शैक्षिक रोबोटिक्स

शैक्षणिक रोबोटिक्स (आरई) एक व्यापक शब्द है जो गतिविधियों, निर्देशक कार्यक्रमों, भौतिक प्लेटफॉर्म, शैक्षिक संसाधनों और शैक्षिक दर्शन के संग्रह को संदर्भित करता है। रोबोट शिक्षक का उपयोग कर रहे कई स्कूल हैं।

आरई एक सीखने का माध्यम है जिसमें लोग अपनी रचनाओं के डिजाइन और निर्माण से प्रेरित होते हैं। इन रचनाओं को पहले मानसिक रूप से और फिर भौतिक रूप में दिया जाता है और विभिन्न प्रकार की सामग्रियों के साथ बनाया जाता है और कंप्यूटर सिस्टम द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

परिभाषा
शैक्षिक रोबोटिक्स के उद्देश्य का प्राथमिक उद्देश्य छात्रों के ज्ञान, कौशल, डिजाइन और रोबोट के संचालन के लिए ज्ञान, कौशल और दृष्टिकोण के विकास को सुविधाजनक बनाने के लिए अनुभव का एक सेट प्रदान करना है। रोबोट शब्द का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और इसमें किसी भी पैमाने पर व्यक्त रोबोट, मोबाइल रोबोट या स्वायत्त वाहन शामिल हो सकते हैं। दृष्टिकोण के कठोरता को लक्षित दर्शकों की पृष्ठभूमि के आधार पर स्केल किया जा सकता है और पूरे स्कूल या स्नातक कार्यक्रमों से पूरे शैक्षिक स्पेक्ट्रम के छात्रों के लिए उपयुक्त हो सकता है।

एक वैकल्पिक, या माध्यमिक, उद्देश्य रोबोटिक्स का उपयोग एक मूर्त और रोमांचक अनुप्रयोग के रूप में करना है, जो अन्यथा अक्सर प्रोग्रामिंग, कृत्रिम बुद्धि या इंजीनियरिंग डिज़ाइन जैसे निर्देशों को प्रेरित और सुविधाजनक बनाने के लिए एक मूर्त और रोमांचक अनुप्रयोग के रूप में उपयोग करना है।

शैक्षिक रोबोटिक्स का उद्देश्य छात्रों को संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं के पक्ष में रोबोट के साथ बातचीत करने की इच्छा का फायदा उठाना है। मार्शल विवेट शैक्षिक रोबोटिक्स की निम्नलिखित परिभाषा का प्रस्ताव है:

यह तकनीकी वस्तुओं के शैक्षिक उद्देश्यों के लिए गर्भधारण, सृजन और संचालन में शामिल है, जो कि रोबोटिक प्रक्रियाओं और औजारों का बहुत ही वफादार और महत्वपूर्ण पुनरुत्पादन है, जो दैनिक रूप से उपयोग किए जाते हैं, खासकर औद्योगिक वातावरण में।

शैक्षिक रोबोटिक्स और शैक्षिक रोबोटिक्स के बीच अंतर हैं:

शैक्षिक रोबोटिक्स: यह किट और वाणिज्यिक सामग्रियों का उपयोग करता है, जो ज्यादातर मामलों में महंगा होते हैं, सेंसर और मोटर्स का व्यापक उपयोग करते हैं, साइबरनेटिक्स पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जिन्हें एकीकृत भी माना जाता है, और कंक्रीट से अमूर्त तक जाने की अनुमति देता है।

शैक्षणिक रोबोटिक्स: पुनर्नवीनीकरण सहित कम लागत वाली सामग्री को नियोजित करता है, और गणित, प्राकृतिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी पर जोर देने के साथ ज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों को एकीकृत करता है। आप कंप्यूटर के बिना भी कंप्यूटर के बारे में सीखते हैं और शैक्षिक रोबोटिक्स की तरह, आप कंक्रीट से अमूर्त तक जाते हैं।

इसके अलावा, एक शैक्षिक संसाधन के रूप में रोबोटिक्स सामान्य रूप से विकसित होने के लिए विज्ञान और प्रौद्योगिकी के प्राकृतिक ज्ञान की अनुमति देता है। विशेष रूप से यदि एसटीईएम पद्धति का उपयोग किया जाता है (विज्ञान, प्रौद्योगिकी, इंजीनियरिंग और गणित)।

