次世代エンジニアのためのロボティクスとSTEM教育

Pilot Labs CEO、Jun ye による ECN イノベーションの記事

今日、「イノベーション」とは、戦略を再発明し、新しいビジネス モデルや新しい市場を創造することを指します。新しいアイデアを選択し、適切なタイミングで実行することが重要です。過去 10 年間に、多くの新しいガジェット、新しいアイデア、新しいビジネス モデルが登場しました。現在、米国では毎月 15,000 機以上のドローンが販売されています。単一の ARM プロセッサを搭載したロボットは、数千人を認識できます。携帯電話は、消費者が製品やサービスの代金を支払う主要な手段になりつつあります。

変化は急速に起こっています。このような成長産業には、新しく革新的なアイデアを思いつき、必要なテクノロジーを設計および作成するための知識を備えた人材が必要になります。

世界中の教育制度は、学生がこの将来に向けて準備できるよう調整を進めています。

これらの変化の中で、STEM（科学・技術・工学・数学）教育は、過去 10 年間で非常に速いペースで成長しています。

現在の小中学生が卒業する頃には、利用可能な仕事の半分以上が STEM 分野に就き、残りの大部分は従業員にある程度の STEM 知識を要求することになるでしょう。

今日の STEM 教育の重要な部分はロボット プログラムです。学生は、学生時代にロボット工学について学ぶと、この就職市場で潜在的な興味や才能を見つけることができます。データによると、若い学生にロボット工学を教えることで、彼らの創造性、革新的な思考、チームワークの精神を向上させることができます。 STEM 教育は、まったく新しい世界を彼らに開き、他の方法ではアクセスできないエキサイティングな機会をもたらします。

今後 10 年間で、何百万もの雇用がテクノロジー、特にロボットテクノロジーによって失われる一方、何百万もの新しい雇用が創出され、創造性、革新性、リーダーシップを必要とする仕事が生まれるでしょう。ロボットに関する知識は、ほぼすべてのビジネス分野で必要になると言っても過言ではありません。

たとえば、スーパーストアでは、顧客サービス ロボット、倉庫ロボット、メンテナンス ロボットがますます導入されるでしょう。これにより、ワークフローと店舗の管理方法が変わります。ロボットに関する知識を持っている人は、管理職に応募するのが有利です。他の多くのビジネスでも同じような状況になるでしょう。ロボット STEM プログラムは、学生が将来に向けて備えるための重要な要素の 1 つと考えられています。その影響は非常に深刻かつ広範囲に及ぶだろう。

新しく発売された Moorebot Zeus は、最大 32 個のサーボ モーターを備えた戦闘ロボットであり、STEM にとって理想的な教育ツールです。このロボットに関する完全なコースが組み立てられ、世界のどこかでテストされ、驚くべき結果が得られました。このコースでは、物理的な組み立て、ソフトウェア プログラミング、装甲の設計、ロボット競技などを扱います。各コースの終了時の達成感と喜びは生徒に並外れた自信をもたらし、長期的にはプラスの影響を生み出す可能性があります。

写真説明: Zeus は、モーター、PCBA、ケーブル、機械部品、装甲など 200 を超えるコンポーネントを備えた複雑なロボットです。

Zeus アセンブリの STEM コースは段階的な教育用に設計されており、ロボット技術の包括的なカリキュラムを提供するために相互に構築される多くのレッスンに分かれています。

組み立ての過程で、学生は完成したロボットから各コンポーネントに至るまでの機械構造を理解することを学びます。機械図面や組立説明書の読み方、向きや接続などの詳細を理解する方法を学びます。

通常、組み立ての品質は、完成したロボットのパフォーマンスと安定性に影響します。学生はまた、問題を切り分けて特定し、それに応じて調整と調整を実行することも学びます。これは彼らの忍耐力を助け、集中力、空間視覚化、および合理化を高めます。いくつかのソフトウェア プログラムが製品に同梱されています。ロボットが組み立てられるとすぐに、生徒たちはダンスからボクシングまで、ロボットが実際に動作する様子を見ることができます。ペイアウトはすべての努力の価値があります。

ソフトウェアプログラミングはロボット STEM 教育の主要部分です。 20 年前とは異なり、今日のソフトウェア プログラミングはプログラマーにとってはるかに簡単になり、新しいアプリケーションを迅速に作成できるようになりました。ソフトウェア アプリケーションの作成では、下位層のコーディングよりもアイデアと創造性に重点が置かれます。 Zeus は、STEM 教育に適切なプログラミング要素を提供します。 Zeus プログラミング ツールをインストールすると、ロボットの制御や新しい動作の作成が簡単になります。

