Программирование роботов. Разработка робототехники

Многие дети, начиная с конструирования роботов, настолько увлекаются этим, что связывают свою дальнейшую жизнь с техническим творчеством и программированием, поступают на соответствующие специальности в вузы и получают профессию.

Как строится обучение?

Занятия строятся от простого к сложному, причем, на самих занятиях не просто занимаются конструированием и собиранием роботов из деталек, а выполняют проекты: знакомятся с теоретическими вопросами, ставят поисковые задачи, учатся работать в команде, обсуждать и отстаивать свою точку зрения. Робот помогает пройти этот путь легко и с удовольствием: материал не выдается в сухом и дозированном виде, а познается детьми в игре, в творчестве и поиске решения задачи.

Правда, насколько эффективны занятия в кружке, зависит от преподавателя и его методического обеспечения. Робототехника настолько популярна, что существуют специальные методики, в которых продумано построено От и До.

На первых занятиях ребята пытаются разобраться в том, как устроен реальный мир и по каким физическим законам существует все, что нас окружает. Одновременно обучающиеся знакомятся с конструктором, из которого они и будут создавать своего первого робота.

Что получает ребенок от обучения

Материальным результатом обучения в кружке робототехники для детей становится созданный ребенком самостоятельно робот (обычно он подлежит демонтажу, поскольку конструктор является собственностью кружка; можно купить такой же для себя; цены — от 10 тыс. руб.). Ну, а нематериальный результат — это знания, умения и интерес ребенка к науке и техническому творчеству.

Позднее дети начинают знакомиться с основами программирования.

Возраст детей

В кружках робототехники могут обучаться дети примерно от 5 лет и до 15-17. Разумеется, программы у них разные.

Если говорить о платформе робототехники LEGO, то младшие (дошкольники и учащиеся начальной школы) фактически играют с простейшим конструктором для конструирования роботов LEGO WeDo, познавая окружающий мир, учась взаимодействовать друг с другом. Детали робота довольно легко соединяются и похожи на детали традиционного конструктора LEGO, который есть у многих дошкольников. Программа для движения робота, которую создают обучающиеся, тоже несложная и пишется из готовых «блоков» под руководством преподавателя. Но робот у них получается самый настоящий.

Ребята постарше пользуются конструктором LEGO Mindstorms; он более сложный, с другим принципом крепления. Этот конструктор позволяет создать более сложную модель, нежели в LEGO WeDo. На занятиях вводятся элементы программирования на языке Scratch, С++, либо визуальном языке программирования.

Робототехникой занимаются и студенты, и взрослые. Но платформы и задачи, которые ставят перед собой взрослые, отличаются от детских занятий.

Что представляет собой конструктор

Конструкторы, с которыми работают дети в кружке робототехники, включают в себя:

• контоллер (это, так сказать, мозг робота);
• датчики (инфракрасные, датчики звука, касания и т.д.);
• части, обеспечивающие движение модели.

Необходим также и компьютер — на нем создается программа, в соответствии с которой робот будет действовать. Также на компьютере детям предоставляется учебный материал по теме занятия. Датчик реагирует на раздражитель, и робот совершает действие, предписанное ему программой, — это суть действий модели, которую к концу обучения должен собрать ребенок.

Конструкторы LEGO удобны тем, что их нетрудно приобрести (хотя они довольно дороги, от 10 до 30 тысяч рублей. Например, в интернет-магазине OZON.ru можно купить конструктор Mindstorms) и они используются в большинстве международных соревнований и конкурсов по робототехнике. В большинстве кружков робототехники для детей пользоваться таким комплектом слушатели могут бесплатно.

Другие платформы

LEGO — не единственная платформа, на которой занимаются робототехникой. Есть и другие «железки»: Fishertechnic, Arduino, Raspberry Pi, Multiplo. Перед тем, как записаться в кружок, уточните, на какой базе там проходит обучение.

Робототехника со стороны может казаться достаточно комплексным и требовательным предметом, который не то что дома, но и в специальных учебных заведениях получается освоить с трудом. В то же время занятиями по робототехнике в школах уже трудно кого-то удивить, как и самыми разными онлайн-уроками от китайского языка до графического дизайна. Но можно ли научиться создавать и программировать робота дома по дистанционной программе? Сегодня разбираем русскоязычные бесплатные онлайн-курсы по робототехнике.

Сразу оговоримся, что каждый курс предполагает, что роботов надо из чего-то собирать. Разные преподаватели предпочитают работать с разными конструкторами и на разных платформах, поэтому, прежде чем приступить к занятиям, стоит внимательно изучить эти вопросы и приобрести необходимую электронику заранее в соответствии с вашими интересами и запросами.