शिक्षण पद्धति
शैक्षणिक रोबोटिक्स में एक कोर्स शिक्षक के दृष्टिकोण के साथ शुरू होता है ताकि छात्रों को मैकेनिकल पार्ट्स, इलेक्ट्रॉनिक घटकों और फास्टनरों जैसे शिक्षण सामग्री का उपयोग करके हल करने के लिए चुनौती दी जा सके, जो कंप्यूटर टूल्स द्वारा समर्थित हैं, प्रोटोटाइप की समस्या को हल करने वाले कार्यों के साथ मिलकर प्रोग्राम करने योग्य चुनौती में शामिल, गर्भधारण, डिजाइन, असेंबली और प्रोटोटाइप की शुरूआत की प्रक्रिया छात्र की सीखने की प्रक्रिया को समृद्ध करती है।

इन पाठ्यक्रमों में छात्रों को चुनौतियों के साथ प्रस्तुत किया जाता है जिसमें शारीरिक, गणितीय और तकनीकी अवधारणाएं शामिल होती हैं। इस तरह छात्र व्यावहारिक तरीके से आधिकारिक स्कूल पाठ्यक्रम के विभिन्न विषयों में अध्ययन की अवधारणाओं का काम करते हैं। यह छात्रों को इन विषयों के सीखने में प्रेरित करता है, क्योंकि वे सैद्धांतिक रूप से अध्ययन किए गए व्यावहारिक अनुप्रयोगों का अनुभव कर सकते हैं।

और पाठ्यक्रम की प्रक्रिया में चुनौतियों की कठिनाई का स्तर उठाया जाना चाहिए। उत्तरार्द्ध चुनौती की कठिनाई और बच्चे को इसे बनाए रखने के लिए इसे हल करने की क्षमता के बीच संतुलन की अनुमति देगा। यह बच्चों को चुनौतियों को हल करने में सक्षम होने या उनकी क्षमता के लिए बहुत आसान होने से ऊबने से निराश होने से रोकता है।

ऐसे नए शैक्षणिक रुझान हैं जिनमें छात्र भौतिक सामग्रियों को सॉफ़्टवेयर के साथ जोड़ते हैं जो सरल बनाता है और परिणाम देता है जो छात्रों को वहां क्या हुआ है इसकी समझ प्रदान करता है। इस तरह, छात्र इस पद्धति के माध्यम से प्राप्त ज्ञान को समझने और निकालने में सक्षम हैं और उन्हें अन्य विषयों में लागू करने में सक्षम हैं।

ज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों के एकीकरण के माध्यम से, काफी परिणाम प्राप्त करना संभव है। रोबोटिक्स ज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों के एकीकरण का एक उदाहरण है; इस अनुशासन के माध्यम से, यांत्रिक, विद्युत, इलेक्ट्रॉनिक, कंप्यूटर और संचार प्रणाली एकीकृत हैं।

शैक्षिक रोबोटिक्स के काम के मुख्य क्षेत्र निम्नलिखित हैं:

प्राथमिक और माध्यमिक शिक्षा में सहायता;
पेशेवर प्रशिक्षण में वयस्क;
रोबोटिक्स अक्षम लोगों पर लागू;
एक प्रयोगशाला उपकरण के रूप में रोबोटिक्स;
संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं और प्रतिनिधित्व के विकास की सुविधा के लिए शैक्षिक रोबोटिक्स;
शैक्षणिक रोबोटिक्स और उसके अनुप्रयोगों पर विश्लेषण और प्रतिबिंब।

मूल
शैक्षणिक रोबोटिक्स मुख्य रूप से रोबोट के निर्माण पर केंद्रित होते हैं, जो कि उन लोगों की मोटर और संज्ञानात्मक क्षमताओं को और अधिक व्यावहारिक और व्यावहारिक रूप से विकसित करने के एकमात्र उद्देश्य से विकसित होते हैं। इस तरह से यह सख्त विज्ञान में रुचि को प्रोत्साहित करने और स्वस्थ गतिविधि को प्रेरित करने का इरादा है। इसके अलावा बच्चे को एक समूह संगठन, चर्चाएं जो सामाजिक कौशल विकसित करने की अनुमति देती हैं, प्रत्येक व्यक्ति की बारी का पर्दाफाश करने और टीम के रूप में काम करना सीखने के लिए प्रोत्साहित करती हैं।

