малюнак - roboconstructor.ru
Вядомая прытча абвяшчае, што, калі да мудраца звярнулася маладая маці з дзіцем на руках і спытала, з якога ўзросту ёй варта пачынаць выхаванне атожылка, старац адказаў, што яна спазнілася на столькі гадоў, колькі ўжо было дзіцяці. З выбарам будучага паклікання сітуацыя дастаткова падобная. Складана патрабаваць усведамлення сваіх схільнасцей і інтарэсаў ад немаўля, але вось ужо ў сярэдняй школе пачынаюцца разнастайныя спецыялізацыі, і да гэтага часу нядрэнна б ужо ведаць, у які бок рухацца які падрос дзіцяці. Але адно мы ведаем ужо амаль напэўна - на працягу бліжэйшых дзесяцігоддзяў ад 30 да 80% прафесій будуць цалкам аўтаматызаваны.
Робататэхніка, кібернетыка, разуменне алгарытмаў - той набор навыкаў, з якім, хутчэй за ўсё, чалавеку не будуць пагражаць настолькі туманныя перспектывы. Вядома, хутчэй за ўсё паралельна з заменай працоўнай сілы на робатаў будзе развівацца і канцэпцыя безумоўнага базавага даходу, вось толькі наўрад ці вы хочаце для свайго дзіцяці падобнай будучыні.
Спосабаў хутка паказаць маладой і зацікаўленай аўдыторыі асновы праграмавання і робататэхнікі зараз існуе шмат. Усе яны каштуюць нядорага, досыць простыя ў засваенні, даюць ужо праз некалькі гадзін разуменне асноў алгарытмаў і канцэпцый кібернетычных прылад. Але ў навучальных класах лёгка сутыкнуцца і з недахопамі гэтых платформаў - абмежаванай зносаўстойлівасцю (ды і чаго граху ўтойваць - "ідыётаўстойлівасцю" таксама) макетных поплаткаў, не вельмі прыязнымі для дзяцей 11-12 гадоў інтэрфейсамі ПА, адносна невялікім элементам "гульні".
З усімі гэтымі недахопамі ўжо больш за дваццаць гадоў змагаюцца ў самай вядомай кампаніі-вытворцы якія развіваюць набораў LEGO Education. Гаворка ідзе, зразумела, аб платформе MINDSTORMS Education EV3. Пачынальна з вырабленых у пачатку 90-х Mindstorms RCX і сканчаючы самым сучасным комплексам MINDSTORMS Education EV3 прынцып фармавання платформы застаецца ранейшым. У аснове ляжыць "разумная цэгла" ("intelligent brick"), гэта мікракампутар з экранам і партамі ўводу-высновы, да якога падключаюцца ўсе астатнія кампаненты. Як і ў любой робататэхнічнай сістэме перыферыйныя прылады падпадзяляюцца на сэнсары і эффектары. Пры дапамозе сэнсараў робат успрымае навакольны свет, а дзякуючы эффекторам – рэагуе на яго ў адпаведнасці з закладзенай праграмай. Злучаюцца кампаненты платформы разам простымі кабелямі без паяння, а механічныя канструкцыі абмежаваныя толькі трываласцю пластыкавых дэталяў і фантазіяй канструктараў.
мы разглядалі магчымасці такіх рашэнняў увогуле і цэлым, зараз жа жадаем падрабязней спыніцца менавіта на LEGO MINDSTORMS Education EV3.
EV3
LEGO MINDSTORMS Education EV3 зроблены сумяшчальным з дэталямі Lego Technic. Гэта азначае, што платформу можна выкарыстоўваць для стварэння самых разнастайных і нават неверагодных канструкцый, ад простых «машынак» і «рабарук» да складаных канвеераў ці нават «рашальнікаў» кубіка Рубіка. Практычна любы набор Lego Technic можа стаць крыніцай дэталяў для праектаў, таксама ніякіх праблем не будзе з заменай пацярпелых запасных частак. Так, выглядаюць яны не так брутальна, як стары савецкі алюмініевы канструктар, але на практыку апыняюцца нават трывалей вырабаў з металу. Прынамсі ў маёй калекцыі, якая стартавала ў 1993 году, яшчэ не выявілася ніводнай зламанай дэталі.
У камплекце з базавым адукацыйным наборам MINDSTORMS Education EV3 ёсць 541 дэталь Lego Technic. Можна дакупіць як спецыялізаваны рэсурсны набор накшталт (ці больш стары 9648, які выпускаўся яшчэ для NXT), так і проста вялікі канструктар тыпу (2800 дэталяў) або (амаль 4000 дэталяў), і, удосталь найграўшыся з асноўнай мадэллю, пусціць яго на «цаглінкі» для кібернетычных досведаў. У пераліку на адну дэталь Lego тут вельмі моцна выйграе ў іншых набораў - усяго 3-5 рублёў за адну штуку.
