Ημερίδα «Εκπαιδευτική Ρομποτική»Ημερίδα «Εκπαιδευτική Ρομποτική»

Πύργος, 28 Φεβρουαρίου 2011Πύργος, 28 Φεβρουαρίου 2011

““Τι είναι η Ρομποτική - Τι είναι η Ρομποτική - τα οφέλη από την εισαγωγή της τα οφέλη από την εισαγωγή της

στην εκπαίδευσηστην εκπαίδευση””

Νίκος Αδαμόπουλος Νίκος Αδαμόπουλος

Μηχανικός Η/Υ & Πληροφορικής, Μηχανικός Η/Υ & Πληροφορικής, MScMScΕκπαιδευτικός Πληροφορικής ΔΕΕκπαιδευτικός Πληροφορικής ΔΕ

Υπεύθυνος ΚΕΠΛΗΝΕΤ ΔΔΕ ΗλείαςΥπεύθυνος ΚΕΠΛΗΝΕΤ ΔΔΕ Ηλείας

adamopou@sch.gradamopou@sch.grhttp://dide.ilei.sch.gr/keplinethttp://dide.ilei.sch.gr/keplinet

2

ΠεριεχόμεναΠεριεχόμενα

ΡομποτικήΡομποτική ΕισαγωγήΕισαγωγή Ιστορικά στοιχείαΙστορικά στοιχεία Τεχνικά στοιχείαΤεχνικά στοιχεία ΕφαρμογέςΕφαρμογές

Εκπαιδευτική ΡομποτικήΕκπαιδευτική Ρομποτική Θεωρητικό και μεθοδολογικό πλαίσιοΘεωρητικό και μεθοδολογικό πλαίσιο Σκοποί – οφέληΣκοποί – οφέλη ΠαραδείγματαΠαραδείγματα

3

ΕισαγωγήΕισαγωγή

Ρομπότ (Ρομπότ (RobotRobot) ) Είναι ηλεκτρομηχανικές Είναι ηλεκτρομηχανικές

συσκευές οι οποίες συσκευές οι οποίες ελέγχονται μέσω ελέγχονται μέσω προγραμματισμού και προγραμματισμού και μπορούν να εκτελούν μπορούν να εκτελούν εργασίες αυτόνομα.εργασίες αυτόνομα.

Πολλές φορές η εμφάνιση Πολλές φορές η εμφάνιση και οι κινήσεις τους δίνουν και οι κινήσεις τους δίνουν την εντύπωση ότι διαθέτουν την εντύπωση ότι διαθέτουν ευφυΐα.ευφυΐα.

Ρομποτική (Ρομποτική (RoboticsRobotics) ) Είναι ο κλάδος της Είναι ο κλάδος της

τεχνολογίας που ασχολείται τεχνολογίας που ασχολείται με το σχεδιασμό, με το σχεδιασμό, κατασκευή, λειτουργία, κατασκευή, λειτουργία, εφαρμογή των ρομπότ.εφαρμογή των ρομπότ.

Σχετίζεται με διάφορες Σχετίζεται με διάφορες επιστήμες, όπως η επιστήμες, όπως η ηλεκτρονική, μηχανική ηλεκτρονική, μηχανική (engineering), μηχανολογία (engineering), μηχανολογία (mechanics), πληροφορική.(mechanics), πληροφορική.

4

Ιστορικά στοιχείαΙστορικά στοιχεία

Ετυμολογία: Το 1921 ο Τσέχος Karel

Čapek παρουσίασε το θεατρικό έργο επιστημονικής φαντασίας “R.U.R. - Rossum's Universal Robots” *

Το 1941 ο Isaac Asimov χρησιμοποίησε τον όρο Robotics στο έργο επιστημονικής φαντασίας “Liar!”

* το τσέχικο “ρομπότα” σημαίνει “καταναγκαστική εργασία”.

5

Ιστορικά στοιχείαΙστορικά στοιχεία

Μέχρι τον 1ο αιώνα μ.Χ. έχουμε Μέχρι τον 1ο αιώνα μ.Χ. έχουμε περιγραφές για πάνω από 100 περιγραφές για πάνω από 100 μηχανήματα και αυτομάτα, ένα μηχανήματα και αυτομάτα, ένα πυροσβεστικό, μια μηχανή που πυροσβεστικό, μια μηχανή που λειτουργεί με κέρμα, ατμοκίνητη λειτουργεί με κέρμα, ατμοκίνητη συσκευή («Πνευματικά» και συσκευή («Πνευματικά» και «Αυτόματα», Ήρων ο Αλεξανδρεύς).«Αυτόματα», Ήρων ο Αλεξανδρεύς).