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के मीडिया प्रयोगशाला से शोधकर्ताओं के एक समूह ने तकनीकी उपकरणों के निर्माण का प्रस्ताव दिया है जो बच्चों को बातचीत करने और उन्हें कुछ कार्य करने के लिए कार्यक्रम करने की अनुमति देगा, जब शैक्षिक रोबोटिक्स की उत्पत्ति 60 के आसपास होती है। यह यहां है जब शोध समूह ने लेगो कंपनी के साथ समझौते की स्थापना की जिसे एलईजीओ / लोगो के रूप में जाना जाता था, जिसमें प्रोग्रामिंग तत्वों के साथ लेगो बिल्डिंग टुकड़ों का एकीकरण शामिल था जिसे कंप्यूटर से निष्पादित किया जा सकता था। बाद में, 80 के दशक के आसपास, लेगो कंपनी शैक्षणिक उद्देश्यों के लिए दुनिया भर में इन उपकरणों या खिलौनों को पहले ही फैल चुकी थी।

के चरण
वह सोचता है कि एक रोबोट वास्तविक जीवन में करने के लिए केबल्स और उपकरणों का उपयोग करके बनाया गया है, लेकिन ऐसा नहीं है, क्योंकि शैक्षणिक रोबोटिक्स में यह शुरुआत में कंप्यूटर के माध्यम से रोबोट बनाने का इरादा है। यह xLogo (इस के एक मुक्त संस्करण का उपयोग करके) जैसे विशेष कार्यक्रमों की मदद के लिए धन्यवाद किया जाता है, जहां यह देखने के लिए एक छोटा सा अध्ययन किया जाता है कि यह रोबोट व्यावहारिक है या नहीं। यहां, कंप्यूटर पर इसे रखने के द्वारा, यह रोबोट जो कार्य पूरा करेगा, वह स्थापित किया गया है, जो छोटे कार्यों को करने के लिए विशिष्ट हैं (जैसे ऑब्जेक्ट्स लाने या चीज़ों की सफाई करना, उदाहरण के लिए) और आप स्क्रीन पर देख सकते हैं कि यह रोबोट कैसा दिखता है । इसके बाद, उन्मूलन और व्यवस्था, हम वास्तविकता में इसे बाहर ले जाने के लिए सामग्री का उपयोग करने के लिए आगे बढ़ते हैं।

इस बिंदु पर, घरों में उपयोग नहीं किए जाने वाले सामग्रियों को बर्बाद करने के लिए लेगो, मल्टीप्लो या रोबो-एड जैसे निर्माण प्रणाली भागों से विभिन्न सामग्रियों का उपयोग किया जाता है (जैसे कार्डबोर्ड बक्से और अप्रयुक्त सर्किट)। हालांकि, धातु या अन्य डेरिवेटिव जैसे अधिक वर्ग सामग्री का भी उपयोग किया जाता है।

चरणबद्ध हैं जो शैक्षणिक रोबोटिक्स विभाजित हैं:

समस्या का विश्लेषण, जिसमें पर्यावरण की जांच की जाती है और हल करने के लिए समस्या का प्रस्ताव देने के लिए खोज की जाती है।
डिज़ाइन, जिसमें समस्या के संभावित समाधान रोबोटिक्स किट का उपयोग करके डिज़ाइन किए गए हैं।
निर्माण, जिसमें मॉडल को भागों और सामग्री के साथ बनाया गया है ताकि इसे आंदोलन दिया जा सके। इसके लिए रोबोटिक्स किट का उपयोग किया जाता है।
प्रोग्रामिंग, जिसमें प्रोटोटाइप के आंदोलनों और व्यवहार सॉफ़्टवेयर के माध्यम से प्रोग्राम किए जाते हैं।
परीक्षण, जिसमें मॉडल को रोबोटिक्स किट का उपयोग करके आवश्यक भागों के साथ आंदोलन देने के लिए बनाया गया है।
दस्तावेज़ीकरण, जिसमें साक्ष्य एकत्र किए जाते हैं जो डिजाइन की कार्यक्षमता साबित करते हैं।
प्रस्तुति, जिसमें निर्मित प्रोटोटाइप को उस समस्या के वैकल्पिक समाधान के रूप में उजागर किया गया है जो पर्यावरण में स्पष्ट था।

और चरणों को विकसित करने से पहले, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि छात्रों को चुनौतीपूर्ण स्थिति का सामना करना चाहिए; कि कक्षाओं में दक्षताओं और क्षमताओं के विकास के अनुसार कक्षाओं का आयोजन किया जाना चाहिए; और यह कि एक शीट प्रदान की जानी चाहिए जिसमें प्रत्येक समूह सामग्री की एक सूची बना सकता है।

