Робототехника с чего начать: С чего лучше начать изучение робототехники. 10 первых шагов. - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

С чего лучше начать изучение робототехники. 10 первых шагов.

Содержание

Начало робототехники
Что такое робот?
С чего начать изучение робототехники
Есть 10 статей.
Шаг 1
Знания и Обучение
Развлечения и Общение
Соревнования и Конкурсы
Автономная форма жизни
Бытовые или профессиональные задачи
Практическая часть
Профессия — Робототехник

Начало робототехники

История робототехники идёт из глубокой древности и насчитывает не одну сотню лет. Еще до новой эры люди стали создавать себе автоматизированных помощников. И уже тогда было эти механизмы работали по заданному алгоритму или программе. Добро пожаловать в первую часть серии из 10 шагов. Они научат вас, как сделать своего собственного робота.

Человекообразный робот

Эти десять шагов направлены на любого желающего начать работу в робототехнике. Возможно это будет полезно для тех, у кого есть базовое понимание таких терминов, как “напряжение”, “ток”, “мотор”, и “датчики”. Конструирование роботов может показаться довольно простым делом. Хотя даже люди с опытом в создании роботов смогут найти полезную информацию относительно общего метода построения робота.

Что такое робот?

Существует множество определений робота и никакого реального консенсуса пока не достигнуто. Дадим такое определение робота:

Робот – это электромеханическое устройство, которое способно реагировать определенным образом на свое окружение, и принимать автономные решения или действия для достижения конкретной задачи.

Это означает, что тостер, лампа, или автомобиль не будет рассматриваться как роботы. Прежде всего они не имеют возможности воспринимать свое окружение. С другой стороны, пылесос, который может перемещаться по комнате или солнечная панель, которая направлена на солнце и изменяет угол наклона в зависимости от положения солнца, могут быть рассмотрены как роботизированные системы.

Важно также отметить, что “роботы” участвующие в войнах роботов, или какие-либо исключительно дистанционно управляемые устройства не подпадают под это определение. Скорее всего они будут ближе к более сложной радиоуправляемой машине. Также можно создать дистанционно управляемого робота на базе известных робототехнических конструкторов. Одним из таких конструкторов является Lego EV3.

Это определение является достаточно общим. Хотя оно может понадобиться в будущем для того чтобы понимать самые последние достижения в этой области. Робототехника в наше время стремительно развивается. Следовательно будет требоваться все больше специалистов для разработки, наладки, программирования и обслуживания роботов и роботизированных линий.

С чего начать изучение робототехники

Эта серия шагов предназначена для того, чтобы вы смогли создать своего полностью мобильного робота.

Есть 10 статей.

Каждая статья проведет вас через один шаг к созданию универсального мобильного робота. Это позволит вам создать своего собственного мобильного робота для выполнения задач по вашему выбору. Каждый урок будет проиллюстрировано примером из опыта. Статьи предназначены для того, чтобы быть изучены одна за другой и опираются на информацию, полученную раньше.

Шаг 1

Первый шаг в начало робототехники — это определить, что ваш робот должен делать (т.е. какова его цель в жизни). Роботы могут быть использованы практически в любой ситуации, и в первую очередь предназначены для того, чтобы помочь людям в некотором роде. Если Вы пока не определились какого робота и для каких целей Вы хотите сделать, то вот некоторые идеи:

Знания и Обучение

Lego Mindstorms EV3

Заказать Lego Mindstorms EV3 для создания все более сложных роботов. Большинство профессионалов и любителей использует знания, которые они приобрели при создании предыдущих роботов. Вместо создания одного робота, вы сможете научиться использовать отдельные компоненты. В результате у вас появиться собственная “библиотека знаний”. Дополнительно вы сможете её использовать, чтобы собрать более сложные конструкции в будущем.

Развлечения и Общение

Например, гуманоидный робот-игрушка, который предназначен для развлечения пользователя WowWee MiP. Он может передвигаться по дому самостоятельно, ориентируется в пространстве, узнает человека. Настраивается робот со смартфона и может использоваться как личный помощник. При необходимости сообщает последние новости, может проверять почту пользователя, озвучивать прогноз погоды и многое другое.

Робот игрушка

Робототехника включает в себя аспекты многих наук. В том числе инженерных (механических, электрических, компьютерных). Также точных наук (математики и физики) и искусства (эстетика). При этом пользователи могут свободно использовать свое воображение. Забавляя окружающих своими творениями (особенно если они являются удобной и интерактивной) помогает другим, чтобы и их заинтересовать этим увлекательным видом деятельности.

