Что делают на робототехнике

Профессия – робототехник. Что надо знать? ⁠ ⁠

Многие эксперты уже сейчас называют робототехнику одной из наиболее активно развивающихся сфер деятельности и «профессией будущего». Это действительно так, за лидерство в этой области бьются ведущие страны мира, в т. ч. Россия. Уже сейчас в нашей стране, по данным сервиса по подбору персонала в области робототехники RoboJobs, имеется более 270 робототехнических компаний. Их штат растет примерно на 20% в год – это значит, что к 2030 году потребуется полмиллиона новых специалистов.

Работа в этой области не только открывает хорошие карьерные перспективы, но и очень неплохо оплачивается. В зависимости от квалификации и занимаемой позиции профессионал-робототехник может зарабатывать от 65 тысяч рублей, а верхнего предела практически нет: самая «дорогая» из появлявшихся в последнее время вакансий – ML-разработчик, специализирующийся на компьютерном зрении и принятии решений, который поможет внедрить передовые модели машинного обучения в производство. Такому специалисту работодатель готов платить до 450 тысяч рублей в месяц.

Фото автора cottonbro: Pexels

Итак, перечислим основные преимущества робототехники:

— перспективная отрасль, в которой спрос на кадры еще долго будет выше предложения;

— возможность карьерного роста;

— зарплаты существенно выше средних по рынку;

— повышенное внимание СМИ к разработкам в этой области и их авторам;

— перспективы профессионального развития, в т. ч. за рубежом.

ЧТО ЖЕ НУЖНО ЗНАТЬ О РОБОТОТЕХНИКЕ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО СТАРТА В ЭТОЙ ОБЛАСТИ?

Мы собрали наиболее популярные вопросы, на которые ответит сооснователь проекта Robo-Jobs.ru Александр Байкин.

Кто такой робототехник?

На самом деле это обобщающее определение, включающее в себя целый ряд специальностей, представители которых работают в этой сфере: программист, конструктор, интегратор, сборщик роботов, электронщик, тестировщик и другие. Кроме технических специалистов, в робототехнических компаниях, как и в любых других, работают специалисты в области бухгалтерского учета, экономики, пиара, маркетинга, продаж, транспорта и т. д. Так что каждый может найти в робототехнике работу по своему призванию и своим интересам.

Где востребованы робототехники?

Сейчас роботехнологии используются в 23 отраслях. Это наука, разработка и производство беспилотных летательных аппаратов и спецтехники, сельское хозяйство, медицина, транспорт, банкинг, энергетика, добыча полезных ископаемых, индустрия развлечения, спорт, образование и многое другое. И я уверен, что этот список в ближайшие годы значительно расширится.

Каков масштаб компаний, работающих в сфере робототехники?

Самый разный, от небольших стартапов и до «гигантов» – таких, как Лаборатория робототехники Сбера, ЦНИИ РТК, «Яндекс», «Газпром» или «Нисса Инжиниринг». Конечно, в крупных компаниях и перспектив больше, но начинать я рекомендовал бы с небольших.

Фото автора Pavel Danilyuk: Pexels

Что нужно, чтобы стать робототехником?

Самое главное – желание, интерес к этой сфере. И, конечно, знания. Путей для их получения несколько, все зависит от вашего возраста и имеющегося образования.

Для школьников хорошим началом будет посещение кружков и курсов по робототехнике, которые сейчас есть в каждом крупном городе, и участие в различных конкурсах и турнирах (Всероссийская робототехническая олимпиада, World Robot Olympiad, WorldSkills Russia Juniors, Робофест, FIRST® LEGO® League, Робофинист и др.). Есть такие базовые курсы и для взрослых – и платные, и бесплатные.

Люди со средним специальным и средним профессиональным образованием могут начать с позиции механика или специалиста по сборке и обслуживанию роботов, а параллельно с работой заняться повышением своей квалификации, чтобы «расти» дальше.

Если профильного образования нет, но хочется его получить – это не проблема. В России уже много учебных заведений, в которых обучают робототехническим специальностям на уровне и среднего технического, и высшего образования. Такие заведения есть не только в Москве или Санкт-Петербурге, но и во всех крупных городах, там можно выбрать специальность на свой вкус.

Те, кто работает в других сферах, но хочет прийти в робототехнику, могут переучиться на программиста. Сейчас много возможностей для этого, существует масса онлайновых и оффлайновых курсов. Программист низкого уровня, занимающийся разработкой программного обеспечения для роботов, должен знать языки C++, STL и Robotics operating system (ROS) и иметь опыт работы с Linux и Git. Для программирования на высоком уровне (разработка систем взаимодействия роботов и других программ или веб-порталов для просмотра статистики или показателей роботов) понадобится знание языков JavaScript, Python и SQL.

Действующие программисты могут углубить свои знания в области машинного обучения и нейронных сетей – это пригодится для разработки роботов более высокого уровня. Курсов, предлагающих обучение и повышение квалификации по этим направлениям, сейчас тоже достаточно много – от бесплатных до достаточно дорогих.

Неплохим стартом в области промышленной робототехники может стать прохождение обучения в любом представительстве зарубежного производителя промышленных роботов, после которого вы сможете работать на позиции внедренца или продавца роботов. Единственный минус – это обучение может оказаться дорогим (более 100 тысяч рублей). Также можно начать с должности тестировщика роботов, их «железа» и ПО.

Если вы уже делаете первые самостоятельные шаги в робототехнике, чувствуете свой потенциал и хотите, чтобы вас заметили крупные игроки – рекомендую принимать участие в разного рода хакатонах, которые организуются для различных с точки зрения возраста и опыта категорий (Всероссийский хакатон по робототехнике, онлайн хакатон «Лиги Роботов» и команды Red Robots и др.).

