Элементы образовательной технологии 4.0 на примере дополненной реальности с использованием аватара антропоморфного стоматологического робота-симулятора
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-4-79-89Ключевые слова:
робот Kuka, дополненная реальность, Robo-C, антропоморфный симулятор, образовательная технология 4.0Аннотация
В рамках образовательной технологии 4.0 представлено инновационное решение для стоматологического образования - антропоморфный стоматологический симулятор, сочетающий в себе преимущества робототехники, виртуальной и дополненной реальности. Интеграция шестиосевого робота-манипулятора KUKA с виртуальной средой Unity обеспечивает высокую степень реалистичности при моделировании стоматологических процедур. Использование нейронных сетей позволяет объективно оценивать качество выполнения задач студентами, анализируя видеопоток с камер, установленных внутри ротовой полости симулятора. Целью исследования является построение элементов образовательной среды на базе технологии 4.0 на основе геймификации и использования аватаров. Научная новизна исследования заключается в уникальном сочетании промышленного робота, VR/AR технологий и искусственного интеллекта для создания персонализированной и интерактивной обучающей среды. Методика разработки включает создание виртуальной модели челюсти, программирование робота для выполнения точных движений, обучение нейронных сетей на большом объеме данных. Результаты показали, что разработанный симулятор значительно повышает эффективность обучения, сокращает время адаптации студентов и позволяет проводить объективную оценку их навыков. Перспективы развития включают интеграцию с другими медицинскими симуляторами, создание адаптивных учебных программ и применение искусственного интеллекта для более глубокого анализа данных обучения. Примеры, представленные в статье, подтверждают эффективность предложенного подхода и открывают новые перспективы в разработке инновационных обучающих симуляторов для стоматологии. Антропоморфный стоматологический симулятор, представленный в статье, позволяет применять технологии дополненной реальности в обучении стоматологов в дистанционном режиме, а также проводить симуляцию различных заболеваний, что значительно улучшит практическую подготовку преподавателей и студентов к работе с пациентами.Библиографические ссылки
István T., Erdei R., Krakó N., Dávid Péter and Husi G. (2022) 3D CAD design of KUKA robot arm & integration into AR environment to educational purposes: 2022 IEEE 20th International Power Electronics and Motion Control Conference (PEMC). Brasov: Romania, 2022, pp. 590-596. DOI: 10.1109/PEMC51159.2022.9962864
Sunitha G. (2024) Python for Geospatial Data Analysis. Ethics, Machine Learning and Python in Geospatial Analysis, IGI Global, 2024, pp. 94-119.
Yakovlev S., Kartashov O., Mumrienko A. (2022) Formalization and solution of the maximum area coverage problem using library Shapely for territory monitoring. Radioelectronic and Computer Systems, 2022, no. 2, pp. 35-48.
Анализ информационного и математического обеспечения для распознавания аффективных состояний человека / А. А. Двойникова, М. В. Маркитантов, Е. В. Рюмина [и др.] // Информатика и автоматизация. 2022. Т. 21, № 6. С. 1097-1144. DOI: 10.15622/ia.21.6.2.
Кокоулин, А. Н. Двухступенная схема обнаружения объектов в подсистеме машинного зрения сервисных роботов / А. Н. Кокоулин, А. А. Южаков // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2024. № 49. С. 176-199. DOI: 10.15593/2224-9397/2024.1.09
Blankemeyer Sebastian, Wiemann Rolf, Posniak Lukas, Pregizer Christoph, Raatz Annika (2018) Intuitive Robot Programming Using Augmented Reality: Proc. CIRP, 76, 155-160. DOI: 10.1016/j.procir.2018.02.028
Винник Е. А. Внедрение и программирование промышленного сварочного робота KUKA в учебный процесс СПО // Актуальные исследования. 2023. № 39 (169). Ч.II.С. 46-48 [Электронный ресурс]. URL: https://apni.ru/article/7074-vnedrenie-i-programmirovanie-promishlennogo (дата обращения: 06.09.2024).
