教育用ロボット

教育ロボット(RE)は、活動、教育プログラム、物理的プラットフォーム、教育資源、教育哲学の集まりを指す広範な用語です。ロボット教師を使っている学校はたくさんあります。

REは、自分の創造物の設計と建設によって動機付けられた人々が参加する学習媒体です。これらの創造物は最初精神的に与えられ、その後物理的形態で与えられ、異なるタイプの材料で構築され、コンピュータシステムによって制御される。

定義
教育用ロボットの目的の第一は、ロボットの設計、分析、応用、操作の知識、技能、態度の向上を促進する一連の経験を提供することです。ここでのロボットという用語は、かなり広範に使用されており、関節式ロボット、移動ロボット、または任意の規模の自律型車両を含むことができる。このアプローチの厳格さは、ターゲットオーディエンスの背景に基づいて調整することができ、小学校や大学院のプログラムから、全教育分野の学生に適しています。

代わりの、または二次的な目的は、コンピュータプログラミング、人工知能または工学設計のような他の、しばしば基礎的なトピックを動機づけ、促進するための有形の刺激的なアプリケーションとしてロボットを使用することです。

教育ロボットの目的は、学生が認知プロセスを好むロボットと交流するという欲求を利用することです。Martial Vivetは、教育ロボットの次の定義を提案しています。

これは、特に工業環境において日常的に使用されるロボットプロセスおよびツールの非常に忠実で重要な複製物である技術的対象の概念的な創造活動を、教育的目的のために行うことである。

教育用ロボットと教育用ロボットの違いは次のとおりです。

教育用ロボティクス:ほとんどの場合、高価なキットや商用マテリアルを使用し、センサーやモーターを大量に使用し、サイバネティクスに焦点を当て、統合的であると考え、具体的なものから抽象的なものに移行することができます。

教育ロボット:リサイクルされたものを含む低コストの材料を使用し、数学、自然科学、および技術に重点を置いてさまざまな知識領域を統合します。あなたはコンピュータがなくてもコンピュータについて学び、教育用ロボットのように、具体的なものから抽象的なものに移動します。

さらに、教育資源としてのロボット工学は、一般的な科学技術の知識を開発することを可能にする。特に、STEM方法論(科学、技術、工学、数学)が使用されているかどうか。

教育方法論
教育用ロボット工学のコースは、コンピュータツールでサポートされている機械部品、電子部品、ファスナーなどの教材を使用して学生が解決する課題に対する先生のアプローチから始まり、問題を解決するためにプログラム可能なプロトタイプを生成できる挑戦の中で提起された、プロトタイプの概念、設計、組み立て、スタートアップのプロセスは、学生の学習プロセスを充実させます。

これらのコースでは、物理的、数学的、技術的なコンセプトが含まれています。このようにして、学生は実践的な方法で公式の学校のカリキュラムのさまざまな科目で学んだコンセプトを実践します。これは理論的に学んだことの実用的な応用を体験することができるので、これらの科目の学習における生徒の動機となります。

また、コースのプロセス全体を通して、課題の難易度を高める必要があります。後者は、チャレンジの難しさと、それを解決する子供の能力とのバランスを保つことができます。これは、チャレンジを解決することができず、能力があまりにも単純で退屈になることによって、子供が不満を募らないようにします。

生徒が物理的な素材とソフトウェアを組み合わせることで、生徒が何が起こったのかを学生に理解させる結果をもたらす新しい教育動向があります。このようにして、生徒はこの方法論によって得られた知識を理解し、推論することができ、他の科目にも適用することができます。

さまざまな知識領域の統合を通じて、かなりの成果を得ることができます。ロボット工学は、さまざまな知識領域の統合の例です。この規律により、機械的、電気的、電子的、コンピューター的、通信システムが統合されています。

教授ロボットの主な作業領域は次のとおりです。

初等教育と中等教育のサポート。
プロの訓練の成人。
ロボットは障害者に適用された。
実験室ツールとしてのロボット;
認知プロセスと表現の開発を容易にする教育ロボット。
教育ロボットとその応用に関する分析と考察。

原点
教育用ロボットは、主にロボットを作成することに焦点を当てています。ロボットを使用する人のモーターと認知能力をはるかに実践的かつ教訓的に発展させることを目的としています。このようにして、これは、硬質科学への関心を刺激し、健康的な活動を動機づけることを意図している。また、子供がグループの組織、社会的スキルの開発を可能にするディスカッション、それぞれのターンを尊重してチームとして働くことを学ぶディスカッションを達成させる。

教育用ロボティックスは、マサチューセッツ工科大学のメディアラボラトリーの研究者のグループが、子供が特定の行動を実行するために相互作用し、プログラムすることを可能にする技術的装置の構築を提案した60年代の起源である。研究グループがLEGO / Logoとして知られているものを開発するためにLEGO社と契約を結んだのはここです。コンピュータから実行できるプログラミング要素とLEGOの統合部分から成っています。その後、LEGOの会社は80年代前半に、これらの機器や玩具を教育目的で世界中に広めていました。

フェーズ
彼は実際の生活の中でそれを行うためにケーブルと機器を使ってロボットを作っていると考えていますが、教育ロボットではコンピュータを使ってロボットを作ることを最初に意図しているからです。これはxLogo(この無料版を使用しています)のような特別なプログラムの助けを借りて行われます。ここでは、このロボットが実用可能かどうかを調べるための小さな調査が行われます。ここでは、それをコンピュータ上に置くことによって、このロボットが果たす機能が確立されます。これは小さなタスク(オブジェクトの持ち込みや物事の清掃など)を行うためのもので、このロボットの外観を画面上で確認できます。その後、排除と整理、私たちは現実にそれを実行するために材料を使用して進みます。

