на четыре раздела, по три

задания в каждом. В каждом разделе учащиеся занимаются технологией, сборкой и программированием, а также упражняются во всех четырех предметных областях. Однако каждый раздел имеет свою основную предметную область, на которой фокусируется деятельность учащихся.

Базовые модели (голодный аллигатор, обезьянка барабанщица, танцующие птицы, непотопляемый парусник, вратарь, нападающий, ликующие болельщики, и т.д.)

Новые модели роботов Lego WeDo (лягушка, кит, дракон)

В разделе «Забавные механизмы» основной предметной областью является физика. Учащиеся знакомятся с ременными передачами, исследуют влияние размеров зубчатых колёс на вращение волчка, изучают принципа действия рычагов и кулачков.

Звери. Основной предметной областью этого раздела является технология, понимание того, что система должна реагировать на свое окружение.

Данный раздел сфокусирован на математике:

• измерение расстояние, на которое улетает бумажный мячик;

• подсчет числа голов, промахов и отбитых мячей;

• использование чисел для оценки качественных показателей, чтобы определить наилучший результат в трёх различных категориях.

Раздел « Приключения» сфокусирован на развитии речи, модель используется для драматургического эффекта. Ученики осваивают важнейшие вопросы любого интервью Кто?, Что?, Где?, Почему?, Как?, исполняют диалоги и последовательно описывают приключения.

Для успешной реализации задач важно правильно определить роль учителя. Роль учителя меняется. Преподаватель должен выступать не только в роли руководителя, но и как корректор и консультант. Он становится своего рода «тьютором». Учитель направляет ребенка с помощью обзорной информации, наводящих вопросов, совета, так как организаторская роль тьютора превалирует над образовательной.

В заключении мне хотелось бы сказать что, направление образовательная робототехника имеет большие перспективы развития.

Внедрение «робототехники» только началось. Существует ряд проблем в освоении и развитии курса, такие как: дороговизна оборудования, недостаток дидактических и методических разработок, но мы уверенно шагаем вперёд и довольны р езультатами работы за первый год его существования:

— освоили конструктор LEGO® Education We Do;

— научились проектировать и программировать различные модели;

В дальнейшем мы планируем:

— искать новые возможности конструктора LEGO® Education We Do;

— приобрести конструктор LEGO MINDSTORMS EV3.

Мир не стоит на месте, он стремительно развивается, и кто знает, может наши ученики, создадут нового робота 21 века или станут великими учёными!?

Электротехника, программирование и робототехника — интерактивные технологии в образовании

Наиболее важным фактором в обучении, который стал широко доступен в настоящее время с приходом новых технологий, стала интерактивность. Однако не всегда и не сразу становится очевидным способ познания с помощью интерактивности — если, например, в химии можно визуально увидеть смешение двух реактивов, то как быть с информатикой и физикой? Каким образом можно визуализировать, а самое главное применить свой опыт в жизни? Вопрос решить легко — нужно взять что-то простое и интересное, подключить немного фантазии и технических навыков и визуально наблюдать за результатом своих действий. Для реализации этих задач под торговой маркой «УмныеЭлементы» выпускаются готовые наборы-конструкторы на базе микроконтроллеров —еще никогда электроника и программирование не были проще!

Готовые комплекты для обучения детей

Представленные ниже наборы являются готовыми комплектами для обучения детей и подростков как в формате основного учебного процесса (лабораторные и практические занятия), так и в формате дополнительного образования (внеклассная работа, кружки, секции) по следующим направлениям: электротехника, робототехника, программирование.

О наборах

  • Каждый набор содержит полноценное руководство на русском языке, где в простой и доступной форме изложены теоретический и практические материал, а потому для работы не потребуются специально подготовленные преподаватели с этой ролью прекрасно справится учитель физики, информатики или любой другой даже с базовым представлением о предмете.
  • Наборы рассчитаны для работы с детьми от 12 лет.
  • Один набор может быть использован как для индивидуальной работы, так и для работы в парах.
  • Все наборы полностью укомплектованы и сразу готовы к использованию, покупка дополнительных расходных материалов и инструментов не потребуется.