Как найти работу в сфере робототехники?

Работодатели распространяют информацию об имеющихся вакансиях по разным каналам: собственные сайты, сервисы по подбору персонала и поиску работы, профильные информационные ресурсы и т. д. Но самый удобный с точки зрения поиска работы сервис – это RoboJobs. Мы аккумулируем информацию о вакансиях всех компаний отрасли и даем соискателям возможность разместить свое резюме, чтобы работодатели его увидели. Уже десятки специалистов и работодателей нашли друг друга с помощью RoboJobs.

Остались вопросы? Пишите в комментариях, постараемся рассказать больше интересной и полезной информации о робототехнике и специальностях в ней.

Что делают на робототехнике

Содержание:

• Робототехник: что это за профессия
• Сколько зарабатывает робототехник
• Плюсы профессии
• Минусы профессии
• Необходимые навыки
• Где учиться
• Где искать работу
• Резюме

Робототехника и искусственный интеллект (ИИ) — две прорывные области, в которых уже соревнуются все ведущие державы мира. И если мы не займемся роботами, то чужие роботы возьмутся за нас.

По данным нашего сервиса по подбору персонала в области робототехники, в России насчитывается свыше 270 робокомпаний, работающих в 23 отраслях, при этом, по данным Национальной ассоциации рынка робототехники, штат робототехнических компаний растет на 20% в год, и уже к 2030 году в стране понадобится около 500 000 робототехников. Даже сейчас уже чувствуется нехватка кадров, а что будет через 10 лет?

Робототехник: что это за профессия

Давайте разберемся — кто такой робототехник? Это собирательная профессия, в которой есть много специализаций: конструктор, сборщик роботов, программист, электронщик, тестировщик, интегратор и пр.

Соответственно, можно выбрать специализацию сразу:

• нравится паять и проектировать электрику — нужно идти в электронщики;
• нравится проектировать — изучайте механику и конструирование;
• если любите собирать своими руками, то можно, получив среднее специальное техническое образование, пойти собирать роботов;
• а начать можно со специализации тестировщика — электроники, механики или программного обеспечения;
• даже люди с гуманитарным образованием не останутся в стороне от робототехники, так как в робокомпаниях нужны и продавцы, и маркетологи, и пиарщики.

Но подробнее мы остановимся программистах, которые отвечают за начинку, поведение и «хорошие манеры» робота, благодаря которым умная машина выполняет все поставленные перед ней задачи.

Сколько зарабатывает робототехник

В среднем в вакансиях уровня Junior вилка от 70-150 тыс руб., программисты с опытом могут рассчитывать на зарплату 130-200 тыс. руб., руководители или обладатели уникального опыта и интересных реализованных кейсов получают не менее 300 тыс. руб.

Плюсы профессии

1. Работа в одной из самых перспективных и быстро развивающейся отраслей.
2. Интересные проекты. Можно внедрять роботов на производстве, разрабатывать беспилотные автомобили или аэротакси, роботов-доставщиков, гуманоидных роботов и других помощников для людей. Эти проекты меняют мир к лучшему.
3. Заработная плата выше, чем в среднем по рынку.
4. Можно найти работу в стартапе, где несколько человек с горящими глазами создают робота, или работать на большую корпорацию.
5. Если прийти в стартап, то можно достаточно быстро вырасти до главного конструктора или разработчика.
6. Возможность выступать на конференциях, так как эта область новая, и многие хотят послушать об опыте создания робота или решения на базе искусственного интеллекта.
7. С хорошими знаниями или опытом можно уехать за рубеж, так как за границей очень ценятся наши разработчики в робототехнике и ИИ.

Минусы профессии

1. Вряд ли удастся найти работу на удаленке, так как работать нужно над физическим устройством, которое не всегда можно взять домой. Хотя в ряде компании это возможно.
2. Придется не просто много, а очень много работать, так как специалистов постоянно не хватает.
3. Экстраверты вряд ли найдут много общения среди людей технического склада. Скорее всего, такая работа им не подойдет.

Необходимые навыки

Самые распространенные языки робототехники, владение которыми обязательно, – С и С++. Для системных программистов важный плюс — владение ассемблером. На этих языках пишутся основные программы, управляющие роботами.

Поведение готового робота можно дополнительно программировать на более высокоуровневых языках – Python и Java. Так что если программист желает работать именно с роботами, его знания будет где применить, даже если на первый взгляд у эти знания весьма экзотичные.

Важный момент: для программиста робототехники умение работать с операционными системами на основе GNU/Linux на уровне не ниже администратора будет серьезным преимуществом.

Где учиться

• Начинать погружение в робототехнику можно еще со школы. Для школьников есть множество кружков по робототехнике и программированию в каждом крупном городе России или онлайн.

Это отличный старт в профессии для детей от 6 до 16 лет. А чтобы совершенствоваться, можно готовиться и участвовать в соревнованиях, таких как Всероссийская робототехническая олимпиада и World Robot Olympiad, WorldSkills Russia Juniors, Робофест, FIRST® LEGO® League, Робофинист и др.

• Окончив среднее техническое образование (техникум или колледж), можно пойти в механики или специалисты по сборке роботов или их обслуживанию, и параллельно с получением практического опыта можно учиться и совершенствоваться дальше. Если вы выбираете среднее техническое образование, то учиться робототехнике можно в колледже МГОК.
• Для тех, кто нацелен на высшее образование, можно выбрать технический вуз по робототехнической специальности. Такие есть во всех крупных городах нашей страны.

• Если вы уже работаете в другой области, то можно переучиться на программиста и начать искать работу в робокомпании, тем более, что сейчас очень многие популярные сервисы разработали большое количество курсов по онлайн обучению программированию.

• Если вы уже программируете, можете углубить свои знания в области нейронных сетей и машинного обучения, чтобы программировать более умных роботов.

