Робототехник (роботехник)

Где, как и кем работать

Выпускник сможет проектировать составные части и целые мехатронные системы, разрабатывать для них документацию и оформлять патенты, собирать, испытывать, совершенствовать, корректировать и чинить механизмы. Также можно заняться исследовательской работой или преподаванием, ведь наука не стоит на месте, а передавать знания нужно и новому поколению коллег, и работникам других отраслей, в которых используются автоматы и роботы.

Перспективы и заработок инженеров зависят от опыта и сферы деятельности. Заработная плата варьируется: молодой техник может рассчитывать на 30 тысяч рублей, при наличии опыта доход в два раза больше, а для высококвалифицированного разработчика — до 100 тысяч и выше, особенно на руководящей должности. При наличии деловой хватки возможно открытие собственного дела.

Будь то частное или государственное предприятие, производственное, коммерческое, научное или образовательное учреждение, работа найдется всегда: мехатроников и робототехников не хватает, в дальнейшем спрос на них будет расти, а свежие силы требуются в любой области, где не обойтись без высоких технологий.

Программа курса

Онлайн-курс состоит из десяти недель обучения.

Раздел 1 Значение робототехники в автоматизации промышленного производства. Основные понятия и определения.

1.1 Введение в курс. История автоматизации производства.

1.2 Промышленный робот и манипулятор. Основные классы роботов.

1.3 Классификация промышленных роботов.

1.4 Особенности применения роботов. Гибкие производственные системы (ГПС).

Раздел 2 Исполнительные устройства роботов.

2.1 Кинематика многозвенных манипуляторов. Рабочая зона манипуляторов. Задачи кинематического исследования.

2.2 Конструкции манипуляторов промышленных роботов. Изучение структуры, кинематической схемы манипулятора робота «Робин РСС-1 Сфера».

2.3 Изучение кинематических характеристик передаточных механизмов промышленного робота «Робин РСС-1 Сфера».

2.4 Захватные устройства.

2.5 Приводы промышленных роботов.

Раздел 3 Кинематический анализ механизмов.

3.1 Аналитическое определение положений, скоростей и ускорений звеньев манипулятора.

3.2 Определение положений и скоростей звеньев манипулятора методом планов.

3.3 Определение ускорений звеньев манипулятора методом планов.

Раздел 4 Системы программного и адаптивного управления роботов.

4.1 Общая структура системы управления промышленных роботов.

4.2 Системы циклового, позиционного и контурного управления. Основные функции программного обеспечения.

4.3 Адаптация и уровни адаптации. Программное обеспечение систем управления адаптивных роботов. Системы интеллектуального управления роботами.

Раздел 5 Системы очувствления роботов.

5.1 Информационно-сенсорные системы. Системы технического зрения и локационные системы. Изучение работы роботизированного сборочного стенда с техническим зрением.

5.2 Тактильные и силомоментные системы очувствления.

5.3 Общая функциональная схема системы управления роботизированного комплекса механической обработки на базе робота «Робин РСС-1 Сфера».

Раздел 6 Автоматизированные системы контроля и диагностики РТК.       

6.1 Диагностирование состояния технологического оборудования и роботов в составе роботизированного технологического комплекса (РТК). Контроль состояния режущего инструмента.

6.2 Контрольно-измерительные системы для обработки детали.

Раздел 7 Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы.

7.1 Системы командного и копирующего управления манипуляторами. Полуавтоматические системы управления манипуляторами. Управляющие рукоятки.

7.2 Дистанционные системы управления роботами.

Раздел 8 Применение робототехнических систем.

8.1 Применение промышленных роботов на основных технологических операциях. Сборочные робототехнические комплексы.

8.2 Сварочные робототехнические комплексы.

8.3 Робототехнические комплексы для нанесения покрытий.

8.4 Применение промышленных роботов на вспомогательных технологических операциях. Роботизированные технологические комплексы механообработки.

8.5 Роботизированные технологические комплексы штамповки.

8.6 Роботизированные технологические комплексы специального назначения.

