ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. АКТУАЛЬНОСТЬ ОБУЧЕНИЯ РОБОТОТЕХНИКЕ 7
1.1. Введение в главу 7
1.2. Робототехника в будущем 7
1.3. Промышленные роботы 8
1.3.1. Продажи промышленных роботов в мире 9
1.3.2. Продажи промышленных роботов в России 11
1.3.3. Значимость промышленных роботов 12
1.4. Бытовые роботы 12
1.4.1. Существующие разработки бытовых роботов в мире 12
1.4.2. Существующие разработки бытовых роботов в России 13
1.4.3. Значимость бытовых роботов 13
1.5. Роботы-андроиды 14
1.5.1. Существующие разработки роботов-андроидов в мире 14
1.5.2. Существующие разработки роботов-андроидов в России 15
1.5.3. Значимость роботов-андроидов 16
1.6. Военные роботы 17
1.6.1. Существующие разработки военных роботов в мире 17
1.6.2. Существующие разработки военных роботов в России 18
1.6.3. Значимость военных роботов 19
1.7. Риски внедрения роботов 20
1.8. Преимущества роботизации 20
1.9. Программы развития робототехники 21
1.9.1. Национальная технологическая инициатива 22
1.9.2. Робототехнический центр Сколково 23
1.9.3. WorldSkills Russia 24
1.9.4. Другие документы 25
1.10. Вывод по главе 25
ГЛАВА 2. СПОСОБЫ, СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ РОБОТАМ 27
2.1. Введение в главу 27
2.2. Уровни образования 27
2.3. Методы обучения 28
2.3.1. Традиционные методы 28
2.3.2. Современные методы обучения 30
2.4. Обучение робототехническим системам в мире 31
2.5. Обучение робототехнике в университетах Российской Федерации 33
2.5.1. Цели и задачи 33
2.5.2. Учебный план 34
2.5.3. Место робототехники в учебной программе вузов 36
2.5.4. Методы обучения в вузах 39
2.6. Выбранный метод 39
2.7. Модульное обучение 39
2.8. Вывод по главе 42
ГЛАВА 3. ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА 43
3.1. Введение в главу 43
3.2. Рабочая программа в модульном обучении 43
3.2.1. Взаимодействие модуля «приводы» с другими модулями 43
3.2.2. Внутренняя составляющая модуля «приводы» 45
3.2.3. Дисциплина «Современные концепции построения автономных роботов» и её рабочая программа 47
3.2.4. Лабораторная установка для рабочей программы 50
3.3. Предполагаемая лабораторная установка 50
3.4. Техническое обеспечение 51
3.5. Программное обеспечение 51
3.6. Проектирование установки 51
3.7. Навыки, которые получат студенты при работе с установкой 54
3.8. Пример работы с лабораторной установкой 54
3.8.1. Написание алгоритма и программирование платы 54
3.8.2. Программа для управления 55
3.9. Вывод по главе 56
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
5. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 58
6. ПРИЛОЖЕНИЕ
Производительность труда в РФ в несколько раз ниже, чем в других странах. Это тормозит экономику и другие сферы развития страны.
Одной из причин низкой производительности труда Председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев назвал технологическое отставания в ряде отраслей. Важнейшей технологией является робототехника, включающая в себя различные составляющие из разных областей знаний.
Для предотвращения технологического отставания и приведении России к глобальному технологическому лидерству разработана «Национальная Технологическая Инициатива» (НТИ) - программа мер для технологического лидерства России к 2035 году.
В рамках НТИ выделены основные рынки и приоритетные группы технологий. Одной из таких групп является «сенсорика и компоненты робототехники». Для внедрения новых продуктов и сервисов нужно преодолеть технологические барьеры по различным направлениям. В рамках рынка «Нейронет» группы «сенсорика и компоненты робототехники» сформулировано несколько технологических барьеров, связанных с роботом.
Наличие различных отраслей робототехники в профессиональных стандартах, а также в программе WorldSkills сообщает нам, что уже на текущий момент требуются специалисты, занимающиеся в области робототехники.
Для преодоления барьеров, сформулированных в НТИ, нужны специалисты в области робототехники. Но, как говорится, специалистами не рождаются, а становятся. И что-бы ими стать нужно обучать студентов созданию робототехнических устройств.
Для решения проблем обучения студентов робототехнике существуют различные программы и методы обучения. На кафедре ВТиЭ ФТФ АлтГУ в 2018 году открыта одна из таких программ — «Нейроинформационные технологии и робототехнические системы», предназначенная для обучения магистров. Для дисциплины «Современные концепции построения автономных роботов», входящей в её состав учебно-методического комплекса, необходимо разработать рабочую программу и лабораторную установку.
Таким образом, целью работы является - разработать рабочую программу и лабораторную установку по дисциплине «Современные концепции построения автономных роботов» для обучения управлению исполнительными механизмами (приводами) роботов. При этом она должна быть простой, понятной и легко программируемой студентами.
В процессе выполнения квалификационной работы магистра были спроектированы рабочая программа и лабораторная установка для обучения управлению исполнительны-ми механизмами (приводами) роботов по дисциплине «Современные концепции построения автономных роботов».
В процессе создания установки было выполнено следующее:
1) Выделены несколько основных видов роботов на которых базируется лабораторная установка: промышленные, андроиды и им подобные.
2) Выбран модульный метод обучения.
3) Разработан проект РПД на основе модульного метода к обучению.
4) Выбраны средства управления лабораторной установкой.
5) Представлен пример программ для работы с лабораторной установкой.
Установка базируется на плате Nucleo F411RE и управляется при помощи ПК на базе ОС «Windows». Подключение между платой и компьютером происходит через переходник mini-USB - USB, данное соединение эмулируется как COM-порт.
Установка представляет собой манипулятор, имитирующий собой подъёмный кран. Базовой частью манипулятора являются сервоприводы, приводящие манипулятор в движение. Сервоприводы подключаются к плате и управляются с помощью ШИМ-сигналов.
Для ПК написана «программа-интерфейс», которая позволяет в довольно простой форме управлять лабораторной установкой. Программа реализована на платформе Visual Studio на языке С++ с применением класса Windows Forms.
На основе данной работы написана статья [42].