• Для взрослых также можно освоить основы робототехники на платных и бесплатных курсах.

• Если вы — руководитель в IT-области, можно заняться цифровой трансформацией предприятия, пройдя соответствующие курсы и попробовав внедрить инновации у себя в компании.

Но чтобы погрузиться в эту область глубоко, нужно пройти платное обучение, стоимость которого варьируется от 80 тыс. руб. до 1 млн руб.

• Бонус:бесплатные ресурсы, чтобы освоить азы робототехники.

Где искать работу

Искать работу можно на больших сайтах-агрегаторах типа HeadHunter и SuperJobs.ru$ мы также публикуем соответствующие вакансии.

Кроме того, можно написать непосредственно в саму компанию, производящую роботов — почти каждой из них требуются все новые специалисты.

Если вы получите должные знания и навыки или уже обладаете ими, вас могут принять в крупнейших российских компаниях, таких как Лаборатория робототехники «Сбера», ЦНИИ РТК, «Интехрос», «Иннодрайв», «Ниссан Инжиниринг» и других.

Резюме

Робототехника в настоящее время — одна из самых перспективных индустрий, где можно быть очень востребованным и получать достойную зарплату. Кроме того, это одна из сфер, где российские специалисты востребованы не только в нашей стране, но и за рубежом.

Учитывая, что по данным Международной федерации робототехники, в России на 10 тыс. сотрудников приходится лишь 6 роботов (для сравнения, в Южной Корее — 932 робота на 10 тыс. человек, в Сингапуре — 605, а в Японии — 390), это огромный потенциал для роста всей индустрии. А это значит, что время робототехники и робототехников только начинается.

Робототехника для начинающих. От новичка до инженера.

В статье «Робототехника для начинающих» мы постарались собрать дорожную карту (roadmap), в которой точка А – абсолютный новичок, а точка Б — инженер-робототехник. Мы не предлагаем готовых решений, но подсвечиваем направление, в котором стоит двигаться, чтобы изучить робототехнику.

Наша карта — это пошаговый план действий: с чего начать, основные термины и технологии, а также варианты проектов, которые можно выполнять в процессе обучения.

Робикс — кружок робототехники для детей. Нашим ученикам — от 5 до 16 лет — поэтому мы не могли оставить юных робототехников без внимания. Мы разделили весь маршрут «Робототехника для начинающих» на уровни:

0 уровень — мы написали специально для самых маленьких робототехников (от 5+ лет)

1 уровень — для новичков подросткового возраста и взрослых

2 уровень — для продолжающих и тех, кто не знает куда двигаться после Arduino

3 уровень — выбор профиля и специализация

Юные робототехники на пути в светлое будущее

Робототехника – наука междисциплинарная, под одним словом объединено несколько независимых дисциплин. В самом начале нашего путешествия мы должны собрать рюкзак.

Знаете, без чего никак нельзя ехать в путешествие в страну Робототехнику?

1. Программирование

Это наш словарь. Вы не сможете достичь взаимопонимания с роботом, не зная его языка.

2. Электроника

Это наше зарядное устройство, ведь так важно в путешествии оставаться с внешним миром на связи. Именно электроника отвечает за внутреннее устройство нашего робота и помогает ему быть “в сети”.

3. Механика (кинематика, моделирование, проектирование)

Кажется, мы забыли про зубную щетку! Стоит помнить и о внешнем виде робота. Механика поможет материализовать нашего будущего робота: сделать его видимым и осязаемым, а также поможет ему ориентироваться и перемещаться в пространстве.

Самое важное – это точные науки. Они как документы — без них нас не пустят в другую страну.

Даже если сейчас вам кажется, что эти школьные предметы сложные и скучные, поверьте, придется их освоить. Вы не сможете планировать траекторию, не зная физики; заниматься компьютерным зрением, ничего не зная о матрицах; заниматься искусственным интеллектом или машинным обучением, не зная о теории вероятности. Мы понимаем, что пока эти термины пугают. Не переживайте – всему свое время.

Оглавление:

С чего начинать самостоятельно обучение робототехнике?

0 уровень

Этот уровень – колеса нашего туристического автобуса, на котором мы отправляемся в путешествие. Без колес машина не поедет. Так и мы без этих базовых знаний не сможем двигаться дальше.

1. Snap, Snap4arduino, Scratch

Чтобы изучить робототехнику самостоятельно — начинайте с теории. Важно уметь отличить алгоритм от функции, знать, что такое цикл. Не забывайте про переменные.

Для самых маленьких, кто еще не умеет читать, и тех, кто никогда не сталкивался с языками программирования, есть графические блочные языки, которые не требуют написания кода. Например, Snap! или Scratch.

Программа состоит из цветных блоков, их нужно перетаскивать на специальное поле, их действия обозначены картинками или словами. Несмотря на доступный интерфейс, эти программы помогают понять ребенку основы создания любой программы (последовательность кода, тестовые запуски).

Интерфейс программы Scratch

Главное отличие Snap! от Scratch — возможность создавать собственные блоки, то есть мы не ограничены набором функций программы, что безусловно, больше подходит для совсем новичков.

На занятиях с детьми младшего школьного возраста (7-9 лет) мы используем Snap4arduino. Это вариация языка Scratch, построенная на платформе Snap. Эта версия позволяет подключать компьютер к плате Arduino и управлять каждым ПИНом (контактом платы), то есть, подавать и считывать напряжение. Таким образом, мы можем программировать контроллер на плате, а значит и робота.

Начинайте с простых программ: напишите код для движения объекта вперед, для движения в разные стороны, постепенно переходите к более сложным проектам.

