آیا تا به حال به این فکر کردهاید که کامپیوتر یا موبایلِ مقابلتان چطور کار میکند؟ هیچگاه به سرتان زده که اگر میشد با دستگاهِ روبرویتان صحبت کنید چه اتفاقی میافتاد؟ تا به حال کنجکاو شدهاید که خودروی پدر و مادرتان چطور ساخته شده است؟ نوجوانی در خانه دارید که در مورد ماشینآلات و خودرویتان چنین کنجکاویای کرده باشد؟ یا شاید هم فرزند نوجوانتان را دیدهاید که با نگاه کردن به ابزاری (مثلا پیچگوشتی یا جاروی توی خانهاتان) برق کنجکاوی در چشمش دیده شده و به شما گفته که اگر آن ابزار به طور خودکار وظیفهاش را انجام میداد، چه قدر همه چیز سادهتر میشد.
ممکن است مجبور شده باشید در کار خانه به پدر و مادر کمک کنید، یا شاید هم نوجوانی در خانه دارید که از او خواستهاید یکی از کارهای خانه را انجام دهد. شاید در آن موقع به فکرتان رسیده باشد یا صدای نوجوانتان را شنیدهاید که با خودش میگفته چه میشد اگر آن کاری که باید انجام میشده خودش خود به خود انجام میشد. اگر تا به حال به فرزندتان را در چنین شرایطی یافتهاید، تبریک میگویم! نوجوان شما دم در دنیایی تازه ایستاده است. دنیای رباتیک! اما دنیای رباتیک چیست؟ چطور میشود با آموزش رباتیک نوجوانان آیندهای تازه برایشان ساخت و چطور میتوان آنها را به این علم علاقهمند کرد؟
با روبودرس ،مرجع رباتیک و مکاترونیک ایران همراه باشید …
اصلا رباتیک یعنی چه؟ چرا باید به آموزش رباتیک نوجوانان اهمیتی داد؟
اصلا آموزش رباتیک نوجوانان چه اهمیتی دارد و یعنی چه؟ قبل از هر چیز بیایید تعاریف اولیه را از سر راه برداریم. خیلی ساده، رباتیک یک تخصص میانرشتهای است که بین علوم و مهندسی قرار دارد. یعنی این که هنوز در دانشگاهها جایگاه دقیقی برای این رشته پیدا نشده که توی دسته خاصی آن را قرار دهند. اما چرا مردم وارد این رشته میشوند و آن را مطالعه میکنند؟ برای این که ربات بسازند! بله، هدف این رشته طراحی و تولید ربات است! به همین سادگی. میپرسید ربات چیست؟ احتمالا خودتان از فیلمها و بازیها و کتابهایی که خواندهاید یک ایدهای از این که یک ربات چیست دارید. اما بگذارید با هم جلو برویم و اندکی دانشمان را با کمک همدیگر تازه کنیم.
ربات در سادهترین تعریفش یک ابزار است که وظیفهای که ما انسانها میخواهیم انجام شود را برایمان به صورت خودکار انجام میدهد. اگر با این تعریف جلو برویم، ماشینلباسشویی توی آشپزخانه هم یک ربات است، چرا که برایمان لباسهایمان را خودکار میشورد. اما این تعریف خیلی عمیقتر از اینهاست. در پیشرفتهترین حالت، ما میتوانیم رباتهایی را تصور کنیم که جراحی بکنند، هواپیماها را برانند و وکیلمان باشند. ولی بیایید زیاد تخیلمان را رها نکنیم که در آن صورت پایمان به حوزه علمیتخیلی کشیده میشود.
اگر بخواهیم واقعنگر باشیم، رباتیک در دنیای کنونی یعنی این که رباتهایی بسازیم که بتوانند کارهای معمولا فیزیکیای که انجام دادنشان برای ما آدمها طاقتفرسا، خستهکننده یا دشوار است را انجام دهند. کارهایی مثل بلند کردن و گذاشتن اجسام سنگین با دقت بالا، سرهم کردن و ساخت ماشینآلات با دقتی زیاد و … صبر کنید! حوصلهاتان سر نرود! این دنیای رباتیک که این همه از آن تعریف کردیم محدود به این چیزهای خسته کننده نیست. مثلا میدانستید که دانشمندان برای کاوش مریخ از رباتها استفاده میکنند؟ یا این که برخی دانشمندان در حال ساخت رباتهایی هستند که برای نجات آدمها از شرایط خطرناک طراحی شدهاند؟ آن ربات جراح که بالاتر گفتیم را یادتان هست؟ بله، دانشمندان در حال حاضر در حال طراحی و تحقیق بر روی رباتهایی هستند که میتوانند جراحی کنند!
