beeld – roboconstructor.ru
'n Bekende gelykenis sê dat toe 'n jong ma met 'n kind in haar arms na die wyse omdraai en vra op watter ouderdom sy haar nageslag moet begin grootmaak, het die ou man geantwoord dat sy soveel jare laat was as wat die kind reeds was. . Die situasie met die keuse van 'n toekomstige beroep is baie soortgelyk. Dit is moeilik om bewustheid van 'n mens se neigings en belangstellings van 'n baba te eis, maar reeds op hoërskool begin allerhande spesialisasies, en teen hierdie tyd sal dit lekker wees om reeds te weet watter rigting om die groot kind te beweeg. Maar een ding wat ons reeds amper seker weet, is dat oor die volgende dekades van 30 tot 80% van beroepe ten volle geoutomatiseer sal wees.
Robotika, kubernetika en begrip van algoritmes is 'n stel vaardighede waarmee 'n persoon heel waarskynlik nie sulke vae vooruitsigte in die gesig staar nie. Natuurlik, heel waarskynlik, parallel met die vervanging van die arbeidsmag met robotte, sal die konsep van 'n onvoorwaardelike basiese inkomste ook ontwikkel, maar dit is onwaarskynlik dat jy so 'n toekoms vir jou kind wil hê.
Daar is nou baie maniere om vinnig 'n jong en belangstellende gehoor die basiese beginsels van programmering en robotika te wys. Almal van hulle is goedkoop, redelik maklik om te leer, en bied binne 'n paar uur 'n begrip van die basiese beginsels van algoritmes en konsepte van kubernetiese toestelle. Maar in klaskamers is dit maklik om die nadele van hierdie platforms teë te kom - beperkte slytasieweerstand (en kom ons erken dit, "idiotweerstand" ook) van broodborde, sagteware-koppelvlakke wat nie baie vriendelik is vir kinders van 11-12 jaar nie, en 'n relatief klein "speletjie" element.
Die bekendste vervaardiger van opvoedkundige stelle, LEGO Education, sukkel al vir meer as twintig jaar met al hierdie tekortkominge. Ons praat natuurlik van die MINDSTORMS Education EV3-platform. Van die Mindstorms RCX wat in die vroeë 90's vervaardig is tot die mees moderne MINDSTORMS Education EV3-kompleks, bly die beginsel van platformvorming dieselfde. Dit is gebaseer op 'n "intelligente baksteen", 'n mikrorekenaar met 'n skerm en I/O-poorte waaraan alle ander komponente gekoppel is. Soos in enige robotstelsel, word randtoestelle in sensors en effektors verdeel. Met behulp van sensors neem die robot die wêreld om hom waar, en danksy effektors reageer hy ooreenkomstig die geprogrammeerde program daarop. Die platformkomponente word met eenvoudige kabels sonder soldering aan mekaar verbind, en die meganiese strukture word slegs deur die sterkte van die plastiekonderdele en die verbeelding van die ontwerpers beperk.
Ons het die moontlikhede van sulke oplossings in die algemeen oorweeg, maar nou wil ons in meer besonderhede stilstaan by LEGO MINDSTORMS Education EV3.
EV3
LEGO MINDSTORMS Education EV3 is versoenbaar gemaak met Lego Technic-onderdele. Dit beteken dat die platform gebruik kan word om 'n wye verskeidenheid en selfs ongelooflike ontwerpe te skep, van eenvoudige "motors" en "robothande" tot komplekse vervoerbande of selfs "Rubik se kubusoplossers." Feitlik enige Lego Technic-stel kan as 'n bron van onderdele vir projekte gebruik word, en daar sal geen probleem wees om beskadigde onderdele te vervang nie. Ja, hulle lyk nie so brutaal soos die ou Sowjet-aluminium-konstruksiestel nie, maar in die praktyk blyk dit selfs sterker as metaalprodukte te wees. Ten minste in my versameling, wat in 1993 begin het, is nog nie 'n enkele stukkende deel ontdek nie.
