Әскери роботатехника

Робототехника – болашақтың бағдары

«Мен еш уақытта өз оқушыларыма еш нәрсе үйретпеймін

тек қана олардың оқуы үшін жағдай жаратамын»

Альберт Эйнштейн

ХХІ ғасыр – робототехниканың заманы. Экономикамызды ілгерілету үшін осы салаға терең ден қоюымыз керек. Қоғамдық салалардың барлығын ақпараттандыру, оқу үдерісін қарқындандыру негізгі жалпы білімді жаңғыртып, оның рөліне жаңаша көзқараспен қарауды талап етеді. Қазақстан Республикасында білім беру мен ғылымды дамытудың 2016-2019 жылдарға арналған мемлекеттік бағдарламасының мақсаты экономиканың орнықты дамуы үшін білім берудің және ғылымның бәсекеге қабілеттілігін арттыру, адами капиталды дамыту болып табылады. Жоғарыда аталған мақсаттарды іске асырудағы ең маңызды міндеттердің бірі қазіргі ғылымның ықпалдасқан салаларын дамыту және оларды заманауи мектептің білім беру үдерісіне кіріктіру болып табылады. Осыған байланысты оқушыларға ғылыми-техникалық білім берудің робот техникасы сияқты саласының өзектілігі артады.

Мектептердегі білім беру Robotics бүгін маңыздылығы мен өзектілігіне ие. Технология заңдар технологиясы, білім құбылыс түсіну, оқушыға уақыт талаптарын қанағаттандыру және қазіргі өмірдегі өз орнын табуға мүмкіндік береді. Оқушылар алғашында шетелдік кинолардан көрген түрлі робот кейіпкерлеріне қызығу арқылы келеді. Мұнда оларға роботтардың түрлерін таныстырып, олардың маңыздылығын түсіндіреміз. Робототехника өмірдің барлық саласында қолданылады. Өздігінен ашылып-жабылатын есіктерден бастап нанотехнологияларға дейін робототехника пайдаланылады. Біз үйірмеде «Lego» роботтары негізінде үйретеміз. Бізде қазір осы робототехника саласын жалпы білім беретін мектептерге енгізу бойынша әлеуметтік жоба жүргізілмек. Қазір Назарбаев Зияткерлік мектебіндегі оқушыларды оқытса, енді қарапайым мектептерде информатика пәні мұғалімдері робототехника негіздерін үйретеді.

Робот істеу – әр адамның ойлай білуіне байланысты. Мұнда мақсатқа жету маңызды. Роботқа жүктелетін міндеттің орындалуы үшін бағдарлама жазылады. Роботты құрастыру оңай болғанымен, бағдарламалауға келгенде қиындықтар болады. Бір роботты құрастыру мен бағдарлама жазып шығуға кететін уақыт мөлшері оның күрделілігі бойынша анықталады. Робот құрастырғанда бөлшектерінің мығымдығы мен беріктігі де оның шыдамдылығын арттырады. Күрделі бағдарлама роботты күшейтеді. Мектепте робототехниканы үйрету жөнінде үйірме ашылады. Оқушылар сабақтан кейін үйірмеге қатысып, құлтемір жасауды үйренеді. Робототехника дегеніміз – бірнеше пәннің үйлесім табуы. Құлтемірді жасаған кезде алдымен бағдарламасын жазады. Бағдарлама жасау барысында міндетті түрде математика, информатика, физика, геометрия пәндерінің элементтерін пайдаланады. Мәселен, олар математика пәнінен бір формула үйреніп келетін болса, үйірмеде сол формуланы пайдалана отырып, өздері тәжірибе жүзінде шыңдайды. Физикалық есеп арқылы роботты, оның қимылын жасайды. Робот жасау арқылы балалардың ойлау қабілеті дамиды, бағдарлама жасап үйренеді. Мұндағы басты мақсат – балаларды ғылымға баулу.  Қазіргі таңда бүкіл дүние жүзінде робототехника ғылымы кең қолданыс тауып отыр. Қазақстан дамыған елдер қатарына қосылу мақсатында ғылыми-техникалық прогресстің осы бір маңызды бағытынан құр қалмауда. Робототехника автоматтандырылған техникалық жүйелерді құрумен айналысатын қолданбалы ғылым болып табылады. Робототехника бағдарламалау және механика сияқты пәндерге сүйенеді. Робототехника механика және жаңа технологиялар проблемасын жасанды интеллект проблемаларымен ұштастырады.