Mehrez R., Affes E., Kadri I., Bouslimani Y., Ghribi M., Addouri A. (2020) Location and Vision Techniques to Control a KUKA KR6 R900 Sixx Robot Arm, 2020: 1st International Conference on Communications, Control Systems and Signal Processing (CCSSP), El Oued, Algeria, 2020, pp. 311-316. DOI: 10.1109/CCSSP49278.2020.9151573
Kokoulin A.N., Kokoulin R.A. (2022) The Hierarchical Approach for Image Processing in Objects Recognition System: Proc. of the 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, lEC on Rus 2022, St. Petersburg, 25-28 января 2022 года. St. Petersburg, 2022, pp. 340-344. DOI: 10.1109/ElConRus54750.2022.9755654
Дьяченко Е. В. Симулированный пациент или пациент-робот в обучении врачей профессиональному общению - единство противоположностей // Виртуальные технологии в медицине. 2021. № 3 (29). С. 137-138. EDN NCZLYH.
Вронский А. С., Аверков О. С., Байдаров А. А. Роботы диагносты - новый взгляд на профилактику и профилактические осмотры // Виртуальные технологии в медицине. 2020. № 4(26). С. 27-29. EDN AHWTZC.
Гасумова С. Е., Портер Л. Роботизация социальной сферы // Социология науки и технологий. 2019. Т. 10, № 1. С. 79-94. DOI: 10.24411/2079-0910-2019-10006. EDN EWWFHX.
Мосина А. А., Соболева О. В. О возможности использования текстов-примитивов для организации диалога человек - робот // Перевод, реклама и PR в современной коммуникации. 2020. Т. 1. С. 51-57. EDN VKEEZI
Zhang X.L., Luo Z.G., Li M.J. (2014) Merge-Weighted Dynamic Time Warping for Speech Recognition. Journal Of Computer Science and Technology, 2014, vol. 29, is. 6, pp. 1072-1082. DOI: 10.1007/s11390-014-1491-0
Стоматологический антропоморфный робот. Новая эра в имитации врачебных манипуляций и клинического приема / О. О. Янушевич, А. А. Ташкинов, Н. В. Минаева [и др.] // Cathedra-Кафедра. Стоматологическое образование. 2021. № 78. С. 64-67. EDN USYKQC.
Стоматологический симулятор на базе робототехнического комплекса с интегрированной смарт-челюстью / С. Д. Арутюнов, А. А. Южаков, Я. Н. Харах [и др.] // Российский стоматологический журнал. 2023. Т. 27, № 1. С. 63-70. DOI: 10.17816/dent115139
Разработка антропоморфного стоматологического симулятора на базе робота Robo-C / А. А. Южаков, С. Д. Арутюнов, Н. Б. Асташина, А. А. Байдаров, И. И. Безукладников, С. А. Сторожев // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2023. Т. 26, № 4. С. 13-22. DOI: 10.22213/2413-1172-2023-4-13-22. EDN TGHLJC
Паскова А. А. Образование 4.0 в эпоху цифровой трансформации: перспективы и возможные пути реализации // Вестник Майкопского государственного технологического университета. 2021. Т. 13, № 4. С. 100-106. DOI: 10.47370/2078-1024-2021-13-4-100-106. EDN QPBRUA
Итинсон К. С. Робототехника как перспективная линия педагогического процесса в медицинском вузе // Азимут научных исследований: педагогика и психология. 2021. Т. 10, № 1(34). С. 135-137. DOI: 10.26140/anip-2021-1001-0033.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Андрей Александрович Байдаров, Ростислав Андреевич Кокоулин, Сергей Александрович Сторожев, Александр Анатольевич Южаков, Сергей Дарчоевич Арутюнов, Наталия Борисовна Асташина
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