Полезные ссылки:

Обе программы имеют большую базу уроков и проектов в открытом доступе. На нашем сайте есть не только уроки посвященные интерфейсу и основным блокам Scratch, но 6 уроков, в рамках которых мы делаем популярные игры, такие как Flappy Bird, Doodle Jump и другие: https://robx.org/wiki/prog/igry-na-scratch/

Кроме этого, у нас есть онлайн-курс посвященный разработке игра на Scratch: https://robx.org/online/scratch_game/ Итог курса – 24 самостоятельно написанных игры.

Учебные пособия по Scratch:

Scratch отлично подойдет для детей до 10-11 лет, дальше можно переходить к текстовым языкам программирования.

2. Основы электроники: закон Ома, ток, напряжение, простые компоненты; плата Micro:bit и конструктор Знаток

Вновь начинаем с теории. Вы можете черпать ее из школьных учебников. Мы же посоветуем несколько сторонних полезных ресурсов.

Основы электроники:

· Для самых маленьких советуем «Занимательные уроки Р. Саакаянц» — https://www.youtube.com/watch?v=C2UP6G6j2ss (в роли учителя, кстати, робот PP-17, но учит он скорее общим основам физики, но это тоже пригодиться новичкам в робототехнике)

· Для тех, кто постарше, советуем почитать статьи на этом сайте: https://radiokot.ru/start/analog/basics/ Список статьей небольшой, но основы электроники точно будут изучены.

· Для тех, кто любит учиться по печатным материалам, советуем книгу Эйвинда Нидал Даля «Электроника для детей».

Изучите теоретические идеи, лежащие в основе того, как работают: напряжение, ток, что такое последовательное и параллельное соединение, а также резисторы, транзисторы, светодиод и батарейка.

Кроме этого, основы электроники можно закрепить на эмуляторе Tinkercad Circuits. Это онлайн-конструктор электронных схем, в котором можно их создавать и моделировать.

Интерфейс эмулятора Tincercad Circuits

Бумажная электроника

Для того, чтобы выполнить первые проекты по электронике нам понадобится: обычный лист бумаги, карандаши, алюминиевый скотч, батарейка и светодиод. Один из первых проектов наших дошкольников — это открытка со светодиодом.

В нашей группе Вконтакте мы писали инструкцию, как сделать такую же дома самостоятельно: читать инструкцию.

Открытки со светодиодом для мам, которые сделали наши ученики

Есть уже готовые наборы, например, “Электричество на бумаге”.

Конструктор “Знаток”

Для того, чтобы тренироваться и применять полученные знания, на этом этапе можно использовать конструктор «Знаток».

Этот конструктор отлично подойдет для детей от 5 лет, которые еще не сталкивались с электроникой. Но интересно будет и детям постарше, а также их родителям.

Пример схемы на конструкторе Знаток

Не зря «Знаток» — это конструктор, все детали легко (никакой пайки) соединяются между собой, пристегиваются к прозрачной и прочной пластиковой плате. В каждом наборе есть разноцветные, крупные детали: резисторы, транзисторы, переключатели, проводники, диоды и блок питания.

Начните создавать базовые электронные схемы. Первые схемы будут очень простые: зажечь светодиод. Затем зажгите больше светодиодов, попробуйте сделать простой сигнал светофора. Реализуйте переключатели.

В наборах побольше – 180, 320 и 999 схем – которые предназначены для детей постарше, схемы в буклете обозначены с помощью символов схемотехники, без цветных картинок модулей. Нужно освоить базовые элементы схемотехники.

Плата Micro:bit

Плата Micro:bit – это компактный микрокомпьютер, который отлично подходит для обучения. Она самодостаточна, ей не нужны дополнительные модули, на ней есть все необходимые для обучения светодиоды, кнопки и датчики. Встроенных функций платы — bluetooth, компас, акселерометр и др., достаточно, чтобы ребенок смог выполнить первые проекты.

Плата ориентирована на детей от 7 лет.

Код для платы пишется на графическом языке MakeCode.

На официальном сайте платы есть небольшая коллекция проектов: https://microbit.org/projects/

Интерфейс браузерной программы для работы с Micro:bit

В Робиксе есть целый курс посвященный основам электроники с платой Micro:bit.

3. Объемные фигуры из картона и 3D Slash

На самом базовом уровне – это развитие образного мышления, то есть умение представлять объемные фигуры в голове, поворачивать их и соотносить. Для того, чтобы осваивать эту область на первых парах для самых маленьких прекрасно подойдут подручные материалы: картон, клей и ножницы.

Объемные фигуры

Попробуйте вырезать и склеить: конус, цилиндр, параллелепипед или шар. Фигуры можно объединять, склеивать между собой, вырезать в них отверстия.

Вы можете скачать шаблоны для вырезания по ссылке: https://3mu.ru/?p=48990

Бумажные развертки персонажей

Конечно, интереснее клеить не просто фигуры, а персонажей любимых игр или мультиков! Мы рекомендуем сервис: https://www.pixelpapercraft.com/

Нам нем вы найдете множество разверток. Кроме того,на сайте можно воспользоваться генератором разверток: загрузите свою картинку и сайт сделает из нее шаблон для печати.

Робот Робикс в разобранном виде

У нас есть бумажная развертка робота Робикса, вы можете скачать его по ссылке https://vk.com/robxorg?w=wall-69501379_17876

Основа робота может быть любой: бумага, пластик, дерево или даже плотная ткань.

3D Slash и Tinkercad

Ознакомьтесь с интерфейсом простых 3d программ, например – 3D Slash. Эта программа построена на основе рабочего процесса как из строительных блоков игры Minecraft. То есть вы собираете модель из виртуальных кубиков, используя инструменты: молоток, шпатель, долото, скребок или фрезу.

Интерфейс 3D Slash

Также отлично подойдет браузерная программа Tinkercad.