Соревнования и Конкурсы

Различные типы роботов для большого множества соревнований, которые проводятся на различных уровнях. Например, соревнования по футболу для роботов андроидов.

Соревнования роботов по футболу

Многие соревнования проводятся специально для студентов и школьников как начало робототехники. Так существуют и открытые конкурсы, где взрослые и профессионалы смогут конкурировать друг с другом.

Автономная форма жизни

Это малые автономные роботы, предназначенные для выполнения простой работы.При необходимости могут объединяться в общую систему и создавать одного большого робота, управляемым объединенным мозгом. Как только пропадает необходимость в одном из роботов, он тут же покидает общую группу. Затем этот робот продолжает работать по своему прямому назначению.

Модульный робот

Следующим большим нововведением станет создание полностью автономной формой жизни.В начале развития робототехники сложно сказать какой будет эта жизнь. Возможно не уступающей или превосходящей нас в способностях и может быть в творчестве. Эта цель по-прежнему совершается мелкими шагами физических лиц, научно-исследовательских организаций и специалистов.

Бытовые или профессиональные задачи

Самые распространенные бытовые роботы, которых можно купить практически в любом торговом центре – это роботы пылесосы различных марок и видов. Бытовые и профессиональные роботы помогают освободить человека от неприятных или опасных задач.

Бытовой робот пылесос

Они дают людям больше свободы и безопасности. Профессиональные и сервисные роботы используются в различных областях применения на работе. Прежде всего в общественных местах, в опасных средах, в таких местах, как глубоководные, зараженные местности и так далее.

В дополнение к таким областям как уборка, видеонаблюдение, осмотр и техническое обслуживание, мы используем этих роботов там, где ручное выполнение задач опасно, невозможно или недопустимо. Профессиональные и сервисные роботов более функциональны, прочны и часто дороже, чем бытовые роботы.

При этом они идеально подходят для профессионального и/или коммерческого использования. Часто мобильные роботы используются, чтобы рисковать в местах, куда люди не должны или не могут пойти. Роботы различных размеров (с дистанционным управлением, полуавтономные или полностью автономные) являются идеальным выбором для этих задач.

Практическая часть

Большинство из вас хочет создать робота не только для обучения и получения знаний, но и для чистого удовольствия. Хотя у многих есть свои конкретные идеи или проекты, которые можно материализовать.
Последний важный момент — это бюджет. Трудно точно понять, что люди имеют хотят, когда они строят своих первых роботов. Может быть они хотят построить автономного робота для очистки снега, в то время как кто-то просто хочет сделать умные часы. Простой программируемый мобильный робот может стоить около $100. В то время как более сложные могут быть несколько тысяч долларов.

В данном цикле статей будет сделана мобильная платформа для того, чтобы понять, что такое моторы, датчики, микроконтроллеры и программирование. Мы будем использовать для создания мобильной платформы образовательный набор Lego Mindstorms EV3.

Профессия — Робототехник

Робототехника. С чего начать программирование роботов?

Робототехника: с чего начать? Последние годы ознаменованы широким распространением направления в сфере интернет-технологий – робототехники. Этот вид деятельности имеет большие перспективы, так как будущее человечества именно за IT-открытиями.

Польза робототехники

Взрослое, на первый взгляд, направление полезно изучать детям по нескольким причинам. Робототехника развивает:

навыки программирования, что очень актуально, так как на основе этого работает любая современная техника;
навыки конструирования, которые пригодятся в будущем, особенно мальчишкам;
познавательный интерес и логическое мышление.

Возможно, ребенок в будущем свяжет свою жизнь совершенно с другим родом деятельности, но навыки, приобретенные на кружке робототехники, пригодятся в повседневной жизни не раз.

Вам будет это интересно: детский клуб робототехники РОБОТЕРРА

Как определить способности ребенка к робототехнике

Первоначально нужно приобрести конструктор в соответствии с возрастом. На рынке игрушек существует огромное количество конструкторских наборов, как для мальчиков, так и для девочек. Если вы видите, что малышу нравится собирать предметы, значит, его можно отдать на кружок конструирования. Ребята, которые увлекаются математикой, с легкостью освоят и программирование.

