Với trẻ em hiện nay lập trình robot đang là một môn học vô cùng mới lạ và thú vị. Bộ môn thu hút trẻ em bởi những tính năng lập trình vô cùng hấp dẫn từ những con robot với nhiều kiểu dáng và hình dạng khác nhau. Mang lại niềm vui sự năng động trong học tập của trẻ.
1. Lập trình robot là gì?
Lập trình robot là ngành khoa học kỹ thuật cao của nhân loại. Học lập trình robot có các quy trình: thiết kế, chế tạo, vận hành, ứng dụng robot, cũng như sử dụng tín hiệu cảm biến để phản hồi hay kết hợp hệ thống máy tính để lập trình, điều khiển. Các công nghệ robot từ trước đến nay được con người sử dụng để thay thế sức lực con người trong môi trường nguy hiểm, độc hại, cũng như những công việc mà con người không thể làm được thì robot là lựa chọn hàng đầu. Robot được lấy cảm hứng từ những loài động thực vật, con người để nhà khoa học nghiên cứu, chế tạo ra những con robot hoàn hảo phục vụ cuộc sống.
Niềm khao khát về việc chế tạo những cỗ máy có thể tự động thực thi mệnh lệnh của con người có từ thời xa xưa, nhưng những nghiên cứu vượt bậc về robot và ứng dụng phổ biến của nó thì chỉ mới có từ thế kỷ XX. Trong suốt quá trình lịch sử, các nhà khoa học lỗi lạc của chúng ta thường cố gắng chế tạo robot bắt chước hành vi con người sao cho giống và giúp ích con người trong nhiều công việc đơn giản cũng như phức tạp. Cho đến hôm nay robot được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề, lĩnh vực như công nghiệp, y tế,giáo dục, quân sự,…
Lập trình robot sẽ đưa con người khám phá ra nhiều điều mới lạ. Nhận thấy được điều này nhiều trường học đã áp dụng chương trình lập trình robot vào giảng dạy với mục tiêu đưa trẻ em bước vào lập trình ngay từ nhỏ. Điều này giúp trẻ có thể tư duy vào bước vào lập trình ngay từ khi còn nhỏ giúp trẻ thông thạo hơn và sẽ làm chủ được các thiết bị công nghệ sau này.
2. Các ngôn ngữ lập trình Robot
Hiện nay có khá nhiều các ngôn ngữ được sử dụng vào mục đích tạo ra Robot theo ý muốn của con người. Tuy nhiên, có thể nhắc đến một số ngôn ngữ dễ sử dụng, dễ hiểu và được nhiều người lựa chọn để học hiện nay gồm có:
- Ngôn ngữ lập trình Scratch.
- Ngôn ngữ lập trình Python.
- Ngôn ngữ lập trình Arduino.
- Ngôn ngữ lập trình Pascal.
- Ngôn ngữ robot công nghiệp độc quyền của các công ty sản xuất robot.
- Ngôn ngữ mô tả Phần cứng (Verilog và VHDL).
- Ngôn ngữ lập trình LISP và Prolog.
- Ngôn ngữ lập trình C / C ++.
- Ngôn ngữ lập trình MATLAB.
- Ngôn ngữ lập trình JAVA.
- Ngôn ngữ lập trình C # /.NET.
Việc các bạn hiểu rõ về lập trình cho Robot sẽ giúp các bạn lựa chọn được ngôn ngữ sử dụng để lập trình phù hợp và mang lại nhiều lợi ích như: Hiểu về công dụng của ngôn ngữ lập trình, ứng dụng của nó trong lĩnh vực nào, sử dụng ngôn ngữ nào hiệu quả, dễ hiểu và dễ học, lựa chọn ngôn ngữ lập trình phù hợp với từng đối tượng Robot khác nhau,…
3. Những lý do mà các bậc phụ huynh nên cho trẻ học ngôn ngữ lập trình robot ngay từ nhỏ
Với sự phát triển của khoa học công nghệ và trí thông minh nhân tạo, việc dạy và học lập trình ở trẻ em được nhắc đến như một giải pháp chuẩn bị từ sớm để tránh thất nghiệp hậu cách mạng công nghiệp 4.0. Dưới đây là những lý do khiến trẻ em nên học lập trình từ sớm
3.1 Ngôn ngữ phổ biến toàn cầu
Nếu xem xét lập trình như một ngôn ngữ (như tiếng Anh, tiếng Việt…), chúng ta có thể khẳng định rằng đây chính là một trong những ngôn ngữ được sử dụng nhiều nhất hành tinh. Trong một thế giới nơi đa số công việc đều có sự tham gia của máy móc và làm việc với các phần mềm, lập trình thực sự trở thành một ngôn ngữ mới và phổ biến toàn cầu.