با آموزش رباتیک نوجوانان میتوانند چه رباتهایی بسازند؟
بیایید قبل از این که به بخش بعدی مقاله برویم، ببینیم اصولا چه رباتهایی در دنیای امروزی در حال کار هستند و مهندسان رباتیک بر روی چه پروژههایی کار میکنند. رباتهایی که همین الان در بسیاری از کشورهای دنیا و در بسیاری از حوزهها و صنایع مورد استفاده هستند شامل موارد زیر میشوند (توجه داشته باشید که درباره این رباتها توضیح زیادی نمیدهیم، چرا که اگر بخواهیم در موردشان ریز شویم، از اصل موضوع این مقاله منحرف میشویم):
- رباتهای تجاری: رباتهایی که میتوان بهشان همیاربات هم گفت؛ حیواناتخانگی رباتی، ربات-جاروبرقی، انواع اسباببازیها و …
- رباتهای امدادگر: رباتهایی که در صورت وقوع حادثه در مواقعی که انسانها نمیتوانند کاری بکنند استفاده میشوند. مثلا جست و جو بازماندگان پس از زلزله و …
- هواپیماها: بسیاری از هواپیماها میتوانند به صورت خودکار به پرواز ادامه دهند؛ برخی از جتهای جنگنده هم به طور انحصاری بدون سرنشین ساخته میشوند.
- رباتهای سرگرمکننده: رباتهایی که با هدف رفع نیازهای احساسی یا ایجاد یک واکنش عاطفی در انسانها تولید شدهاند.
- رباتهای پوشیدنی: رباتهایی که انسانها میتوانند به تنشان کنند. این رباتها رنج وسیعی دارند، از رباتهایی که قدرت بدنی را زیاد میکنند تا رباتهایی که برای افراد کم توان ساخته شده تا به آنها کمک کنند.
- ماشینآلات صنعتی-سرویسدهنده : بسیاری از صنایع مثل خودروسازی، از رباتها برای سرهم کردن قطعات و ساخت آنها استفاده میکنند.
- اندرویدها: رباتهای انساننمایی که برای این طراحی شدهاند تا از هر نظر شبیه ما باشند.
اما رباتیک واقعا یعنی چه؟ آموزش رباتیک نوجوانان با چیزهایی که بررسی کردیم چه ارتباطی دارد؟
حالا که دیدیم آموزش رباتیک نوجوانان را به چه ثمرهای میرساند، بیایید اندکی ریزتر شویم و موضوع را اندکی با جزئیات بیشتر بررسی کنیم. رباتیک همانطور که گفتیم یک رشته میانرشتهای است. به طور خاص شاخهای است بین دو حوزه مهندسی و علم. در این شاخه، علوم رایانه، مهندسی مکانیک و مهندسی برق با همدیگر تلفیق میشوند تا به نوجوان شما توانایی خلق ربات بدهند.
ولی صبر کنید؛ بالاتر ما درباره ربات جراح هم یک سری چیزها گفتیم، نه؟ درست است، اگر یک متخصص رباتیک بخواهد رباتی بسازد که یک کار تخصصی خاص را انجام دهد، نیاز دارد تا درباره آن کار تخصصی هم دانش کافی و لازم را داشته باشد. یا اگر بخواهیم واقعنگر باشیم، باید در تیمی باشد که یک یا چند تا اعضای آن تیم، متخصص آن کار خاص باشند. مثلا در مورد مثال ربات جراح، حتما باید چند دکتر در تیمی که میخواهند این ربات را بسازند حضور داشته باشند.
