Робототехника для образования

Содержание

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.

В форме игры роботы помогают детям социализироваться и развивают полезные навыки. Фото robo-hunter.com

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.

LEGO

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.

Фото: Набор LEGO WeDo 2.0 для конструирования механизмов, amazon.com

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.

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

Робот Russel помогает детям с аутизмом социализироваться. Фото fastcompany.com

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

VGo для удаленного обучения

VGo оснащён монитором, динамиками и камерой, чтобы создать эффект присутствия в школе. Фото nytimes.com

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

Необычный внешний вид робота позволяет заинтересовать детей и сделать обучение ещё увлекательнее. Фото www.sfgate.com

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.

Ученики программируют робота. Фото asia.nikkei.com

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

Практическое занятие с помощью камер Hanwha. Фото www.hanwha-security.com

Бейкентский университет в Стамбуле был основан как некоммерческая организация фондом Адема Челик-Бейкента в 1997 году. С тех пор он расширился до пяти кампусов с 29 000 студентов. В институте готовят по 72 базовым направлениям, 69 специальностям бакалавриата и более 50 программам последипломного образования.

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.

Камерами оснащены все аудитории университета. Фото www.hanwha-security.com

В аудиометрической лаборатории камеры Wisenet, помещённые внутрь кабинета, позволили остальным 17 студентам, стоящим снаружи, наблюдать за тем, что происходит во время проведения тестов слуха. Для продвинутой имитации реального приёма камеры передавали изображения и звуки из трёх комнат моделирования в 1 комнату наблюдения, что позволило студентам увидеть процесс на экранах.

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

Робот выглядит как учительница и помогает преподавателю-человеку вести урок. Фото www.livemint.com

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”.

Аналогичный эксперимент по внедрению робота-помощника в учебный процесс был проведён в одной из сельских школ Индии в Махараштре. Фото yourstory.com

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.

Роботы-учителя могут выглядеть по-разному: каких-то делают похожими на людей, другие же весьма футуристичны. Фото www.thetechedvocate.org

“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

Роботов Makeblock можно научить играть в футбол. Фото asia.nikkei.com

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:

Робототехника для образования