Возраст: от 13 лет

Платформа: Arduino

Преподаватели: руководитель и научный сотрудник направления робототехники Лаборатории инновационных образовательных технологий МФТИ Алексей Перепёлкин и Дмитрий Савицкий

Длительность: 6 недель

Эта программа существует уже почти два года, за это время её прошли несколько сотен человек. Из основных плюсов студенты выделяют структурированность и доступность учебного материала. Видео-лекции расскажут, как проектировать, собирать и программировать устройства. Каждую неделю - новое практическое задание. Создателям удалось рассказать о сложном простыми словами, и курс действительно подходит даже тем, у кого нет бэкграунда по теме. Можете не сомневаться: к концу занятий вы перейдете на «ты» с роботами и самостоятельно соберете 3D-принтер.

2. Курс «Роботы в быту» от МГТУ им. Н.Э. Баумана на «Универсариуме»

Возраст: от 15 лет

Преподаватели: Андрей Витальевич Кравцов и Борис Сергеевич Старшинов - к.т.н., доц., проф. Академии военных наук, доцент кафедры «Основы физики» МГТУ им. Н.Э. Баумана

Длительность: 1 месяц

Это более общий и теоретический курс для аудитории, которая понимает, чем мехатроника отличается от робототехники. Он состоит из четырех модулей, и практические задания предусмотрены на последнем этапе из 6 занятий с захватывающим названием «Применение робототехнических устройств в экстремальных условиях».

3. Курс «Основы программирования роботов» от МГУПИ на «Универсариуме»

Возраст: от 13 лет

Платформа: Arduino

Преподаватели: Андрей Назарович Будняк - Заместитель директора ЦТПО МГУПИ, Вице-президент Ассоциации спортивной робототехники, победитель соревнований Российской Федерации 2012 года по робо-сумо в номинации «Самый технологичный робот». Победитель и лауреат многочисленных соревнований по спортивной робототехнике: Кубок Политехнического музея, GEEK PICNIC, Чемпионат России по робо-сумо, RobotChallenge в Вене.

Длительность: по своему усмотрению

Ближайший курс: лекции доступны в записи

Курс от титулованного робототехника, победителя всевозможных соревнований Андрея Будняка рассчитан на тех, кто освоил школьную программу по физике и информатике (особенно разделы о электричестве и алгоритмах). При этом курс будет полезен даже тем, кто далек от электроники, но может применять микроконтроллеры в своей работе: архитекторы, дизайнеры, врачи, звуковики. В общем, всё, что вы хотели знать о регуляторах, индикаторах, приводах и датчиках, но боялись спросить.

4. Курс «Arduino для начинающих» от «Занимательной робототехники»

Возраст: от 10 лет

Платформа: Arduino

Длительность: по своему усмотрению

Ближайший курс: уроки доступны в записи

Команда «Занимательной робототехники» создала простой курс для новичков, где есть текстовые объяснения, фотографии и обучающие видео. Роль ведущего исполняет мальчик Саша, который последовательно выполняет все необходимые действия и сопровождает их комментариями. В этом заключается сразу и основной плюс и главный минус этой программы: действительно, каждый сможет повторить манипуляции, описанные в пошаговой инструкции, тем более когда есть подробное видео, но при этом часто остаются пробелы в понимании, что и зачем делается. С другой стороны, у курса довольно оживленное онлайн-коммьюнити, где все вопросы можно обсудить.

5. Уроки на Robot Class

Возраст: от 10 лет

Платформа: разные

Преподаватель: Олег Евсегнеев

Длительность: по своему усмотрению

Ближайший курс: уроки доступны в записи

Сборник разрозненных уроков по робототехнике и программированию от Олега Евсегнеева, которые разделены по уровню сложности: для новичков и для продвинутых. Это скорее тематический блог, нежели полноценный курс, но найти что-то полезное и интересное для себя смогут все, кто уже интересуется робототехникой. В отличие от других вариантов здесь нет видео - только текст с фотографиями, формулами, схемами и кусками кода. И такой, казалось бы, устаревший формат даже немного освежает.

6. Курс «Мой друг – робот. Социокультурные аспекты социальной робототехники» на Coursera

Платформа: нет

Преподаватель: Надежда Зильберман, кандидат филологических наук, доцент кафедры гуманитарных проблем информатики Томского государственного университета ()

Длительность: 7 недель

Этот курс не занимается техническими особенностями разработки роботов. Эта программа исходит из предпосылки, что роботы с минуту на минуту станут часть повседневности (а на самом деле - уже давно стали). Здесь обсуждаются именно социокультурные аспекты робототехники: как выглядит робот, как он взаимодействует с человеком, какие отношения выстраиваются между роботом и «хозяином» и на чем основывается этика этих отношений. Интересный теоретический курс, пройдя который вы узнаете, что такое «синдром Франкенштейна» и познакомитесь с «эффектом зловещей долины».

Павел Баскир - о том, как запустить, масштабировать и монетизировать интереснейший образовательный проект

IT-инструменты, которые использует Павел Баскир

• FlowPlan
• 1С:Образовательное учреждение
• 1С:Бухгалтерия («облачная»)

Московский предприниматель Павел Баскир хотел, чтобы его 10-летнему сыну было интересно учиться чему-то новому. И запустил в Москве сеть кружков по образовательной робототехнике. Дети во время занятий на площадках «Лиги роботов» получают знания по математике, информатике, физике и другим дисциплинам, а потом конструируют и испытывают модели роботов. Проекту нет ещё и года, но за это время он уже дважды серьёзно расширялся..