Робототехника – бұл роботтарды дизайндеуге, құруға, қолдануға және олармен жұмыс істеуге бағытталған механикалық, электрлік және компьютерлік инженерия элементтері бар пәнаралық сала.

Орта  білім  беру жүйесіндегі  информатиканың  рөлі  әлемнің  жүйелі 

Ақпараттық бейнесін, адам мен ақпараттық ортаның тиімді өзара қарым – қатынасын қалыптастырудағы  ақпараттық  білімнің  мәнімен, қазіргі  заманғы  ақпарттық  қоғамдағы  кәсіби  қызметтің  негізгі  құраушысы  ретіндегі ақпараттық технологияны  пайдалану  дағдыларын қалыптастырумен анықталады. Тез дамып   келе жатқан   қоғамның    қай  саласына   болмасын, нәтижелі   жұмыс көрсете алатын, жаңа  типті маман керек. Қазіргі  заман  талабы  мамандарға нарық  еңбегін құрайды. Болашақ   маманның   құндылығы – оның  өз бетінше  дұрыс  жауапты  шешім қабылдауға қабілетті, бірігіп командада жұмыс істеуі, алдына қойған  мақсатының  нәтижелі  жетістіктерін  көру, қолайсыз жағдайларда  әрекет   ете білуі, білім шыңын   игеруге   талаптануы. Қазіргі   мектеп    бітірушілер   өз   білімін   жалғастыруда   болашақ мүмкіншілігін бағыттай   алмауы, ол мемлекет   дамуының  экономикалық, технологиялық   және қорғаныс потенциалы мен   болашақ  кәсіби   іс – әрекетінің  қарым – қатынасының    жоқтығында. Бұл жағдайдан шығудың  бірден – бір жолы  жоғарғы   сынып оқушыларына болашақ   кәсіби әрекет   саласына  бағдарлау,  мектеп жұмыстарына  маңызды   өзгерістерді   енгізу болып  табылады.

Оқыту мазмұны информатиканың дүниетанымдық   және  пайдаланушылық аспектілерін  қалыптастыруға бағытталған. Мұндай мазмұн мемлекеттік ақпараттандыру  бағдарламасының  мақсаты мен міндеттерінен туындайды.

Ол компьютерді оқу құралы   ретінде оқушылардың оқу–танымдық қызметіне тұрақты пайдалануын көздейді. Бұл  бағдарламаның мазмұны оқушылардың оқу танымдық   қызметінде  роботты техниканы еркін пайдалану дағдысын қалыптастыруға   қажет материалдарды қамтиды және  ақпараттық  технологияны кеңінен пайдалану  жағдайындағы оқуға  даярлайды.

Оқушыларға қазіргі ақпараттық – техникалық заманда қарқындап дамып келе жатқан жоғарғы технологиялардың бірі – роботтар екенін айта отырып, бұл курста техника негіздері, пайдалану салалары және де түрлері туралы түсінік беріледі.

Қазақстан Республикасында өнеркәсіптің жеделдетіле индустрияландырылуы, жаңа технологиялардың қарқынды дамуы өскелең ұрпақты жоғарғы білікті техникалық сала мамандары ретінде даярлауды талап етеді. Осы талапқа сай тұру үшін робот құрастырудағы алдыңғы елдер қатарында тең тұруымыз керек.

Робот (чех. robot, robota — еріксіз еңбек, rob — құл; чех жазушысы К. Чапек ойлап шығарған сөз, ол алғашқы ұғымында “жұмысқа шебер адам” мағынасында қолданылды) — антропоморфтық (адам тәрізді) әрекеттер, қимылдар жасайтын машина; адам жүрісі мен қимылын еліктететін автоматтандырылған кұрылғы.

