رباتیک

سامانه دست رباتی سایه

رباتیک، شاخه‌ای میان مهندسی و علم است که شامل مهندسی مکانیک، مهندسی برق و علوم رایانه می‌شود. رباتیک شامل طراحی، ساخت، راه‌اندازی و کاربرد ربات‌ها می‌شود. همچنین سامانه‌های رایانه‌ای، کنترل، بازخورد حسگرها و پردازش اطلاعات نیز در این گروه قرار می‌گیرند.

رباتیک چیست ؟

به زبان ساده، رباتیک ( به انگلیسی : robotics ) رشته طراحی، ساخت و راه اندازی ربات ها است.

یادگیری نحوه کار با ربات ها یک راه مطمئن است برای این که کودکان بتوانند مهارت های مفیدی را یاد بگیرند که آنها را برای بسیاری از مشاغل آینده آماده می کند.

در این رشته، کودکان گام به گام به نسبت سنشان و ترم هایی که از دوره های رباتیک گذرانده اند، از طراحی و ساخت عملی یک ربات گرفته تا دانش کامپیوتر (برای برنامه ریزی کاری که ربات انجام می دهد) را یاد می گیرند.

این کلاس ها فرصت های زیادی را برای تقویت توانایی های عملی کودکان فراهم می کنند خصوصا برای کودکانی که به :

• علوم
• فناوری
• مهندسی
• ریاضیات علاقه مند هستند.

رباتیک کودکان چیست ؟

امروزه تکنولوژی به بخشی جدایی ناپذیر از زندگی کاری و شخصی همه ما تبدیل شده است. دانش مهندسی و برنامه نویسی نیز جزوی از همین تکنولوژی هستند که وجود آنها برای بسیاری از مشاغل، حیاتی و مفید است.

بهتر است بدانید که یادگیری علم رباتیک کودکان ، هر دوی این موضوعات را پوشش می دهد. از آنجایی که کودکان به ساخت چیزهای جدید و تکنولوژی علاقه بسیار زیادی دارند.

رباتیک کودکان باعث می شود کودک در زمینه فنی و عملی بهتر عمل کند. مهم تر از آن، مهارت هایی را به کودک می آموزد که به او کمک می کنند در آینده در اکثر رشته ها و زمینه ها موفق شود.

رشته رباتیک چیست ؟

قبل از هر چیزی باید بگوییم که ربات چیست ؟

شاید شما هم وقتی صحبت از ربات می شود چیزی همچون انیمیشن Wall-E را تصور کنید: یک موجود مکانیکی با ویژگی های انسانی مانند چشم یا دست. اما ربات هر ماشین پیچیده ای است که می تواند به انسان کمک کند. برای مثال، یک بازوی مکانیکی که عمل جراحی قلب باز را انجام می دهد یک ربات است.

ربات یک وسیله مکانیکی است که برای راحت تر شدن کار انسان ها طراحی شده است. وظایف پیچیده انسانی را بر اساس دستور یا با برنامه ریزی قبلی انجام دهد.

کلاس رباتیک از چه سنی مناسب است؟

نمی توان گفت که لزوما باید آموزش رباتیک را در یک سن خاص شروع کرد و اگر از آن سن بگذرد دیگر نمی توان سراغ این رشته رفت. هر کسی با هر سنی می تواند دوره های رباتیک را بگذراند.

هر بچه ای که کنجکاو باشد و به یادگیری در خصوص ربات ها علاقه داشته باشد، می تواند در این کلاس ها شرکت کند. با در نظر گرفتن این موضوع، بهترین سن برای یادگیری رباتیک برای کودکان ، سنین 7 تا ۱۴ سالگی است.

تا ۸ سالگی، اکثر کودکان مهارت های حرکتی لازم برای این حرفه را دارند. یادگیری نحوه مونتاژ یا برنامه ریزی یک ربات در سنین پایین، به بهبود توانایی تفکر انتقادی در کودکان کمک می کند.

همچنین زمانی که بحث حل مسئله پیش می آید، کودکانی که دوره های رباتیک را گذرانده اند خلاقیت بیشتری نشان می دهند. رباتیک به کودکان کمک می کند پایه و اساس بهتری را در STEM ایجاد کنند.

رشته رباتیک برای نوجوانان هم سرگرم کننده است. و هم به نوجوانان این امکان را می دهد که وارد دنیای جدیدی از تکنولوژی شوند.