उद्देश्य
रोबोटिक्स शिक्षा के कुछ उद्देश्य हैं:

छात्रों को अधिक व्यवस्थित बनाओ।
प्रयोगों को बढ़ावा देना, जहां गलतियों सीखने और आत्म-खोज का हिस्सा हैं।
अपनी चीजों के साथ और अधिक जिम्मेदार बनें।
अपने हाथों में अधिक गतिशीलता विकसित करें।
अपना ज्ञान विकसित करें
लोगों के सामाजिककरण की इजाजत देकर समूह कौशल विकसित करना।
अपनी रचनात्मक क्षमताओं का विकास करें।
हर विवरण का निरीक्षण करने में सक्षम होने के नाते।
प्रोग्रामिंग भाषा के संचालन को जानें।
एक मजेदार तरीके से सीखना विकसित करें।
वर्तमान उत्पादन प्रक्रियाओं में छात्रों को अनुकूलित करें, जिसमें स्वचालन एक बहुत ही महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

विशेष रूप से प्रारंभिक बचपन के शिक्षा उद्देश्यों में निम्नानुसार हैं:

अपने भविष्य के लिए महत्वपूर्ण कौशल और क्षमताओं का विकास करें।
खेल के माध्यम से उठाए गए चुनौतियों का समाधान करें।
रचनात्मकता और नवाचार को बढ़ावा देना।
अंतरिक्ष में वस्तुओं के बीच संबंध स्थापित करें।
प्रगतिशील रूप से स्थानिक-अस्थायी संबंधों का निर्माण।

और विकलांग छात्रों के साथ शैक्षणिक रोबोटिक्स के लक्ष्य हैं:

शिक्षा और / या उपचारात्मक बनें।
एक भुगतान गतिविधि प्राप्त करने में मदद करें।
दैनिक जीवन की गतिविधियों के अहसास में सहायक बनें।

शैक्षणिक रोबोटिक्स में उपयोग की जाने वाली सामग्री
शैक्षिक और अवकाश रोबोटिक्स वातावरण में अक्सर नियंत्रण इंटरफेस नामक उपकरणों का उपयोग किया जाता है, या अधिक बोलचाल नियंत्रक, 18 जिसका मिशन एक तत्व में एक साथ लाने के लिए है, एक पीसी व्यक्तिगत कंप्यूटर द्वारा स्वचालित नियंत्रण के मस्तिष्क के रूप में कार्य करने के लिए आवश्यक सभी रूपांतरण और कंडीशनिंग सिस्टम प्रणाली या रोबोट। इस प्रकार नियंत्रण इंटरफेस को मल्टीफंक्शन I / O बोर्ड (इनपुट / आउटपुट) के रूप में परिभाषित किया जा सकता है, जो कंप्यूटर के संचार बंदरगाहों में से एक के माध्यम से जुड़े होते हैं और इसके बीच एक इंटरफ़ेस के रूप में कार्य करते हैं और नियंत्रण प्रणाली के सेंसर और एक्ट्यूएटर ।

इंटरफेस सामान्य रूप से निम्न कार्यों में से एक या अधिक प्रदान करते हैं:

एनालॉग इनपुट, जो कंप्यूटर द्वारा संसाधित डिजिटल जानकारी में वोल्टेज या वर्तमान के एनालॉग स्तर को परिवर्तित करता है। विभिन्न एनालॉग सेंसर इस प्रकार के इनपुट से जुड़े किए जा सकते हैं, जैसे एलडीआर (प्रकाश-निर्भर प्रतिरोध)।

एनालॉग आउटपुट, जो डिजिटल जानकारी को एनालॉग वर्तमान या वोल्टेज में परिवर्तित करता है ताकि कंप्यूटर “असली दुनिया” घटनाओं को नियंत्रित कर सके। इसका मुख्य मिशन विभिन्न नियंत्रण उपकरण संचालित करना है: वाल्व, मोटर्स, सर्वोमेचनिस आदि।

डिजिटल इनपुट और आउटपुट, उन अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं जहां नियंत्रण प्रणाली को केवल डिजिटल मात्रा (उदाहरण के लिए, एक संपर्क सेंसर) की स्थिति को भेदभाव करने की आवश्यकता होती है और यह तय करती है कि किसी निश्चित प्रक्रिया में तत्व पर कार्य करना है या नहीं, उदाहरण के लिए, सक्रियण / एक solenoid वाल्व की निष्क्रियता।