Набор «ЭЛЕКТРОНИК». Электроника, электротехника, схемотехника

Электроника и электротехника — фундаментальные науки, лежащие в основе всего современного мира. Набор «ЭЛЕКТРОНИК» познакомит пользователя с электротехническими терминами, поможет понять, чем резистор отличается от фоторезистора, для чего нужен конденсатор, как устроены микросхемы, что такое принципиальные схемы и как их читать, научит обращаться с макетной платой, собирать электронные устройства без паяльника и пользоваться мультиметром (измерять напряжение, силу тока, сопротивление в цепи, а также находить в них обрывы и неисправности). «ЭЛЕКТРОНИК» будет незаменимым помощником на практических и лабораторных работах по физике, а также в формате дополнительного образования для тех, кто только делает первые шаги в освоении этих наук.

К набору прилагается руководство пользователя, содержащее теоретическую часть и 15 практических заданий для закрепления теории, а также 15 проектов, в рамках которых пользователь собирает несложные электронные устройства с применением всех полученных знаний. На базе имеющихся в комплекте деталей возможна сборка новых проектов или модернизация предложенных в стандартном варианте.

Состав набора

В набор «ЭЛЕКТРОНИК» входит 166 компонентов, включающих в себя мультиметр, батарейки, макетную плату и комплект радиодеталей. Набор безопасен, поскольку в работе не используются сложные инструменты, а в качестве питания используются батарейки с максимальным напряжением 4,5 Вольта.

Набор «Смарт 30». Основы программирования микроконтроллеров Arduino

Программирование становится наиболее востребованным направлением среди технических специальностей,и из года в год спрос на специалистов в этой области только растет. Сделать первые шаги в области программирования призван набор «Смарт 30».

В основе набора лежит микроконтроллерная плата SmartUno (отечественный аналог всемирно известных плат Arduino). Программирование контроллера осуществляется с помощью компьютера и программной среды ArduinoIDE. Язык программирования прост и интуитивно понятен. Основным преимуществом набора «Смарт 30» по сравнению со стандартными курсами программирования, где пишется только код, является то, чтос помощью входящих в комплект дополнительных деталей можно визуально увидеть, как изменение той или иной команды влияет на выполнение алгоритма. К контроллеру можно подключить большое количество периферийных устройств (радиодетали, модули, датчики и т.п.) и видеть, как изменение кода программы влияет на их работу.

Контроллер Smart Uno

К каждому набору прилагается руководство пользователя, которое включает:

  • краткие теоретические основы электроники, электротехники и схемотехники;
  • описание компонентов набора и принципов их работы;
  • введение в программирование микроконтроллеров и базовые сведения по использованию библиотек;
  • 30 практических уроков с кодами программ и комментариями к ним.

Состав набора

Набор «Смарт 30» состоит из 139 компонентов, в которые входит контроллер, макетная плата, комплект радиодеталей, моторы, сервопривод, символьный дисплей, светодиодный индикатор и комплект функциональных модулей.

За 30 практических уроков, подробно рассмотренных в руководстве, пользователь познакомится с различными радиодеталями, модулями, разнообразными аналоговыми и цифровыми датчиками, научится обращению с ними и узнает, как выводить текстовую и графическую информацию на дисплей и индикатор, а также соберет примеры готовых устройств и научится управлять ими по индивидуальному алгоритму. На базе имеющихся в комплекте деталей возможна сборка новых проектов или модернизация предложенных в стандартном варианте.

Наборы «Смарт РОБО» и «МиниБот». Робототехника, программируемые роботы

Робототехника — наука будущего. Благодаря сочетанию в себе нескольких наук и видов деятельности (электроника, электротехника, схемотехника, проектирование, конструирование, программирование и др.) робототехника позволяет полноценно развивать не только способности ребенка, среди которых внимательность, усидчивость, умение работать руками, но и получить знания в области физики и информатики.