38 лет, предприниматель, учредитель московской «Лиги роботов» . Учился в МАИ на факультете радиоэлектроники, в Российском экономическом университете им. Плеханова и Open University UK (МИМ ЛИНК), но оконченного высшего образования так и не имеет. С 1997 по 2015 год года владел и управлял компаниями, которые являлись партнерами-франчайзи фирмы «1С». Затем продал бизнес и открыл по франшизе кружки робототехники «Лига роботов» в Москве. Бизнес начинался с одного кружка, сейчас их 40.

Старт

Московская «Лига роботов» началась с конструктора Lego Mindstorm, который Павел Баскир подарил сыну на Новый год. Игрушка давала возможность в игровой форме познакомить сына с дисциплинами, которые необходимы для создания роботов – математике, физике, информатике.

Павел стал искать образовательную программу, которая бы использовала принципы роботехники. Этот поиск привел его вместе с сыном на конференцию «Skolkovo Robotics», где они познакомились с Николаем Паком из Новосибирска, основателем открытого инженерного движения «Лига роботов».

Проект зародился в 2011 году в Новосибирске и с тех пор успешно развивается и в других городах - Томске, Симферополе, Астане и др. Его участники знакомятся с роботехникой, участвуют в конкурсах и конференциях, занимаются проектной деятельностью.

Павла Баскира заинтересовал опыт «Лиги роботов»: привлекло наличие авторской методики обучения робототехнике для школьников всех возрастов. Это была не просто система теоретических знаний, а действующая схема, отработанная на тысячах учеников. Как предпринимателю Павлу понравилось, что у новосибирской команды есть франшиза и уже работающие по ней проекты в других городах. Он купил франшизу и открыл «Лигу роботов» в Москве. «Этот опыт «отчуждаем». Мы не привязаны к каким-то конкретным людям, мы берём материал и можем уже дальше по нему работать», - замечает Павел.

Методика

Каждое занятие «Лиги роботов» длится три часа и проходит по выходным дням один раз в неделю. Ребенок изучает теорию из тех разделов, которые необходимо знать для робототехники – математики, физики, программирования, инженерии, механики. Потом, основываясь на полученных знаниях, ребята собирают робота, программируют его и испытывают в действии.

«Наша методика полезна больше для общего образования. Робототехника для нас – это не цель, а средство изучения разных наук. Знания мы даем в прикладном виде»

Каждый курс рассчитан на три месяца (триместр) и состоит из 12 уроков. Последние два урока в триместре – проектные занятия. Ребёнок делает своего робота, используя конструктор Lego, и презентует родителям.

У каждого занятия есть сценарий. Преподаватель работает в рамках сценария, иногда адаптируя его под особенности группы или примеры из своего профессионального опыта. Работа десятков преподавателей контролируется и синхронизируется различными способами. Это системы дистанционного контроля, общение через соцсети, обратная связь от родителей и коллег. Раз в неделю преподаватели участвуют в общем собрании, где обсуждаются текущие вопросы, педагогические моменты, а также актуальные события из мира робототехники.

Рабочее «железо»

На занятиях используют роботов, которых собирают из конструкторов Lego WeDo и Lego Mindstorm. Именно этими конструкторами пользуется новосибирская «Лига роботов», по ним компания и наработала методическую базу. «Нам при выходе на рынок был важен не конструктор, а наработанная по нему методика, - объясняет Павел Баскир. Также для нас было важным, что именно этот конструктор используют для проведения большей части международных олимпиад по робототехнике».

Конструкторы Lego включают в себя датчики, двигатели и контроллер (мозг робота), а также набор механических деталей. Датчики самые разнообразные – света, касания, звуковые, инфракрасные. Роботы активно взаимодействуют с физическим миром: датчики отправляют информацию на контроллер, который по алгоритмам написанной учеником программы «принимает решения» о своих дальнейших действиях для выполнения поставленной задачи. После команды компьютера двигатель приводит в движение шестерёнки, колёса и другие детали.

Для этих конструкторов разработана специальная визуальная среда программирования. Дети не пишут код программы, а перетаскивают в программу и настраивают через параметры готовые программные блоки.

Набор Lego WeDo предназначен для детей дошкольного или младшего школьного возраста. В нём проще детали и они такие же, как в классических конструкторах Lego. Набор Lego Mindstorm рассчитан на ребят постарше: там другой принцип крепления деталей. Стоят наборы 10 и 30 тысяч рублей соответственно. На занятиях они выдаются детям бесплатно.

Преподаватели

Московская «Лига роботов» для поиска преподавателей, которым интересна робототехника и работа с детьми, создала отдельную структуру – Школу преподавателей Лиги роботов (ШПЛР). Всем кандидатам перед началом работы необходимо пройти в ней обучение.