Раздел 9 Автоматизированные технологии проектирования и подготовки производства: T-FLEX ЧПУ, T-FLEX.CAD, T-FLEX/ТЕХНО ПРО.

Заключение. Основные выводы и итоги курса.

Перед итоговой аттестацией проводится вебинар.

Раздел 10 Итоговая аттестация.

Промышленный дизайн и авиастроение

Онлайн-смены в детском технопарке «Москва» продлятся с 1 июня до 31 августа. Ребята старше 14 лет смогут поучаствовать в воркшопах по робототехнике, нанотехнологиям, энергетике, промышленному дизайну, авиастроению. Интерактивное обучение будет проходить в виде тестов, викторин, мозговых штурмов и видеозагадок. В конце каждой смены школьники будут презентовать свои работы, за которые получат сертификат.

Кроме того, в детском технопарке «Москва» каждую неделю будут проходить экспресс-курсы:

— «Промдизайн: мир предметов»;

— «Нанотехнологии в современном мире»;

— «Проектирование экологически чистых источников энергии»;

— «Теория решения изобретательских задач и аддитивные технологии»;

— «Изучение электроники беспилотных летательных аппаратов и практические полеты»;

— «Создание роботов: изучение микропроцессоров Arduino».

Общение между учениками и преподавателями будет проходить в мессенджерах и видеочатах. С расписанием курсов можно познакомиться на странице детского технопарка в социальной сети «В контакте».

Робототехника в физике, математике, информатике

Робототехника все чаще применяется в предметах естественно-математического цикла. К ним относятся математика, информатика, физика, химия, биология. Возможно применение элементов робототехники для проведения лабораторных работ и экспериментов по физике. Это позволяет сделать занятия более наглядными и интересными.

Она гармонично сочетается и с дополнительным образованием, и для внеурочной деятельности, для обучения предметам школьной программы. При этом полностью выполняются требования ФГОС. Робототехника подходит для всех возрастов — от дошкольников до профессионального образования.

Проведение занятий с применением робототехнических конструкторов является обучением в процессе игры и в то же время техническим творчеством. Это позволяет воспитать активных, заинтересованных своим делом, самостоятельных людей.

Использование робототехники как инновационной методики на занятиях в обычных школах, в детских садах, учреждениях дополнительного образования дают возможность равного доступа детей всех социальных слоев к новейшим образовательным технологиям.

Образовательная робототехника предоставляет шанс на раннем этапе выявить техническую предрасположенность учащихся и совершенствовать их в этом направлении.

2. Применение блока Lego EV3 и встроенного приложения

Вторым методом является проведение эксперимента с использованием только блока EV3, датчиков и моторов, не прибегая к среде программирования с использованием компьютера. Непосредственно на самом блоке есть встроенная среда программирования, где можно проводить эксперименты и документировать результаты.

Модуль EV3 поставляется с простым в использовании приложением для документирования данных. Это приложение установлено непосредственно на модуле. Открывая это приложение слева можно увидеть область графика.

Подключив к модулю EV3 датчик можно увидеть на графике текущие показания датчика. Если подключить мотор, то это будут показания, поступающие с энкодера (встроенного датчика вращения).

С правой стороны от графика будут отображены значения (начиная сверху):

• текущее показание
• самое высокое показание
• самое низкое показание и среднее показание

Длительность проведения эксперимента будет отображаться, только когда выполняется эксперимент. Более подробно все шаги по настройке и проведению эксперимента описаны в руководстве пользователя, которое также встроено в среду программирования Лего.