Кроме этого, можем посоветовать два интересных гаджета:

3D принтер

Детских принтеров для настоящей 3D печати на самом деле нет. Но на сегодняшний день выпустили уже довольно много небольших, подходящих по габаритам для квартиры, и безопасных принтеров.

3D принтер можно заказать из Китая, его цена будет до 20000-25000 рублей.

На что стоит обратить внимание при выборе принтера для ребенка?

1. Закрытый корпус, который ограничивает доступ к нагреваемым элементам
2. Отсутствие торчащих проводов
3. Удобный интерфейс и управление, не требующее специальной подготовки

Мы советуем находиться рядом с ребенком во время работы с 3D принтером, все-таки это серьезная техника, которая питается от сети 220 вольт.

FlashForge Finder Flying Bear Ghost 6

Фрезерный станок

Мы в Робиксе используем станок Playmat, но также есть и китайские аналоги. Playmat — это 4 устройства в 1 — электролобзик, вертикально-сверлильный станок, токарный и шлифовальный станки. Станок Playmat абсолютно безопасный, при соблюдении техники безопасности им невозможно порезаться.

При помощи этого станка можно делать различные корпуса для проектов из фанеры или использовать деревянные заготовки.

Детский фрезерный станок Playmat

1 уровень

Все, что изучают дети — упрощенная версия. Этот уровень — переход к настоящей робототехнике.

1. Python и С++

Переходим к текстовым языкам программирования. На нашем сайте есть статья: на каком языке говорит робот? В ней мы выделили 5 основных языков, которые используются в программировании роботов.

Сейчас мы находимся на развилке — какой же язык выбрать? Фиксированного стандарта языка программирования для робототехники — нет. Мы можем посоветовать два варианта пути: Pyhton или C++.

Есть несколько критериев, от которых будет зависеть наш выбор:

1. Какой микроконтроллер мы выберем? Если мы идем по пути Arduino, то это – Arduino Wiring (С++). Если же вы выберет какой-то аналог, например, Raspberry — больше подойдет Python.
2. Как быстро мы хотим получить результат? Python проще, его синтаксис будет понятнее для того, кто никогда ничего не программировал. Результат не заставит себя ждать. На начальном этапе вы будете учить не язык, а учиться программировать: изучать логику кода, тестировать и учиться искать ошибки.

И тот и другой язык имеет много готовых библиотек в открытом доступе, которые дадут возможность подключать различные датчики, например: датчик температуры, датчик дальности.

Но, кажется, что рано или поздно, изучить С++ все-таки придется. Если углубляться и решать сложные задачи, то разница между языками будет увеличиваться.

Бесплатные материалы для изучения Python:

1. Программирование на Python — https://stepik.org/course/67/promo
2. Основы программирования на языке Python в примерах и задачах — https://stepik.org/course/58638/promo
3. Roadmap по Python — https://roadmap.sh/python

Бесплатные материалы для изучения C++:

1. Введение в программирование (С++) — https://stepik.org/course/363/promo
2. Программирование на языке С++ — https://stepik.org/course/7/promo

Курсы на Stepike дают базу и понимание основ языка.

В Робиксе есть онлайн курс для тех, кто захочет углубиться в язык программирования С++. Подробнее об онлайн курсе: https://robx.org/online/c_plus_plus/

2. Электроника на макетной плате, Arduino, Raspberry Pi Pico

После того как были освоены простые схемы, можно двигаться дальше. Постарайтесь закрепить все знания, полученные до этого. Вы должны уметь рисовать электронные схемы и читать их. Во время работы над роботом вам потребуется разобраться и интегрировать множество датчиков ,различные типы электромоторов (сервомотор, мотор DC, шаговый мотор), поэтому у вас должно быть четкое представление.

Давайте убедимся, что закон Ома, подстроечный резистор, мультиметр — не пустой звук для вас.

Электроника для начинающих

Если вы чувствуете, что знаний еще недостаточно, советуем книгу:

“Электроника для начинающих” Чарльз Платт

От простого к сложному, автор поясняет на наглядных примерах принцип взаимодействия электронных компонентов. Особенность этой книги в том, что обучение происходит в ходе экспериментов, преимущественно из которых и состоит книга. Более 500 фотографий и рисунков — идеально для новичков.

Набор, который потребуется для экспериментов книги, есть у фирмы “Амперка”.

Вы можете собрать такой набор самостоятельно, это будет дешевле. Но это по секрету ��

Макетная плата

Самый лучший вариант — многоразовая макетная плата или же беспаечная плата. На ней можно легко соединять элементы между собой без пайки. Это существенно сэкономит время, от вас потребуется чуть больше пространственного воображения, чтобы понять принцип ее работы.

Соединение происходит при помощи проводов-перемычек — джамперов.

Беспаечная макетная плата

На нашем сайте есть отличная инструкция по работе с макетной платой. Мы даже сломали одну плату, чтобы рассказать вам, что хранится внутри. А еще там есть интересные задания для новичков.

Микроконтроллеры

В работе с микроконтроллерами придется освоить пайку. Ликбез по пайке: http://easyelectronics.ru/likbez-po-pajke.html

Слева — Raspberry Pi Pico, справа — Arduino UNO

Arduino

Arduino — отлично подходит, если вы хотите заняться робототехникой по ряду причин: доступность (На aliexpress Arduino Nano CH340

200 руб) развитое комьюнити (будет легко найти ответ на свой вопрос), быстрый и легкий старт без сложных настроек, поддерживается в нескольких операционных системах.

У Arduino целая армия фанатов и любителей, которые продвигают этот микроконтроллер в массы и создают базы знаний и уроки.