Сначала создатели московской «Лиги роботов» попытались сделать обучение преподавателей платным. Тем самым они хотели проверить мотивацию претендентов и повысить «входной порог», чтобы отсечь случайных людей. Но вскоре от платы отказались. Она отпугивала тех людей, которые хотели прийти, но не понимали, что происходит в московской «Лиге роботов» и за что им надо платить.

Отбор будущих преподавателей проходит в шесть этапов: заполнение мотивационных тестов, личное собеседование перед началом обучения, наблюдение кураторов во время обучения, сдача экзаменов на знание теории, прохождение практики, выходное собеседование. Само обучение длится не менее 40 часов. Преподавателями, в основном, становятся студенты технических вузов. В ШПЛР им дают уроки педагогического мастерства, робототехническую теорию и практику под руководством опытного наставника. С ноября прошлого года по январь 2016 года школа подготовила более 200 человек. В московской «Лиге роботов» считают, что чем больше преподавателей, тем больше гарантии качества и взаимозаменяемости.

Масштабируемость

Павел Баскир на стадии запуска бизнеса понимал, что в Москве «Лигу роботов» надо развивать не на одной, а сразу на нескольких площадках. Для того чтобы «обкатать» сетевую модель управления, необходимо было на начальном этапе выйти не менее чем на 10 площадок. Они были открыты в сентябре 2015 года На них можно было опробовать управленческие решения и методику «Лиги роботов», выявить их слабые места и принять меры, которые позволили бы их улучшить.

Управление несколькими площадками одновременно помогает снизить как расходы на закупки оборудования, так и расходы на обучение персонала. По затратам обучение преподавателей на одну или на 10 площадок отличаются не сильно.

Изначально Павел ориентировал свой проект только на школы и школьников. Он исходил из того, что в школах есть компьютерные классы с оборудованием, которые по выходным пустуют. Их можно использовать для занятий на взаимовыгодных для «Лиги роботов» и школ условиях. Сейчас московская «Лига роботов» заключает с образовательным учреждением договор о сетевой реализации образовательных программ. Компания не платит за помещение для занятий, а школа получает обучение школьных педагогов, комплекты конструкторов, подготовку школьных команд к спортивным соревнованиям по робототехнике. Конструкторы через год после работы кружка в школе становятся собственностью образовательного учреждения. Полученные методики и оборудование школа может использовать для своего основного образовательного процесса.

Чтобы договориться со школами, Павел Баскир и коллеги в мае 2015 года попали на прием в департамент образования Москвы, где рассказали о проекте. Летом они свозили завучей школ в фонд «Сколково», где сделали презентацию достижений современной робототехники и своего проекта. После этого несколько директоров школ предложили сотрудничество.

Неожиданно с аналогичным предложением обратились и те учреждения, которые изначально не рассматривались «Лигой роботов» в качестве потенциальных площадок - библиотеки и центры молодёжного инновационного творчества. Теперь «Лигу роботов» зовут на свою территорию частные детские сады и школы.

Компания проводит также занятия на базе организаций, у которых есть собственные учебные компьютерные классы, простаивающие в выходные дни. За предоставление помещения «Лига роботов» бесплатно обучает детей сотрудников.

На каждой площадке функционирует один кружок робототехники. Пропускная способность кружка – до 100 детей за выходные, но загруженность у секций в разных частях Москвы неодинаковая. Есть районы, где заинтересованных ребят меньше, чем ожидали организаторы. В каждом кружке занимается 6 групп детей, группа обычно формируется из 16 человек.

Аудитория

Сначала московская «Лига роботов» планировала проводить занятия только с ребятами школьного возраста. Но после запуска проекта родители дошкольников тоже стали проявлять интерес. Если есть спрос, то и предложение появится: сейчас компания работает и с детьми от 5 лет.

Группы формируются по возрасту участников и по уровню их подготовленности. Если в «Лигу роботов» придут двое ребят одинакового возраста, но один из них уже занимался в кружке, а другой нет, их распределят в разные группы. И они будут учиться по разным программам. Всего таких программ 13, а общий объем учебного материала более 600 академических часов.

Иногда родители, уверенные в одарённости своего ребёнка, просят перевести его в группу более старшего возраста. Тогда сотрудникам приходится объяснять, что результат лучше, если ребёнок занимается по программе в соответствии со своим возрастом и параллельно со школьной программой. Но эти доводы не все воспринимают с первого объяснения.

Вложения

Инвестиции в проект составили около 4 миллионов рублей. Это были личные накопления Павла Баскира, полученные от продажи предыдущего бизнеса.

Приобретение франшизы обошлось в 500 тысяч рублей. Остальное потратили на аренду офиса, закупку наборов конструктора Lego, подготовку первых 40 преподавателей. Павел Баскир пробовал получить кредит, но безрезультатно. Банки кредитуют под залог имущества и отдают предпочтение тем компаниям, которые уже имеют какую-то историю.