Наборы «Смарт РОБО» и «МиниБот» помогут пользователю освоить основы робототехники и программирования роботов. В основе робота лежит программируемый контроллер SmartUno. К каждому набору прилагается инструкция по сборке платформы робота, подключению элементов и программированию контроллера. Платформа робота состоит из различных деталей, соединяемых винтами и гайками при помощи отвертки. Подключение проводов выполняется с использованием быстроразъемных соединителей и винтовых клемм, поэтому паяльник и какие-либо дополнительные инструменты не потребуются. Коды программ, реализующих несколько стандартных режимов функционирования роботов, приведены в руководстве пользователя.Стандартные возможности роботов могут быть расширены за счет изменения программного кода, модификации самой платформы, установки новых модулей и датчиков или их полной замены.

Набор «Смарт РОБО»

Каждый набор содержит контроллер, набор модулей и датчиков, соединительные провода, детали для сборки платформы робота и комплект крепежа. Роботы работают от аккумуляторов большой емкости, что гарантирует их длительную работу и исключает необходимость регулярной покупки батареек.

Набор «МиниБот»

Предназначен для сборки трехколесного робота на базе Arduino. Отличается повышенной маневренностью по сравнению с четырехколесным роботом.

Стандартные реализованные режимы работы:

  • Перемещение по линии с изменением скорости в зависимости от цвета линии с использованием аналоговых датчиков линии.
  • Объезд препятствий с помощью ультразвукового дальномера, измеряющего расстояние до препятствий.
  • Перемещение под управлением пользователя, подающего команды с пульта дистанционного управления (движение вперед и назад, поворот вправо и влево, остановка).

В процессе перемещения работы на дисплей в зависимости от выбранного режима выводится различная информация.

«МиниБот» в сборе

Набор «Смарт РОБО»

Предназначен для сборки четырехколесного робота под управлением Arduino.Все четыре колеса робота являются ведущими. По сравнению с трехколесным роботом он отличается повышенной проходимостью и выдерживает более высокую нагрузку.

Стандартные реализованные режимы работы:

  • Перемещение по линии черного цвета с использованием цифровых датчиков линии.
  • Объезд препятствий с помощью аналоговых датчиков препятствия.
  • Перемещение под управлением пользователя, подающего команды с пульта дистанционного управления. Кнопкам пульта может быть присвоено до 9 команд, запускающих перемещение робота согласно разным алгоритмам.

Методика преподавания

Методика преподавания

Зачем мы учим?

В 2015 году робототехника официально вошла в школьную программу в качестве дополнения к предмету технология, а также в качестве самостоятельного факультативного занятия. Вместе с тем, действительность такова, что большинство российских школ не имеет подготовленных педагогов по данному предмету, способных качественно и в полном объеме дать знания ученикам. Кроме того, отсутствует техническая база, с помощью которой можно вести уроки.

В общем, картина складывается следующим образом. Руководство школы желает, чтобы в расписании появился предмет робототехника, ну или в крайнем случае, чтобы ученики на уроках труда не вырезали многострадальные табуретки, а мастерили роботов. Они просят учителя физики или математики придумать что-нибудь такое-этакое. А тот говорит, мол, чему я буду учить, как, где методические рекомендации. Мы решили помочь бедным учителям и руководству школы, приготовив для них все необходимое: дешевые конструкторы, методические рекомендации к занятиям, учебные пособия, курс обучения кадров для преподавания робототехники в школах.

Но это касается мира взрослых. Однако, у детей тоже есть потребность заниматься робототехникой. Робототехника — идеальное занятие для любознательных и творческих ребят. Мир роботов кажется фантастическим, он овеян некой тайной и романтикой. Мы открываем детям дверь в мир Жюля Верна и Айзека Азимова. В нашей Школе робототехники и цифровых технологий «РосРобот» они смогут воплотить свои мечты в реальность, потому что есть опытные педагоги, которые подтолкнут мысль в нужном направлении, есть четко продуманная программа преподавания, в которой учтены все мелочи, есть необходимое оборудование.