Το 1495 μ.Χ. έχουμε σχέδια για έναν Το 1495 μ.Χ. έχουμε σχέδια για έναν μηχανικό ιππότη από τον Leonardo da μηχανικό ιππότη από τον Leonardo da Vinci.Vinci.

Το 1961 μ.Χ. έχουμε το 1ο Το 1961 μ.Χ. έχουμε το 1ο εγκατεστημένο βιομηχανικό ρομπότ εγκατεστημένο βιομηχανικό ρομπότ Unimate.Unimate.

6

Αισθητήρες Αισθητήρες (sensors)(sensors) ΚάμερεςΚάμερες Επιταχυνσιόμετρα Επιταχυνσιόμετρα ΓυροσκόπιαΓυροσκόπια Μαγνητικής πυξίδαςΜαγνητικής πυξίδας Έκτασης και κάμψηςΈκτασης και κάμψης Δύναμης – βάρους – πίεσης Δύναμης – βάρους – πίεσης ΘερμοκρασίαςΘερμοκρασίας ΥγρασίαςΥγρασίας Ηλεκτρικής τάσης – ρεύματοςΗλεκτρικής τάσης – ρεύματος Επαφής Επαφής Απόστασης (Απόστασης (laser laser - υπερήχων)- υπερήχων) Γωνίας - στροφώνΓωνίας - στροφών ΧρώματοςΧρώματος Έντασης φωτόςΈντασης φωτός Ταχύτητας – ροήςΤαχύτητας – ροής

ΕνεργοποιητέςΕνεργοποιητές (actuators) (actuators) ΣερβομηχανισμοίΣερβομηχανισμοί Ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδεςΗλεκτρομαγνητικές βαλβίδες ΚινητήρεςΚινητήρες Βηματικοί κινητήρεςΒηματικοί κινητήρες Γραμμικοί ενεργοποιητέςΓραμμικοί ενεργοποιητές Περιστροφικοί ενεργοποιητέςΠεριστροφικοί ενεργοποιητές LedLed ΠροβολείςΠροβολείς Ασύρματοι πομποίΑσύρματοι πομποί

Λογισμικό ελέγχου(επεξεργασία των δεδομένων

και λήψη αποφάσεων)ΕνεργοποιητέςΑισθητήρες

7

Τύποι ρομπότΤύποι ρομπότ

Ρομποτικοί βραχίονεςΡομποτικοί βραχίονες Αυτόματα οχήματα εδάφουςΑυτόματα οχήματα εδάφους

Με ρόδεςΜε ρόδες Με ερπύστριεςΜε ερπύστριες

Αυτοκινούμενα με 4, 6 ή περισσότερα πόδιαΑυτοκινούμενα με 4, 6 ή περισσότερα πόδια Αυτόματες υποθαλάσσιες συσκευέςΑυτόματες υποθαλάσσιες συσκευές Αυτόματες ιπτάμενες συσκευέςΑυτόματες ιπτάμενες συσκευές ΑνθρωποειδήΑνθρωποειδή Βιομηχανικά ρομπότ (κατεργασία υλικών, Βιομηχανικά ρομπότ (κατεργασία υλικών,

συναρμολόγηση, κλπ)συναρμολόγηση, κλπ) ++++++

8

Εφαρμογές στη βιομηχανίαΕφαρμογές στη βιομηχανία

9

Μεταφορές Μεταφορές Διαχείριση εμπορευμάτωνΔιαχείριση εμπορευμάτων

10

Αυτόματοι χώροι στάθμευσηςΑυτόματοι χώροι στάθμευσης

11

Αυτόματος καθαρισμόςΑυτόματος καθαρισμός

12

Στρατιωτικές εφαρμογές Στρατιωτικές εφαρμογές - Διάσωση- Διάσωση

13

Διαστημικές εφαρμογέςΔιαστημικές εφαρμογές

14

Εφαρμογές στην ΙατρικήΕφαρμογές στην Ιατρική

15

Προσθετικά μέληΠροσθετικά μέλη

16

«Βιονικό» τεχνητό χέρι ελέγχεται με τη «Βιονικό» τεχνητό χέρι ελέγχεται με τη σκέψη...σκέψη...