楽しみながらソフトウェアを学ぶことは、初心者レベルの学生がロボット工学に習熟するための理想的な方法です。サーボ モーターには、角度移動のためのフィードバック ループがあります。動きをプログラムするには、学生はロボットをプログラム モードに設定し、腕または脚を点 A から点 B にひねるだけです。ソフトウェア プログラムは各モーターの動きの調整を記憶し、ソフトウェアに保存します。

これを繰り返すだけで、より複雑な動きを作り出すことができます。学生は、各サーボ モーターを制御するコマンドを記述してロボットをプログラムすることもできます。さまざまなレベルの生徒にレッスンを提供できます。

学生が物理的なロボットをプログラミングするとき、ロボットができることとできないことを学ぶにつれて、何が問題になるのかが簡単にわかります。彼らは、正確かつ正確な指示を作成するために必要なスキルを学び、楽しみながら貴重な教訓を学びます。学校でロボット工学を教えることは、科学、工学、数学、テクノロジーがどのように連携し相互作用するかを学びながら、STEM 科目を教えるという需要の高まりに対処する機会を学生に与えます。

より洗練された上級の学生の場合、プログラミング レッスンでは、組み込み C/C++ およびデバイス ドライバーの開発方法のレッスンを提供できます。 Zeus ロボットのすべてのサーボ モーターは、一般的なモーター ドライバー チップの 1 つである STM32 チップによって制御されます。オープンソース ライブラリを利用して、Zeus ロボットに基づく組み込み C/C++ コーディングのレッスンが高校生および大学生向けに作成されました。

3D プリント

Zeus ロボットのもう 1 つのユニークな特徴は、カスタマイズされた鎧をエンド ユーザーが設計し、3D プリンタで印刷できることです。

写真説明: 3D プリント技術を使用することで、学生はさまざまな色や形の Zeus ロボット用の防護服やコンポーネントを開発できます。

市場に出回っているほとんどの人型ロボット製品とは異なり、Zeus ロボットはカスタマイズされた装甲を簡単に交換できるように設計されています。製品には頭部、肩、手、腰、膝の計12点からなる装甲が同梱されており、それぞれが新規設計・差し替え可能となっている。ユーザーがカスタマイズされた装甲を簡単に実現できるように、機械設計ファイルが提供されています。

これにより、ロボットによる STEM 教育によるアート デザインと創造性のレッスンへの扉が開かれます。ロボットの服を布でデザインしてファッションにする学生もいます。ロボット STEM プログラムが子供たちの想像力を解き放つのに役立つことは素晴らしいことです。

なぜ競争なのか？

競争はあらゆる教育に不可欠な要素です。 「戦闘ロボット」である Moorebot Zeus は、そのために特別に設計されています。

学生はチームとして活動し、互いに競争することができます。

競技に「標準化された」ロボットを使用することで、学生は全員、同じ基本のロボット システムとプログラミング要素を使用して、平等な立場でスタートします。一部の学校や研究機関は、ロボットがハードルや投てきなどのさまざまなゲームで競う「オリンピック形式」のロボット競技会を企画することも計画している。

この種のゲームは、戦略的計画、チームワーク、勝利の精神を刺激します。競うだけでなく、楽しみながら問題を解決するレッスンも作成できます。私たちは、ロボット競技会が STEM 教育の重要な部分になることを期待しています。

ロボットの構築とプログラミングの方法を学ぶことは、複雑で困難なプロセスとなる場合があります。

多くの学生は最初は概念に苦労し、挫折してしまうことがよくあります。学校のロボットは、こうした生徒のフラストレーションを創造性と革新に変えるのに役立ちます。これは、生徒たちに困難に直面したときの忍耐力と決意を教える貴重な人生の教訓です。

ロボット工学を学ぶ学生は、そのフラストレーションをより努力し、より高みを目指すことに変えることができます。彼らの懸命な努力により、最終的には完成品がさらに素晴らしいものになります。生徒にロボット工学を教えることは、粘り強く問題を解決する方法を教えるだけでなく、生徒の成熟度を高め、現実世界の状況に備えるのにも役立ちます。

創造性の向上からフラストレーションをイノベーションに変えることまで、教育目的で優れたロボットを中心にさらに多くのことを設計できます。

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Jun Ye、会社名: Pilot Laboratories, Inc. CEO

Pilot Labs は、人工知能 (AI) とモノのインターネット (IoT) の最先端技術を活用した製品設計および開発の大手企業です。同社の製品ポートフォリオには、ロボット、スマート照明、ワイヤレスセンシングが含まれます。 Pilot Labs は、楽しく、優れた、パーソナライズされた、コンテンツが豊富な独自の高品質スマート製品を開発しています。

詳細については、こちらhttp://www.moorebot.comをご覧ください。