В каком возрасте нужно начинать занятия робототехникой

Чем раньше дети начнут осваивать основы конструирования и программирования, тем лучше. Но это не значит, что в более старшем возрасте уже поздно начинать занятия. Робототехнику можно осваивать в любой возрастной период с учетом особенностей и образовательных возможностей.

Робототехнические системы

Для дошкольников (5-6 лет)

Именно в этот период дети знакомятся с навыками конструирования, развивают мелкую моторику, работая с деталями конструктора, развивают математические навыки.

Также они учатся работать в парах и группах. Готовый проект презентуют, тем самым развивая лидерские и ораторские способности. Проходят занятия в игровой форме с доступным учебным материалом – детскими конструкторами.

Для учащихся начальных классов (7-9 лет)

Это самое оптимальное время для занятий робототехникой. Ученики в этом возрасте наиболее любознательны и открыты для новых знаний и навыков.

знакомство с понятиями алгоритмов и программы;
моделирование роботов согласно инструкции;
программирование робота.

Учащиеся начальных классов, занимаясь конструированием, узнают простые законы физики и математики. В качестве учебного материала используются обычные и виртуальные конструкторы.

Для учащихся средних классов (10-12 лет)

В этот период робототехнические уроки позволяют решать более сложные задачи

проектирование и сборка;
поиск нестандартных решений;
работа по шаблонным и собственным проектам.

Основы механики, кинематики и мехатроники становятся ясны и доступны на практике.

Для старшеклассников (13-17 лет)

Ученики старших классов знакомятся с безграничными возможностями робототехнических систем:

различные технологии создания роботов;
3D-моделирование;
олимпиадное программирование;
работа в лабораторных условиях;
создание конкурсных проектов.

Робототехнические системы закладывают в детях любого возраста базовые основы инженерных наук и веб-программирования.

Начало работы в робототехнике – РОБОТЫ: Ваш путеводитель по миру робототехники

Итак, вы хотите создавать роботов? Может быть, даже начать карьеру в робототехнике?

Колин Энгл
Генеральный директор и соучредитель iRobot

Деннис Хонг
Профессор робототехники Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе

Гилл Пратт
Генеральный директор Toyota Research Institute Делаем правильный выбор: область робототехники стремительно растет, и ожидается, что роботы окажут глубокое влияние на бизнес, здравоохранение, производство, образование, транспорт, развлечения и почти на все другие продуктивные сферы общества.

Роботы изменят нашу жизнь. И мы упоминали, что они также доставляют массу удовольствия?

Второе, что вы должны знать, это то, что мы не можем сказать вам только одну вещь, которую вы можете сделать, чтобы начать заниматься робототехникой. Есть много способов начать, и разные люди идут разными путями. Но на самом деле это хорошая новость: у вас есть много вариантов, и это руководство поможет вам сориентироваться в них.

В этом разделе вы также найдете аудиозапись, в которой робототехники рассказывают о своей карьере, различных вещах, которые вы могли бы сделать, чтобы заняться робототехникой, и (ознакомьтесь с боковой панелью справа) о своих любимых роботах всех времен.

И если вы уже занимаетесь сборкой роботов и ищете степень бакалавра и магистра в области робототехники и смежных областях, у нас есть раздел, посвященный этому.

Если вы уже работаете в полевых условиях и хотели бы общаться и обмениваться информацией с коллегами-робототехниками, вы также застрахованы.

И если вы Родни Брукс и читаете это, дайте нам передохнуть. Вы уже слишком много знаете, мистер!

FIRST — это соревнование по робототехнике, предназначенное для обучения учащихся принципам науки и техники, а также для поощрения командной работы и сотрудничества. FIRST организует серию мероприятий для учащихся в возрасте от 6 до 18 лет. Основной программой является FIRST Robotics Competition, в котором команды старшеклассников со всего мира создают роботов, способных двигаться и выполнять такие задачи, как балансирование на мостах и стрельба. мячи через обручи.

Команды соревнуются и сотрудничают во время матчей. Они участвуют в региональных турнирах, завершающихся чемпионатом мира. Каждый год игра меняется, и командам приходится создавать роботов с новыми возможностями. С помощью наставников студенты учатся не только робототехнике, но и уважению, профессионализму, честности и другим жизненным навыкам. Что еще тебе надо?