Với viễn cảnh này, chúng ta nên bắt đầu xem học lập trình như một phần của việc học văn hóa trong kỷ nguyên số.
3.2 Trẻ em học lập trình ngôn ngữ nhanh hơn người trưởng thành
Có một sự thật là trẻ em luôn tiếp thu kiến thức tốt hơn và nhanh hơn so với người trưởng thành. Nếu nhìn vào những đứa trẻ sinh ra và lớn lên trong kỷ nguyên số, ta sẽ thấy chúng thể hiện một khuynh hướng đáng ngạc nhiên trong việc sử dụng một số công cụ nhất định.
Những đứa trẻ 6 tuổi có thể sử dụng iPad thành thạo như thể nó là chuyện đơn giản nhất trên thế giới; trẻ em 10 tuổi có thể dựng được những tòa lâu đài trong Minecraft, và trẻ vị thành niên thậm chí có thể vận hành những kênh Youtube với hàng triệu người theo dõi. Điều này cho thấy trẻ có thể tự học lập trình theo hướng tư duy phát triển nhất
3.3 Kích thích sự sáng tạo
Điều gì sẽ xảy ra khi trẻ em (với trí tưởng tượng cực kỳ phong phú) tìm thấy một công cụ có tiềm năng vô hạn như lập trình?
Đó sẽ là một sự kết hợp bùng nổ: trí tưởng tượng của bọn trẻ có thể được truyền tải toàn bộ thông qua một công cụ cho phép chúng hiện thực hóa tất cả những gì chúng đang nghĩ đến.
3.4 Rèn luyện tư duy giải quyết vấn đề
Học lập trình giúp rèn luyện cho trẻ em tư duy giải quyết vấn đề; chỉ cho bọn trẻ cách nhìn vào bức tranh toàn cảnh và đối mặt với khó khăn từ một góc nhìn khác.
Bên cạnh đó, học lập trình là một trong những cách để kiểm nghiệm giải pháp của bạn ngay lập tức.
Tôi thường nói với học sinh của mình rằng “Chúng ta ở đây để vui và để phạm sai lầm. Cái sau sẽ không thể khả thi nếu chưa thử qua cái trước”. Và đó chính là sự thật: hãy phạm lỗi, sau đó nghĩ về một giải pháp và rồi thử nghiệm nó. Và rồi tiếp tục phạm lỗi và tìm ra nhiều giải pháp hơn nữa. Khoảnh khắc mà bạn tìm ra câu trả lời chính xác và giải quyết được vấn đề chính là khoảnh khắc vô giá.
3.5 Phát triển tư duy thuật toán
Các bạn chắc đã nghe về cụm từ “đao to búa lớn” này nhiều lần trước đây. Nhưng nó thật sự có ý nghĩa gì? Bạn có thể tìm được rất nhiều định nghĩa trên mạng, tuy nhiên, tất cả những gì bạn cần biết là tư duy thuật toán bao gồm những yếu tố: Toán học, tư duy logic và giải thuật.
Đó là khả năng tiếp cận vấn đề và mô tả nó dưới dạng thức mà máy tính có thể hiểu được. Theo một cách nào đó, nó bao gồm hai yếu tố tư duy giải quyết vấn đề và tư duy phản biện.
Dạy trẻ em học lập trình sẽ giúp rèn luyện tư duy thuật toán của chúng ngay từ nhỏ, giúp định hình tư duy của trẻ theo một cách mà sẽ rất hữu ích khi chúng cần giải quyết mọi vấn đề.