Die MINDSTORMS Education EV3 Basic Educational Set kom met 541 Lego Technic-stukke. Kan gekoop word as 'n gespesialiseerde hulpbron stel soos (of die ouer 9648, vervaardig vir NXT), of net 'n groot tipe konstruktor (2800 dele) of (byna 4000 dele), en, nadat jy genoeg met die hoofmodel gespeel het, gebruik dit as "stene" vir kubernetiese eksperimente. Wat een stuk betref, is Lego hier baie voor ander stelle - slegs 3-5 roebels per stuk.
Wel, as iemand 'n ou versameling het wat tienduisende dele insluit, dan hoef jy glad nie bekommerd te wees oor hulpbronne nie.
Skermskoot van die Brickset-diens ('n interaktiewe databasis vir eienaars van Lego-konstruksiestelle wat jou toelaat om 'n verskeidenheid statistieke in te samel) deur die skrywer
Dit geld egter net vir “passiewe” elemente soos balke, wiele of verbindingspenne. Sensors en effektors is natuurlik baie duurder, maar daar is meer as genoeg van hulle in die basiese stel. Mindstorms EV3 kom kompleet met drie motors (twee groter en kragtiger en een kompakte servo), 'n paar raaksensors ('n soort "slim" knoppies), ultrasoniese, gyroskopiese en kleursensors (dit kan ook in ligsensormodus werk) . Plus, versoenbaarheid met sensors van die vorige generasie Lego Education-robotte – Mindstorms NXT (insluitend, byvoorbeeld, 'n geraasvlaksensor) word behoue behou.
Maar kom ons keer terug na die "slim baksteen", die hart van die stelsel. Dit is inderdaad 'n taamlik gewigtige en lywige "baksteen", toegerus met 'n 178x128 monochroom LCD-skerm (nie net die spyskaart word daarop vertoon nie, maar ook allerhande persoonlike prente tydens werking) met 'n veranderlike agtergrondkleur. Deur drade met 'n standaard RJ-12-koppelaar te gebruik, word sensors en effektors daaraan gekoppel (tot vier toestelle van elke tipe), daar is 'n gleuf vir microSDHC en 'n USB-poort.
Laasgenoemde kan beide gebruik word om die programme self af te laai en om die firmware op te dateer. Die mikrobeheerder word egter nie van draadlose koppelvlakke ontneem nie; indien verlang, kan jy programme aflaai via Wi-Fi (vereis 'n eksterne module) of Bluetooth (ingebou). Ook, as ons 'n afstandbeheerde robot saamstel, kan ons dit "stuur" deur gebruik te maak van draadlose kommunikasie vanaf 'n slimfoon of tablet.
Binne die "slim baksteen" woon 'n 300 MHz ARM verwerker, 16 megagrepe se permanente geheue (en dis hoekom die kaart nuttig is) en 64 megagrepe RAM. Maak nie saak hoe beskeie hierdie getalle mag lyk nie, daar is meer as genoeg krag om selfs die mees uitgebreide algoritmes uit te voer wat jy, of selfs meer nog 'n kind in die leerproses, kan skryf. En as jy dit vergelyk met die 48 MHz-verwerker van die vorige generasie NXT, wat onlangs tien jaar oud geword het, is die vordering nogal opvallend. Daar kan egter nie gesê word dat NXT enigsins merkbaar vertraag in die proses om tipiese probleme op te los nie.
Boonop het 'n vierde poort vir motors verskyn, wat op sigself 'n aansienlike uitbreiding van funksionaliteit is wat die opgradering regverdig.
Die USB-poort ondersteun nou gasheermodus, dit laat jou toe om nie net 'n Wi-Fi-adapter te koppel nie, maar ook om verskeie EV3-blokke in een komplekse robot te koppel. Die vlak van take word weliswaar heeltemal "nie kinderagtig nie".