Список колледжей, в которых можно получить профессию Робототехника (роботехника)

CCУЗ

Средний балл аттестата

• Бюджет

• Платно

• Стоимость в год

Сортировать вузы

по баллу аттестата (бюджет)по баллу аттестата (платно)по стоимости в годпо возрастаниюпо убываниюпо возрастаниюпо убываниюпо возрастаниюпо убыванию

• ЕкатеринбургГосударственный

  Направления обучения: банковское дело; операционная деятельность в логистике; техническая эксплуатация и обслуживание роботизированного производства и еще 21 направление

  24 программы

  от 4.22Средний балл аттестата бюджет в 2019 году450 мест

  от 4.17Средний балл аттестата платно в 2019 году515 мест

  450Бюджетных мест в 2020 году

  515Платных мест в 2020 году

  от 38 000Стоимость в год в 2020 году

  24 программы

• МоскваГосударственный

  Направления обучения: информационные системы и программирование; техника и искусство фотографии; техническая эксплуатация и обслуживание роботизированного производства и еще 15 направлений

  18 программ

  от 3.85Средний балл аттестата бюджет в 2020 году565 мест

  от 3.82Средний балл аттестата платно в 2020 году210 мест

  565Бюджетных мест в 2020 году

  210Платных мест в 2020 году

  от 48 000Стоимость в год в 2020 году

  18 программ

• МоскваГосударственный

  Направления обучения: фармация; информационные системы и программирование; техническая эксплуатация и обслуживание роботизированного производства и еще 17 направлений

  20 программ

  от 3.68Средний балл аттестата бюджет в 2017 году375 мест

  от 3.81Средний балл аттестата платно в 2017 году828 мест

  375Бюджетных мест в 2017 году

  828Платных мест в 2017 году

  от 80 000Стоимость в год в 2017 году

  20 программ

• СамараГосударственный

  Направления обучения: автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям); техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям); техническая эксплуатация и обслуживание роботизированного производства и еще 10 направлений

  13 программ

  от 3.61Средний балл аттестата бюджет в 2019 году380 мест

  от 4.25Средний балл аттестата платно в 2019 году60 мест

  380Бюджетных мест в 2020 году

  60Платных мест в 2020 году

  от 24 042Стоимость в год в 2020 году

  13 программ

• МоскваГосударственный

  Направления обучения: строительство и эксплуатация зданий и сооружений; техническое обслуживание и ремонт двигателей, систем и агрегатов автомобилей; техническая эксплуатация и обслуживание роботизированного производства и еще 26 направлений

  5 подразделений 29 программ

  от 3.72Средний балл аттестата бюджет в 2019 году650 мест

  от 3.58Средний балл аттестата платно в 2019 году850 мест

  650Бюджетных мест в 2020 году

  850Платных мест в 2020 году

  от 36 000Стоимость в год в 2020 году

  5 подразделений
  29 программ

• Санкт-ПетербургГосударственный

  Направления обучения: монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий; токарь на станках с числовым программным управлением; техническая эксплуатация и обслуживание роботизированного производства и еще 9 направлений

  12 программ

  от 3.51Средний балл аттестата бюджет в 2019 году250 мест

  от -Средний балл аттестата платно в 2020 году0 мест

  250Бюджетных мест в 2020 году

  Платных мест в 2020 году

  12 программ

• ТулаГосударственный

  Направления обучения: техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям); компьютерные системы и комплексы; техническая эксплуатация и обслуживание роботизированного производства и еще 13 направлений

  16 программ

  от 3.57Средний балл аттестата бюджет в 2019 году400 мест

  от 3.8Средний балл аттестата платно в 2018 году50 мест

  400Бюджетных мест в 2019 году

  50Платных мест в 2019 году

  от 35 000Стоимость в год в 2019 году

  16 программ

Колледжи на профессию «Робототехник (роботехник)»

Выберите свой колледж или техникум, в котором вы получите среднее профессиональное образование и приобретете профессию «Робототехник (роботехник)». Перейдите на страницу выбранного учебного заведения и узнайте детали обучения на Робототехника (роботехника).

Как проходит обучение робототехнике у детей?

