ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАНИПУЛЯТОРОВ И МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ ПРИ ОБУЧЕНИИ ИНФОРМАТИКЕ И ПРОГРАММИРОВАНИЮ

Аннотация

В условиях стремительного развития автоматизации и цифровых технологий особое значение приобретает подготовка специалистов, способных разрабатывать и применять робототехнические системы в образовательной и производственной среде. В этой статье будет рассмотрен опыт проектирования, моделирования и внедрения в учебный процесс трехступенчатого робота-манипулятора на основе микроконтроллера Arduino с использованием компьютерных технологий и методов автоматизированного управления. Основное внимание уделяется созданию кинематической схемы манипулятора, разработке 3D-модели в среде САПР, проведению динамического анализа движения, проектированию и подготовке компонентов с помощью 3D-печати, а также реализации системы управления на основе Arduino, управляемой с компьютера через COM-порт. Исследование проводилось на кафедре информатики Евразийского национального университета им. Л.Н. Гумилева в течение одного учебного семестра, всего приняли участие 60 студентов 2 курса образовательной программы «Информатика». Участники были разделены на экспериментальную и контрольную группы: в то время как экспериментальная группа выполняла практические задания с помощью манипуляторов, датчиков и устройств Arduino, контрольная группа использовала традиционные программные симуляторы без физических устройств. Результаты показали значительное увеличение показателя итогового теста (78,4) и повышение уровня мотивации (4,4) в экспериментальной группе. Полученные данные свидетельствуют о том, что робототехническое обучение, ориентированное на компьютерное моделирование и практику, эффективно интегрирует теорию и практику и укрепляет алгоритмическое мышление, инженерные компетенции и интерес студентов к предмету.