Дин Камен
Основатель DEKA Research и FIRST

FIRST (За вдохновение и признание науки и техники) был создан инженером и предпринимателем Дином Каменом. Он изобретатель Segway, iBot, DEKA Arm и ряда других технологий. Нажмите кнопку воспроизведения, чтобы послушать, как он рассказывает о FIRST, и вы поймете, почему он не перестает расти с тех пор, как Камен начал его более 20 лет назад.

Если вы хотите принять участие, проверьте, есть ли в вашей школе команда FIRST. А если нет, начните! Вы можете найти всю необходимую информацию на веб-сайте FIRST: http://www.usfirst.org

Лучший способ начать создавать роботов . . . это просто начать строить роботов. Куча разрозненных моторов, датчиков и микроконтроллеров поначалу выглядит устрашающе, но вы можете найти наборы роботов и инструкции, соответствующие вашему уровню навыков.

Хизер Найт
Робототехник, Мэрилин Монробот

Если вы только начинаете, вам подойдет набор Lego Mindstorms NXT (http://mindstorms.lego.com ). Прежде чем вы скажете: «Лего для детей!» Вы должны знать, что этот набор из 619 деталей включает в себя четыре различных типа датчиков, три довольно сложных серводвигателя и встроенное радио Bluetooth. Он может даже выполнять вычисления с плавающей запятой. Сердцем набора является его компьютерный модуль, «кирпич» NXT, который вы программируете, используя графический язык программирования Lego, NXT-G. Компания National Instruments помогла разработать эту удобную для пользователя среду, основанную на хорошо известном программном обеспечении LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) от NI.

С помощью перетаскивания вы можете быстро разрабатывать программы, которые одним щелчком мыши компилируются, а затем отправляются по кабелю USB или Bluetooth на модуль NXT. Вы можете создавать роботов, которые ездят и собирают мелкие предметы или стреляют пулями во все, что попадает в его ультразвуковые прицелы. А если вам нужны более продвинутые возможности кодирования, программная экосистема Mindstorms теперь включает в себя десятки других способов программирования блока NXT, включая Processing, C-подобный язык и среду разработки, которая также используется для кодирования приложений в области компьютерного зрения, визуализации данных и т. д. музыка и электроника.

Лего — это круто, но если вы ищете что-то более продвинутое, есть десятки наборов, включающих все детали, необходимые для сборки полноценных роботов. На самом деле их слишком много, чтобы перечислять их все здесь, поэтому мы укажем вам на некоторые сайты, где вы можете узнать больше: Adafruit Industries (http://adafruit.com ), Parallax (http://www.parallax .com), RobotShop (http://www.robotshop.com ), Sparkfun Electronics (http://www.sparkfun.com ) и VEX (http://www.vexrobotics.com ) — это интернет-магазины, предлагающие огромный ассортимент стартовых и продвинутых комплектов.

Некоторые из них основаны на Arduino (http://www.arduino.cc ), недорогой микроконтроллерной плате, которую любители используют для создания, среди прочего, мобильных роботов и роботизированных художественных инсталляций.

Еще один комплект, о котором стоит упомянуть, — Колибри (http://www.hummingbirdkit.com ). Созданный бывшими робототехниками из Университета Карнеги-Меллона, он призван максимально упростить создание робота: датчики, исполнительные механизмы и контроллер включены, пайка не требуется, и вы программируете его с помощью визуального интерфейса программирования с помощью перетаскивания.

А если вы хотите собрать роботов с нуля, вы можете купить детали на сайтах, указанных выше, и найти конструкции роботов и инструкции в Интернете. Хорошими местами для поиска проектов являются такие сайты, как Instructables (http://www.instructables.com ), Let’s Make Robots (http://letsmakerobots.com ) и MAKE Magazine (http://makezine.com ). Если вы хотите построить автономный летательный аппарат, квадрокоптер или других летающих роботов, зайдите на сайт DIY Drones (http://diydrones.com ). А чтобы посмотреть, что строят другие люди (или получить помощь, если вы застряли), вы можете найти в сети десятки клубов робототехники и дискуссионных групп. Одним из примеров является Robots.net (http://robots.net ). Некоторые группы даже встречаются лично, например Клуб робототехники HomeBrew в Силиконовой долине (http://www.hbrobotics.org ).