Робот қоршаған әлеммен әрекеттескен кезде адамның (жануарлардың) қызметтері мен іс-әрекеттерін ішінара немесе толық атқарады. Алғашқы роботтар адамның қозғалысы мен сырт пішінін қайталады. Олар ойын-сауық мақсаттарында пайдаланылды. Қазіргі кезде тұрмыстағы көптеген қызметтерді атқаратын, қадағалайтын, мүгедектер мен сәбилерге көмекші, көңілін аулайтын, т.б. роботтар жасалынды, интеллектуалдық роботтар да пайда бола бастады. Робот техниканың  дамуы барысында адамдарды бір сарынды ауыр жұмыстардан, жоғары радиациялы, жоғары немесе төмен температура жағдайларындағы және адам қатынауы қиын жерлердегі (су астында, ғарышта) жұмыстардан босататын автоматтық құрылғылар мен механизмдер түрінде жасалып, олар үнемі жетілдіріле түсуде. Мұндай құрылғылар мен механизмдер өнеркәсіптік роботтар деп аталады.

Робототехника тарихы

1464 жыл Леонардо да Винчи 12 жасында адам тәрізді бірнеше қимыл жасауға мүмкіндігі бар гуманоид автоматының жобасын құрған болатын.

1833 жыл Чарльз Бэббидж аналитикалық машинаны құрастырды. Бұл жобаға қатысқан Ада Ловелас ең бірінші компьютерлік программист болып есептеледі.

1921 жыл – Rossum’s Universal Robots (R.U.R.) – Россумның Әмбебап роботтары пайда болды. Бұл Карел Чапектың чех тіліндегі фантастика туындысы. Аталмыш туынды ағылшын тіліне «робот» ұғымын енгізді.

1949 жыл Уильям Грей Уолтер «Тасбақа» деп аталатын алғашқы автономды роботын құрастырды. Роботтың түрі мен баяу қозғалуына байланысты оны «Тасбақа» деп атады.

1942 жылы ғылыми – фантастикалық мәнерде жазатын жазушы Айзек Азимов робототехниканың үш заңын ойлап табады. 1948 жылы Норберт Винер тәжірибелік робототехниканың негізін құрайтын кибернетиканың қағидаларын тұжырымдаған. Толығымен автономды роботтар XX ғасырдың екінші жартысында ғана пайда болды. Ең бірінші сандық басқаруы бар бағдарламанатын робот Unimate болған. Ол робот ыстық темір бөлшектерді балқыту машинасынан көтеріп, жинауға арналған. Қазіргі таңда коммерциялық және индустриалдық роботтар кеңінен тараған. Ол роботтар адамдарға қарағанда жұмысты арзанырақ, жинақы және нық орындайды. Сол салада қолданылатын роботтардың кейбір жұмыстары адам үшін лас, қауіпті және жалықтыратын болып табылады. Роботтар кеңінен құрастыру, жинақтау, жеткізу, жер және ғарыш зерттеулері үшін, медициналық оталар, жарақ ретінде, зертханалық зерттеулер, қауіпсіздік үшін қолданылады.

Робототехника қандай да роботтарды зерттеп әзірлемесе да, ол роботтар Айзек Азимовтың үш заңына бағынуы тиіс. Ол заңдарды 1942 жылы жазылған «Хоровод» атты әңгімесінде баяндаған. Ол заңдар мынадай оймен жазылған:

1.Бір де бір робот адамға залал келтіре алмайды, немесе әрекетсіздігімен залал келуіне жол бермейді.

2.Бірінші заңға қарсы келмесе, робот адамның барлық бұйрықтарын – орындауға тиіс.

3.Бірінші және екінші заңдарға қайшы келмесе, робот өз қауіпсіздігін қамтамасыз ету керек роботехника.

Робот техникасын қолдану саласы

Робототехника  (робот  және  техника;  ағылш. robotics  — роботика) – роботтардың  құрылысымен, жұмысы мен қолдануымен айналысатын, оған қоса олардың басқару, сезіну мен мәлімет өңдеумен айналысатын механикалық, электр және электронды инженерия мен компьютер ғылымдарының біріккен саласы.

Робототехника роботтардан басқа автоматтандырылған техникалық жүйелер мен өндірістік үдерістердің ең жаңа техникалық жиынтықталуын әзірлеу мен қолдану жолдарын зерттейтін ғылым.

Автоматтандырылған машиналар, басқа сөзбен айтқанда роботтар, адамдардың орнына қауіпті жерлерде, немесе зауыттағы құрастыру үдерістерінде жұмыс істей алады. Роботтар сыртқы келбеті бойынша, жүріс-тырысы мен танымы бойынша адамдарға өте ұқсас болуы әбден мүмкін. Қазіргі таңда ғалымдар гуманоид роботтарды барынша адамдарға ұқсас қылуға тырысып жатыр.

Жақында біз Ұлыбритания робот хирург табысты бүйрек трансплантациялау операция жасалды қалай туралы айтып берді. Міне, тағы да Альбион үлкен жаңалық. Осы уақытта робот адам көз ішіндегі тікелей күрделі операцияны жүзеге асыру үшін алды. Операция сәтті өтті, және пациент қазірдің өзінде көз жанарынан айырылды қайтару үшін басталды. Британдық хирург Мұндай жетістіктер мұндай операцияларды болашақта көптеген адамдарға жаңа өмір бере алады, өйткені, өте перспективалы болып көрінетін.

Операция Оксфорд университетінің кәсіби дәрігерлер өткізді. Процесінде олар аттас Нидерланды компаниясы, қашықтықтан басқарылатын робот медициналық Preceyes тартылды. Робот пайдалану қажеттілігі көз сияқты күрделі органның жағдайда қозғалыстардың адам дәлдігі, себебі, ол жеткілікті болар еді пайда болды. Үлкен құралдар немесе дұрыс қадам, бір қатені және науқас үшін орын жоқ елеулі қайтымсыз зақым алуға болады жоқ.

Автономды түрде жұмыс істейтін роботтар туралы мәлімет көне кезден бастап ойлана бастаған, алайда сол тақырыптағы зерттеулер XX ғасырға дейін басталмаған. Ертегі кезеңнен бастап, роботтар бір күні адамдардың жүріс-тұрысына еліктейді және де адамдар сияқты адамдардың жұмыстарын істей алады деп болжалған. Қазіргі таңда робототехника тез дамып келе жатқан сала. Технология қалай тез дамыса, робототехника да солай тез дамиды, өйткені робототехника технологиямен тығыз байланыста. Технология дамыған сайын зерттеулер, әрлендер өзгеріп дамиды, соның арқасында роботтардың қолдану аймағы да ұлғаяды. Қазіргі таңда роботтар үйде, кәсіпорындар мен әскери салада қолданылады. Көптеген роботтар миналар мен бомбаларды залалсыздандыру сынды адамдарға тікелей зардап алып келетін жағдайларда қолданылады.

Қазіргі кезде роботтардың көптеген түрлері бар, әртүрлі орталарда әртүрлі жолмен қолданылады. Барлық роботтар кішкене болса да компьютер кодын керек етеді. Сол алгоритмде робот қалай жұмыс істейтіні көрсетіледі. Код жазған адам программаның ішінде робот шешімін қалай және қашан қабылдап, әрекет ететінін жазады. Сол шынжыр арқылы жүретін робот өзінің механикалық дизайны мен құрылысының арқасында лайды керемет етіп, өзінің батареясынан сымдар арқылы керек мөлшерде энегия алса да, компьютер программасынсыз орнынан жылжымайды; өйткені программа роботқа қашан, қайда жылжу керек екендігін айтады. Программа роботтың негізгі мәнін құрады. Роботтың механикалық және электр бөлшектері керемет әрленіп, бірақ жазылған программасы нашар болса, роботтың жұмыс істеуі екі талай, істесе де, қозғалуы мен жұмыс істеуі ретсіз болады. Негізгі үш түрлі алгоритмдер бар: қашықтан басқару, жасанды интеллект және гибрид. Қашықтан басқарылатын роботтарда бұйрықтар жиынтығы бар. Ол бұйрықтарды тек қашықтан басқаратын құрылғының сигналын алғаннан кейін ғана орындайды. Жалпы айтқанда, адам сол құрылғы арқылы бір қашықтықта орналасқан роботты басқарады. Жасанды интеллект қолданылатын роботтар қоршаған ортаға байланысты шешімдерді өздері қабылдайды. Роботтың жүйесіне қоршаған ортаның факторларына, объектілеріне әртүрлі реакция жазылған. Жасанды интеллект сол реакцияларды ескере тұрып, қоршаған ортаның факторларына өзі әсер береді.