Детские информационные робототехнические конструкции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Детские информационные робототехнические конструкции

Лаврентьев Борис Федорович

кандидат технических наук, профессор

Поволжский государственный

технологический университет

Аннотация

Рассматриваются вопросы создания простых, дешевых и высокоэффективных информационных робототехнических конструкций, выполненных в виде сказочных и былинных героев и использование их в детских дошкольных, культурных и лечебных учреждений с целью всестороннего воспитания и развития детей. Такие конструкции, в отличии от существующих, отличаются высокой информативностью за счет большой внутренней памяти, способствуют разностороннему развитию и воспитанию ребенка, прививают ему навыки правильного поведения и общения со сверстниками. Предлагаемый класс информационных робототехнических конструкций не существует. Созданные в процессе работы детские информационные робототехнические конструкции с внешним, внутренним и комбинированным управлением и внешними датчиками, выполненные в виде сказочных, былинных или национальных героев при использовании их в детских учреждениях будет способствовать всестороннему развитию и воспитанию детей, позволяя повысить эффективность лечения, снять психологическое напряжение и способствовать художественно - эстетическому воспитанию детей и правилам хорошего поведения. планируется проведение всесторонних исследований по воздействию информационных робототехнических конструкций на всестороннее развитие и воспитание детей в детских дошкольных, культурных и лечебных учреждениях. Научная новизна работы заключается в том, что впервые предлагается выделить отдельную группу детских сказочных информационных робототехнических конструкций для детских дошкольных, оздоровительных и культурных центров, которые отличаются низкой стоимостью и высокой эффективностью, широкими функциональными возможностями за счет использования внутреннего, внешнего и комбинированного управления, внешних датчиков и большой внутренней памяти.

Ключевые слова: дети, моделирование, радиоканал, автоматическое управление, робототехнические конструкции, информационно-вычислительные системы, развитие, воспитание, сказочные герои, программное обеспечение

Abstract

The article reviews a of creation of simple, low-cost and highly successful robotic constructions made in the form of a fairy tale and epic heroes and its usage in kindergartens, in cultural and medical institutions with a view to a comprehensive education and development of children. Such robots, unlike the existing models, are highly informative due to the large internal memory. This robots help upbringing the child, instilling the communication skills and forming the correct behavior. The proposed class robots don't exist among modern models. The robots created by children have external, internal and combined controls and external sensors and are made in form of fairy tale heroes. When used in children's institutions the robots will contribute to the comprehensive development and education of children, improving the efficacy of the treatment, lowering psychological stress, promoting the artistic and aesthetic education of children and rules of good behavior. The authors plan to carry out exhaustive research on the impact of information robot designs to the full development and education of children in preschool, cultural and medical institutions. The scientific novelty of the work is in the fact that it is proposed for the first time to form a separate group of children's fairy tale heroes-robots for childcare, health and cultural centers. The presented robots are characterized by low cost and high efficiency, great functionality through the use of internal, external and combined controls, external sensors, and a large internal memory.

Keywords: kids, modeling, radio, automatic control, robot, information and computing systems, development, education, fairy-tale characters, software

Настоящая работа посвящена созданию особого класса детских информационных робототехнических конструкций с внутренним, внешним и комбинированным управлением, которые могут использоваться в детских дошкольных учреждениях, в лечебных и культурных центрах и отличаются низкой стоимостью, высокой надежностью, хорошими эксплуатационными и функциональными характеристиками. Такие конструкции, в отличии от существующих, отличаются высокой информативностью за счет большой внутренней памяти, способствуют разностороннему развитию и воспитанию ребенка, прививают ему навыки правильного поведения и общения со сверстниками. Предлагаемый класс информационных робототехнических конструкций не существует.