خلاقیت رباتیک کودکان

رباتیک رشته ای است که به شکوفایی خلاقیت در کودکان و نوجوانان کمک می کند. برای شرکت در کلاس های رباتیک کودکان حتما نیازی نیست که کودک خلاق باشد، بلکه این کلاس می تواند خلاقیت را حتی در کودکانی که خلاقیت چندانی ندارند پرورش دهد.

رباتیک می تواند:

معنای واقعی خلاقیت را به دانش آموزان نشان دهد

یکی از تصورات رایج و غلطی که بسیاری از دانش آموزان در مورد خلاقیت دارند این است که یک فرد خلاق حتما باید در طراحی، نقاشی یا داستان سرایی مهارت داشته باشد.

با گنجاندن رباتیک در برنامه های درسی، می توان به دانش آموزان نشان داد که می توان از خلاقیت در :

• ریاضیات
• علوم
• کدنویسی و… نیز استفاده کرد.

چالش های رباتیک نشان می دهند که برای یک مشکل خاص راه حل های متعددی وجود دارد رباتیک اغلب چالش هایی را ارائه می دهد که به یک راه حل منتهی نمی شوند.

وادار کردن دانش آموزان به آزمایش، طرز فکر آنها را در مورد برخورد با مسائل تغییر می دهد و آنها را تشویق به خلاقیت می کند.

معلم می تواند یک چالش را در کلاس مطرح کند، برای مثال از دانش آموزان بخواهد رباتی را بسازند که بدون کمک و نیروی انسانی حرکت کند. در نهایت معلم خواهد دید که هر کدام از کودکان چه ایده های متفاوت و کاربردی ای را برای یک مسئله ارائه می دهند. کلاس های رباتیک کودکان منجر به پرورش خلاقیت می شوند.

دانش آموزان اهمیت ریسک کردن را یاد می گیرند

دانش آموزان در دوره های رباتیک کودکان یاد میگیرند که راه حل متفاوتی که به ذهن شان رسیده را امتحان کنند و به عبارت دیگر ریسک پذیر شوند.

تفکر خلاقانه و رسیک پذیر بودن با هم ارتباط نزدیکی دارند. تمام افزادی که اختراع متفاوت و خلاقانه ای را انجام داده اند که دذ تاریخ ثبت شده، ریسک کردند و از عملی کردن تفکرات شان تنرسیدند.

لوازم رباتیک کودکان چیست ؟

پک های ویژه رباتیک برای کودکان طراحی شده که شامل همه نوع ابزار کاربردی است. از فواید آموزش های رباتیک برای بچه ها اینست که بچه ها وارد عمل می شوند. لازم است تا کودک ایده خود را خلق کند. کل پروژه ذهنی نیست و تئوری و عملی در کنار یکدیگر جذابیت رباتیک را بیشتر می کند.

ابزار لازم برای ساخت رباط ها عبارتند از:

• ابزارهای الکتریکی
• مکانیکی
• نرم افزاری
• مواد خام
• ابزارهای متفرقه

فایده آموزش های رباتیک بچه ها اینست که با وسایل در دسترس هم می توان ربات ساخت.

• مقوا
• چوب
• ورق های نازک فلزی
• ورق پلاستیکی
• گرانول پلی مورف

ابزار اولیه است. سیم چین و دم باریک و پیچ گوشتی نیز در هر خانه ای پیدا می شود. در مرحله حرفه ای ابزار هم پیشرفته تر می شود.

مزایای آموزش رباتیک به کودکان

شرکت در رباتیک کودکان مزایای زیادی را به همراه دارد از جمله:

• بهبود توانایی حل مسئله در ساخت رباتیک در علم مهندسی، غلبه بر موانع و دشواری ها می تواند چالش برانگیز باشد. به عنوان مثال، برای ساخت یک ربات به حل بسیاری از مسائل مختلف نیاز است.
• تقویت توانایی کار گروهی رشته رباتیک می تواند به کودک بیاموزد که برای رسیدن سریع تر به یک هدف مشترک، با دیگران همکاری کند (حتی ممکن است این همکاری باعث ایجاد دوستی های طولانی مدت برای آنها شود).
• بالا بردن صبر و شکیبایی در کودکان هیچ کس نمی تواند یک طرح یا نمونه اولیه کامل را از همان ابتدا ایجاد کند. رباتیک رشته ای است که عمدتا با تکرار مجدد و چندباره یک مفهوم، درس گرفتن از اشتباهات و عدم تکرار اشتباهات سر و کار دارد.