Ten slotte, MINDSTORMS Education EV3 het nou batteryondersteuning. In plaas van ses AA-batterye, kan jy die ingeslote litium-ioon-battery vir twee en 'n half ampère-uur installeer. Natuurlik verbied niemand die gebruik van eneloop-tipe AA-batterye nie, maar die behoefte om dit te verwyder vir laai maak bruikbaarheid ondergemiddeld. En die prys van 'n paar eneloop-stelle met 'n laaier is redelik vergelykbaar met 'n handelsmerkbattery.
O ja, daar is 'n groot, harde luidspreker wat nou nie net retro-deuntjies uit die 8-bis-era kan skree nie, maar ook aangenamer klanke kan speel.
Kom ons kyk nou na die effektors van die basiese stel. Twee van hulle is kragtige motors soortgelyk aan dié wat reeds in NXT gebruik word, langwerpige toestelle wat ernstige wringkrag ontwikkel danksy 'n interne reduksierat.
As die motor geblokkeer is, word 'n meganiese koppelaar voorsien, wat begin gly as die wrywing groter is as die berekende een, dus is dit redelik moeilik om die motor te verbrand.
Daar is 'n rotasiehoeksensor met 'n resolusie van een graad (die motor vertel die kontroleerder teen watter hoek sy as tans gedraai word) en die vermoë om die rotasie van alle gekoppelde motors akkuraat te sinchroniseer.
Die derde, sogenaamde M-servo-aandrywing (mediumgrootte motor) lewer drie keer minder wringkrag, maar sy rotasiespoed is amper twee keer so hoog.
Wat sensors betref, jy hoef jou nie regtig te beperk tot dié wat deur LEGO Education aangebied word nie (alhoewel hulle deur die dak is vir enige opvoedkundige projek), 'n aantal derdeparty-maatskappye produseer versoenbare en soms nogal eksotiese sensors. Firmware bronkode en hardeware spesifikasies volledig .
Sagteware
Ons het al baie oor hardeware gepraat, maar in werklikheid is dit nie die enigste ding wat die doeltreffendheid van robotika-klasse bepaal nie. Dit is die teenwoordigheid van werklik intuïtiewe sagteware op verskeie platforms (Mac, PC, mobiele toestelle) en maak LEGO MINDSTORMS Education EV3 die platform van keuse vir leer, veral tussen laer- en hoërskool, vir kinders van tien jaar.
Toepassing welkom skerm op iPad
Visualisering van algoritmes in die inheemse LEGO MINDSTORMS Education EV3-sagteware is eenvoudig op die hoogste vlak - in net 'n paar minute is dit genoeg om die hooftipes interaksie van logiese blokke (oorgangstoestande, lus, ens.) te bemeester en dan geleidelik die kompleksiteit van programme. Natuurlik is daar klaargemaakte opvoedkundige projekte vir dosyne verskillende modelle van robotte, en as jy wil, kan jy duisende interessante programme in aanlyngemeenskappe vind.
Voorbeeldprogram in 'n iPad-toepassing
Gevorderde gebruikers kan LabVIEW of RobotC installeer - die "breins" van LEGO MINDSTORMS Education EV3 is ten volle versoenbaar met hierdie pakkette. Ongelukkig sal dit nie moontlik wees om ou projekte vir NXT uit te voer sonder bykomende omskakeling nie.
Uit 'n opvoedkundige oogpunt is dit van veel groter belang . Dit laat jou toe om elektroniese notaboeke vir studente te hou, waardeur die onderwyser die sukses van 'n spesifieke student uit sy weergawe van die aansoek kan evalueer en sy vordering kan monitor. Boonop kan u nie net die opvoedkundige materiaal wat aan boord van die sagteware beskikbaar is, gebruik (waarvan daar baie is), maar ook u eie skep met behulp van die ingeboude inhoudredigeerder.
EV3 Content Editor tutoriaalvideo's
Die lessenaarweergawe het ook 'n data-opname-nutsding met die vermoë om grafiekareas te programmeer na gelang van drempelwaardes. Dit wil sê, nou kan 'n onderwyser maklik die werking van moderne tegnologieë in byvoorbeeld 'n slimhuis demonstreer.