Уроки робототехники для начинающих помогут активному развитию малыша. Главная сложность подобных занятий заключается в том, что ученики пока ещё не знают о многих технических аспектах и могут не понимать зависимость одних механизмов от других. Однако, именно при помощи данных уроков ребёнок научится уверенно создавать механизмы на основе конструктора, изучит детали машин, гидравлики и иных механизмов, а также узнает некоторые особенности взаимодействия разработок с внешним миром. Так, даже детские модели роботов сейчас снабжены специальными модулями-датчиками. Ответственный подход ребёнка позволит погрузиться в некоторые основы физики (электричество, акустика, радиолокация). Детей знакомят и с основами языка программирования. Разумеется, сам процесс обучения представлен как в игровых формах, так и в полноценных практических занятиях. Родитель имеет возможность записать ребёнка на специальные курсы или разовые занятия. Основы робототехники для малышей прописаны в специализированной литературе. 

Итак, резюмируем.

Как учиться малышу?

• обучающие игры или приложения (обзор в нашей статье https://robostudio.site/blog/post/5-igr-kotoryye-nauchat-vashego-rebenka-programmirovat/);
• специализированная литература (более сложный вариант, так как требуется усидчивость);
• обучающие видео (также требуется усидчивость);
• специализированные курсы (самый оптимальный вариант). 

С какими сложностями вы столкнетесь?

• неусидчивость ребенка;
• сложности в понимании азов механики, физики.

Информационные ресурсы

1. Козырев Ю.Г. Захватные устройства и инструменты промышленных роботов : учебное пособие / Ю.Г. Козырев. – М. : Кнорус, 2016. – 318с.
2. Лукинов А. П. Проектирование мехатронных и робототехнических устройств : учебное пособие / А. П. Лукинов. – СПб. : Лань, 2012. – 605 с.: ил. – URL: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=2765
3. Теория механизмов и машин. Проектирование элементов и устройств технологических систем электронной техники : учебник для бакалавриата и магистратуры / Ивашов Е. Н., Лучников П. А., Сигов А. С., Степанчиков С. В. ; под ред. А. С. Сигова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Юрайт, 2016. – 369 с. – Режим доступа ЭБС Юрайт: https://www.biblio-online.ru/book/39A9EDCC-5C89-4783-8DA8-81321BE4907E
4. Горбенко Т. И. Основы мехатроники и робототехники : учебное пособие / Т. И. Горбенко, М. В. Горбенко ; Том. гос. ун-т. – Томск : Томский государственный университет, 2012. – 125 с. – URL: http://vital.lib.tsu.ru/vital/access/manager/Repository/vtls:000429173

Чемпионаты по робототехнике

2019: Россияне победили на международном чемпионате робототехники в Сингапуре

Совместная команда Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Института проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) одержала победу на открытом Чемпионате Азии по подводной робототехнике — Singapore AUV Challenge-2019, который проходил в Сингапурском политехническом университете с 8 по 11 марта 2019 года.

Как рассказали TAdviser в ДВФУ 12 марта 2019 года, в рамках чемпионата был представлен аппарат, который называется Pandora. Он готовился специально для чемпионата. Робот умеет выполнять различные функции под водой, в частности, распознавать отдельные предметы при помощи глаз-видеокамер, перевозить грузы, поднимать и сбрасывать их в определенном месте. Подробнее .

Виртуальные миры и интерактивные карты

Детский технопарк «Байтик» подготовил программу для школьников первых — четвертых классов. Для них с 1 по 11 июля пройдет летняя GEO-смена. Ребята примут участие в исследованиях и экспериментах, создадут интерактивную карту природных зон, узнают много интересного о разных странах, будут проектировать виртуальные миры и  разрабатывать 3D-игры. Записаться на участие в смене можно на сайте технопарка.

Для учеников пятых — седьмых классов с 1 июня по 1 июля пройдет курс «Школа юного инженера». Школьники познакомятся с электричеством и будут собирать работающие схемы. Преподаватели расскажут, что такое реверсивный инжиниринг и зачем нужны 3D-сканеры. Ребята научатся создавать трехмерные объекты в специальных программах. Запись на курс доступна на сайте технопарка.

Где применяется робототехника

Робототехнику можно применять во всех видах образования:

• в начальном
• в основном общем образовании
• в среднем (полном) общем образовании
• в начальном профессиональном образовании
• в специальном (коррекционном) обучении

Необходимо создать такие условия для обучающихся, при которых формируется интерес к инженерной и информационной отраслям. Очевидно, что робототехника должна интегрироваться в основную образовательную программу как дисциплина дополнительного образования.