• لذت بردن از یادگیری در ساخت رباتیک مهم ترین مزیت شرکت در کلاس های رباتیک این است که باعث می شود یادگیری خیلی سرگرم کننده تر شود. رباتیک انگیزه کودکان برای درس خواندن و شرکت در کلاس ها را بالا می برد. این انگیزه در بلندمدت تاثیر بسیار مثبتی بر پیشرفت کلی آنها می گذارد.
• کمک به توسعه مهارت های رهبری از آنجایی که بسیاری از پروژه های رباتیک به صورت تیمی انجام می شوند اغلب دارای یک رهبر هستند. کودکان با شرکت در کلاس رباتیک یاد می گیرند که چگونه نقش رهبری را بر عهده بگیرند و از پس این مسئولیت بربیایند.

ادامه مزایای شرکت در رباتیک کودکان

• کمک به هماهنگی دست و چشم رباتیک به استفاده همزمان از هر دو دست و هر دو چشم نیاز دارد. با شرکت در کلاس رباتیک، کودکان می توانند هماهنگی دست و چشم خود را بهبود بخشند. این توانایی می تواند در بسیاری از زمینه های زندگی، از جمله تحصیلات آکادمیک و ورزش مفید باشد.
• ایجاد اعتماد به نفس با علم رباتیک کلاس های رباتیک برای کودکان مفید هستند زیرا به ایجاد اعتماد به نفس در کودکان کمک می کنند. زمانی که کودک چیز جدیدی را خلق می کند احساس باارزش بودن می کند. رباتیک به کودکان می آموزد که به ایده های خود اطمینان داشته باشند و آنها را آشکار کنند.
• رباتیک، کودکان را به دنیای فیزیکی باز می گرداند یک ربات واقعی به کودک می آموزد که با دنیای فیزیکی تعامل داشته باشد. ذهن نیز همچون عضلات بدن است که هر چه بیشتر آن را تمرین دهید، قوی تر خواهد شد.

نکاتی برای یادگیری مؤثر رباتیک برای کودکان

اگر قصد دارید فرزندتان را در کلاس رباتیک کودکان ثبت نام کنید شما و فرزندتان باید یک سری نکات را در نظر بگیرید:

• اطمینان حاصل کنید که ابزار ضروری این رشته را برای فرزندتان تهیه می کنید برای شرکت در کلاس رباتیک، باید ابزار مناسبی را خریداری کنید. این شامل یک کیت ربات و سایر مواد اولیه ای است که مربی به شما می گوید که تهیه کنید. حتما از مربی در خصوص تمام مواد مورد نیاز سؤال بپرسید و قبل از اولین جلسه هر چیزی که نیاز است را برای فرزندتان تهیه کنید.
• کودک باید دستورالعمل ها را به دقت دنبال کند هنگام ساخت یک ربات، رعایت دقیق دستورالعمل ها ضروری است. این کار، باعث یادگیری تکنیک های صحیح و اطمینان از عملکرد درست ربات می شود.
• کودک باید اگر چیزی را متوجه نشد سؤال بپرسد به فرزندتان بگویید که اگر چیزی را متوجه نشد به هیچ عنوان خجالت نکشد و حتما از مربی کمک بخواهد. کودک باید بداند که هدف مربی کمک به یادگیری اوست و مربی با خوشحالی به هر سوالی که دارد پاسخ خواهد داد.

• به فرزندتان بگویید عجله نکند ساخت یک ربات، خصوصا برای افراد مبتدی می تواند پروسه وقت گیری باشد. به فرزندتان بگویید که به هیچ عنوان عجله نکند زیرا عجله منجر به اشتباهات مکرر و ناامیدی می شود.
• به فرزندتان بگویید ناامید نشود به فرزندتان بگویید که اگر اشتباه کرد یا چیزی درست کار نکرد، ناامید نشود. همه این ها بخشی از فرآیند یادگیری هستند.

کاربرد رباتیک کودکان در مهندسی

رباتیک کودکان با ریاضیات و حل مسئه گره خورده است. مهم ترین فایده آموزش های رباتیک به فرزندان آشتی با علوم ریاضی و مفاهیم انتزاعی است. بسیاری از بچه ها در یادگیری این دروس ضعیف عمل می کنند. کودکان آموزش دیده رباتیک، مهندس های قابلی می شوند زیرا با آموزش های ریاضی زندگی می کنند.