Как мы учим?

В основе программы занятий лежит наша уникальная авторская методика преподавания робототехники.

Каждое занятие мы сделали максимально интересным и познавательным. Пускай скучные уроки останутся в школе, на наших уроках детям не придется скучать. Мы сможем доказать каждому ученику, что физика, информатика, черчение и робототехника – самые интересные предметы в мире! Вместо рутинного ведения конспектов – живое обучение, общение и работа в команде.

Вместо формы уроков как таковых мы используем игровую «хобби-форму». Наши ученики не воспринимают занятия робототехники как нудную сорокаминутную повинность. Вместо этого мы стараемся привить им отношение к занятиям, как к хобби. Вам же нравится вышивать крестиком или возиться в гараже с машиной? Вы готовы заниматься этим долго и увлеченно? Наша робототехника для детей – как вышивание крестиком, только здесь они собирают роботов.

Чему мы учим?

Ответить на этот вопрос можно одним предложением: мы учим детей создавать своих собственных роботов.

В ходе обучения они проходят четыре этапа.

  1. Знакомство с миром роботов, чтобы дети поняли, к чему им необходимо стремиться. Мы задаем для них ориентиры, рассказывая о самых последних достижениях в сфере робототехники, чтобы они понимали, что имеется у людей на данный момент и что можно усовершенствовать. Мы воспитываем будущих инженеров. Может быть, не все из наших учеников, повзрослев, станут конструировать роботов, но, так или иначе, навыки, полученные ими на наших занятиях, пригодятся им в любой технической специальности.
  2. От идеи до реального робота. Итак, представьте себя на месте нашего ученика, а также любого робототехника-инженера. Вам пришла в голову идея собрать собственного робота. Но с чего начать? Во-первых, чертеж. Здесь дети осваивают программу КОМПАС, в которой самостоятельно создают чертеж своего будущего робота. Первый шаг на пути к реализации идеи. Во-вторых, написание программного кода. Работаем в программе Arduino >В целом дети приобретают фундаментальные инженерные и технические компетентности, которые пригодятся им как в повседневной жизни, так и в будущей специальности.

Какие навыки приобретут ученики нашей школы?

  • ► Черчение и 3D-моделирование в программе КОМПАС;
  • ► Программирование микроконтроллеров в среде C++;
  • ►Навык проектной и командной работы;
  • ► Навык работы на лазерном станке и 3D-принтере.

Кого мы учим?

Читая все выше написанное, Вы, наверно, думаете: «Быть ребенком – это так круто! Для них проводятся такие замечательные курсы!». Нет, уважаемые взрослые. Если Вы сами любите робототехнику или уж тем более если Вы желаете ее преподавать в своей школе, приходите к нам на специальные курсы обучения педагогов по специальности робототехника. Мы научим Вас всему, что знаем сами.

А кто, собственно, учит?

Отдельное слово нужно сказать про наших педагогов.

Для начала запомните, педагог – лучший друг Вашего ребенка. Эта фраза как нельзя лучше характеризует учителей нашей Школы «РосРобот». Наши учителя смогут поддержать беседу с Вашим ребенком, вывести его к научным мыслям, развить его творческие способности и навыки.

Мы не только учим Ваших детей, но еще и учимся у них. Есть много всего, что Ваш ребенок сможет дать нам. Мы всегда позитивно относимся к критике и советам, готовы вносить исправления в методику.

P.S.

Наша методика преподавания робототехники каждый день подвергается изменениям и доработкам. Прогресс в робототехнике не стоит на месте. Каждый день появляются новые виды роботов, о которых нужно рассказать на наших занятиях детям.

Если у Вас в ходе посещений курсов появятся какие-либо дополнения или замечания, мы с радостью учтем все ваши требования.