Die EV3-mikrorekenaar sal data van sensors intyds insamel en, afhangend van die temperatuuragtergrond, een of ander modelprogram begin. Wanneer die temperatuur hoog is, skakel die waaier aan, en wanneer die temperatuur laag is, skakel die verwarmer aan. En studente sal in staat wees om data op te teken en te ontleed en die model te finaliseer.
Datalogging
Die openheid van die "slim baksteen"-firmware het reeds sy rol gespeel: daar is alternatiewe opsies wat die gewildste programmeertale ondersteun (dosyne van hulle). Oor die algemeen kan die gebruik van EV3 "geheg" word aan enige opvoedkundige projek wat met programmering verband hou, aangesien min dinge so aangenaam is soos die geleentheid om die werk van 'n mens se eie algoritmes "in hardeware" te sien.
Baie verwag dat die struikelblok in hierdie verhaal dalk die prys is. Inderdaad, vir die basiese stel sal jy 29 900 roebels moet betaal, plus nog 2 500 vir laai. Hierdie bedrag sluit egter onderdele en elektronika vir die gemaklike werk van twee studente in, asook volwaardige basiese sagteware met 48 klaargemaakte lesse (wat sedert Januarie 2016 heeltemal gratis is vir beide individue en organisasies). Natuurlik kan bykomende toerusting en sendingstelle die koste verhoog, maar binne redelike rede. Dus 'n stel vir 8 studente, insluitend basiese en hulpbronstelle LME EV3, laaiers, sagteware en , sal kos 174 900. Heel aanvaarbaar vir die toerusting van byvoorbeeld 'n sirkel by die skool.
Ja, dit is merkbaar duurder as eenvoudige Arduino-agtige platforms. Maar die geleenthede, sowel as die vlak van betrokkenheid, is baie hoër. Die EV3-gebaseerde kurrikulum kan veilig regdeur hoërskool en daarna beplan word. Daarbenewens, met voldoende gebruik van LEGO MINDSTORMS Education EV3 sal dit eenvoudig verskeie eenvoudige stelle "oorleef" as gevolg van meganiese eienskappe, maklike vervangbaarheid en beskikbaarheid van onderdele (in my praktyk het slegs een RJ-12-kabel vervanging in die 10-jaar vereis- ou NXT).
Gevolglik sien ons 'n byna oopbronprojek wat deur 'n reuse-maatskappy ondersteun word met al die bonusse wat in so 'n situasie vereis word - 'n lang lewensiklus, beskikbaarheid van onderdele en uitbreidings, amptelike en amateurgidse, 'n ontwikkelde gemeenskap. Mindstorms het amper 'n standaard geword in Westerse opvoedkundige robotika-klasse vir kinders, en dit sal baie gaaf wees om te sien dat dit wyd in Rusland aangeneem word.
Padkeuse
En nou by die hoofsaak. Anders as WeDo 2.0-stelle, is EV3 gemik op hoërskool, en dus op ouer kinders, vir wie die kwessie van die keuse van 'n toekomstige beroep ernstiger is.
Deur EV3 te gebruik, sal elke student meer aktief die vermoëns kan openbaar wat inherent aan hom was deur die natuur, opvoeding en die opvoedingsproses.
’n Gebore wiskundige sal die telemetrie van die sensors fyn dophou, hoe presies die afstand wat die robot afgelê word, aangeteken word, hoe die hoek waarteen dit afwyk, aangeteken word, ensovoorts.
Die toekomstige IT-spesialis sal hom natuurlik verdiep in die programmering van die robot, en die algoritmes waarmee dit beweeg, ontleed. En hy sal beslis sy eie skep, wat nie deur die standaardinstruksies voorsien word nie.
’n Kind wat passievol is oor fisika sal visuele eksperimente met behulp van ’n robot kan uitvoer; gelukkig het die stelle geen probleme met sensors nie, net soos die kind geen probleme met verbeelding het nie.
In die algemeen, maak nie saak wat jou kind se belangstellings en gunstelingvakke by die skool is nie, leer met MINDSTORMS EV3-stelle sal hulle in staat stel om duideliker uitgelig te word en op hul ontwikkeling in die toekoms te fokus.