Она не связана с учебными предметами напрямую, но у нее есть свой набор задач, позволяющий развивать творческое мышление и обеспечить опережающее обучение.

Формируемые компетенции

• (15.03.06 Мехатроника и робототехника ОПК2) Способность владеть физико-математическим аппаратом, необходимым для описания мехатронных и робототехнических систем;
• (15.03.06 Мехатроника и робототехника ПК1) Способность составлять математические модели мехатронных и робототехнических систем, их подсистем и отдельныхэлементов и модулей, включая информационные, электромеханические, гидравлические, электрогидравлические, электронные устройства и средства вычислительной техники;
• (15.03.06 Мехатроника и робототехника ПК4) Способность осуществлять анализ научно-технической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в области средств автоматизации и управления, проводить патентный поиск;
• (15.03.06 Мехатроника и робототехника ПК7) Способность участвовать в составлении аналитических обзоров и научно-технических отчетов по результатам выполненной работы, в подготовке публикаций по результатам исследований и разработок мехатронных и робототехнических систем.

Заключение

На этой ноте мы завершаем обзор робототехнических платформ для использования в образовательных учреждениях. Давайте кратенько подведём итоги и сделаем выводы на основании анализа наборов популярных конструкторов.

Почему LEGO так популярен?

Из всех представленных на сегодняшний день робототехнических комплексов наибольшую известность имеет, конечно же, LEGO. Помимо маркетинговой составляющей данная платформа хороша своей систематизацией. Всё железо согласовано с программным обеспечением, по работе с которым в свою очередь разработаны качественные методическими материалами. Существует даже образовательная академия LEGO Education. На сайте представлены различные курсы и тренинги. Регулярно проводятся мастер-классы. Видно, что уровень действительно серьёзный.

Проблема импортозамещения

Да, тот же ТРИК может конкурировать с LEGO в плане железа. У отечественной разработки навороченный контроллер, двигатели и т.д. Но вот в плане программного обеспечения и согласованной с ним методической базы ТРИК пока сильно отстаёт. Опять же по уровню сложности российский конструктор ближе к уровню Arduino и Raspberry Pi. Для начинающих он плохо подходит. Почему спрашивается? Тут нужно разобраться, чем же вообще отличается та же Arduino от LEGO.

Отличия Arduino от Lego

Если кратко, то в EVE3 вы просто берёте контроллер, который уже имеет и экран и кнопки и соответствующие порты. Подключаете нужный двигатель и датчики. А затем заливаете на него программу, написанную в интуитивно понятной графической среде. Всё просто как дважды два. Открытая же платформа, например, на базе Arduino подразумевает, что вы собираете этот контроллер самостоятельно. Выбираете плату, затем экранчик, набор кнопок и т.д. Именно поэтому, основной упор в робототехнических кружках, функционирующих на базе ВУЗов и ССУЗов, делается на конструировании с использованием одноплатных компьютеров.

Площадка развития образовательной робототехники

Наша площадка не исключение. Тем, кто уже освоил базовые и ресурсные наборы от Lego, мы предлагаем попробовать свои силы в работе над серьёзными проектами в области робототехники. Так студенты старших курсов активно занимаются изучением Arduino-подобных конструкторов Йодо и Амперка. Наиболее сообразительные впоследствии выходят на уровень разработки собственных прикладных устройств без использования робототехнических конструкторов.

Например, сейчас ведётся разработка уникальной системы контроля доступа и учета рабочего времени. В её основе как раз будет микроконтроллер на базе Raspberry Pi. Про эту систему и про другие интересные проекты мы более подробно поговорим в следующих выпусках. Ну а на сегодня это всё. С вами был Денис Курец. Специально для Республиканской площадки развития образовательной робототехники «Russian Robotics» в ГПОУ «ВПТ». Не забываем ставить палец вверх и делиться этим материалом со своими друзьями. Увидимся в следующем выпуске. Всем пока.