Среда разработки Arduino

Полезные ссылки с проектами на Arduino:

1. Ютуб-канал “Заметки Ардуинщика” (От первых шагов на Arduino до более сложных проектов) https://www.youtube.com/c/%D0%97%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%BA%D0%B8%D0%90%D1%80%D0%B4%D1%83%D0%B8%D0%BD%D1%89%D0%B8%D0%BA%D0%B0/featured
2. База знаний “Амперки”, в которой собраны 20 мини-проектов и устройства из серии “Умный дом” http://wiki.amperka.ru/

Raspberry Pi Pico

Pi Pico — более современный контроллер, он работает быстрее (за счет 2-х ядерного процессора), поддерживает быстрый стандарт загрузки программы и отличается большим объемом памяти, в сравнении с аналогом от Arduino.

Так как эта плата появилась сравнительно недавно (в начале 2021 года), у нее еще не появилось такого же развитого камьюнити в России. Но за рубежом Raspberry Pi Pico уже популярны и на англоязычных форумах их активно обсуждают.

Эта плата позволяет писать программы и на Python, и на C++. При желании можно подключить визуальный язык MakeCode.

3. CAD

Ознакомьтесь с программами для 3D моделирования. Для учебных целей отлично подойдет FreeCAD или русская программа Компас 3D.

Интерфейс программы Компас 3D

Мы советуем почитать о современных возможность цифрового производства: где и как используется печать на 3D принтерах.

Проекты

Продвигаясь по этому уровню, обязательно выполняйте проекты. Через практику легче понять систему, отследить то, что не понятно и доучить это или дополнительно почитать. Проектная деятельность делает ваши знания по-настоящему ценными. Помимо заданий, которые мы давали конкретно по каждому пункты, вы можете сделать полноценного робота или электронное устройство.

Инструкция достаточно короткая и может быть не совсем понятна новичку, но это отличная возможность разобраться самостоятельно. В инструкции вы найдете список необходимых материалов, файл с чертежом для резки деталей и последовательность соединения деталей.

Робот-паук

Также, присмотритесь к нашим образовательным программам:

Робот для соревнований в дисциплине Кегельринг

Если вам меньше 16, приглашаем на занятия, а если учиться в Робиксе уже поздно, то наши роботы — отличный источник вдохновения!

2 уровень

1. Библиотеки, IoT-системы, Linux

В зависимости от того, какая область робототехники вас интересует, вам нужно больше узнать о теории, лежащей в ее основе. Узнайте о манипулировании роботизированной рукой (кинематика и управление), восприятии (компьютерное зрение, линейная алгебра, матрицы), машинном обучении / искусственном интеллекте (вероятность, статистика, математика).

Библиотеки

Продолжайте изучать язык, подключая различные библиотеки. На Python существуют различные библиотеки, написанные для реализации алгоритмов машинного обучения и компьютерного зрения, например, TensorFlow и OpenCV. Аналогичным образом, многие виды искусственного интеллекта можно практиковать и на Python. Конечно, вы можете сделать то же самое в C / C++.

При помощи библиотеки компьютерного зрения OpenCV можно реализовать следующие проекты:

• Duckietown

По дорогам перемещаются машинки — Duckiebots. Главная задача — решать задачи автономного движения машины с помощью камеры. Необходимо научить роботов распознавать дорожные знаки и соблюдать правила дорожного движения. Со временем робот начинает держаться в своей дорожной полосе и находит разметку.

Duckietown – это модель городской транспортной среды, которая включает в себя дороги с разметкой, транспортные средства, светофоры, дорожные знаки и пешеходов в виде уточек.

Эмулятор Gym-Duckietown — это open-source проект, написанный на языке Python.

Этот проект разработали в 2016 году как одну из дисциплин для аспирантов Массачусетсткого Технологического Института (MIT).

У нас есть онлайн-курс по Duckietown: там и Python, и Linux, и компьютерное зрение, и чуть линейной алгебры. В рамках курса мы не только учимся автономному вождению, но и участвуем в соревнованиях. Подробнее: https://robx.org/online/duckietown-robot/

• Квадрокоптеры

Еще одна большая область, в которой не обошлось без компьютерного зрения.

Существуют образовательные коптеры, например,российское изобретение — Геоскан Пионер. Это устройство разработано специально для обучения робототехнике. Изначально он направлен на обучение детей, но подходит и для обучения взрослых.

Квадрокоптер программируется на Python, но можно даже на Scratch.

DJI Tello Edu (Образовательная версия). Это китайская версия. Также есть возможность программировать на Scratch (для взрослых — Python).Разработчики оставили открытый доступ к данным видеопотока, благодаря чему каждый может совершенствовать дрон и реализовывать больше функций: распознавание объектов/предметов, отслеживание, компьютерное зрение. Можно экспериментировать и самому привязать плату ESP к полетному контроллеру и управлять полетом через код.

Пример задачи с олимпиады по робототехнике — получить картинку с камеры и на основании информации с изображения полететь в нужную сторону.

IoT-системы

IoT — интернет вещей — технология, которая объединяет предметы в компьютерную сеть и позволяет им собирать и передавать данные другим объектам. Чаще всего используются в “умных” вещах. Например, возможность включить чайник через мобильное приложение.

Разработка «умных» устройств осуществляется преимущественно на языках низкого уровня (Assembler). Поэтому, если вы решили идти в эту сторону — придется их осваивать.

Программа «Hello, world!» на Assembler

Linux

Крайне важно, чтобы тот, кто хочет глубже погрузиться в робототехнику, ознакомился с Linux. Множество библиотек, пакетов и программного обеспечения, разработанных для робототехники, очень легко и эффективно распространяются в средах Linux. Популярный выбор ОС Linux: Ubuntu. Вы не сможете установить ROS (операционную систему для работы с роботами) на Windows или Mac OS.