Ну а калі ў кагосьці захавалася старая калекцыя, якая ўключае дзясяткі тысяч дэталяў, то турбавацца аб рэсурсах і зусім не давядзецца.
Скрыншот з сэрвісу Brickset (інтэрактыўная база для ўладальнікаў канструктараў Lego, якая дазваляе збіраць разнастайную статыстыку) аўтара
Зрэшты, гэта дакранаецца толькі «пасіўных» элементаў накшталт бэлек, колаў ці злучальных пінаў. Сэнсары і эффектары, зразумела, значна даражэй, але і ў базавым камплекце іх больш за досыць. Mindstorms EV3 пастаўляецца ў камплекце з трыма маторамі (два пабольш і помощнее і адзін кампактны сервапрывад), парай сэнсараў дотыку (свайго роду "разумныя" кнопкі), ультрагукавым, гіраскапічным і каляровым сэнсарамі (ён жа можа працаваць у рэжыме сэнсара асветленасці). Плюс захавана сумяшчальнасць з датчыкамі ад папярэдняга пакалення робатаў Lego Education – Mindstorms NXT (у іх лік уваходзіць, напрыклад, датчык узроўня шуму).
Але вернемся да «разумнай цэглы», сэрцу сістэмы. Гэта сапраўды даволі важкі і аб'ёмны «цаглінка», абсталяваны манахромным ВК-экранам 178х128 (на яго выводзіцца не толькі меню, але і разнастайныя кастамныя малюнкі падчас прац) з змяняным колерам падсвятлення. Пры дапамозе правадоў са стандартным раздымам RJ-12 да яго падключаюцца сэнсары і эффектары (да чатырох прылад кожнага тыпу), ёсць слот для microSDHC і USB-порт.
Апошні можна выкарыстоўваць як для загрузкі ўласна праграм, так і для абнаўлення прашыўкі. Аднак не абдзелены мікракантролер і бесправаднымі інтэрфейсамі, пры жаданні загружаць праграмы можна праз Wi-Fi (патрэбен вонкавы модуль) або Bluetooth (убудаваны). Таксама, калі мы збіраем робата з дыстанцыйным кіраваннем, "руліць" ім можна з выкарыстаннем бесправадной сувязі са смартфона або планшэта.
Усярэдзіне «разумнай цэглы» жыве 300-мегагерцовы ARM-працэсар, 16 мегабайт сталай памяці (і вось навошта спатрэбіцца картка) і 64 мегабайта аператыўнай. Якімі б сціплымі ні здаваліся гэтыя лічбы, для выканання нават самых разгалінаваных алгарытмаў, якія вы ці тым больш дзіця падчас навучанні можа напісаць, магутнасці больш за досыць. А калі параўнаць з 48-мегагерцовым працэсарам папярэдняга пакалення NXT, якому нядаўна стукнула дзесяць гадоў - то прагрэс і зусім прыкметны. Зрэшты, нельга сказаць, каб і NXT колькі-небудзь прыкметна тармазіў падчас рашэнняў тыпавых задач.
Плюс з'явіўся чацвёрты порт для матораў, само па сабе гэтае значнае пашырэнне функцыяналу, якое апраўдвае апгрэйд.
USB-порт зараз падтрымлівае рэжым хаста, гэта дазваляе не толькі падлучаць Wi-Fi-адаптар, але і злучаць некалькі блокаў EV3 у аднаго складанага робата. Праўда, і ўзровень задач пры гэтым становіцца зусім "не дзіцячым".
Нарэшце, MINDSTORMS Education EV3 абзавёўся падтрымкай акумулятарнага харчавання. Замест шасці АА-батарэек можна ўсталяваць ідучы ў камплекце літыева-іённы акумулятар на два з хвосцікам ампер-гадзіны. Вядома, ніхто не забараняе карыстацца пальчыкавымі акумулятарамі тыпу eneloop, але неабходнасць іх вымаць для зарадкі робіць юзабіліці ніжэй за сярэдні. Ды і па кошце пару камплектаў eneloop c зараднікам цалкам параўнальная з фірмовым акумулятарам.
Ах так, з'явіўся вялікі і гучны дынамік, які цяпер можа не проста пішчаць рэтра-мелодыі з 8-бітнай эры, але і прайграваць прыямнейшыя гукі.
Цяпер паглядзім на эффектары з базавага набору. Два з іх магутныя маторы, аналагічныя ўжо выкарыстоўваным у NXT, даўгаватыя прылады, якія развіваюць дзякуючы ўнутранай паніжальнай перадачы сур'ёзны крутоўны момант.
На выпадак блакавання матора прадугледжаны механічны фрыкцыён, які пачынае праслізгваць, калі трэнне больш разліковага, так што матор даволі складана спаліць.