Созданные в процессе работы детские информационные робототехнические конструкции с внешним, внутренним и комбинированным управлением и внешними датчиками, выполненные в виде сказочных, былинных или национальных героев при использовании их в детских учреждениях будет способствовать всестороннему развитию и воспитанию детей, позволяя повысить эффективность лечения, снять психологическое напряжение и способствовать художественно - эстетическому воспитанию детей и правилам хорошего поведения. С другой стороны подобные конструкции найдут применение в культурных и развлекательных мероприятиях в качестве экскурсоводов, гидов, воспитателей. К большому сожалению, подобные проекты в нашей стране не находят поддержки, хотя очень нужны детям.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые предлагается выделить отдельную группу детских сказочных информационных робототехнических конструкций для детских дошкольных, оздоровительных и культурных центров, которые отличаются низкой стоимостью и высокой эффективностью, широкими функциональными возможностями за счет использования внутреннего, внешнего и комбинированного управления, внешних датчиков и большой внутренней памяти. В предлагаемых конструкциях при внутреннем управлении робот работает по программе и выдает информацию,записанную в его памяти, а при внешнем управлении роль робота выполняет артист или воспитатель, находясь за пределами видимости ребенка. Артист видит окружающее пространство, слышит звуки и общается с окружающими в реальном времени. Как показала практика, эффективность воздействия на ребенка при этом возрастает многократно. Однако это необходимо всесторонне исследовать и разработать соответствующие методики в зависимости от области применения роботов. Кроме того, впервые планируется проведение психологических и социологических исследований с целью выявления влияния создаваемых информационных робототехнических конструкций на эмоциональную сферу детей в детских садах, детских больницах и культурных центрах.

В настоящее время вопросам создания автоматизированных электромеханических средств психа - эмоционального воздействия на людей уделяется большое внимание. Во многих городах мира существуют центры развлечений, где сосредоточено большое количество робототехнических конструкций, костюмов, игровых автоматов и т. д. Известны развлекательные центры в США, в Париже («Диснейленд»), в Сингапуре («Тайгер- парк») и в других городах мира. Это очень дорогие центры стоимостью в сотни миллионов долларов. С другой стороны во многих странах выпускаются в массовом количестве робототехнические игрушки для индивидуального пользования детьми (куклы, звери, механизмы). Такие игрушки имеют очень небольшие функциональные возможности и не предназначены для коллективного использования. В научном мире основные усилия направлены на создание интеллектуальных роботов с искусственным интеллектом. Таких работ много в Японии. В нашей стране известен, например, робот «Кузя». Такие роботы очень дорогие, имеют, как правило, низкое художественное оформление и не могут использоваться для развития и воспитания детей дошкольного возраста. Анализ состояния вопроса убеждает нас в том, что для развития и воспитания ребенка в детских дошкольных учреждениях нужны другие робототехнические конструкции, которые имеют большую информационную память, высокую надежность и минимальную стоимость. В качестве информации могут использоваться сказки, легенды, рассказы, воспитательные беседы, правила хорошего тона, правила поведения в лечебных, в культурных центрах, на улице и т. д. Информация записывается на магнитных носителях, например, на флеш - памяти и легко меняется. Где производятся робототехнические конструкции ? Есть крупные центры в США, в Европе, в Сингапуре, которые поставляют аппаратуру для развлекательных центров. Для нашей страны наиболее привлекательна ЗАО» Восточно - Европейская компания» в республике Белорусь, которая специализируются на выпуске большого количества аппаратуры для центров развлечения, однако стоимость такой аппаратуры многие тысячи и сотни тысяч долларов, что делает её недоступной для массового использования в детских дошкольных заведениях. Поэтому вызывает удивление отсутствие на рынке сказочных роботов с внутренним и внешним управлением, небольшой стоимостью, высокой надежностью без элементов искусственного интеллекта с большими функциональными возможностями. Отчасти это объясняется отсутствием исследований по использованию сказочных информационных робототехнических конструкций в воспитании и разносторонним развитии детей. Важнейшей задачей проекта является разработка требований к данному классу роботов, разработка методики их использования, организация малого предприятия по серийному выпуску таких конструкций в нашем городе и одновременно организация « Центра по их производству, использованию и реализации. Одновременно возникает вопрос о проведении серьезных исследований по воздействию информационных робототехнических конструкций на всестороннее развитие и воспитание детей на втором этапе работ по данной тематике.