Наконец, если вы хотите построить полноценных роботов, которые позволят вам изучить некоторые из самых передовых аппаратных средств и программного обеспечения для самостоятельной робототехники, мы предложим вам два варианта: первый — TurtleBot (http://turtlebot. ком). Это комплект для разработки роботов с мобильной базой, Microsoft Kinect для 3D-картографирования и передовым программным обеспечением с открытым исходным кодом, включая операционную систему для роботов (ROS), которая используется ведущими исследовательскими лабораториями по всему миру. Второй — Qbo (http://thecorpora.com ), небольшой мобильный бот, оснащенный камерами и другими датчиками. Он работает под управлением Linux и ROS и оснащен приложениями с открытым исходным кодом, специфичными для Qbo, которые позволяют ему передвигаться, говорить и распознавать объекты. Одна вещь, которую люди говорят, когда видят этих роботов: «Эй, тут нет руки! Ничего полезного он сделать не может». В точку. Вы получили свой первый проект.

Если вы учитель и ищете комплекты робототехники и учебные материалы, посетите Академию робототехники Карнеги-Меллона ( http://www.education.rec.ri.cmu.edu ), часть Института робототехники КМУ. Он предлагает бесплатные полные учебные программы для курсов среднего и старшего школьного уровня.

Некоторые люди любят собирать роботов. Другим нравится создавать роботов, которые уничтожают роботов. Если вам нравятся боевые роботы — роботы, которые бросаются друг на друга с молотками, пилами и огнеметами, — вам стоит обратиться к RoboGames (http://robogames.net ). Игры проходят каждый год в Калифорнии и включают в себя различные боевые категории, а также множество небоевых событий.

Еще одним популярным событием является футбольный турнир роботов RoboCup. Команды со всего мира участвуют в региональных и национальных турнирах и в ежегодном чемпионате мира. В RoboCup представлены колесные и двуногие роботы разных размеров, в том числе гуманоиды ростом со взрослого человека. Роботы играют автономно, используя зрение, чтобы видеть мяч, и алгоритмы искусственного интеллекта, чтобы играть в команде. Участники RoboCup обычно связаны с университетами, и лучший способ принять участие — найти команду или комитет по месту жительства: http://www.robocup.org

В Японии круглогодично проходят соревнования для любителей робототехники. Есть сумо роботов, гонки роботов, решение лабиринтов роботов, танцы роботов. Самое популярное соревнование называется Robo-One (http://www.robo-one.com ), в котором участвуют один на один человекоподобные роботы малого и среднего размера.

Родни Брукс
Основатель и технический директор Rethink Robotics

По словам Дина Кеймена, робототехника становится лозунгом для многих научных и технологических дисциплин, которые объединяются, чтобы помочь людям решать проблемы с помощью автономных и интеллектуальных систем. Действительно, для проектирования, сборки и программирования робота требуются разные навыки.

Многие робототехники имеют ученые степени в области электротехники, машиностроения и информатики. Но вам не нужно получать степень в одной из этих областей, чтобы стать робототехником. Вы можете изучать биоинженерию и сосредоточиться на стыке робототехники и медицины. Вы можете получить степень по математике и работать над искусственным интеллектом.

На самом деле, большинство инженерных школ предлагают не полноценные степени по робототехнике, а курсы по робототехнике на уровне бакалавриата и магистратуры. В этих школах также есть лаборатории, специализирующиеся на робототехнике. Вариантов слишком много, чтобы перечислять их здесь, поэтому мы включаем выборку школ и лабораторий со всего мира, которые имеют относительно большие программы по робототехнике:

Институт интеллектуальной робототехники Пекинского технологического института: http://english.bit.edu.cn
Институт робототехники Университета Карнеги-Меллона: http://www.ri.cmu.edu
Федеральная политехническая школа Лозанны (EPFL) ) Инженерная школа:
http://sti.epfl.ch
Программа магистра робототехники, систем и управления ETH Zurich: http://www.master-robotics.ethz.ch
Технологический центр Джорджии Робототехника и интеллектуальные машины: http://robotics.gatech.edu
Немецкий аэрокосмический центр (DLR) Институт робототехники и мехатроники: http://www.robotic.dlr.de
Гарвардская школа инженерии и прикладных наук: http://www.seas.harvard.edu
Итальянский технологический институт: http://www. iit.it
Институт антропоматики Технологического института Карлсруэ: http://www.informatik.kit.edu/1323.php
Лаборатория анализа и архитектуры систем (LAAS ): http://www.laas.fr
Центр интеллектуальных машин Университета Макгилла: http://www.cim.mcgill.ca
Центр робототехники Массачусетского технологического института (часть Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института): http://robotics.csail.mit.edu
Группа персональных роботов Медиа-лаборатории Массачусетского технологического института: http://robotic.media.mit.edu
Лаборатория информатики, робототехники и микроэлектроники Монпелье (LIRMM): http://www.lirmm.fr
Инженерная школа Осакского университета: http://www.eng.osaka-u.ac.jp
Квинслендский университет технологической робототехники, систем машинного зрения и сенсорных сетей: https://wiki.qut.edu.au/display/cyphy
Стэнфордская лаборатория искусственного интеллекта: http://ai. stanford.edu
Исследовательская группа робототехники Стэнфордского университета: http://cs.stanford.edu/group/manips/
Мюнхенский технический университет, отделение робототехники и встроенных систем: http: //www6.in.tum.de
Калифорнийский университет в Беркли (факультет электротехники и компьютерных наук): http://www.eecs.berkeley.edu/Research/Areas/CIR/
University of Pennsylvania’s General Лаборатория робототехники, автоматизации, восприятия и восприятия (GRASP): http://www.grasp.upenn.edu
Лаборатория Jouhou System Kougaku (JSK) Токийского университета:
http://www.jsk.t.u-tokyo.ac.jp
Институт гуманоидной робототехники Университета Васэда: http://www.humanoid.waseda.ac.jp
Программа робототехники Вустерского политехнического института: http://www.wpi.edu/academics/robotics

На указанных ниже сайтах предлагаются вводные и углубленные учебные материалы по робототехнике, искусственному интеллекту и смежным областям:

MIT/Harvard edX : https://www. edx.org/
MIT OpenCourseWare: http://ocw.mit.edu
RoboticsCourseWare: http://roboticscourseware.org
Stanford Engineering Everywhere: http://see.stanford.edu
Udacity: http://www. udacity.com

Ведущие робототехники мира являются членами IEEE Robotics & Automation Society (RAS). И вы тоже можете стать участником! РАН — это организация, открытая для всех исследователей и специалистов, работающих в этой области. Вы можете общаться с другими 10 000 участников, сотрудничать, обмениваться информацией и искать возможности для карьерного роста.

РАН издает один журнал и два журнала, которые входят в число самых популярных публикаций в этой области по цитируемости и влиянию. РАН также организует две крупнейшие конференции по исследовательской робототехнике: Международную конференцию IEEE по интеллектуальным роботам и системам (IROS) и Международную конференцию IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA). Тысячи робототехников собираются на этих конференциях, на которых представлены бумажные презентации, живые демонстрации роботов, основные доклады и выставочный зал для робототехнических компаний.

Есть множество способов принять участие в RAS через местные и студенческие отделения по всему миру. РАН также имеет 28 технических комитетов, которые отслеживают технические разработки и поощряют инновации во всех областях автоматизации, робототехники и искусственного интеллекта. Посетите веб-сайт RAS, чтобы узнать больше: http://www.ieee-ras.org

Автор Эрико Гиццо. Дата публикации: 01.08.2018; Дата изменения: 2020-05-28

Подробная информация о Lego Mindstorms из «Идеи подарков для роботов», Дэвида Шнайдера, IEEE Spectrum, декабрь 2011 г. Фотографии (сверху): iRobot; Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе; ТРИ; Адриана М. Гройсман; Исследования ДЕКА; Рэнди Силберман Клетт; Кимберли Уайт/Рейтер; Эван Акерман; Дэвид Йеллен; Джером Шатен/Expansion-REA/Redux; Кэти Колабо/Общество робототехники и автоматизации IEEE.

Как начать (и прогрессировать) в робототехнике: краткое руководство для подростков и взрослых

by Роботы для робототехников

09 Декабрь 2015

поделись этим:

Набор изобретателя SparkFun для RedBot.

Я получаю много вопросов от людей о том, как, по моему мнению, дети и взрослые должны начать заниматься робототехникой, как им следует развиваться и что им следует покупать, чтобы узнать о робототехнике. Это краткое руководство, которое поможет вам начать работу.

Я описал три уровня ниже: уровень 1 для людей старше 12 лет; Уровень 2 предназначен для лиц старше 15 лет, а уровень 3 – для лиц старше 18 лет. Взрослый, вероятно, при желании может начать с уровня 2, однако, начиная с уровня 1, вы получите важные базовые навыки и знания, на основе которых сможете развиваться.