سرگرمی این بچه ها با دیگران تفاوت دارند. آنها آموزش ریاضی و مهارت های مهندسی را مثل تفریح دنبال می کنند. بچه ها یاد می گیرند از دانش ریاضی در طراحی و ساخت ربات استفاده کنید. مهندسی رباتیک جذاب و هیجان انگیز است.

رایج ترین انواع ربات ها :

1- ربات های پزشکی

روز به روز استفاده از ربات ها در محیط های پزشکی رایج تر می شود. جراحان از ربات برای بهبود دقت و کاهش خطر جراحی استفاده می کنند.

ربات های اگزواسکلتون ( Exoskeleton ) شکل دیگری از ربات های پزشکی هستند که برای توانبخشی فیزیکی به بیماران استفاده می شوند.

2- ربات های صنعتی

مشاغلی که نیاز به کارهای تکراری دارند می توانند کارمندان را خسته کنند. به همین دلیل، بسیاری از شرکت ها اقدام به خرید ربات های صنعتی می کنند. ربات های صنعتی معمولا ثابت یا با حداقل حرکت هستند.

3- ربات های انسان نما

ربات های انسان نما نوعی از ربات هستند که بدنی شبیه بدن انسان دارند و اکثرا دارای :

• بالاتنه
• سر
• دست
• پا
• اندام های انسانی هستند.

گاهی فقط بخشی از این ربات ها شبیه انسان طراحی می شود. برای مثال ممکن است ربات چهره ای شبیه به انسان داشته باشد اما بدنی شبیه ربات یا برعکس.

برخی از ربات های انسان نما نیز به نحوی ساخته شده اند که حالات چهره انسان را تقلید می کنند. این ربات ها می توانند حالات چهره شاد، غمگین یا حتی عصبانی را کپی کنند.

4- ربات های نظامی

ربات های نظامی می توانند از میدان های مین عبور کنند، بمب های منفجر نشده را غیرفعال کنند یا ساختمان ها را پاکسازی کنند.

ربات های نظامی را می توان برای انجام یک کار خاص ساخت و برنامه ریزی کرد. معمولا ربات های نظامی کارها را بهتر از انسان ها انجام می دهند.

ربات های نظامی می توانند از انواع مختلفی از سلاح ها استفاده کنند و به نحوی کارآمدتر از انسان ها، این سلاح ها را کنترل کنند.

5- ربات های آموزشی

ربات های آموزشی ،

• اصول رباتیک
• کدنویسی یا برنامه نویسی را در کلاس ها به دانش آموزان می آموزند.

به لطف ربات های قدرتمند و سرگرم کننده آموزشی، معلمان می توانند علاقه و تمرکز کودکان را در طول فرآیند یادگیری حفظ کنند.

اسباب بازی هایی که کودکان را به رباتیک علاقه مند می کنند

هر کودک بسته به سن و علایقی که دارد، اسباب بازی هایی خاصی را دوست دارد. قبل از خرید اسباب بازی برای فرزندتان، بهتر است بدانید برخی از اسباب بازی ها هستند که می توانند به آموزش و درگیر کردن کودک در زمینه رباتیک و سایر زمینه هایی STEM کمک کنند.

پس اگر دوست دارید فرزندتان به علم رباتیک علاقه مند شود، می توانید از یک مربی رباتیک درباره اسباب بازی های مناسب برای سن او سؤال بپرسید.

کودک از طریق بازی چیزهای زیادی را در مورد جهان پیرامون خود می آموزد. بنابراین جای تعجب نیست که اسباب بازی های STEM و اسباب بازی های رباتیک می توانند هضم این موضوعات را برای کودک آسان تر کنند.

هدف

این فناوریها برای جایگزینی ماشین‌ها با انسان استفاده می‌شود. رباتها می‌توانند در هر موقعیت و برای هر منظوری به کار بروند ولی امروزه بسیاری از آن‌ها در محیط‌های خطرناک، فرایندهای تولید یا مکانهایی که انسان قادر به حیات نیست، استفاده می‌شوند. رباتها می‌توانند به هر شکل و قیافه‌ای باشند ولی بعضی از آن‌ها طراحی می‌شوند تا شبیه انسان به نظر برسند. تلاش می‌شود که رباتهای انسان نما بتوانند راه رفتن، حرف زدن، شناختن و مخصوصاً هر چیزی را که انسان می‌تواند انجام دهد، تقلید کنند.