«В принципе, мы не слишком нуждались в заемных средствах, для открытия бизнеса нам хватило своих. Зато мы проверили, можно ли получить кредит, когда речь пойдёт о масштабировании бизнеса»

Цены на свои занятия московская «Лига роботов» устанавливала интуитивно – 1000 рублей за один трехчасовой урок. У большинства конкурентов столько же стоит час занятий. Но невысокие цены способствовали большой пропускной способности. За счёт этого получилось выйти на массовый рынок. Сейчас в секциях «Лиги роботов» в Москве занимается несколько тысяч детей. Ежемесячная выручка составляет более 8 миллионов рублей.

Сложности и нюансы

Изначально Павел Баскир отводил себе в проекте роль учредителя и стратега. «Мечта каждого предпринимателя – он задумывает что-то интересное, и оно само собой воплощается. Конечно, так не бывает. У нас была сформирована управленческая команда во главе с генеральным директором. Но жизнь внесла свои коррективы: пришлось сильно погружаться в процессы и помогать команде. Ребята большие молодцы, берутся за масштабные задачи, которые в этой отрасли ещё никто не делал, получают очень интересный профессиональный опыт. А я в свою очередь им в этом помогаю», - говорит Павел.

Многому приходилось учиться в процессе работы, в том числе взаимодействию с госорганами. Павлу и его команде пришлось осваивать навыки лоббирования интересов – как своего предприятия, так и всей отрасли негосударственного дополнительного образования. Предприниматели изначально рассчитывали, что договориться получится быстрее и проще. Например, до сих пор не уточнена юридическая форма взаимодействия между «Лигой роботов» и департаментом образования Москвы, хотя этим вопросом основатели «Лиги» серьезно занимаются с первого дня работы проекта.

На рынке робототехники существует около сотни организаций, занимающихся образовательной деятельностью в этой сфере. Есть как небольшие сети из кружков робототехники, так и большое количество несетевых кружков, созданных энтузиастами при школах, дворцах творчества и на других площадках. «Мы понимаем, что на рынке есть несколько серьёзных игроков, готовящихся зайти со своими предложениями. Мы всех знаем и к конкуренции готовы», - говорит Павел Баскир.

Занятия в «Лиге роботов» сезонные: из-за каникул и экзаменов выпадают декабрь, январь, май, июнь, июль и август. Зарабатывать в «межсезонье» на занятиях с детьми не получается. В компании эти периоды используют для маркетинга и подготовки преподавателей.

Одним из мероприятий с целью популяризации образовательной робототехники в «межсезонье» стал «Робомарафон» Это серия бесплатных мастер-классов, которые проводятся в течение нескольких месяцев в году в технопарках, библиотеках и центрах молодёжного творчества. «Проектная мощность» последнего «Робомарафона» составляла 12000 обучающихся детей. Его устраивает московская «Лига роботов» совместно с привлечёнными партнёрами. «Робомарафон» - это возможность рассказать о своём проекте и получить новых участников платных занятий. Также «Лига роботов» участвует в научно-технических фестивалях, которые устраивают другие организаторы.

Планы

Московская «Лига роботов» хочет расширять образовательный контент и давать детям не только знания по робототехнике, но и по «дружественным» дисциплинам, например, 3D-моделированию и 3D-печати.

Для этого у создателей проекта теперь есть все возможности. В этом году московская «Лига роботов» получила грант от департамента науки, промышленной политики и предпринимательства Москвы и министерства экономического развития России на открытие собственного центра молодёжного инновационного творчества. Он будет оборудован 3D-принтерами, фрезерами и лазерами – всем оборудованием, необходимым для знакомства школьников с современными технологиями 3D-печати.

В «межсезонье» московская «Лига роботов» планирует проводить летние лагеря – городские или выездные. Также в планах проведение одноразовых мастер-классов для детей и взрослых. Опыт их проведения уже есть. Например, в фонде «Сколково» устраивали «Робоночь», которую посетили около 120 взрослых. Они участвовали в мастер-классах, связанных, по сути, с детскими конструкторами.

Компания работает над корпоративным предложением, которое направлено на проведение мероприятий для детей сотрудников разных организаций и фирм.

Одна из первостепенных задач – увеличить к осени 2016 года количество площадок до ста. Для этого летом будут набирать и готовить новых преподавателей, искать новые территории для проведения занятий.

Робототехника - одно из перспективнейших направлений в сфере интернет-технологий, а то, что за ИТ-сферой будущее, в наше время и объяснять не надо. Кроме того, роботостроение может показаться занимательней прочего: сконструировать робота значит почти что создать новое существо, пусть и электронное, что, конечно же, привлекает. Впрочем, и в этой отрасли все может оказаться непросто, особенно на первых порах. Вместе с экспертами попытаемся разобраться, зачем нужна роботехника и как к ней подступиться.

Робототехника — одно из перспективнейших направлений в сфере интернет-технологий, а то, что за ИТ-сферой будущее, в наше время и объяснять не надо. Роботостроение — увлекательнейшая штука: сконструировать робота значит почти что создать новое существо, пусть и электронное.