بنابراین آموزش رباتیک نوجوانان یعنی این که فرزندانمان را طوری تربیت کنیم که به این حوزههای دانش علاقهمند باشند تا بتوانند در بسیاری از حوزهها و رشتهها در حد بالایی تخصص پیدا کنند. هرچه نباشد با آموزش رباتیک نوجوانان ما باید بتوانند رباتی بسازند که بتواند یکی از کارهایی که انسانها انجام میدهند را جایگزین کند.
آیا با آموزش رباتیک نوجوانان چیزی از دست نمیدهند؟ چرا باید رباتیک را انتخاب کنند؟
پس تا الان فهمیدیم که رباتها چیستند و برای این که به آموزش رباتیک نوجوانان بپردازیم، فرزندانمان باید در چه درسهایی قوی باشند. اما شاید هنوز برای برخی این سوال وجود داشته باشد که اگر بُعد خلاقیت و دوست داشتن را کنار بگذاریم، چرا باید یک نفر بخواهد متخصص رباتیک شود؟ قبل از هر چیز بهتر است بدانید که رباتیک یکی از جدیدترین حوزههای علم و همچنین صنعت است و آینده بدون رباتیک معنی ندارد.
هرچه نباشد تکنولوژی با سرعت زیادی دارد پیش میرود و بالاخره به جایی میرسد که دیگر نیازی نیست تا ما آدمها همهی کارهایمان را خودمان انجام دهیم. پس آموزش رباتیک نوجوانان را نه تنها به یکی از جدیدترین حوزهها علاقهمند میکند که او را برای زندگی در دنیای نوین نیز آماده میسازد.
اما اینها را اگر کنار بگذاریم، از نظر شغلی هم متخصص رباتیک شدن یکی از هوشمندانهترین کارهایی است که هر نوجوانی میتواند بکند. بسیاری از صنایع دنبال جذب متخصصانی هستند که بتوانند برایشان ربات طراحی کنند. به خصوص در کشور ما ایران که این حوزه هنوز در مراحل نوزادیش قرار دارد. اگر شما در ایران متخصص رباتیک باشید خیلی سریع شغل بسیار خوبی گیرتان خواهد آمد!
به عبارت دیگر اگر شما دست به آموزش رباتیک نوجوانان تان بزنید، برای آینده آنها سرمایهگذاری کردهاید.
با این حال اگر بحثهای مالی و آینده شغلی برای شما یا فرزندانتان مهم نیست، با آموزش رباتیک نوجوانان میتوانند چیزهای فراوانی یاد بگیرند. بالاتر اشاره شد که این حوزه درواقع مخلوط دو رشته گسترده مهندسی و یک رشته علمی است. به بیان دیگر اگر با آموزش رباتیک نوجوانان ما حتی در حد یک آماتور هم با دنیای رباتیک آشنایی پیدا کنند، معنایش این است که در حد یک آماتور (یا حتی یک کارآموز) با دو رشته مهندسی و یک رشته علمی آشنایی پیدا کردهاند.
اما بیاید بگوییم که هیچ کدام از موارد بالا برای شما یا فرزندتان جذاب نیست. با این وجود هنوز هم یک دلیل خوب دیگر وجود دارد که چرا شما باید به آموزش رباتیک نوجوانان اهمیت بدهید. خیلی روشن و رو راست مینویسم، مسابقات رباتیک! بله امروزه یکی از مهمترین و بزرگترین مسابقاتی که در دانشگاهها و دبیرستانهای دنیا برگذار میشود (چه به صورت محلی چه کشوری چه بینالمللی) مسابقات رباتیک است.
با شرکت در این مسابقهها نه تنها فرزندانتان میتوانند هوش و خلاقیتشان را به رخ همکلاسیها و همسنها و بزرگسالها بکشانند، که در عین حال جوایز نفیسی که این مسابقات جایزه میدهند را هم ببرند.
به آموزش رباتیک نوجوانان بپردازید؛ نگران نباشید آنقدرها هم سخت نیست!
فرض ما از حالا این است که شما تصمیم گرفتهاید که به آموزش رباتیک نوجوانان خودتان بپردازید (یا حداقل کنجکاوید که این راه سرانجامش چیست). حال شما باید ببینید که آیا شخصیت و مهارتهایی که فرزندانتان دارند برای مهندس رباتیک شدن مناسب است یا خیر.
