Введение
В настоящее время среди различных подходов к формированию образовательного процесса учащихся в области робототехники все большее распространение приобретает применение аддитивных технологий (например, 3D печати), технологий лазерной резки, фрезерной и токарной обработки для разработки самодельных конструктивных элементов робототехнических устройств, используемых при выполнении изучаемых задач. Такой подход позволяет быстро модифицировать существующие конструкции роботов и прототипировать различные идеи построения новых конструкций для проверки их состоятельности, благодаря чему также существенно расширяется область изучаемых задач. Однако, такой подход к построению учебного процесса следует использовать крайне осторожно с точки зрения формирования правильного инженерного мышления. Учащиеся не должны быть введены в заблуждение легкодоступностью и легкой применяемостью создаваемых компонентов для своих робототехнических систем. Поскольку создаваемые подобным образом конструкции, как правило, существенно отличаются от своих промышленных аналогов отсутствием определённых стандартов и правил, которым необходимо следовать при разработке.
Образовательный робототехнический комплект «СТЕМ Мастерская» предназначен для изучения основ разработки и конструирования моделей промышленных манипуляционных роботов различного типа и автономных мобильных роботов. Данный образовательный комплект позволит учащимся на примере собираемых из набора манипуляционных роботов ознакомиться с основными технологическими принципами, применяемыми на современном производстве, и научиться выполнять различные технологические операции с использованием ручных инструментов и специализированного оборудования.
В рамках построения образовательного процесса учащихся на базе комплекта «СТЕМ Мастерская» получают возможность изучить новые и закрепить полученные знания о конструировании и программировании роботов. Данный набор рекомендуется применять совместно с оборудованием для прототипирования корпусных элементов. Однако, входящие в состав комплектующие являются максимально приближенными к их промышленным аналогам путем использования стандартных конструкций и открытых протоколов обмена данными, применения различных популярных языков программирования, а также промышленных подходов к настройке и использованию оборудования.
Основной акцент при работе с данным набором сделан на изучении манипуляционных робототехнических комплексов с различными кинематическими схемами: угловой, плоско-параллельной, Delta, Scara, Stewart
(платформой Стюарта). Входящие в состав набора сервоприводы, представляющие собой модели промышленных автоматизированных приводов со встроенной системой управления, могут использоваться в различных режимах и способах установки. А их система управления позволяет разработать и запустить управляющий код, используя популярные и открытые среды разработки.
Применение данного образовательного робототехнического комплекта в проектной деятельности и работе в команде способствует знакомству учащихся с видами технологических операций на производстве, с основами проектирования гибких производственных ячеек и разработки систем управления манипуляционными роботами. Начиная с разработки простых моделей роботов и их программирования, учащимся предлагается поэтапно внедрять в процесс проектирования систем использование различных сенсорных устройств, в том числе систем технического зрения на базе отечественного модуля, а также аддитивных технологий и технологий обработки самодельных конструктивных элементов. Такой подход дает возможность осуществить плавный переход от применения образовательных технологий в области робототехники к полноценной инженерной и проектной деятельности.