Маецца датчык кута павароту з дазволам у адзін градус (матор паведамляе кантролеру, на які кут зараз звернутая яго вось) і магчымасць сапраўды сінхранізаваць кручэнне ўсіх падлучаных матораў.
Трэці, так званы М-сервапрывад (сярэдні па памеры матор) выдае ў тры разы меншы крутоўны момант, але затое яго хуткасць кручэння вышэй амаль у два разы.
Што да сэнсараў, то насамрэч зусім не абавязкова абмяжоўвацца тымі, што прапануе LEGO Education (хоць і іх вышэй дахі для любога адукацыйнага праекта), шэраг іншых кампаній выпускае сумяшчальныя і часам даволі экзатычныя сэнсары. Зыходны код прашыўкі і апаратныя спецыфікацыі цалкам .
Праграмнае забеспячэнне
Мы шмат казалі пра апаратную базу, але насамрэч далёка не толькі яна вызначае эфектыўнасць заняткаў па робататэхніцы. Менавіта наяўнасць сапраўды інтуітыўна зразумелага ПЗ на мностве платформаў (Мак, ПК, мабільныя прылады) і робіць LEGO MINDSTORMS Education EV3 платформай выбару пры навучанні, і асабліва на мяжы пачатковай і сярэдняй школы, для дзяцей гадоў дзесяці.
Прывітальны экран прыкладання на iPad
Візуалізацыя алгарытмаў у родным ПЗ LEGO MINDSTORMS Education EV3 знаходзіцца проста на вышэйшым узроўні - дастаткова літаральна за некалькі хвілін засвоіць асноўныя віды ўзаемадзеяння лагічных блокаў (умовы пераходу, цыкл і г.д.) і ў далейшым паступова нарошчваць складанасць праграм. Зразумела, ёсць і гатовыя навучальныя праекты для дзясяткаў разнастайных мадэляў робатаў, а пры жаданні ў інтэрнэт-супольнасцях можна знайсці тысячы цікавых праграм.
Прыклад праграмы ў дадатку для iPad
Прасунутыя ж карыстачы могуць усталяваць LabVIEW або RobotC – "мазгі" LEGO MINDSTORMS Education EV3 цалкам сумяшчальныя з гэтымі пакетамі. Вось экспартаваць старыя праекты для NXT без дадатковай канвертацыі, нажаль, не выйдзе.
З адукацыйнага ж пункту гледжання значна большую цікавасць уяўляе . Яно дазваляе весці электронныя сшыткі вучняў, дзякуючы якім выкладчык можа са сваёй версіі дадатку ацэньваць поспехі канкрэтнага вучня і назіраць за яго прагрэсам. Плюс да ўсяго можна выкарыстоўваць не толькі наяўныя на борце ПА навучальныя матэрыялы (якіх мноства), але і з дапамогай убудаванага рэдактара кантэнту ствараць свае ўласныя.
Навучальныя відэа па працы з рэдактарам кантэнту EV3
А яшчэ ў дэсктоп-версіі ёсць утыліта рэгістрацыі дадзеных з магчымасцю праграмавання абласцей графіка ў залежнасці ад парогавых значэнняў. Гэта значыць зараз педагог можа з лёгкасцю прадэманстраваць працу сучасных тэхналогій у рамках разумнай хаты, да прыкладу.
Мікракампутар EV3 будзе збіраць дадзеныя з датчыкаў у рэальным рэжыме часу і ў залежнасці ад тэмпературнага фону запускаць тую ці іншую праграму мадэлі. Пры высокай тэмпературы ўключаецца вентылятар, пры нізкай - абагравальнік. А вучні змогуць фіксаваць і аналізаваць даныя, дапрацоўваючы мадэль.
Журналіраванне дадзеных
Адкрытасць прашыўкі "разумнай цэглы" ўжо адыграла сваю ролю: існуюць альтэрнатыўныя варыянты з падтрымкай большасці папулярных моў праграмавання (дзясяткі іх). Па вялікім рахунку выкарыстанне EV3 можна прыкруціць да любога адукацыйнага праекту, звязанага з праграмаваннем, паколькі мала што так цешыць, як магчымасць убачыць працу ўласных алгарытмаў у жалезе .
Многія чакаюць, што каменем спатыкнення ў гэтай гісторыі можа аказацца цана. Сапраўды, за Базавы набор давядзецца выкласці 29 900 рублёў, плюс яшчэ 2 500 аддаць за зарадку. Аднак у гэтую суму ўключаны дэталі і электроніка для камфортнай працы двух вучняў, а таксама паўнавартаснае базавае ПЗ з 48 гатовымі заняткамі (якое са студзеня 2016 года цалкам бясплатна, як для прыватных асоб, так і для арганізацый). Вядома, дадатковае абсталяванне і камплекты заданняў могуць павялічыць кошт, але ў межах разумнага. Так камплект для 8 вучняў, які ўключае базавыя і рэсурсныя наборы LME EV3, зарадныя прылады, ПЗ і , абыйдзецца ў 174 900. Цалкам прымальна для абсталявання, напрыклад, кружка ў школе.