یک متخصص رباتیک قبل از هر چیزی یک انسان خلاق است. شما به عنوان یک متخصص یا مهندس رباتیک باید بتوانید تصور کنید که چه بخشی از زندگی آدمی را میشود اتوماتیک کرد. علاوه بر آن باید بتوانید تصور کنید که چگونه میتوان آن بخش را خودکار کرد. اگر نوجوان شما از تجسم و تخیل قویای برخوردار نباشد کار سختی در این حوزه خواهد داشت.
اما تخیل تنها فوندانسیونی است که باید بر روی آن ساختمانی از مهارت ساخته شود. به عنوان یک مهندس یا متخصص رباتیک شما باید حداقل آشنایی نسبیای با مهندسی برق، مهندسی مکانیک و علوم کامپیوتر داشته باشید. اما چرا این سه رشته؟ بیایید اندکی در مورد این سه رشته ریز شویم:
1. مهندسی مکانیک
قبل از هر چیزی شما باید بتوانید قوانین فیزیک حاکم بر اجسام را به خوبی درک کنید تا بتوانید رباتهایی بسازید که میتوانند حرکت کنند. بدون دانستن قوانین مربوط به حرکت و انواع شکلهایی که دارد، شما نمیتوانید هیچ سازهای طراحی کنید که توانایی سادهترین کارها را داشته باشد.
2. مهندسی برق (یا الکترونیک)
در مرحله بعد شما باید بتوانید به رباتی که طراحی کردهاید جان بدهید. یا به عبارتی بتوانید سیستمهایی طراحی کنید که به این سازه شما انرژیای که برای حرکت نیاز دارد را بدهد. این سیستمها بسیار پیچیده هستند و دلیلش هم این است باید بتوانند در مقیاسی کوچک، بازدهی بالایی داشته باشند و در عین حال مقدار دلخواهی از انرژی را منتقل کنند.
3. علوم کامپیوتر
بدون دانستن برنامه نویسی و ساز و کار زبانِ کامپیوترها اصولا نمیتوانید هیچ دستگاه پیچیدهای بسازید. برنامه نویسی در واقع دستوراتی است که ربات باید بتواند بر اساس آن کاری که برای انجام آن طراحی شده را انجام دهد. به عبارت دیگر شما باید ایدهای که برای رباتتان دارید را ابتدا ترجمه به یک زبان برنامهنویسی کنید و سپس آن را طوری بنویسید که قابل اجرا باشد.
اما داشتن خلاقیت و دانش مربوطه، به تنهایی شما را آنچنان در این راه جلو نمیبرد. علاوه بر این دو شما نیاز به سه توانایی دیگر هم دارید. روابط عمومی بالا (تا در یک تیم بتوانید مشارکت کنید)، توانایی تحلیل اطلاعات پیچیده (تا بتوانید مشکلاتی که در طی فرایند کد نویسی پیش میآید را حل کنید) و دقت زیاد به جزئیات.
آیندهی آموزش رباتیک نوجوانان
شاید هنوز برای بعضی آیندهی این حرفه هنوز مبهم باشد. شاید هنوز شک دارید که در کشور خودمان نمیتوان در این حوزههای تخصصی به جایی رسید. برای بعضیهایتان نیز این سوال وجود دارد که اصلا چطور باید در دانشگاه این حوزه را دنبال کرد و مسیر رسیدن به دنیای رباتیک چیست. نگران نباشید، در این بخش به این سوالات پاسخ میدهیم و یک مسیر مشخص برای شما ترسیم میکنیم.
پیش از هر چیز موقع انتخاب رشته برای فرزندتان چند راه پیش رویتان هست. سادهترین مسیر این است که خودِ رشته مهندسی رباتیک را انتخاب کنید. منتها نکته این است که به دلیل تازگی این رشته هنوز بسیاری از دانشگاههای ایران این رشته را در مقطع کارشناسی ارائه نمیکنند.
انتخاب دیگر (مسیری که ما توصیه میکنیم) این است که فرزندتان به تحصیل در یکی از آن سه رشته مادر (مهندسی مکانیک، مهندسی برق یا علوم کامپیوتر) بپردازد و بعد از آن در مقطع ارشد یا دکتری به ادامه تحصیل در رشته رباتیک ادامه دهد. دقت داشته باشید که او حتی اگر نخواهد در مقاطع بالاتر به ادامه تحصیل بپردازد، با گرفتن مدرک کارشناسی در یکی از این سه رشته، هنوز هم میتواند در حوزه رباتیک به فعالیت بپردازد.