17

Ρομποτικό χάπι ενδοσκόπησης με Ρομποτικό χάπι ενδοσκόπησης με ασύρματη μετάδοσηασύρματη μετάδοση

18

«Έξυπνο χάπι» ξέρει πού να παραδώσει «Έξυπνο χάπι» ξέρει πού να παραδώσει το φάρμακοτο φάρμακο

19

Ιατρικά μικρορομπότΙατρικά μικρορομπότ

20

Ρομπότ & τέχνηΡομπότ & τέχνη

21

Εκπαιδευτική ρομποτικήΕκπαιδευτική ρομποτική

Εκπαίδευση με τη Εκπαίδευση με τη βοήθεια των ρομπότ βοήθεια των ρομπότ & εκπαίδευση & εκπαίδευση για τα ρομπότγια τα ρομπότ..

Οι μαθητές καλούνται Οι μαθητές καλούνται να συνεργαστούν ώστε να συνεργαστούν ώστε να κατασκευάσουν ένα να κατασκευάσουν ένα ρομπότ και να ρομπότ και να προγραμματίσουν τη προγραμματίσουν τη λειτουργία του ώστε να λειτουργία του ώστε να λύσουν ένα πρόβλημα λύσουν ένα πρόβλημα του πραγματικού του πραγματικού κόσμου.κόσμου.

22

Εκπαιδευτική ρομποτικήΕκπαιδευτική ρομποτική

Οι μαθητές όλων των βαθμίδων, εξοικειωμένοι σε σημαντικό βαθμό με τις νέες τεχνολογίες, δείχνουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον και δηλώνουν ενθουσιασμένοι όταν έρχονται σε επαφή με εφαρμογές ρομποτικής.

Με τη βοήθεια ρομποτικών κατασκευών μπορεί να εκτελεστεί ένα μεγάλο φάσμα πειραμάτων που καλύπτει πολλά γνωστικά αντικείμενα.

Η ραγδαία μείωση του μέσου κόστους απόκτησης ενός ρομποτικού κιτ ή συσκευής, σε συνδυασμό με την ύπαρξη νέων εργαλείων οπτικού προγραμματισμού, καθιστούν την εκπαιδευτική ρομποτική πιο προσιτή και δελεαστική από ποτέ.

23

Θεωρητικό & μεθοδολογικό πλαίσιοΘεωρητικό & μεθοδολογικό πλαίσιο

Η αξιοποίηση των τεχνολογικών εργαλείων για την ανάπτυξη εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων είναι συμβατή με:

τη θεωρία κατασκευής της γνώσης (constructivism) όπως αυτή κυρίως αναπτύχθηκε από τον Piaget

την κατασκευαστική χρήση της εκπαιδευτικής τεχνολογίας (constuctionism) όπως αυτή διατυπώνεται από τον Papert.

CConstructionism - το μαστόρεμα της γνώσηςonstructionism - το μαστόρεμα της γνώσης::

«οι μαθητευόμενοι οικοδομούν πιο«οι μαθητευόμενοι οικοδομούν πιο αποτελεσματικά τη γνώση αποτελεσματικά τη γνώση ότανόταν εμπλέκονται ενεργά στηεμπλέκονται ενεργά στη σχεδίαση και κατασκευήσχεδίαση και κατασκευή

(χειρωνακτική και ψηφιακή)(χειρωνακτική και ψηφιακή) πραγματικών αντικειμένων πουπραγματικών αντικειμένων που έχουν νόημα για τους ίδιους, είτεέχουν νόημα για τους ίδιους, είτε αυτά είναι κάστρα από αυτά είναι κάστρα από

άμμο,άμμο, είτε κατασκευές Lείτε κατασκευές Legoego και και προγράμματα υπολογιστών, προγράμματα υπολογιστών, είτεείτε μια θεωρία για το σύμπαν…»μια θεωρία για το σύμπαν…» ( (Papert, 1991)Papert, 1991)

24

Εκπαιδευτικοί στόχοιΕκπαιδευτικοί στόχοι

Ανάπτυξη ερευνητικού πνεύματος και Ανάπτυξη ερευνητικού πνεύματος και επιστημονικής μεθοδολογίας.επιστημονικής μεθοδολογίας.