ایده ایجاد ماشین‌هایی که بتوانند به شکل خودکار کار کنند، به دوران قدیم بازمی گردد ولی تحقیق اساسی در مورد استفاده‌ از رباتها تا قرن بیستم انجام نشده بود. امروزه رباتیک یک حوزه از علم با رشد سریع است، هم‌زمان با ادامه پیشرفتهای تکنولوژی، تحقیق، طراحی و ساخت رباتهای جدید در خدمت اهداف عملی متعددی در حوزه‌های خانگی، صنعتی و نظامی انجام می‌گیرد.

ریشه‌شناسی

مرتبط

کلمه ربات برای اولین بار توسط نویسنده‌ای از اهالی چکسلواکی به نام کارل چاپک و در نمایشنامه‌ای به اسم کارخانه ربات‌سازی روسوم در سال ۱۹۲۰ معرفی شد. کلمه روبات از واژه اسلاوی "روبوتا" به دست آمده‌است که در اصل به معنی کارگر به کار می‌رود. نمایشنامه در مورد یک کارخانه است که آدم‌های مصنوعی به نام ربات‌ها تولید می‌کند؛ موجوداتی که می‌توانند با انسان‌ها اشتباه گرفته شوند و این بسیار مشابه ایده‌های مدرن امروزی در مورد انسان نماها است. کارل چاپک این کلمه را متعلق به خودش نمی‌داند، وی یک نامه کوتاه به قسمت ریشه‌شناسی لغات در فرهنگ انگلیسی آکسفورد نوشته‌است که در آن برادرش جوزف چاپک را به عنوان ابداع‌کننده اصلی این کلمه نام برده‌است.

مطابق فرهنگ انگلیسی آکسفورد، کلمه رباتیک اولین بار در نوشته‌ای توسط آیزاک آسیموف، در قسمتی از یک داستان کوتاه علمی تخیلی به نام «دروغگو» به کار برده شد. این داستان اولین بار در مجله علمی تخیلی استوندینگ چاپ شد. در آن هنگام آسیموف خودش نمی‌دانست که این کلمه به نام او ثبت خواهد شد؛ وی فکر می‌کرد همان گونه که علم و تکنولوژی مربوط به وسایل الکترونیکی را الکترونیک می‌نامند، پس رباتیک به علم و تکنولوژی مربوط به رباتها اشاره خواهد داشت. آسیموف در بعضی از آثارش خاطر نشان می‌کند که اولین کاربرد کلمه رباتیک در داستان کوتاه او به نام «سرگردانی» (مجله علمی تخیلی استوندینگ، مارس ۱۹۴۲) بوده‌است

جوزف انگل‌برگر (Joseph Engelberger) را به علت اینکه اولین شرکت رباتیک دنیا را در سال ۱۹۵۶ تأسیس کرد، پدر علم رباتیک لقب داده‌اند. او با همکاری جرج دوول، اولین ربات صنعتی آمریکا را اختراع کرد.

تاریخچه

در سال ۱۹۴۸، نوربرت وینر اصول سایبرنتیک را که اساس روباتیک عملی است تدوین کرد.

رباتهای کاملاً خودمختار در نیمه دوم قرن بیستم ظاهر شدند. ربات Unimate که اولین ربات دیجیتالی و قابل برنامه‌ریزی بود در سال ۱۹۶۱ نصب شد تا قطعات فلزی داغ را از دستگاه ریخته‌گری تحت فشار بردارد و روی هم بگذارد." رُباتهای تجاری و صنعتی امروزه رواج یافته‌اند و برای انجام کارها به شیوه‌ای ارزان‌تر، دقیق‌تر و قابل اطمینان‌تر در مقایسه با انسان‌ها به کار گرفته می‌شوند. همچنین، از آنها برای انجام برخی مشاغل که به دلیل کثیف، خطرناک یا ملال‌آور بودن برای انسان مناسب نیستند، استفاده می‌شود.

ربات‌ها به‌طور گسترده‌ای در تولید، مونتاژ، بسته‌بندی، معدن، حمل و نقل، اکتشافات زمینی و فضایی، جراحی، تسلیحات، تحقیقات آزمایشگاهی، ایمنی و تولید انبوه کالاهای مصرفی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جستارهای وابسته

• هوش مصنوعی
• ربات خودمختار
• رباتیک ابری
• مهندسی مکاترونیک
• مهندسی رباتیک
• سامانه‌های چند عاملی
• اخلاق در هوش مصنوعی