С 60-х годов прошлого века автоматизированные и самоуправляющиеся устройства, делающие какую-либо работу за человека, стали использоваться для исследований и в производстве, затем в сфере услуг и с тех с каждым годом прочнее занимают свое место в жизни людей. Конечно, нельзя сказать, что в России все сплошь выполняется самостоятельными механизмами, однако определенный вектор в эту сторону точно намечается. Вот уже и Сбербанк планирует заменить три тысячи юристов умными машинами.

Вместе с экспертами попытаемся разобраться, зачем нужна роботехника и как к ней подступиться.

Чем отличается робототехника для детей от профессиональной?

Если коротко, то робототехника для детей направлена на изучение предмета, тогда как профессиональная - на решение конкретных задач. Если специалисты создают промышленные манипуляторы, выполняющие разные технологические задачи, или специализированные колесные платформы, то любители и дети, конечно же, занимаются вещами попроще.

Татьяна Волкова, сотрудник Центра интеллектуальной робототехники: «Как правило, с чего все начинают: разбираются с моторами и заставляют робота элементарно ехать вперед, потом - делать повороты. Когда робот выполняет команды движения, можно уже подключить датчик и сделать так, чтобы робот ехал на свет или, наоборот, «убегал» от него. А дальше идет любимая задача всех новичков: робот, который ездит по линии. Устраиваются даже различные гонки роботов».

Как понять, есть ли у ребенка склонность к робототехнике?

Для начала нужно купить конструктор и посмотреть, нравится ли ребенку собирать его. А дальше и в кружок можно отдать. Занятия помогут ему развить мелкую моторику, фантазию, пространственное восприятие, логику, концентрацию и терпеливость.

Чем быстрее получится определиться с направлением роботехники — конструирование, электроника, программирование — тем лучше. Все три области обширны и требуют отдельного изучения.

Александр Колотов, ведущий специалист STEM-программ в Университете Иннополис: «Если ребенку нравится собирать конструктор, то ему подойдёт конструирование. Если ему интересно изучать, как устроена вещь, то ему понравится заниматься электроникой. Если у ребенка тяга к математике, то его заинтересует программирование».

Когда начинать обучение робототехнике?

Начинать изучение и записываться в кружки лучше всего с детства, впрочем, не слишком рано — в 8-12 лет , говорят специалисты. Раньше ребенку сложнее уловить понятные абстракция, а позднее, в подростковом возрасте, у него могут появиться другие интересы, и он станет отвлекаться. Также ребенка необходимо мотивировать на изучение математики, чтобы ему было интересно и легко в будущем проектировать механизмы и схемы, составлять алгоритмы.

С 8-9 лет ребята уже могут понимать и запоминать, что такое резистор, светодиод, конденсатор, а позже и понятия из школьной физики осваивать с опережением школьной программы. Не важно, станут они специалистами в этой области или нет, полученные знания и навыки точно даром не пропадут.

В 14-15 лет нужно продолжать заниматься математикой, отодвинуть занятия в кружке по робототехнике на второй план и начать изучение программирования более серьезно - разбираться не только в сложных алгоритмах, но и в структурах хранения данных. Далее идут математический базис и знания в алгоритмизации, погружение в теорию механизмов и машин, проектирование электромеханической оснастки робототехнического устройства, реализацию алгоритмов автоматической навигации, алгоритмы компьютерного зрения и машинное обучение.

Александр Колотов: «Если в этот момент познакомить будущего специалиста с основами линейной алгебры, комплексным счислением, теорией вероятности и статистики, то к поступлению в вуз он уже будет хорошо представлять, зачем ему стоит обращать дополнительное внимание на эти предметы при получении высшего образования».

Какие конструкторы выбрать?

Для каждого возраста существуют свои образовательные программы, конструкторы и платформы, различающиеся степенью сложности. Можно найти как зарубежные, так и отечественные продукты. Есть дорогие наборы для робототехники (в районе 30 тыс. руб. и выше), есть и подешевле, совсем простые (в пределах 1-3 тыс. руб.).

Если ребенку 8-11 лет , можно купить конструкторы Lego или Fischertechnik (хотя, конечно, производители имеют предложения как для более младшего, так и для старшего возрастов). Конструктор Lego для робототехники обладает интересными деталями, яркими фигурками, он легок в сборке и снабжен подробной инструкцией. Серия конструкторов Fischertechnik для робототехники приближает к настоящему процессу разработки, здесь вам и провода, и штекеры, и визуальная среда программирования.

В 13-14 лет можно начать работать с ТРИК или модулями Arduino, которые, по словам Татьяны Волковой, является практически стандартом в области образовательной робототехники, а также Raspberry. ТРИК сложнее Lego, но легче Arduino и Raspberry Ri. Последние две уже требуют базовых навыков программирования.

Что еще потребуется изучить?

Программирование . Избежать его возможно только на первоначальном этапе, потом же без него никуда. Начать можно с Lego Mindstorms, Python, ROS (Robot Operating System).