Καλλιέργεια και ανάπτυξη πολύτιμων νοητικών Καλλιέργεια και ανάπτυξη πολύτιμων νοητικών δεξιοτήτων (αναλυτική και συνθετική σκέψη, δεξιοτήτων (αναλυτική και συνθετική σκέψη, δημιουργικότητα, κριτική σκέψη κ.α.).δημιουργικότητα, κριτική σκέψη κ.α.).

Απόκτηση χρήσιμων τεχνολογικών δεξιοτήτων.Απόκτηση χρήσιμων τεχνολογικών δεξιοτήτων. Ανάπτυξη πνεύματος ομαδικότητας και Ανάπτυξη πνεύματος ομαδικότητας και

συνεργασίας - εξοικείωση με την ομαδο-συνεργασίας - εξοικείωση με την ομαδο-συνεργατική μέθοδο εργασίας.συνεργατική μέθοδο εργασίας.

Αξιοποίηση τεχνικών επίλυσης προβλήματος.Αξιοποίηση τεχνικών επίλυσης προβλήματος. Διατύπωση και έλεγχος υποθέσεων.Διατύπωση και έλεγχος υποθέσεων. Αυτοοργάνωση και έλεγχος της πορείας της Αυτοοργάνωση και έλεγχος της πορείας της

εργασίας.εργασίας.

25

Εκπαιδευτικοί στόχοιΕκπαιδευτικοί στόχοι

Διαθεματικότητα: Σχεδίαση και κατασκευή μηχανών Σχεδίαση και κατασκευή μηχανών

χρησιμοποιώντας κατάλληλα υλικά, χρησιμοποιώντας κατάλληλα υλικά, αισθητήρες και ενεργοποιητές (Τεχνολογία).αισθητήρες και ενεργοποιητές (Τεχνολογία).

Υπολογισμός φυσικών ποσοτήτων που Υπολογισμός φυσικών ποσοτήτων που επιδρούν στη σχεδίαση και τη λειτουργία των επιδρούν στη σχεδίαση και τη λειτουργία των κατασκευών, όπως η απόσταση, η γωνία κατασκευών, όπως η απόσταση, η γωνία βολής, το μήκος του άξονα, η περίμετρος της βολής, το μήκος του άξονα, η περίμετρος της ρόδας (Φυσική, Μαθηματικά). ρόδας (Φυσική, Μαθηματικά).

Χρήση λογισμικού και δομών Χρήση λογισμικού και δομών προγραμματισμού για την κίνηση και τον προγραμματισμού για την κίνηση και τον έλεγχο των μηχανών – κατασκευών έλεγχο των μηχανών – κατασκευών (Πληροφορική).(Πληροφορική).

26

Προσχολική ηλικίαΠροσχολική ηλικία

27

Πρώτες τάξεις ΔημοτικούΠρώτες τάξεις Δημοτικού

28

Τελευταίες τάξεις ΔημοτικούΤελευταίες τάξεις Δημοτικού& Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση& Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση

29

«Βιονικό Χέρι» «Βιονικό Χέρι» … από το 1ο ΕΠΑ.Λ. Πύργου… από το 1ο ΕΠΑ.Λ. Πύργου

30

31

«Τηλερομπότ»«Τηλερομπότ»… από το 1ο ΕΠΑ.Λ. Πύργου… από το 1ο ΕΠΑ.Λ. Πύργου

32

33

«Μικρορομπότ «Μικρορομπότ NitinolNitinol» » … από το 1ο ΕΠΑ.Λ. Πύργου… από το 1ο ΕΠΑ.Λ. Πύργου

34

35

http://dide.ilei.sch.gr/keplinet/education/robotics.phphttp://dide.ilei.sch.gr/keplinet/education/robotics.php

36

Υλικό από το ΔιαδίκτυοΥλικό από το Διαδίκτυο

Πανελλήνιος Διαγωνισμός Εκπαιδευτικής Πανελλήνιος Διαγωνισμός Εκπαιδευτικής Ρομποτικής WROΡομποτικής WRO httphttp://://wrohellas.grwrohellas.gr

Δικτυακές κοινότητες μάθησηςΔικτυακές κοινότητες μάθησης http://wrohellas.ning.comhttp://wrohellas.ning.com http://logogreekworld.ning.comhttp://logogreekworld.ning.com

Άλλες χρήσιμες διευθύνσειςΆλλες χρήσιμες διευθύνσεις httphttp://://www.mindstormsnxt.grwww.mindstormsnxt.gr httphttp://://www.grobot.grwww.grobot.gr httphttp://://www.nxtprograms.comwww.nxtprograms.com