この時点で、Lego、Múltiplo、Robo-Edなどの建設システム部品から、家庭で使用されていない廃棄物(段ボール箱や廃棄回路など)に至るまで、さまざまな材料が使用されています。しかし、金属または他の誘導体のようなより多くのクラスの材料も使用される。

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分割されたフェーズ教育ロボット:

問題を分析し、環境を調査し、解決すべき問題を提案しようとする。
設計では、ロボットキットを使用して問題の解決策を設計します。
建設、そのモデルは、それを与えるために必要な部品と材料で作られています。このために、ロボットキットが使用されています。
プロトタイプの動きや振る舞いがソフトウェアを介してプログラミングされるプログラミング。
テストは、ロボットキットを使用してモデルを構築し、必要な部品を移動させるテストです。
ドキュメンテーション。デザインの機能を証明する証拠が収集されます。
プレゼンテーションでは、作成されたプロトタイプが、環境で明らかになった問題の代替ソリューションとして公開されています。

フェーズの開発を始める前に、学生に挑戦する必要があることを考慮する必要があります。教室は能力と能力の開発に従ってチームで組織されるべきであること。各グループが材料の目録を作ることができるシートが提供されるべきであることを示している。

目標
ロボット教育の目的は次のとおりです。

学生の秩序を整える。
間違いが学習や自己発見の一部である実験を促進する。
あなたの事にもっと責任を持ってください。
あなたの手の中でより高いモビリティを開発する。
知識を育てる
グループスキルを開発し、人々の社会化を可能にする。
創造力を養う。
あらゆる細部を観察することができます。
プログラミング言語の操作を知っている。
楽しい方法で学習を開発する。
自動化が非常に重要な役割を果たす現在の生産プロセスに学生を適応させる。

具体的には、幼児期の教育目的は次のとおりです。

将来のために重要なスキルと能力を養う。
ゲームを通して生まれた課題を解決する。
創造性と革新を促進する。
空間内のオブジェクト間の関係を確立する。
漸進的に時空間関係を構築する。

障害学生の教育ロボットの目標は次のとおりです。

教育や治療になります。
有料の活動を手助けする。
日常生活の活動を補助する。

教育用ロボットに用いられる材料
教育やレジャーのロボット環境では、制御インターフェイスと呼ばれる機器がよく使われます。これらのコントローラの使命は、PCパーソナルコンピュータが自動制御の脳として機能するために必要なすべての変換と調整システムを1つの要素で統合することですシステムまたはロボット。したがって、制御インターフェースは、コンピュータの通信ポートの1つを介してコンピュータに接続され、制御システムのセンサおよびアクチュエータ間のインターフェースとして機能する多機能I / Oボード(入力/出力)として定義することができる。

インタフェースは、一般に、以下の機能のうちの1つ以上を提供する。

アナログ入力は、アナログレベルの電圧または電流をコンピュータで処理可能なデジタル情報に変換します。このタイプの入力には、LDR(光依存抵抗)などのさまざまなアナログセンサーを接続できます。

コンピュータが「現実世界」の事象を制御できるように、デジタル情報をアナログ電流または電圧に変換するアナログ出力。主な任務は、バルブ、モーター、サーボ機構など、さまざまな制御機器を操作することです。

制御システムがデジタル量(例えば、接触センサ)の状態を識別し、特定のプロセスで要素に作用するかどうかを決定する必要があるアプリケーションで使用されるデジタル入力および出力(たとえば、起動/ソレノイドバルブの非作動。

カウントおよびタイミングでは、イベントのカウント、パルスの周波数および振幅の測定、矩形波の信号およびパルスの生成、正確な瞬間における信号の捕捉に有用なこのタイプの回路が含まれています。

最も進んだ制御インターフェースの中には、マイクロプロセッサーとメモリーを備えた信号の調整と変換のための精密な電子回路も備えています。したがって、コンピュータから送信された小型の制御プログラムを格納することさえ可能であり、コンピュータに接続されていなくても実行することができます。

また、LOGO、JAVA、BASIC、Cなど、さまざまな汎用言語での使用が可能なプログラミングライブラリI / Sもあります。教育用ロボットで一般的に使用されている別のプログラミング言語は、シンプルな開発を目的としたフリーソフトウェアプロジェクトであるScratch学生はそれぞれのカリキュラムスケジュールを通じて開発に必要なスキルと能力を獲得するためのリンクとして機能します。スクラッチは、簡単な方法でアニメーションを作成することができ、プログラミングの最先端の世界への飛躍として役立つビジュアルプログラミング言語です。

また、Acer CloudProfessor、Neulog Sense、FlexbotのPanda Painter Kit、Makeblock、LEGO WeDo、bq Zum Kit、littleBits、LEGO Mindstorms EV3、Beebot、OzobotBit、Aisoy1などの教育用ロボットキットもあります。

主な材料は、ユーザーの年齢に応じて動作します。
教育ロボットが指揮されるユーザーの年齢に応じて、さまざまな種類の資料があります。年齢によると:

学校段階:教育段階では、教育ロボットは、通常、ロボット製造キットを製造するために必要なすべての部品を備えています。モーター、センサーなどのモジュラーコンポーネントとキットのその他の電子部品およびムーブメントコンポーネントを備えています。プログラミングはブロック付きのクローズドプログラムから実行されます。この段階で最も関連性の高いブランドには、LEGO、Fisher Technik、BQなどがあります。

成人段階:この段階では、教育用ロボットは無料のハードウェアプレート(ArduinoとRaspberry)とその他の一般的なコンポーネント(電子と動きの両方)で試作する作業に基づいています。ArduinoやRaspberryなどの前述のフリーハードウェアプレートを除き、製品は通常特定のブランドではありません。

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