Советуем бесплатный курс по основам ОС Linux от Института Биоинформатики: https://stepik.org/course/73/promo

Кроме этого, советуем создать аккаунт на GitHub. Git — это систем контроля версий. Вы сможете сохранять туда код своих проектов и различные наработки, так постепенно будет собираться портфолио. Навык работы с Git — частое требование различных It-вакансий, ведь эта система позволяет работать в большой команде, не терять данные и иметь доступ к различным версия проекта.

2. Схемотехника, разводка печатной платы и микроконтроллеры (AVR и STM)

Следующая ступень после Arduino — разработка и проектирование собственных электронных устройств. До этого уровня мы работали с готовыми решениями: макетными платами, микроконтроллерами и другими элементами. Теперь необходимо учиться производить их самостоятельно. Зачем? Для того чтобы понимать и уметь проектировать электронные устройства. В масштабных, серьезных проектах редко используются готовые решения. Под каждое устройство собирается плата, к которой правильно подобраны резисторы, транзисторы, с учетом рассчитанного тока и энергопотребления.

Схемотехника

Классический учебник по схемотехнике “Искусство схемотехники” П. Хоровиц и У. Хилл

В книге доступным языком, с самых азов, с примерами и формулами, описывают как проектировать схемы.

Но найти эту книгу сейчас сложно, поэтому советуем также одноименный цикл лекций от доцента кафедры Общей физики СПБГУ. 16 лекций, которые соответствуют содержанию первого тома «Искусства схемотехники»: https://www.youtube.com/playlist?list=PLKT-Mf5xK5brEZe4V2R9bPq5PRpK9kPvw

В процессе изучения основ схемотехники и подготовкой собственной платы, вы столкнетесь с понятием — разводка печатной платы. Разводка — процесс разработки проводящего рисунка печатных плат.

Сначала мы делаем проект на макетной плате, о ней мы писали на 1 уровне, а далее переносим на чистовой вариант — на печатную плату.

Разводка печатной платы

Подробно об изготовлении печатной плате в домашних условиях вы можете посмотреть на ютубе, например:

Раньше рисунок для платы делали от руки, но сейчас появились и специальные программы, и онлайн сервисы. Вы можете использовать любую. В видео автор использует программу EasyEDA, вы тоже можете начать с нее.

Также, в домашних условиях вам пригодиться: Метод ЛУТа (лазерно-утюжная технология).

В качестве лазера — лазерный принтер.

Микроконтроллеры

К самодельной плате вы будете самостоятельно припаивать компоненты, поэтому в них тоже стоит разбираться.

Ознакомитесь с архитектурой микроконтроллера, то есть с его внутренним устройством.

Какой микроконтроллер выбрать? AVR или STM? Изучение микроконтроллеров советуем начинать с линейки AVR, а именно с 8-битного микроконтроллера ATmega-8.

На канале “Заметки Ардуинщика” есть видео, в котором автор рассказывает как развести платы (также с помощью браузерной программы EasyEDA) с микроконтроллером: https://www.youtube.com/watch?v=NJTeIALlztI&t=21s

3. Параметрическое моделирование, OpenSCAD

Больше практикуйтесь! Создавайте различные модели под свои проекты, изучайте интерфейсы разных программ.

Можно попробовать более сложную 3D программу, например SolidWorks или OpenSCAD. Осваивать их можно через документацию.

Также присмотритесь к этим программам:

Fusion 360 — для твердотельного моделирования и визуализации

Rhinoceros + Grasshopper — для параметрического моделирования

Процесс параметрического моделирования в Grasshopper

3 уровень

Этот уровень мы не будем разделяться по отдельным пунктам-дисциплинам. Если вы прошли предыдущие этапы, то уже поняли, что невозможно заниматься всем и сразу. Робототехника делиться на множество узких профессий.

Далее вам нужно определиться со своей специализацией и развивать узко-профильные навыки, которые требуется для конкретных вакансий.

Ваш must have — знание ROS.

ROS (Robot Operating System)

Сейчас ROS — это фреймворк для программирования роботов, он подходит для решения самых разных задач: навигации и локализации (SLAM), распознавания трехмерных объектов, планирования действий, управления движением многосуставных рук, машинного обучения.

https://habr.com/ru/post/663230/ — переводы книг по ROS (*Перевод осуществляли как часть учебного процесса и приобщения к инструментам программирования, поэтому он выложен на github c визуализацией в gitbook.)

Перед созданием настоящего робота необходимо протестировать концепт, отладить все системы и, в конце концов, понять, тот ли путь разработки был выбран. Для этих задач вам понадобиться 3D симулятор, например — Gazebo.

Интерфейс Gazebo

Послушать об использовании Gazebo: https://www.youtube.com/watch?v=tAlRXYLtmVE

И последнее, машинное обучение.

Машинное обучение тесно связано с математикой, а именно — линейная алгебра, теория вероятности, математический анализ и основы математической статистики.

Важно определиться, чему вы будете учить робота. Вариант алгоритмов машинного обучения:

1. Зрение и понимание
2. Детектирование объектов — находить объекты заданных типов
3. Оценка глубины — находить препятствия на пути
4. Ориентация в пространстве
5. Решения по перемещению в пространстве
6. Захват объектов

И многое другое.

Для тестирования алгоритмов обучения можно использовать платформу OpenAI Gym.

Анализ вакансий

Далее мы советуем осваивать те технологии, которые требуются в конктреных вакансия.

Например, требования на должность «Инженер-разработчик» в компанию «Геоскан»

С помощью вакансий вы сможете понять, какие знания уже есть, а с чем еще предстоит ознакомиться.

Заключение

Список информации получился внушительным. Мы постарались построить маршрут как можно дальше, но точно упустили еще огромное количество узкоспециальных программ и технологий. Чтобы стать настоящим профессионалом в области робототехники нужен не один год регулярного обучения, тысячи строк кода и сотни сломанных корпусов.