بازار کار در حوزه رباتیک برای نوجوانان
اما بازار کار چطور؟ به دلیل این که این رشته هنوز در ایران اشباع نشده و از طرفی هنوز آنقدرها هم شناخته شده نیست، شما به راحتی میتوانید در مشاغل مرتبط به کار مشغول شوید. بسیاری از کارخانهجات مثل تراکتورسازی تبریز، ماشینسازی ایرانخودرو، کنسانتره شاهرود و … به دنبال استخدام مهندسانی هستند که توانایی طراحی و ساخت ماشینآلاتی را دارند که در این صنایع استفاده میشوند.
اما چرا آدم باید اصلا زیر دست کسی بشود؟ با فرهنگ کارآفرینی و استارتآپی که کمکم در ایران در حال جا افتادن است نوجوان شما میتواند به عنوان یک متخصص رباتیک بیزینس خودش را راه بیندازد. مثلا یک شرکت دانشبنیان را در نظر بگیرید که تخصصش تولید رباتهایی است که در پزشکی کاربرد دارند. یا استارتآپی که به تولید رباتهای تجاری میپردازد.
قبل از هرچیز دیگری اما، اگر فرزند شما در دبیرستان است باید دروس ریاضی و فیزیک خود را طبیعتا تقویت کند. علاوه بر این باید با مفاهیم اولیه رباتیک آشنا شود و در حد امکان به کلاسهای رباتیک برود.
اما اگر مدرسه او این کلاسها را برگذار نمیکند یا به هر دلیل دیگری توانایی شرکت در کلاسهای فوق برنامه رباتیک را ندارد چه؟ یک راه حل بسیار آسان برای شما وجود دارد تا در خانهی خودتان، فرزندتان به راحتی با فرایند رباتیک آشنا شود و ریزهکاریهایی این تخصص را به صورت تجربی یاد بگیرد.
روبودرس: بهترین گزینه برای آموزش رباتیک نوجوانان
پکیجهای آموزشی یکی از هوشمندانهترین ابداعات انسانهای مدرن است. نوجوانان با استفاده از این پکیجها میتوانند هر جایی که هستند هرچیزی را که دوست داشتند را یاد بگیرند و در آن حرفهای شوند. روبودرس در دو پکیج جمع و جور و به شدت کاربردی، مقدمه ورود فرزندتان به دنیای رباتیک را فراهم کرده است. بیایید با هم نگاهی به این پکیجها بیندازیم و ببینیم محتوایشان چیست و چگونه به آموزش رباتیک نوجوانان کمک خواهند کرد.
پکیج آموزش رباتیک 6 (آموزش ساخت مدار ساعت دیجیتال و آموزش برنامه نویسی ربات) : مقدمهی آموزش رباتیک نوجوانان
در این پکیج آموزشی نوجوانان با انواع فرایندهای ابتدایی رباتیک آشنا خواهند شد؛ از آشنایی با خروجیها و ورودیهای سیستمهای پیچیده گرفته تا فرمان دادن و کنترل کردن قطعات مختلف یک ربات ساده. همچنین در این پکیج آموزشی فرزندتان توانایی این که بتوانند برای سیستمها متغیرهای متفاوتی تعریف کند را به دست میآورد.
اما این تازه شروع ماجراست. در ادامه، این پکیج به او شبیهسازی و کار کردن با انواع قطعات الکترونیکی را آموزش میدهد. قطعاتی مثل LCDهای کاراکتری، درایورهای مختلف و انواع مدارها. با این آموزشها او میتواند اولین قطعات خودش را بسازد. چیزهایی مثل یک ساعت دیجیتال بر روی یک برد بورد!
بیایید کمی ریزتر شویم و ببینیم محتوای آموزشی این پکیج مرحله به مرحله به او چه چیزی را آموزش میدهد. این پکیج به هفت جلسه مختلف تقسیمبندی شده که در هر جلسه به او یکی از اصولِ مواردی که در پاراگراف اول این قسمت گفتیم، آموزش داده میشود.
