Вот уже пять лет в центре детского технического творчества беспрестанно создаются роботы. В декабре 2011 года торжественно открылась одна из десяти в Свердловской области базовая площадка Дворца молодежи по робототехнике. Теперь площадок уже больше двадцати. Чего за этот период добились начинающие инженеры, постоянные читатели «Маяка» знают из наших публикаций. О том, какие проекты сысертских ребят способны принести реальную пользу миру, над чем они работают в данный момент, и тяжело ли воспитать юного гения, рассказал педагог ЦДТТ, главный областной судья соревнований по робототехнике Дворца молодежи Максим Дмитриевич Бекурин.
«Робототехника» – передовое направление детского творчества, которое в свете развития высоких технологий приобретает все большую популярность. Педагоги учат ребят мыслить, как изобретатели и новаторы, программировать действия «умного конструктора» и заглядывать в будущее. Семь преподавателей ЦДТТ ведут шесть разных программ по данному направлению. В общей сложности у них занимаются около четырех сотен детей от 5 до 15 лет.
– Сначала дети осваивают принципы построения конструкции, знакомятся с простыми механизмами, такими как рычаг, ворот, винт, колесо и т.д., – говорит М. Д. Бекурин. – Затем переходят к изучению видов передач, разбираются в том, как повысить скорость, силу модели при данном моторе и комбинации шестеренок. На втором году обучения переходят к элементарному программированию роботов, использованию различных датчиков. Для этого в центре имеется пять разновидностей наборов «Лего» – для разного уровня подготовки. Одни из первых «умных» моделей – крокодил, который открывает и закрывает пасть, вращающаяся карусель и тележка, которая догоняет человека. В дополнительных наборах появляются дополнения: пневматические детали, солнечные батареи, двигатели, работающие от ветровой энергии.
Но, наверное, главное, что объединяет ребят всех возрастов и годов обучения, – это проектная работа. Каждый, кто планирует участвовать в соревнованиях или олимпиадах по легоконструированию и робототехнике, как правило, разрабатывает свой проект. В первый год ребенку дают инструкцию для выполнения задания. Во второй год идет совместная работа над проектом: педагог ставит задачу, ребенок выбирает способы ее решения. На третий год юному конструктору предлагают идею, а он уже самостоятельно ее прорабатывает. На четвертом году ребенок сам выдвигает идею, а педагог становится консультантом.
– Чтобы внедрить новую разработку в производство, необходимо, в среднем, пять лет. Создание модели, тестирование, получение патента, поиск источников финансирования и реализация. Государство заинтересовано, чтобы молодые инженеры начинали этим заниматься не после того, как окончат институт и пять лет поработают на производстве, набираясь опыта, а уже на первых курсах вуза начинали вести свои проекты. Чтобы к концу учебы у них была уже проработанная, готовая к реализации, а в идеале – подкрепленная спонсорской поддержкой бизнес-идея. Поэтому ректоры профильных учебных заведений выходят на учреждения дополнительного образования, где ведутся технические кружки, и призывают делать упор на проектную деятельность.
Чтобы учиться на технических специальностях в вузах, сегодня уже недостаточно школьных знаний. Ребята, планирующие поступать по этому направлению, чаще всего посещают репетиторов по физике, чтобы достойно сдать ЕГЭ. Но это только первый шаг, а что дальше? Все самое сложное еще впереди. И если в теории ты силен, то без практической подготовки и усердия твои шансы на успешную учебу рискуют сойти на нет. Именно поэтому дальновидные родители приводят своих детей на кружок легоконструирования – изучать азы физики и информатики, сразу используя знания на деле.
Количество детских изобретений за пять лет существования кружка «Робототехника» исчисляется десятками. Писали мы и о роботе-археологе, и о космическом роботе-ремонтнике, и о действующих моделях танков. А сколько соревнований прошло за это время, и не счесть! А вот выпускников можно посчитать по пальцам. Это вчерашние старшеклассники, которые участвовали во Всемирной олимпиаде роботов в Индонезии в 2013 году. Анна Гариева теперь учится на факультете геологии и геофизики Уральского горно-геологического университета, а Кирилл Банных выбрал специальность «автоматизация технологических процессов и производств» в Уральском федеральном университете. А еще после девятого класса Роман Домрачев поступил в Уральский радиотехнический колледж им. Попова.
– Моя специальность не связана с робототехникой, но три года, проведенные в кружке ЦДТТ, вспоминаю с теплотой и благодарностью, – поделилась Анна Гариева. – Здесь научилась работать в команде, выступать перед публикой, использовать навыки программирования на практике и, наконец, собирать роботов для различных целей. Наш главный проект с Максимом Дмитриевичем и Кириллом Банных – это макет сейсмочувствительной платформы, защищающий историческую постройку от землетрясения. Сначала мы выиграли с ним в Екатеринбурге, потом поехали в Москву. Там идею оценили и пригласили на Всемирные соревнования роботов. Очень понравилась поездка в Индонезию, где познакомилась с такими же увлеченными ребятами со всех концов света. На специальность гидрогеолога поступила, потому что душа лежит к инженерии, физике.
Большие надежды сегодня подает семиклассник Сергей Соколов. Летом 2016 года он собрал лазерную арфу и во время детской инженерной смены в загородном центре «Таватуй» вместе с Матвеем Банных представил ее на суд жюри. Сделанный из картона и на основе простенького микроконтроллера музыкальный инструмент так заинтересовал судий, что они предложили развивать проект дальше. Сейчас арфа с лазерными лучами вместо струн имеет эстетичный деревянный каркас, а благодаря замене контроллера на микрокомпьютер она издает не просто комбинации звуков, а весьма приятные мелодии. Теперь Сережа работает над тем, чтобы с помощью датчика расстояния музыкант мог регулировать тональность звука.
В зимние каникулы юные конструкторы тоже не скучали. Они вовсю готовились к профильной смене, которая пройдет будущим летом в лагере «Сириус» в Сочи. Туда из Свердловской области отправится 25 человек. Второй отборочный тур пройдет в весенние каникулы.
– В течение новогодних выходных ребята создавали автономные системы для транспорта – такой была общая тема, – рассказал Максим Дмитриевич. – Первое задание: собрать и написать программу для погрузчика склада – машинки, которая будет самостоятельно обходить все препятствия без использования трассировки. Второе: сделать робота, который перемещается под давлением в газопроводе и ищет неисправности. Третье: разработать систему оповещения для станции метро, которая будет сообщать о количестве пассажиров в каждом вагоне прибывающего поезда. Мы с Сережей Соколовым придумали и написали алгоритм на основе компьютерного зрения. Она предполагает, что компьютер, который принимает изображение с видеокамер в вагонах, распознает и считает силуэты и лица людей. К весне мы планируем довести до ума этот проект.
А еще в числе текущих разработок – самодельные 3D-принтер и экструдер. Пока готовы только корпуса, «начинка» на подходе. По мнению преподавателя, в скором будущем мы сможем, не выходя из дома, печатать на принтере большинство мелких бытовых предметов. Скажем, нужна кружка. Берем моток пластиковых ниток, задаем принтеру форму и спустя пару часов – вуаля – новенькая кружка готова. Не понравилось, или вышел брак – отправляем в экструдер, где деталь дробится и вновь вытягивается в нитку, с которой все начиналось. Кстати, пластик, с которым работают дети, экологически безопасен. Такая кружка не выносит высоких температур, но зато полностью разлагается в почве. 3D-принтеры активно внедряются в производство. На нем можно изготавливать детали любых форм, в том числе цельнометаллические, не используя при этом большие, дорогие и ограниченные в функционале фрезерные станки.
Изучать робототехнику стоит хотя бы для того, чтобы ориентироваться в постоянно меняющемся мире высоких технологий, быть в курсе и не отставать от прогресса.
– Может быть, в будущем вообще не будет школ. Зачем куда-то ходить, если учителю и ученикам достаточно дома надеть очки виртуальной реальности, которые создадут иллюзию, что все находятся в одном классе. На каждом будет костюм с сенсорными датчиками, который позволит взаимодействовать друг с другом – сосед по парте сможет ощутить ваше прикосновение, хотя на самом деле находится на расстоянии 30 км.
Большинство ребят станут активными пользователями технических новаций, и только малая часть из них свяжет с этим свою профессию. Но даже если у каждого педагога всего лишь 5% воспитанников станут инженерами, России хватит этого за глаза. На первый план сегодня выходит не только проблема нехватки квалифицированных специалистов на производстве, но и неготовность предприятий к технической модернизации. Образование шагнуло вперед, а промышленности требуется переоснащать свои мощности, чтобы поспеть за прогрессом. Но ясно одно: уже в ближайшем будущем наши повзрослевшие робототехники станут проводниками в сфере передовых технологий и надеждой отечественной экономики.
Юлия Воротникова.