Не беспокойтесь о деталях. Например, вам не нужно изучать, как работают SPI или Wi-Fi, но вы будете постепенно разбираться в деталях по мере их использования.

Уровень 1. Начало работы с Micros

Поставьте четкую и реалистичную цель . Роботы сложны, поэтому согласуйте свои ожидания со своими навыками. Ваш первый робот должен быть очень простым.
Рекомендуемая книга — Производитель: Arduino Bots and Gadgets: шесть встраиваемых проектов с аппаратным и программным обеспечением с открытым исходным кодом и Arduino Robot Bonanza
Запачкайте руки – Узнайте, как механически и электрически собрать робота.
- Для этой задачи спроектируйте и соберите робота, который использует Arduino Uno, 2-4 двигателя, 2-4 простых датчика, переключатель, светодиод и аккумулятор.
- Набор изобретателей Sparkfun для Redbot — отличный выбор для этого шага.
- Спроектируйте на бумаге, как должен выглядеть робот, и детали, которые вам нужны (если вы покупаете набор, используйте его, но затем модифицируйте).
- Соберите робота, используя простые ручные и электроинструменты.
Узнайте, как программировать . Используйте Arduino для программирования робота.
- Начните с простого мигания индикатора на Arduino. Если вы никогда не делали этого раньше, это займет больше времени, чем вы думаете!
- Вращение одного двигателя.
- Считывайте данные со своих датчиков и играйте с ними — используйте Microsoft Excel для создания калибровочной кривой.
- Объедините датчики и код двигателя, чтобы делать то, что вы хотите.
Присоединяйтесь к клубу робототехники . Есть много вариантов! Например:
- Школьный кружок робототехники
- Первая робототехника
- Общество роботов

Уровень 2 — Начало работы со встроенными вычислениями

Поставьте четкую и реалистичную цель — Опирайтесь на то, что вы узнали на уровне 1, чтобы установить цели для уровня 2.
Рекомендуемая книга — Создание робота, управляемого Raspberry Pi: создание вездехода с помощью Python, Linux, двигателей и датчиков
Запачкайте руки – Узнайте, как механически и электрически собрать робота.
- Для этого задания спроектируйте и соберите робота, использующего компьютер Raspberry Pi, 2-4 мотора, 2-4 датчика и аккумулятор
- Создавайте свои детали с помощью инструмента САПР (например, Google Sketchup или Solidworks)
- Подумайте, как вы будете подключать свои датчики к компьютеру?
- Используйте новые материалы и методы строительства. Попробуйте использовать 3D-принтер или лазерный резак, если это возможно.
Научитесь программировать . Используйте компьютер Linux для программирования робота.
- Изучите основы C++ или Python, попробуйте подключиться к последовательным портам.
- Заставьте своего робота действовать так, как вам хочется.

Уровень 3 – Продвинутые вычисления
Ставьте перед собой четкие и реалистичные цели – По мере продвижения вам следует усложнять свои цели. На этом этапе попробуйте поставить цель, к которой вы хотели бы стремиться, даже если вы не уверены, что сможете ее достичь.

Изучите базовые триггеры и статистику. . Изучите базовую математику, необходимую для робототехники.
Запачкать чужие руки — Спроектировать деталь и отправить ее в магазин для обработки.
Узнайте, как использовать более совершенные датчики , такие как камера и/или лидар.
Программное обеспечение — Изучите операционную систему роботов (ROS).
Алгоритмы — Продолжайте совершенствовать программное обеспечение. Автономность, сопоставление, драйверы устройств и т. д.

Для развития и изучения каждого уровня потребуется время , но следуя этому пути, у вас будут знания, необходимые для перехода на следующий уровень.

Дополнительные ресурсы
Мне нравится Sparkfun для покупки деталей для хобби. Другие места, которые вы должны искать, это Adafruit и Pololu. У всех у них есть блоги и учебные пособия по использованию продаваемого ими оборудования, включая базовую робототехнику, Arduino и Raspberry Pi.

теги: arduino, c-Education-DIY, образовательная робототехника, Raspberry Pi, Robohub фокусируется на образовании в области робототехники
Роботы для робототехников Дэвид Коханбаш — инженер-робототехник из Питтсбурга, штат Пенсильвания, США.