Работы по исследованию влияния сказочных робототехнических конструкций на всестороннее развитие и поведение детей проводятся на факультете социальных технологий Поволжского государственного технологического университета и на педагогическом факультете Марийского государственного университета. Работы по созданию различных информационных робототехнических конструкций проводятся в Поволжском государственном технологическом университете с 1990 года. Были разработаны, изготовлены и внедрены в кукольном театре города Йошкар-Олы робототехнические конструкции «Крокодил Гена и Чебурашка», «Попугай» с внутреннем управлением, «Декоративные часы с движущейся фигурой Буратино», «Говорящие урны» и много других «добрых» проектов. Сотрудники Поволжского государственного технологического университета в рамках выполнения проекта по исследованию Мирового океана посетили Данию, Кубу, Панаму, США, Сейшельские острова, Египет, Сингапур, Китай и многие другие города мира, где познакомились с развлекательными центрами, созданными в этих странах. В 2008 году сотрудниками ПГТУ были разработаны и установлены на центральной площади города Йошкар-Олы информационное табло с декоративными часами и движущимися робототехническими фигурами, которые являются достопримечательностью города. Работа награждена Государственной премией республики Марий Эл. В 2012 году созданы, изготовлены и установлены на набережной реки м. Кокшага динамическая робототехническая группа «Тринадцать апостолов»

В настоящее время разработаны эскизные проекты и определена ориентировочная стоимость новых детских информационных робототехнических конструкций таких как «Сказочник - гриб», «Кот в сапогах»,«Акпарс»,Смехошарик». В лаборатории «Электроника» разработаны и отмакетированы схемы управления робототехническими конструкциями, включая схемы дистанционного управления с использованием двухчастотных сигналов радиотелефона. В молодежном центре «Новая техника» ПГТУ созданы типовые механические узлы и подобраны электрические двигатели для проектируемых робототехнических конструкций. На факультете социальных технологий ПГТУ и на факультете педагогики Мар ГУ разрабатываются программы и методики по исследованию влияния детских информационных робототехнических конструкций на всестороннее развитие и воспитание детей в дошкольных учреждениях[1 - 7 ].

Имеются договоренности с целом рядом лечебных детских учреждений, в том числе с «Республиканским центром реабилитации детей» профессора, д.м.н. Севастьянова В.В., о проведении у их подобных исследований. Заключены договоры с рядом детских садов о проведении исследований по тематике проектов. Йошкар - Олинский кукольный театр и художественное училище примут активное участие в создании фигур сказочных героев. Созданные в рамках настоящей работы информационные робототехнические конструкции имеют явные преимущества перед существующими робототехническими конструкциями с элементами искусственного интеллекта, а именно:

· их стоимость в 50 - 100 меньше существующих,

· их можно изготовить из надежных, широко используемых комплектующих: радиотелефонов, стеклоподъемников, контроллеров,

· они имеют хорошие эксплуатационные характеристики, просты в эксплуатации и безопасны для детей, их можно легко перепрограммировать для решения различных задач,

· можно легко организовать их серийное производство и реализацию с большим экономическим эффектом.

Сказочных героев можно установить в яслях, садиках, детских больницах, в культурных и оздоровительных центрах, где они будут рассказывать сказки, учить детей правилам хорошего тона, способствуя их всестороннему развитию. В яслях и датских садах это могут быть «сказочники», «смехошарики», в детских больницах - «Айболиты» «Медицинские сестры». Робототехнические конструкции типа «Кот в сапогах», «Медведь», «Снегурочка» «Акбарс» можно установить в вестибюле культурных центров, где они будут приветствовать входящих, снимать шляпу, говорить комплименты. Информационные робототехнические конструкции могут быть экскурсоводами и гидами на выставках и презентациях. Сказочные герои большого размера в праздничные дни могут устанавливаться на площадях, в парках на концертных площадках и участвовать в праздничных мероприятиях - это значительно снизит расходы на проведения таких мероприятий и повысит эмоциональное и псижологическое воздействие на зрителей

