Использование аддитивных технологий в образовательной робототехнике

Автор: Чинянина Анастасия Сергеевна

Организация: БУ ДО «Омская областная СЮТ»

Населенный пункт: Омская область, г. Омск

Аннотация: аддитивные технологии, в частности 3D-печать, стали мощным инструментом в образовательной робототехнике, революционизируя процесс обучения и делая его более практичным, творческим и доступным. Благодаря 3D-печати ученики могут реализовать свои идеи, развить инженерные навыки и получить практический опыт в создании и программировании роботов.

Ключевые слова: аддитивные технологии, 3D-печать, робототехника, прототип, макет.

 

Аддитивные технологии, более известные как 3D-печать, становятся все более популярными в образовательной робототехнике. Они открывают новые возможности для создания индивидуальных и инновационных роботов, повышают уровень вовлеченности учащихся и развивают ключевые навыки XXI века.

Рассмотрим преимущества использования 3D-печати в образовательной робототехнике:

1. индивидуализация: 3D-печать позволяет учащимся создавать уникальные роботы с индивидуальным дизайном, что стимулирует креативность и способствует более глубокому пониманию процесса проектирования.
2. доступность: 3D-принтеры становятся все более доступными, что позволяет даже небольшим школам использовать их для обучения робототехнике.
3. практическое обучение: 3D-печать позволяет учащимся перевести свои идеи в реальность, работая с физическими объектами, что делает процесс обучения более увлекательным и практичным.
4. развитие навыков: 3D-печать требует от учащихся знания различных программного обеспечения (CAD, CAM), развивает компьютерные навыки, пространственное мышление, навыки решения проблем и навыки работы в команде.

Примеры использования 3D-печати в образовательной робототехнике:

1. Создание корпуса робота. 3D-печать позволяет создавать корпуса роботов с различными формами и размерами, оптимизированные для конкретных задач.
2. Разработка механизмов. Учащиеся могут проектировать и печатать 3D-модели механизмов, таких как шестерни, рычаги, шарниры, для своих роботов.
3. Создание датчиков. 3D-печать позволяет создавать датчики и сенсоры с уникальными формами и функциями, что расширяет возможности роботов.
4. Печать игрушечных роботов. 3D-печать позволяет создавать игрушечных роботов, которые могут быть использованы в образовательных играх для обучения основам робототехники.

Примеры ресурсов для обучения 3D-печати:

1. Thingiverse – сайт с открытым кодом, где можно найти бесплатные модели для 3D-печати.
2. Tinkercad – простой и интуитивно понятный инструмент для проектирования 3D-моделей.
3. Fusion 360 – мощная программа для проектирования и моделирования 3D-моделей.
4. Blender – профессиональное свободное и открытое программное обеспечение для создания трёхмерной компьютерной графики, включающее в себя средства моделирования, скульптинга, анимации, симуляции, рендеринга, постобработки и монтажа видео со звуком, компоновки с помощью «узлов», а также создания 2D-анимаций[1].

В рамках подготовки учебно-тематического плана по образовательной робототехнике следует учесть возможности аддитивных технологий для разнообразия занятий и повышения заинтересованности обучающихся.

1. Создание персонализированных учебных курсов

3D-печать позволяет создавать специализированные учебные материалы для различных уровней обучения и специальностей.

Например, можно создать учебные наборы с различными степенями сложности для начинающих и опытных учащихся.

 Это позволяет каждому учащемуся получить индивидуальный подход к обучению.

2. Создание программно-аппаратных комплектов

3D-печать позволяет создавать собственные программно-аппаратные комплекты для обучения робототехнике.

Эти комплекты могут включать в себя 3D-печатные корпуса, механизмы и датчики, а также программное обеспечение для управления роботами.

 Это открывает новые возможности для индивидуального проектирования и творчества.

3. Разработка профессиональных навыков

3D-печать может использоваться для обучения студентов профессиональным навыкам в области инженерии и робототехники.

 Например, студенты могут заниматься проектированием и изготовлением 3D-печатных деталей для промышленных роботов.

 Это позволяет им получить практические навыки, которые будут требоваться им в их будущей карьере.

4. Создание учебных симуляторов

3D-печать позволяет создавать физические модели симуляторов для обучения робототехнике.

Эти модели могут использоваться для отработки навыков управления роботами в безопасной и управляемой среде.

Это особенно важно для обучения сложным операциям и процедурам.

5. Увеличение доступности робототехники

3D-печать делает робототехнику более доступной для всех учащихся, независимо от их финансового положения.

Это позволяет расширить доступ к обучению робототехнике и развивать интерес к науке и технологиям у широкого круга людей.

Аддитивные технологии, такие как 3D-печать, всё чаще используются в образовательной робототехнике. Это позволяет сделать процесс обучения более интересным, практичным и доступным. Преимущества использования 3D-печати в образовательной робототехнике[2]:

 

• Создание уникальных конструкций: 3D-печать позволяет создавать индивидуальные детали и элементы роботов, что делает их более функциональными и интересными.
• Свобода творчества: Ученики могут проектировать и создавать собственные детали, реализуя свои идеи.
• Развитие инженерных навыков: Работа с 3D-моделями и печатью развивает пространственное мышление, понимание принципов работы механизмов и навыки конструирования.
• Доступность материалов: 3D-печать позволяет использовать широкий спектр материалов, включая пластик, металл, дерево и керамику.
• Экономия: Печать деталей на месте позволяет сократить расходы на покупку готовых комплектующих.

Одним из главных преимуществ аддитивных технологий в образовательной робототехнике является использование технологий 3D-печати для реализации проектной деятельности обучающихся. Рассмотрим некоторые примеры учебных проектов:

1. Робот-манипулятор: Ученики могут создавать 3D-модели и печатать детали для робота-манипулятора, программируя его для выполнения различных задач.
2. Робот-следопыт: Ученики могут разработать 3D-модель и напечатать шасси для робота-следопыта, оснащая его датчиками и программируя алгоритм движения.
3. Робот-игрушка: Ученики могут создать и напечатать корпус для робота-игрушки, интегрировав в него электронные компоненты и программируя его поведение.

Использование аддитивных технологий в образовательной робототехнике – это перспективное направление, которое позволяет сделать обучение более интересным, практичным и доступным.

3D-печать предоставляет новые возможности для образовательной робототехники, повышая ее доступность, увлекательность и практическую ценность. Она позволяет учащимся развить ключевые навыки XXI века, способствует индивидуализации обучения и делает процесс обучения более эффективным.

3D-печать открывает новые перспективы для образовательной робототехники. Она делает обучение более интересным, интерактивным и практичным. Она также позволяет разрабатывать индивидуальные учебные программы и создавать собственные программно-аппаратные комплекты, что способствует развитию творчества и инноваций. В будущем 3D-печать будет играть еще более важную роль в обучении робототехнике, делая ее более доступной, занимательной и эффективной.

 

Список использованной литературы

1. Кронистер, Дж. BlenderBasics / Джеймс Кронистер. - 4-rd edition (русское издание. - PacktPublishing, 2012.
2. Ким, П. А. Об использовании аддитивных технологий в курсе робототехники / П. А. Ким // Образовательная робототехника: состояние, проблемы, перспективы: Сборник статей Международной научно-практической конференции, Новосибирск, 25–27 октября 2017 года / Под редакцией А.А. Ступина. – Новосибирск: Новосибирский государственный педагогический университет, 2017. – С. 93-96. – EDN XUMMMO.

Опубликовано: 19.10.2024