In die lewe
Op die oomblik word die maatskappy se oplossings reeds deur studente gebruik om interessante projekte te skep, beide as deel van verskeie kompetisies en vir algemene ontwikkeling. Die media het vanjaar oor 'n aantal van hulle geskryf.
Astrakhan-skoolkinders Ruslan Kazimov en Mikhail Gladyshev, gebaseer by die streektegnologiepark, het 'n robotsimulator ontwikkel vir die rehabilitasie van handgewrigte.
foto - rg.ru
Agtste-leerlinge het 'n bietjie minder as twee maande spandeer om die simulator te ontwikkel. Hulle het hul projek op die streekstadium van die IX All-Russiese kompetisie van wetenskaplike en innoverende projekte in die Suidelike Federale Distrik aangebied, waar hulle die tweede plek behaal het. In die toekoms beplan hulle om 'n industriële prototipe te skep - vir nou bied die ontwikkelaars slegs 'n prototipe aan wat gemaak is van die LEGO MINDSTORMS Education EV3 opvoedkundige robotstel.
Die toestel dupliseer die bewegings wat deur die dokter uitgevoer word - die gewrigte begin werk, waardeur die mobiliteit van nie net hulle nie, maar ook spiergroepe herstel word. Terwyl toestelle via Bluetooth verbind is, sal hulle in die toekoms met behulp van die internet of Wi-Fi kommunikeer.
Daar is analoë van so 'n toestel op die mark, maar die Astrakhan-toestel kan gelyktydig met die skouer-, pols- en elmbooggewrigte werk. Boonop is dit draagbaar en word battery aangedryf. Daar is ook die moontlikheid van afstandbeheer, dit wil sê die pasiënt kan oefen sonder om die huis te verlaat.
By die Wêreldrobotika-olimpiade 2015 (WRO 2015) is die Russiese span DRL van St. Petersburg met 'n spesiale prys vir kreatiwiteit van LEGO Education (LEGO EDUCATION CREATIVITY AWARD) bekroon.
Die Russiese DRL-span het die CaveBot-projek aangebied. Ouens van St. Petersburg het onder leiding van afrigter Sergei Filippov 'n unieke robotverkenner geskep om onontginde gebiede in grotte te ontdek. Die ontwikkeling dek verskeie wetenskaplike velde, aangesien die unieke robot dit moontlik maak om take van wisselende kompleksiteit uit te voer.
Die span het 'n klimrobot gebou wat toegerus is met verskeie sensors om voorwerpe op te spoor vir daaropvolgende verkenning. Die resulterende data kan op 'n rekenaar in 3D-modelle omskep word.
En die 13-jarige Shubham Banerjee het geskep Braille gemaak van LEGO-stukke vir 'n skoolwetenskapprojek. Later, met die deelname van sy familie, is 'n begin geskep om die uitvinding te loods, wat finansiële ondersteuning van die tegnologiekorporasie Intel ontvang het.
(Foto: Marcio Jose Sanchez, AP)
Die idee om 'n drukker te skep het by Shubham gekom nadat hulle Braille op die internet ondersoek het. Die student het besef dat aanraaktikdrukkers $2,000 XNUMX en hoër kos, en besluit om 'n goedkoper weergawe te maak.
Kort na die uitvinding het blinde kinders en hul ouers Shubham begin kontak met 'n enkele versoek - om 'n goedkoop Braille-drukker te maak, en belowe om dit "reg van die rak af te koop."
Soos u kan sien, stel die gebruik van MINDSTORMS Education EV3 in die leerproses studente in staat om hul verbeelding maksimaal te gebruik, wat meer en meer nuwe meganismes skep wat nie net help om idees te realiseer of enige eksperimente visueel uit te voer nie, maar ook begin besluit oor hul toekomstige beroep.
As jy vrae het oor die gebruik van hierdie oplossings in die opvoedkundige proses (of oor die produkte self), skryf dit in die kommentaar.
Bron: will.com