4. Ứng dụng ngôn ngữ lập trình robot
4.1 Ứng dụng vào trong lập trình robot công nghiệp
Lĩnh vực ứng dụng của robot rất rộng rãi, tuy nhiên không giới hạn trong một lĩnh vực nào mà ngày càng mở rộng thêm, trong đó đặc biệt là trong ngành công nghiệp và cụm từ robot công nghiệp cũng bắt nguồn từ đó.
Con người sáng tạo ra robot thông minh để thay thế sức lực vì thế mà các dây chuyền sản xuất được tổ chức lại, bài bản hơn, năng suất hơn và đem lại hiệu quả cao hơn.
Đặc biệt trong ngành cơ khí, robot được sử dụng nhiều trong công nghệ đúc, công nghệ hàn cắt, phun sơn phủ kim loại, tháo lắp sản phẩm, tháo lắp vận chuyển phôi…chủ yếu nhiều khu công nghiệp kỹ thuật cao vận hành theo dây chuyền sản xuất tự động gồm máy CNC với robot công nghiệp và dây chuyền đó đạt mức tự động hóa và linh hoạt cao, có thể thấy trong một số trường hợp robot có khả năng làm việc hơn hẳn con người, do đó robot là phương tiện sản xuất tự động hóa tuyệt vời để giải phóng sức lực cong người. Và lập trình robot công nghiệp là một ngành khoa học kỹ thuật cần sự đầu tư lớn hơn nữa cả về trí tuệ và nguồn lực.
Để kích hoạt một chú robot thì không thể thiếu phần mềm lập trình. Một trong những ngôn ngữ lập trình trực quan cơ bản nhất giành cho học sinh từ 5-16 tuổi là phần mềm lập trình robot Scratch 3.0.
4.2 Lập trình robot Arduino
Arduino là gì? Arduino là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xây dựng các ứng dụng điện tử trương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn.
Arduino giống như một máy tính mini để người dùng có thể lập trình và thực hiện các dự án điện tử mà không cần đến các công cụ chuyên biệt để phục vụ nạp code.
Arduino tương tác với thế giới thông qua các cảm biến điện tử, đèn và động cơ.
Arduino được ứng dụng nhiều trong cuộc sống tuy nhiên ứng dụng dễ dàng nhận thấy đó là lập trình robot Arduino, Arduino có khả năng đọc các thiết bị cảm biến, điều khiển động cơ…
4.3 Lập trình robot dò đường
Robot dò đường là loại robot có thể di chuyển theo một quỹ đạo định sẵn, có thể theo một đường màu đen trên một bề mặt trắng hoặc ngược lại hoặc nó có thể là đường vô hình như một từ trường.
Robot dò đường gồm khối nguồn, khối điều khiển, khối cảm biến, khối điều khiển động cơ, khối hiển thị.
Học lập trình robot dò đường để ứng dụng trong công nghệ dò đường và là nền tảng để chế tạo những loại robot khác nhau. Học sinh yêu thích công nghệ có thể bắt đầu bằng việc chế tạo robot dò đường đơn giản để làm nền tảng cho sự nghiên cứu và chế tạo robot của mình.
4.4 Lập trình robot tránh vật cản
Tránh vật cản luôn là bài toán thường gặp trong các robot di động, đối với ứng dụng trong nhà thì môi trường đó luôn là môi trường chuyển động phức tạp, trong đó có nhiều vật cản và vị trí của chúng được sắp xếp ở bất cứ đâu trên lộ trình di chuyển của robot, từ đó có rất nhiều phương pháp tránh vật cản cho robot di động đã được nghiên cứu và phát triển.
Lập trình robot đang được đánh giá là một môn học mới mẻ và thú vị. Nó thu hút trẻ bởi những tính năng lập trình hấp dẫn từ những chú robot. Điều này không chỉ mang đến cho trẻ niềm vui trong học tập mà còn giúp trẻ phát triển nhiều kỹ năng khác.