Наш девиз – нет предела совершенству! Улучшать всё и всегда: наших роботов, наш конструктор, нашу методику преподавания – такова одна из целей Школы робототехники и цифровых технологий «РосРобот».

С уважением, Директор сети школ робототехники и цифровых технологий «РосРобот»

Гавриков Леонид Николаевич

Обзор алгоритмов глубокого машинного обучения для роботов

Робот Misty от компании Misty Robotics представленный на CES

В зависимости от назначения робота, ему необходимо решать различные задачи. Бывает, что для их решения достаточно контроллера и, например, простейших сенсоров. Однако, иногда необходимо, чтобы робот мог выполнять задачи не по жестко заложенным координатам, а в зависимости от состояния окружающего пространства или рабочей области. Тогда становится необходимым использовать более сложные сенсоры, как например, камеры или лидары и использовать специальные алгоритмы для обработки поступающей информации.

Зрение и понимание

Видеть и понимать увиденное — это первая функция, которая может прийти на ум.

Детектирование объектов

Позволяет находить в области видения объекты заданных типов.

Трекинг объектов

Позволяет отслеживать перемещение объекта или объектов в области видения.

Сегментация

Позволяет попиксельно определять содержимое области видения.

Оценка глубины

Позволяет определять препятствия на пути и расстояния до них с использованием компьютерного зрения.

Пример работы алгоритма

Если же условия работы вашего робота позволяют использовать Depth камеры с активной IR подсветкой, например такие как Intel Realsense, то вы можете применять проприетарное SDK.

Перемещение и принятие решений

Большинству физических роботов, будь то манипулятор, мобильный робот или что-либо еще, необходимо как-либо перемещаться в пространстве. И иногда в процессе этих перемещений, особенно если условия или среда функционирования могут существенно изменяться, роботу необходимо изменять траекторию и скорость движении.

Ориентация в пространстве

Позволяет определять координаты собственного местоположения робота в пространстве, в том числе внутри зданий.

Принятие решений при перемещениях

Позволяет мобильному роботу принимать решения о необходимых маневрах для оптимизации траектории движения в динамическом окружении. Алгоритм использует обучение с подкреплением.

Захват и манипуляции объектами

Позволяет роботу-манипулятору принимать решения о необходимых действиях, необходимых для захвата объектов различной формы. Алгоритм также использует обучение с подкреплением.

Особенности реализации для роботов

Производительность

Алгоритмы, описанные в этой статье, достаточно прожорливые вычислительно и чаще всего требуют GPU. Поэтому, в зависимости от требований к условиям эксплуатации робота, разработчику необходимо выбрать вариант исполнения и оптимизировать код.

  • вычисления на выделенном персональном ПК
  • вычисления в облаке
  • вычисления на борту

Сделанный выбор продиктует свои требования как к оборудованию, так и к оптимизации алгоритмов.

Взаимодействие

Одного алгоритма для решения какой-либо задачи часто бывает недостаточно. Поэтому, при использовании алгоритмов в роботах, разработчикам придется столкнуться с интеграционной задачей, т.е. необходимо обеспечить взаимодействие с другими алгоритмами и ПО.

Вместо вывода

Работая в компании разрабатывающей ПО для роботов, часто приходится сталкиваться с различными роботами и алгоритмами, а также находить новые подходы к решению сложных задач. Обратил внимание, что в последнее время возрос интерес к функциям, связанным с безопасностью и возможностью автономной работы механизмов, особенно в непосредственной близости от людей.

Представленный обзор содержит далеко не исчерпывающий перечень задач и алгоритмов. В качестве примеров приведены по одному алгоритму по выбору автора. Также обратите внимание, что любая из представленных задач может быть решена множеством других способов и/или с использованием других алгоритмов. Если у вас есть под рукой еще какие-либо примеры задач с алгоритмами, то оставляйте в комментариях.

P.S.: На сладкое — красивое видео из “поднебесной” с колесным роботом и системой принятия решений на борту

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Концепции воспитания и развития ребенка
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector