Реферат по дисциплине: ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ на тему:"NAO – РОБОТ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ"

Министерство образования и науки Луганской Народной Республики

ГОУ ВО «Луганский государственный университет имени Владимира Даля»

Стахановский инженерно-педагогический институт менеджмента

Кафедра информационных систем

Научный реферат

«NAO – РОБОТ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ»

по дисциплине

«Основы теории управления»

Автор реферата:                                                 студентка группы ДГ-ИТ7-1

                                                                                     Дорофеева А.В.

Преподаватель,

зав. каф. ИС,  к.т.н., доцент:                                                    Карчевский В.П.

Стаханов, 2021

План

Образование – не средство к жизни;

образование – сама жизнь.

Джон Дьюи

Не получится заменить роботами людей, деятельность которых связана с творчеством.

Дмитрий Суворов

Введение

         Реферат состоит из двух разделов. В первом разделе описывается история создания NAO – робота для образования, во втором разделе - основные возможности и технические характеристики робота NAO.

         Актуальность темы реферата обусловлена тем, что существует мнение современных ученых, что в ближайшие 10 лет произойдет замена преподавателей роботами, что она станет новой революцией в индивидуальном обучении. По их убеждению, это поможет учащимся добиться большего успеха в учебной деятельности. Роботы будут уделять время каждому учащемуся, позволяя им учиться в своем собственном темпе, а не в составе большого числа учащихся. Внедрение в образование роботов многие считают якобы более эффективным способом обучения, которое обеспечивает индивидуальный подход к обучению, при котором робот будет справедливо оценивать каждый ответ учащихся. Таким образом, более «продвинутые» ученики смогут продвигаться вперед и выполнять больше работы, в то время как те, кому требуется дополнительная помощь, получат помощь в рамках одной группы.

         Однако, не нужно забывать, что на сегодняшний день, роботы не могут сформировать культуру поведения и коммуникацию, если говорить по-другому, то они не способны к воспитанию человека. Они не могут подтолкнуть учащихся к успехам.  Конечно нельзя отрицать силу технологий в образовании, но не до такой степени, чтобы полностью заменить преподавателей. Технологии и обучение могут сосуществовать в системе образования.

         Робот NAO изначально разрабатывался как домашний робот, но стал образовательным бестселлером. Более 70 стран используют его в классах компьютеров и робототехники от начальной школы до колледжа и университета. С помощью NAO студенты могут изучать программирование в увлекательной и практической форме. Робота можно запрограммировать на движение, подбирать мелкие предметы и даже танцевать [1].

1.                 История создания NAO – робота для образования

NAO (название произносится как now) — это автономный программируемый человекоподобный робот, разработанный компанией Aldebaran Robotics, штаб-квартира которой находится во Франции (Париж). Разработка робота началась с запуска Проекта NAO (Project NAO) в 2004 году. 15 августа 2007 года, робот NAO заменил робота-собаку Aibo компании Sony в международном соревновании по робофутболу RoboCup Standard Platform League (SPL). Также робот NAO принимал участие в соревновании RoboCup 2008 и 2009 года и был выбран в качестве базовой платформы для SPL на RoboCup 2010.

Учебная версия NAO была разработана для университетов и лабораторий для исследования и обучения. Для институтов эта версия была реализована в 2008, а позднее (к 2011) стала доступна для большинства. NAO вскоре начал использоваться в различных университетах всего мира, таких как Токийский университет, Индийский технологический институт Канпур (англ.) в Индии, Alfaisal в Саудовской Аравии. В декабре 2011 года Aldebaran Robotics произвела модель Nao Next Gen с расширением программного обеспечения и более мощным процессором, а также с камерами более высокого разрешения (HD) [2]. Можно отметить, что внешне робот напоминает игрушечного детского робота, чем вызывает повышенный интерес школьников как к самому роботу, так и к учебному процессу, к которому он подключен. Внешний вид робота Nao представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. – Вид робота NAO

2.                  Основные возможности и технические характеристики робота NAO

         NAO может решить почти все бытовые и учебные задачи. У робота 25 степеней свободы, позволяющие ему:

-   вставать и садиться;

-   ходить и даже танцевать;

-   хватать предметы и ударять по ним ногами;

-   обходить препятствия [2].

Особенности робота NAO включают следующее:

- робот NАО отлично говорит по-русски;

- новые алгоритмы позволяют ему хорошо распознавать лица и предметы;

- с 4 микрофонами отлично определяет, откуда исходит звук;

- никогда не сталкивается с объектами, так как гидролокаторы помогают определять расстояние до них в пределах 1–3 м;

- NAO питается от мощного аккумулятора на 48,6 Вт, что увеличивает время автономной работы по сравнению с предыдущей батареей на 30%;

- внешний вид остался без изменений, но аппаратная часть была серьезно переработана;

- у него были металлические шестерни в области щиколоток, бедер, голеней и шеи, что положительно сказалось на надежности и долговечности;

- движения стали бесшумными, потому что разработчики использовали другой материал для изготовления подошвы;

- улучшена «моторика» рук: теперь роботу не составит труда поймать мяч или схватить другой предмет.

      Гуманоидный робот NAO подключается к всемирной паутине через WLAN, загружает информацию и при необходимости передает ее. Он имеет два мощных динамика и вдвое больше высокочувствительных микрофонов, поэтому музыку можно воспроизводить с высоким качеством.

Когда к нему обращаются, он поворачивает голову и точно определяет, откуда исходит звук. Он легко распознает любой текст, в том числе электронный, читает его вслух. Его «интересует» то, о чем пишут в газетах и ​​электронных изданиях.

NAO не только любит читать, но и «любит» фотографию: он рассылает полученные изображения адресатам. При необходимости записывает видео и передает его в реальном времени в сеть или на ПК.

NAO не только различает цвета, но и лица, прекрасно ориентируется в пространстве, выбирает наиболее оптимальный путь, избегает препятствий на пути. А найти базу для зарядки - совсем не проблема.

      К достоинствам NАО можно отнести его неограниченный образовательный потенциал. Он поможет тем, кто желает досконально ознакомиться с любой областью робототехники. Методическое пособие поможет освоить азы, а подробная информация поможет ответить на вопросы профессионалов.

Количество датчиков:

- микрофоны - 4;

- камеры - 2;

- ультразвуковой гидролокатор;

- инфракрасные порты - 2;

- акселерометр;

- гироскоп - 2;

- тактильных датчиков на голове и руках - 9, на стопах - еще 8.

      Робот оснащен речевой связью, за которую отвечает синтезатор речи. Он понимает и общается на девятнадцати языках, включая русский.

За его работу отвечают два процессора. Один - Intel Atom 1.6 ГГц размещен в голове и поддерживает ОС NAOqi (на ядре Linux), другой спрятан в корпусе.

      Питание осуществляется от емкостной батареи 48,6 Вт / ч., которой хватает на два часа работы в автономном цикле.

      NAO оснащен наиболее распространенными протоколами, а именно Ethernet и Wi-Fi. Первый поддерживает шифрование WEP и WAP. Связь с другими устройствами, получение и отправка информации происходит через инфракрасные порты. Постоянный доступ в Интернет открывает огромные возможности.

      Особенностью Android-робота NAO по сравнению с другими является его способность учиться самостоятельно: он собирает информацию, обрабатывает ее, составляет собственную идею и предсказывает последовательность и последствия событий[3].

       Детально информация о технических характеристиках робота NAO Next Gen представлена в таблице 1.

Таблица 1. - Технические характеристики робота NAO Next Gen

         Как можно заметить из таблицы 1, время работы в обычном режиме составляет 90 минут, что довольно удобно, так как робота можно использовать без дополнительной подзарядки на протяжении 2 уроков. Также отметим, возможность программирования робота на различных языках программирования, что дает возможность учащимся с различными знаниями языков высокого уровня заниматься программированием робота.

         Еще одной важной особенностью робота NAO является то, что робот имеет возможность подключения к сети Интернет для поиска необходимой информации (текстовой, графической или обучающих видео) по теме урока, а также возможность вывода этой информации на экран ПК, планшета или другого устройства. Приятная особенность заключается в том, что для запроса на поиск информации не требуется программировать робота, ведь он воспринимает человеческую речь, достаточно словесно обратиться к роботу за поиском информации в сети.

         Стоимость различных версий робота NAO варьируется в районе 50 000 тыс. руб. – 1 400 000 руб. К примеру робот NAO Next Gen, который чаще всего используется в сфере образования обойдется учебному заведению 1 130 000 руб.

Выводы

         Несмотря на то, что автоматизация и узкоспециализированная механизация давно доминируют в сфере производства, многофункциональные роботы встречаются довольно редко, а в бытовой сфере и общественной жизни до сих пор кажутся совершенно экзотикой. Тем временем разработчики активно работают над созданием основ искусственного интеллекта и улучшенных механических компонентов и даже пытаются собрать все это воедино.

         Например, исследователи из немецкого университета Фрайбурга построили Android Nao, на основе которого совершенствуют свои разработки в области гуманоидной робототехники. Хотя сейчас можно найти множество примеров быстрых и точных технологий, движения которых очень точно повторяют их биологические прототипы, это воплощение научного мышления ставит под сомнение реальные возможности современной робототехники.

         Робот NAO нашел применение в более чем 200 учебных заведениях по всему миру. Он применяется в исследованиях в области робототехники и помогает студентам развивать вычислительные и когнитивные науки, математику и физику, а также область взаимодействия роботов с человеком [3].

         Также в рамках данной темы стоит отметить, что робот NAO, используемый учеными, может быть запрограммирован, чтобы отразить конкретные трудности учеников, или просто воспроизводить наиболее распространенные ошибки, сделанные ними в процессе обучения письму. Робот опирается на базу данных примеров почерка, способных привлечь слова на разных уровнях неуклюжести по запросу на экране планшета, как показано на рисунке 2.

         Идея состоит в том, что детям, которые пытаются самостоятельно составлять письма, нужна поддержка для повышения их самооценки и мотивации. Не обучая кого-то или чему-то, они, скорее всего, в конечном итоге потеряют интерес к учебе с последствиями, которые могут сопровождать их на протяжении всей учебы и во взрослой жизни. Эту роль, конечно, мог бы сыграть любой из школьников, но что, если среди детей нет ни одного с низким уровнем знаний? Для этого и предназначена технология CoWriter. Исследователи надеются, что с помощью робота для поддержки учеников ни один ребенок не останется позади.

         Чтобы обучить робота, дети сначала готовят слова с небольшим количеством магнитных букв, которые прикрепляются к холодильникам. Затем робот пишет слово на экране планшета, а ребенок находит и исправляет ошибки, переписывая либо слово целиком, либо отдельные буквы. Как только робот доказал свою правоту, ребенок переходит к следующему слову. Затем робот анализирует расхождения в исправленных буквах, а затем с повторными попытками сходится к уровню написания ребенка. И в процессе обучения ребенок получает рукописную практику, не осознавая этого [4].

Рисунок 2. – Робот NAO в учебном процессе

Из сказанного выше следует, что робот NAO довольно полезен как для учеников школ, начиная буквально с первого класса, так и для студентов вузов, поскольку для первых он может выступать в роли тренажера и помощника в обучении правописанию, для вторых – стимулятором в изучении языков программирования, вызывая интерес к написанию собственных программ для каких-либо действий робота.

Список использованных источников

1.                 Мotocarello. Первый андроидный робот NAO готов к общению и самосовершенствованию [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://motocarrello.ru/jelektrotehnologii/roboty/1886-robot-nao.html (07.01.2021).

2.                 Nao. Википедия – свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/NAO (08.01.2021).

3. Objective-news. предания и легенды - [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://objective-news.ru/virtualnaya-realnost/robot-nao.html  (08.01.2021).

4. Robotics.ua. Робот NAO помогает школьникам учиться писать [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://robotics.ua/news/prototypes/4287-nao_robot_helps_students_learn_to_write (12.01.2021).

5. Habr.com. Дмитрий Суворов: Не получится заменить роботами людей, деятельность которых связана с творчеством [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://habr.com/en/company/robohunter/blog/368995/ (07.02.2021).

6. Econet. включи сознание. Как применяют роботов в образовании [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://econet.ru/articles/66833-kak-primenyayut-robotov-v-obrazovanii (08.02.2021).

Скачано с www.znanio.ru