Базовую механику. Начинать можно с поделок из бумаги, картона, бутылок, что важно и для мелкой моторики, и для общего развития. Самого простого робота можно сделать вообще из отдельных деталей (моторчики, провода, фотодатчик и одна несложная микросхема). Познакомиться с базовой механикой поможет «Мастерилка с папашей Шперхом».

Основы электроники. Для начала научиться собирать простые схемы. Для детей до восьми лет эксперты советуют конструктор «Знаток», дальше можно перейти к набору «Основы электроники. Начало».

Где заниматься робототехникой детям?

Если видите у ребенка интерес, можно отдать его в кружки и на курсы, хотя можно заниматься и самостоятельно. На курсах ребенок будет под руководством специалистов, сможет найти единомышленников, займется робототехникой на регулярной основе.

Также желательно сразу понять, чего хочется от занятий: участвовать в соревнованиях и бороться за призовые места, участвовать в проектной деятельности или просто заниматься для себя.

Алексей Колотов: «Для серьезных занятий, проектов, участия в соревнованиях нужно выбирать кружки, с небольшими группами по 6—8 человек и тренером, который приводит учеников к призовым местам на соревнованиях, который постоянно сам развивается и дает интересные задачи. Для занятий в виде хобби можно пойти в группы до 20 человек».

Как выбирать курсы для занятий робототехникой?

При записи на курсы обратите внимание на педагога , рекомендует коммерческий директор компании Promobot Олег Кивокурцев. «Бывают прецеденты, когда педагог просто отдает ребятам оборудование, а дальше занимайтесь кто чем хочет», — согласна с Олегом Татьяна Волкова. От таких занятий толку будет мало.

При выборе курсов также стоит обратить внимание и на имеющуюся материально-техническую базу . Есть ли там конструкторские наборы (не только Lego), имеется ли возможность писать программы, изучать механику и электронику, самому делать проекты. На каждую пару учащихся должен быть свой робототехнический комплект. Желательно с дополнительными деталями (колесами, шестернями, элементами каркаса), если хочется участвовать в соревнованиях. Если с одним набором работает сразу несколько команд то, скорее всего, никаких серьезных соревнования не предполагается.

Поинтересуйтесь, в каких соревнованиях участвует клуб робототехники . Помогают ли эти конкурсы закрепить полученные навыки и дают ли возможность для дальнейшего развития.

Соревнование Robocup 2014

Как изучать робототехнику самостоятельно?

Курсы требуют денег и времени. Если первого не хватает и регулярно ходить куда-либо не получится, можно заняться с ребенком самостоятельным изучением. Важно, чтобы родители обладали необходимой компетенцией в этой сфере: без помощи родителя, ребенку освоить робототехнику будет достаточно сложно, предостерегает Олег Кивокурцев.

Найдите материал для изучения. Их можно брать в Интернете, из заказываемых книг, на посещаемых конференциях, из журнала «Занимательная робототехника». Для самостоятельного изучения есть бесплатные онлайн-курсы, например, «Строим роботов и другие устройства на Arduino: от светофора до 3D-принтера».

Нужно ли изучать роботехнику взрослым?

Если Вы уже вышли из детского возраста, это не значит, что двери робототехники для Вас закрыты. Можно так же записаться на курсы или изучать ее самостоятельно.

Если человек решил заниматься этим как хобби, то путь его будет таким же, как у ребенка. Однако понятно, что дальше любительского уровня без профессионального образования (инженера-конструктора, программиста и электронщика) продвигаться вряд ли получится, хотя, конечно, устраиваться на стажировки в компании и упорно грызть гранит нового для вас направления никто не запрещает.

Олег Кивокурцев: «Взрослому будет проще освоить робототехнику, но важным фактором является время».

Для тех, у кого близкая специальность, но хочется переучиться, также есть разные курсы в помошь. Например, для специалистов по машинному обучению одойдет бесплатный онлайн-курс по вероятностной робототехнике «Искусственный интеллект в робототехнике». Также существуют образовательная программа Intel, просветительский проект «Лекториум», дистанционные курсы ИТМО. Не забудьте и про книги, например, есть много литературы для начинающих («Основы робототехники», «Введение в робототехнику», «Настольная книга робототехника»). Подберите то, что больше всего понятно и подходит вам.

Следует помнить, что серьезная работа отличается от любительского увлечения как минимум стоимостью затрат на оборудование и перечнем поставленных перед работником задач. Одно дело - своими руками собирать самого простого робота, совсем другое - заниматься, например, машинным зрением. Поэтому изучать основы конструирования, программирования и аппаратной инженерии все-таки лучше с ранних лет и впоследствии, если понравилось, поступать в профильный университет.

В какие вузы идти учиться?