На сегодняшний день в рамках госбюджетных НИР разработаны эскизные проекты для пяти изделий, «Попугай»,»Кот в сапогах», « Крокодил Гена и Чебурашка», «Схемошарик»; разработаны и отмакетированы электрические схемы на устройство управление объектами, определены принципы создания радиоканала и канала видео наблюдения. выбраны технологические принципы изготовления корпусов роботов с минимальной стоимостью изготовления, разработаны программы функционирования объектов и многое другое. Роботы выполняют 6 -12 команд: двигают руками, поворачивают голову на влево и на вправо, наклоняются, «моргают глазами», «говорят» сдвижением губ, могут индивидуально общаться с маленькими зрителями и, кроме того, некоторые роботы могут передвигаться и выполнять другие операции. Конструктивно робототехническая конструкция представляет собой постамент, на котором крепится фигура робота.Внутри постамента устанавливается блок управления и аккумулятор. Блок управления через разъём подсоединяется с механизмами, расположенными внутри фигуры. В качестве двигателей использованы двигатели постоянного тока. Типовая видеосистема позволяет оператору, который находится в соседнем кабинете на расстоянии до 20 метров следить за обстановкой вблизи робота и активно участвовать в «спектакле». Для управления движениями робота при внешнем управлении спроектирован пульт управления на базе обычного радиотелефона. Значительное внимание уделено вопросам безопасности детей..

В реализации проекта принимают участие сотрудники и студенты Поволжского государственного технологического университета, Марийского государственного университета, сотрудники Марийского проектного института, Йошкар-Олинского художественного училища, Центра развития человека «Прозрение», сотрудники Йошкар-Олинского кукольного театра.

Предлагаемый проект предназначенным для всестороннего развития и воспитания наших детей. Подобных робототехнических конструкций нет ни в одном регионе нашей страны и это будет визитной карточкой нашего города. При серийном производстве робототехнических объектов на малом предприятии и реализации их в соседних регионах, можно получить большую экономическую прибыль, а также поднять престиж республики Мари Эл.

детский информационный робототехнический

Библиография

1. Пат. 139409 Российская Федерация, МПК A63H 33/26. Робототехническая конструкция [Текст] / Лаврентьев Б,Ф, Щипкова Е.В. Орлова Н.А, Иванов Д.И; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО ПГТУ.-№ 2013123145/07; заявл. 21.05.2013; опубл. 20.04.2014, Бюл. № 11 (IV ч.). - 2 с

2. Пат. 142839 Российская Федерация, МПК A63H 33/26. Робототехническая конструкция с внутренним и внешним управлением [Текст] / Лаврентьев Б.Ф., Васильева Я.М; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО ПГТУ.-№ 2013143907/12; заявл. 30.09.2013; опубл. 10 07.2014, Бюл. № 28 (IV ч.). - 3 с

3. Лаврентьев Б.Ф. Информационные робототехнические конструкции-как средство разностороннего развития детей [Текст] / Б.Ф. Лаврентьев // Труды Поволжского государственного технологического университета за 2014 год. - 2014.-№ 2. - С. 104-107.

4. Лаврентьев Б.Ф. Создание динамического цветомузыкального фонтана [Текст] / Б.Ф. Лаврентьев // Теоретические и прикладные вопросы науки и образования. Сборник научных трудов НПК Тамбов ООО ЮКОН. - 2015.- С. 121-123.

5. Лаврентьев Б.Ф., Васильева Я.М. Создание информационных робототехнических конструкций для всестороннего развития и воспитания детей [Текст] / Б.Ф. Лаврентьев, Я.М. Васильева // Теоретические и прикладные вопросы науки и образования. Сборник научных трудов НПК Тамбов ООО ЮКОН. - 2015.- С. 119-121.

6. Лаврентьев Б.Ф., Васильева Я.М. Детские информационные робото-технические конструкции для лечебных и культурных центров [Текст] / Б.Ф. Лаврентьев, Я.М. Васильева // Вестник современной науки. - 2015.-№ 1. - С. 111-113.

7. Лаврентьев Б.Ф. Информационные робототехнические конструкции для культурных и выставочных центров [Текст] / Б.Ф. Лаврентьев // Научный альманах. Сборник научных трудов НПК Тамбов ООО ЮКОН. - 2015.-№ 5. - С. 87-91

Размещено на Allbest.ru