Кружки робототехники: что на них изучается, как проходит обучение и сколько стоит?

В кружке робототехники ребенок изучает различные дисциплины, используя игровой метод и коллективный вид деятельности. Основы электротехники, программирования, математики, инженерии, механики выходят за пределы школьного учебника, но становятся близкими и понятными, входя в жизнь и сознание ребенка на занятиях робототехникой. Наука, прямо в соответствии с требованиями новых ФГОС, приобретает тесную и отчетливую для ребенка связь с реальной жизнью.

Интерес к робототехнике в ребёнке помогают пробудить в школе «Пиксель». Здесь в нескучной и игровой форме знакомят детей с основами робототехники и программирования, а также помогают развивать мелкую моторику и логическое мышление. В «Пикселе» ждут ребят разных возрастов: от 5 до 17 лет. Узнать ближайший адрес школы и записаться на бесплатный пробный очный урок можно на сайте. Проводят в школе программирования и робототехники также онлайн-занятия. О них можно узнать на сайте.

Многие дети, начиная с конструирования роботов, настолько увлекаются этим, что связывают свою дальнейшую жизнь с техническим творчеством и программированием, поступают на соответствующие специальности в вузы и получают профессию.

Как строится обучение?

Занятия строятся от простого к сложному, причем, на самих занятиях не просто занимаются конструированием и собиранием роботов из деталек, а выполняют проекты: знакомятся с теоретическими вопросами, ставят поисковые задачи, учатся работать в команде, обсуждать и отстаивать свою точку зрения. Робот помогает пройти этот путь легко и с удовольствием: материал не выдается в сухом и дозированном виде, а познается детьми в игре, в творчестве и поиске решения задачи.

Правда, насколько эффективны занятия в кружке, зависит от преподавателя и его методического обеспечения. Робототехника настолько популярна, что существуют специальные методики, в которых продумано построено От и До.

На первых занятиях ребята пытаются разобраться в том, как устроен реальный мир и по каким физическим законам существует все, что нас окружает. Одновременно обучающиеся знакомятся с конструктором, из которого они и будут создавать своего первого робота.

Что получает ребенок от обучения

Материальным результатом обучения в кружке робототехники для детей становится созданный ребенком самостоятельно робот (обычно он подлежит демонтажу, поскольку конструктор является собственностью кружка; можно купить такой же для себя; цены — от 10 тыс. руб.). Ну, а нематериальный результат — это знания, умения и интерес ребенка к науке и техническому творчеству.

Позднее дети начинают знакомиться с основами программирования.

Возраст детей

В кружках робототехники могут обучаться дети примерно от 5 лет и до 15-17. Разумеется, программы у них разные.

Если говорить о платформе робототехники LEGO, то младшие (дошкольники и учащиеся начальной школы) фактически играют с простейшим конструктором для конструирования роботов LEGO WeDo, познавая окружающий мир, учась взаимодействовать друг с другом. Детали робота довольно легко соединяются и похожи на детали традиционного конструктора LEGO, который есть у многих дошкольников. Программа для движения робота, которую создают обучающиеся, тоже несложная и пишется из готовых «блоков» под руководством преподавателя. Но робот у них получается самый настоящий.

Ребята постарше пользуются конструктором LEGO Mindstorms; он более сложный, с другим принципом крепления. Этот конструктор позволяет создать более сложную модель, нежели в LEGO WeDo. На занятиях вводятся элементы программирования на языке Scratch, С++, либо визуальном языке программирования.

Робототехникой занимаются и студенты, и взрослые. Но платформы и задачи, которые ставят перед собой взрослые, отличаются от детских занятий.

Что представляет собой конструктор

Конструкторы, с которыми работают дети в кружке робототехники, включают в себя:

• контоллер (это, так сказать, мозг робота);
• датчики (инфракрасные, датчики звука, касания и т.д.);
• части, обеспечивающие движение модели.

Необходим также и компьютер — на нем создается программа, в соответствии с которой робот будет действовать. Также на компьютере детям предоставляется учебный материал по теме занятия. Датчик реагирует на раздражитель, и робот совершает действие, предписанное ему программой, — это суть действий модели, которую к концу обучения должен собрать ребенок.

Конструкторы LEGO удобны тем, что их нетрудно приобрести (хотя они довольно дороги, от 10 до 30 тысяч рублей. Например, в интернет-магазине OZON.ru можно купить конструктор Mindstorms) и они используются в большинстве международных соревнований и конкурсов по робототехнике. В большинстве кружков робототехники для детей пользоваться таким комплектом слушатели могут бесплатно.

Другие платформы

LEGO — не единственная платформа, на которой занимаются робототехникой. Есть и другие «железки»: Fishertechnic, Arduino, Raspberry Pi, Multiplo. Перед тем, как записаться в кружок, уточните, на какой базе там проходит обучение.

Стоимость обучения

Цены на обучение ребят на курсах или в кружке робототехники обычно где-то около 500-1000 рублей за одно занятие, хотя нередко они выше или ниже, это зависит от региона и сложности программы. В отдельных регионах есть возможность посещения кружка бесплатно.

Спасибо за Вашу оценку. Если хотите, чтобы Ваше имя
стало известно автору, войдите на сайт как пользователь
и нажмите Спасибо еще раз. Ваше имя появится на этой стрнице.

Понравился материал?
Хотите прочитать позже?
Сохраните на своей стене и
поделитесь с друзьями

Вы можете разместить на своём сайте анонс статьи со ссылкой на её полный текст

Ошибка в тексте? Мы очень сожалеем,
что допустили ее. Пожалуйста, выделите ее
и нажмите на клавиатуре CTRL + ENTER.