Направления, связанные с робототехникой, можно найти в следующих вузах:

— Московский технологический университет (МИРЭА, МГУПИ, МИТХТ);

— Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана;

— Московский государственный технологический университет «Станкин»;

— Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва);

— Сколковский институт науки и технологий (Москва);

— Московский государственный университет путей сообщения Императора Николая II;

— Московский государственный университет пищевых производств;

— Московский государственный университет леса;

— Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (СГУАП);

— Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (ИТМО);

— Магнитогорский государственный технический университет;

— Омский Государственный технический университет;

— Саратовский государственный технический университет;

— Университет Иннополис (Республика Татарстан);

— Южно-Российский федеральный университет (Новочеркасский ГТУ).

Самое главное

Знать азы робототехники в скором времени может оказаться полезно и обывателям, а возможность стать специалистом в этой сфере выглядит очень перспективно, так что хотя бы попробовать себя в «роботостроительстве» определенно стоит.

Робототехник одновременно является инженером, программистом и кибернетиком, должен иметь знания в области механики, теории проектирования и управления автоматическими системами. Поэтому, чтобы стать квалифицированным специалистом в этой области, нужно иметь колоссальные знания и практические навыки в разных областях.

Самые востребованные специальни будущего, связанных с робототехникой

Инженеры-робототехники занимаются созданием роботов. Исходя из целей проекта, они продумывают электронную начинку, механику движения, программируют машину на определённые действия. Причём работа по созданию робота обычно ведётся целой командой разработчиков.

Однако недостаточно создать инновационную автоматизированную технику, нужно управлять её работой, проводить регулярный осмотр и ремонт. Этим, как правило, занимается обслуживающий персонал.

Кроме того, робототехника постоянно развивается. Начинает процветать кибернетика, которая подразумевает сочетание био- и нанотехнологий. Квалифицированные специалисты этой области регулярно занимаются исследованиями и совершают революционные открытия .

В робототехнике можно выделить 7 востребованных специальностей:

1. Инженер-электроник – разрабатывает робототехнику, ремонтирует оборудование и обеспечивает надёжность электронных элементов управления.

2. Сервисный инженер – занимается техническим обслуживанием и ремонтом робототехники, производит диагностику оборудования, а также проводит обучение и консультации операторов, которые будут управлять роботами.

3. Электротехник – универсальный специалист по электронным приборам, который отвечает за корректное генерирование, преобразование и формирование электрических сигналов, а также обеспечивает проведение многих других процессов. Должен иметь обширные знания в области физики, математики и химии.

4. Программист робототехники – разрабатывает программное обеспечение для роботов, согласно их назначению. Также участвует в сервисном обслуживании, осуществляет запуск и отладку инновационных механизмов.

5. Специалист 3D-моделирования – совмещает в себе навыки визуализатора и модельера. В обязанности специалиста входит разработка трёхмерных моделей робототехники.

6. Разработчик приложений – занимается созданием функциональных приложений для дистанционного управления робототехникой.

7. Педагог специальности «Робототехника» – может заниматься обучением школьников, студентов профильных вузов, преподавать на продвинутых или подготовительных курсах, вести курсы повышения квалификации, участвовать в семинарах и лекциях.

Где обучают робототехнике в России?

Вузы, готовящие специалистов по робототехнике:

1. Московский технологический университет (МИРЭА, МГУПИ, МИТХТ) – www.mirea.ru

2. Московский государственный технологический университет «Станкин» – www.stankin.ru

3. Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана – www.bmstu.ru

4. Национальный исследовательский университет «МЭИ» – mpei.ru

5. Сколковский институт науки и технологий – sk.ru

5. Московский государственный университет путей сообщения Императора Николая II – www.miit.ru

6. Московский государственный университет пищевых производств – www.mgupp.ru

7. Московский государственный университет леса – www.mgul.ac.ru

Дистанционные курсы:

Первый российский вуз, запустивший онлайн-курсы обучения робототехнике. На данный момент студенты и ученики старших классов могут записаться на два потока: «Практическая робототехника» и «Основы робототехники».

2. Просветительский проект «Лекториум» – www.lektorium.tv

Проводит онлайн-курсы по основам робототехники для старшеклассников, студентов и специалистов.

3. Образовательная программа Intel – www.intel.ru

Клубы и кружки для подростков:

Университет Innopolis запустил в трёх регионах России программу обучения школьников.

2. Клуб «РОБОТРЕК» в Саратове – робототехника-саратов.рф

3. «Лига роботов» в Москве – obraz.pro

4. Учебный центр Edu Craft в Москве – www.edu-craft.ru

5. Клубы My Robot в Санкт-Петербурге – hunarobo.ru

6. Академия робототехники в Краснодаре – www.roboticsacademy.ru

7. Лаборатория робототехники Политехнического музея Москвы – www.roboticsacademy.ru

Полный список кружков и клубов во всех городах России можно найти на сайте: edurobots.ru .

Таким образом, люди любого возраста и специальности имеют возможность в кратчайшие сроки освоить навыки создания автоматизированных систем. Практически на всех курсах обучения выдают сертификат, подтверждающий факт приобретения слушателем теоретических и практических знаний по разработке робототехники.