गिनती और समय, कुछ कार्ड्स में इस प्रकार के सर्किट शामिल होते हैं जो घटनाओं की गिनती, आवृत्ति का माप और दालों के आयाम, सिग्नल की पीढ़ी और स्क्वायर वेव के दालों, और सटीक पल पर सिग्नल के कब्जे के लिए उपयोगी होते हैं।

कुछ सबसे उन्नत नियंत्रण इंटरफेस में अपने स्वयं के माइक्रोप्रोसेसर और मेमोरी के साथ सिग्नल की कंडीशनिंग और रूपांतरण के लिए सटीक इलेक्ट्रॉनिक्स भी हैं। इस प्रकार, वे कंप्यूटर से प्रेषित छोटे नियंत्रण कार्यक्रमों को संग्रहीत करने में भी सक्षम हैं, जिन्हें वे तब निष्पादित कर सकते हैं, भले ही वे इससे जुड़े न हों।

कुछ प्रोग्रामिंग लाइब्रेरी I / S को विभिन्न सामान्य प्रयोजन भाषाओं के साथ उपयोग करने की अनुमति देने के लिए भी शामिल करते हैं, जिनमें शामिल हैं: लोगो, जावा, बेसिक और सी। शैक्षणिक रोबोटिक्स में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली एक अन्य प्रोग्रामिंग भाषा स्क्रैच है, जो कि एक सरल सॉफ्टवेयर प्रोजेक्ट है जिसका उद्देश्य सरल विकास के उद्देश्य से है। आवेदन और अन्य प्रकार के कौशल और क्षमताओं को प्राप्त करने के लिए एक लिंक के रूप में कार्य करता है जिसे छात्रों को उनके संबंधित पाठ्यचर्या कार्यक्रमों के माध्यम से उनके विकास में आवश्यकता होती है। स्क्रैच एक दृश्य प्रोग्रामिंग भाषा है जो एनिमेशन को सरल तरीके से बनाने की अनुमति देती है और यह प्रोग्रामिंग की सबसे उन्नत दुनिया में स्प्रिंगबोर्ड के रूप में काम कर सकती है।

फ्लेक्सबॉट, नेक्स्ट, मेकब्लॉक, लेगो वीडो, बीक ज़ूम किट, छोटी बिट्स, लेगो मिंडस्टॉर्म ईवी 3, बीबोट, ओज़ोबॉटबिट या एसोय 1 से एसर क्लाउडप्रोसेसर, न्यूलोग सेंस, पांडा पेंटर किट जैसी शैक्षणिक रोबोटिक्स किट भी हैं।

मुख्य सामग्री उपयोगकर्ताओं की उम्र के अनुसार काम किया।
उस उपयोगकर्ता की उम्र के आधार पर जिस पर शैक्षणिक रोबोटिक्स निर्देशित किया जाता है, वहां विभिन्न प्रकार की सामग्री होती है। उम्र के अनुसार:

स्कूल चरण: शैक्षिक चरण में शैक्षिक रोबोटिक्स आमतौर पर रोबोट विनिर्माण किट के माध्यम से काम किया जाता है जिसमें सभी आवश्यक हिस्सों का निर्माण करने में सक्षम होना होता है। उनके पास मॉड्यूलर घटकों और मोटर, सेंसर इत्यादि जैसे किट के अन्य इलेक्ट्रॉनिक और आंदोलन घटक हैं। प्रोग्रामिंग ब्लॉक के साथ बंद कार्यक्रमों से किया जाता है। इस चरण में कुछ सबसे प्रासंगिक ब्रांड लेगो, फिशर टेक्निक या बीक्यू हैं।

वयस्क चरण: इस चरण में, शैक्षिक रोबोटिक्स इलेक्ट्रॉनिक हार्डवेयर और आंदोलन दोनों, मुफ्त हार्डवेयर प्लेट्स (अरुडिनो और रास्पबेरी) और अन्य सामान्य घटकों के साथ प्रोटोटाइप के माध्यम से काम पर आधारित है। उपरोक्त मुक्त हार्डवेयर प्लेट्स जैसे Arduino और रास्पबेरी को छोड़कर, उत्पाद आमतौर पर विशिष्ट ब्रांड नहीं होते हैं।