A robotika oktatásának pedagógiai szerepe, újszerű tanulási és kísérleti terek kialakítása a 10-16 éves korosztály számára napjaink egyik legizgalmasabb kísérlete. Hogy milyen eredményt hoz a robotika tanításának bevezetése a 2020-ban elinduló új NAT-ban? Ezeken az oldalakon ehhez próbálok némi áttekintést adni. A robotika ami felfogásunk szerint önmagában nem csak programozás, nem csak mechanika, hanem olyan összetett fejlesztő tevékenység amiben sok kompetencia fejlődik az összetett tevékenységek során. A kompetenciák összetett fejlesztése és az egyes tudományágak vagy azok részterületeinek ötvözése (pályaorientáció, logika, mérnöki tudományok, fizika, matematika, informatika, elektronika, technika, mechanika tudományterületeinek integrációja a tanteremben) bizonyára sok kihívást jelent a területtel foglalkozó tanároknak.
A robotika tanításában sokak előnyben részesítik a kész kitteket, vagy az önjáró eszközöket, esetleg azokat a készleteket, amikből többféle változatban lehet eszközöket fejleszteni. A robotkarok mozgása összetettebb, a mozgásmechanizmus megértése, modellezése idősebb korosztály számára lehetséges. Azonban a karok programozása közel áll a valóságos műszaki, mérnöki megoldásokhoz, tehát a valós mindennapi gyakorlathoz. A robotkarok előfordulása a hazai tantermekben viszonylag ritkább, pedig ezek az eszközök állnak a legközelebb az üzemi megvalósításokhoz.
A robotkar oktatásának javasolt területei:
- robotmechanizmusokról, a dinamikáról és az intelligens vezérlőkről
- a sík és a térbeli kinematika, valamint a mozgástervezés
- manipulátorok és mobil robotok mechanizmusának tervezése
- összetett merevtest dinamika
- 3D grafikus szimuláció, logikai alapjai, a tervezés halmazlogikai eszközei
- vezérlés kialakítása, mikrovezérlő programozás alapjai, feladatmodellezés,
- aktív elemek és érzékelők
- vezeték nélküli hálózat, robotika mobileszközökkel
- ember-gép felület és beágyazott szoftver, szoftverre alapozott logikai fejlesztés (életkorfüggő megoldások)
- öntanító robotok
Az első lépésben célszerű kiemelt figyelmet fordítani a robotkar mechanika működésének megértésére. Önállóan tervezett és megvalósított mechanikák közelebb visznek a működés megértéséhez a funkció és a kialakítás összefüggéseinek feltárásához.
Az alábbi kisfilm egy ilyen eszközt szemléltet. (Ha nem akarjuk magunk készíteni az eszközt, több kapható gyári kivitelezésben.)
Egyszerűen kivitelezhető 3D nyomtatott fogókar alkalmat ad a működés tanulmányozására. Ha egyszerű megoldást keresünk az iskolai fémépítőkkel is készíthetünk ilyen modelleket.
A fokozatosság elvének figyelembe vétele a korosztály esetében különösen fontos! Lényeges azonban, hogy a tanulók időben felismerhessék a funkció és a mechanikai kialakítás közötti összefüggéseket. Továbbá a működés megértését szolgálja a tapasztalás, a megfigyelés a közvetlen gyakorlat lehetősége. Az alábbi film egyszerű fogókar működésének tanulmányozására alakalmas.
Innentől fontos szerepet kapnak munipulációkhoz kapcsolódó tárgyak. A robotikában a manipuláció során különböző tárgyi kiegészítőket használunk. Ezek legyenek könnyűek és erős szerkezetűek, felületük lehetőleg ne legyen csúszós, vagy éles, esetleg gömb forma. Én a tárkészítéshez a építési habokat használom.
A következő lépés az összetett, csuklózó robotkarok készítése.
Összetett, (több ponton csuklózott) robotkar.
Jellemzőik:
- rugalmas szerkezet, összetett mozgás
- változatos iránykövetés, flexibilitás
Innentől azonban számolnunk a megnövekedett súllyal. Valamint az energigazdálkodás is problémát jelenthet.
A legmagasabb szintet a magas pontosságú, munkafeladatot is végző, összetett robotkarok jelentik. A korosztály igényeihez igazítva egy rajzoló gépet mutatok be.
Speciális, funkcionális robotkar. 2 szervós rajzólógép.