جلسه اول برای آشنایی با دستورات مقدمی است و به او پیکربندیهای سادهی یک سیستم را یاد میدهد. پس از آن در جلسه دوم به حوزه برنامهنویسی وارد میشویم و او یاد میگیرید یک برنامهی ساده برای ساخت یک چراغ راهنمایی بنویسد و توانایی شبیهسازی و ساخت آن را بدست میآورد. جلسه سوم برای آشنا شدن با درایورها است و به او یاد میدهد چطور یک ربات برنامهریزی شده را بسازد.
سپس در جلسه چهارم به یکی از اصولیترین و پایهایترین مفاهیم برنامهنویسی میرسیم، یاد گرفتن دستورات شرطی. جلسه پنجم برای این است که او با انواع متغیرات محاسباتی آشنا شود. در جلسه ششم او با LCDها آشنا میشود و یاد میگیرد که اولین LCD خود را به کار بیاندازد. سرانجام در جلسه هفتم تمام مواردی که یاد گرفته است را دم تیغ تجربه میگذارد تا یک مدار ساعت دیجیتال بسازد.
پکیج آموزش رباتیک 7 (آموزش ساخت ماشین حساب و ساخت ولت متر در خانه) : جدیتر شدن آموزش رباتیک نوجوانان
در پکیج هفت تمام موارد پایهای که در پکیج ششم به نوجوانتان آموزش داده شده را با عمق بیشتری بررسی میکنیم و به نوعی با دیدی جدید آنها را یاد میدهیم. در این پکیج باز هم با مفاهیم پایهایِ ورودیها و خروجیهای یک برنامه، فرمان دادن و آشنایی با متغیرها سروکار داریم؛ اما اینبار با یک لنز دیگر.
در جلسه اول با یکی از مهمترین ابزارهای ماشینآلات و رباتها آشنا میشویم؛ کیبورد. در این جلسه یاد میدهیم که مکانیسمهای پشت یک کیبورد چیست و در نهایت چگونه میتوان یک کیبورد راه انداخت. سپس در جلسه دوم آموزش رباتیک نوجوانان به مرحله جدیدی میرسد؛ فرزندتان یاد خواهد گرفت که چطور برنامهی یک ماشینحساب را بنویسد و بتواند یک ماشینحساب شبیهسازی کند!
جلسه سوم برای این است که برنامهی ماشینحسابی که نوشت را به دنیای فیزیکی بیاورد. در این جلسه به او آموزش میدهیم که مدار ماشینحساب را خودش بسازد و بعد برنامهای که نوشته را روی آن سوار کند.
جلسه چهارم و پنجم به نوعی به همدیگر وابسته هستند. ابتدا در جلسه چهارم با مبدلهای آنالوگ به دیجیتال آشنا میشویم و با استفاده از این دانش سعی میکنیم یک دماسنج دیجیتال بسازیم. سپس در جلسه پنجم با به کارگیری تجربیاتمان در جلسه پیش، سعی میکنیم یک ولتمتر دیجیتال بسازیم.
جلسه شش و هفت هم یک جورهایی خواهر و برادر همدیگر هستند. ابتدا در جلسه شش با تئوری آشنا میشویم و پس از آن در جلسه هفت این تئوری را به عمل درمیآوریم. جلسه شش برای آموزش کار با وقفهها است. این که چطور در انجام یک دستور وقفه ایجاد کنیم. در جلسه هفتم این دانش را عملی میکنیم و یاد میگیریم که یک تایمر و کانتر بسازیم!
جمعبندی؛ در آموزش رباتیک نوجوانان غفلت نکنید
در این مقاله سعی ما بر این بود که به شما نشان دهیم که چطور با آموزش رباتیک نوجوانان میتوانند مسیر بهتری در زندگیشان پیدا کنند. چطور میشود یک متخصص رباتیک شد و مسیر رسیدن به این هدف چیست. یادتان باشد، دنیای رباتیک چه بخواهیم چه نخواهیم در حال واقعی شدن است، پس چه بهتر که بخشی از آن باشیم و به شکل دادن به آن کمک کنیم. نوجوانی دوره حساسی از زندگی است، چه بهتر که نوجوانی خوبی برای فرزندمان بسازیم.