Так, гэта прыкметна даражэй простых Arduino-падобных платформаў. Але і магчымасці, а таксама ўзровень уцягнутасці значна вышэй. Навучальную праграму на базе EV3 можна спакойна планаваць на ўсю сярэднюю школу і далей. Акрамя таго, пры адэкватным выкарыстанні LEGO MINDSTORMS Education EV3 банальна перажыве некалькі простых камплектаў за кошт механічных якасцяў, лёгкай замяняльнасці і даступнасці дэталяў (на маёй практыцы толькі адзін шлейф RJ-12 запатрабаваў замены ў 10-летнім NXT).
У выніку мы бачым практычна оупенсорсный праект, які падтрымліваецца гіганцкай кампаніяй са ўсімі пакладзенымі ў такой сітуацыі бонусамі - вялікім жыццёвым цыклам, даступнасцю запчастак і пашырэнняў, афіцыйнымі і аматарскімі гайдамі, развітой супольнасцю. Mindstorms стаў практычна стандартам заходніх адукацыйных класаў па робататэхніцы для дзяцей, і было б па-сапраўднаму выдатна ўбачыць яго шырокае распаўсюджванне і ў Расіі.
Выбар шляху
А зараз да галоўнага. У адрозненне ад набораў WeDo 2.0, EV3 арыентаваны на сярэднюю школу, адпаведна, на дзяцей старэй, для якіх пытанне выбару будучай прафесіі стаіць ужо больш сур'ёзны.
Выкарыстоўваючы EV3, кожны з вучняў зможа больш актыўна раскрыць тыя здольнасці, якія былі ў ім закладзены прыродай, выхаваннем і навучальным працэсам.
Прыроджаны матэматык будзе пільна сачыць за тэлеметрыяй датчыкаў, за тым, як менавіта фіксуецца пройдзеная робатам адлегласць, як запісваецца кут, на які ён адхіляецца, і іншае.
Будучы айцішнік, само сабой, пагрузіцца ў праграмаванне робата, разбіраючы алгарытмы, па якіх той рухаецца. І абавязкова будзе ствараць свае, не прадугледжаныя штатнай інструкцыяй.
Захопленае фізікай дзіця зможа з дапамогай робата праводзіць наглядныя эксперыменты, балазе з датчыкамі ў набораў праблем няма, роўна як і ў дзіцяці - з фантазіяй.
Увогуле, якія б у дзіцяці ні былі інтарэсы і любімыя прадметы ў школе, навучанне з выкарыстаннем набораў MINDSTORMS EV3 дазволіць больш выразна іх вылучыць і сканцэнтравацца на іх развіцці ў будучыні.
У жыцці
На дадзены момант рашэнні кампаніі ўжо выкарыстоўваюцца навучэнцамі для стварэння цікавых праектаў як у рамках розных конкурсаў, так і для агульнага развіцця. Аб шэрагу з іх сёлета пісалі СМІ.
Астраханскія школьнікі Руслан Казімаў і Міхаіл Гладышаў на базе рэгіянальнага тэхнапарку распрацавалі робат-трэнажор для рэабілітацыі суставаў рук.
фота - rg.ru
На распрацоўку трэнажора васьмікласнікі патрацілі крыху менш за два месяцы. Яны прадставілі свой праект на рэгіянальным этапе IX Усерасійскага конкурсу навукова-інавацыйных праектаў у ЮФО, дзе занялі другое месца. У далейшым яны плануюць стварыць прамысловы ўзор - пакуль распрацоўшчыкі прапануюць толькі прататып, выраблены з адукацыйнага робататэхнічнага набору LEGO MINDSTORMS Education EV3.
Прылада дублюе рухі, выкананыя лекарам – суставы пачынаюць працаваць, тым самым аднаўляецца рухомасць не толькі іх, але і груп цягліц. Пакуль прылады звязаны праз Bluetooth, у будучыні будуць узаемадзейнічаць з дапамогай інтэрнэту ці Wi-Fi.
Аналагі такой прылады ёсць на рынку, аднак астраханскі прыбор можа працаваць адначасова з плечавым, прамянезапясцевага і локцевым суставамі. Акрамя таго, ён пераносны і працуе ад акумулятара. Таксама ёсць магчымасць выдаленага кіравання, гэта значыць пацыент можа трэніравацца, не выходзячы з дому.
На Сусветнай Алімпіядзе па робататэхніцы 2015 года (WRO 2015) расійская каманда DRL з Санкт-Пецярбурга была ўзнагароджана спецыяльным прызам за крэатыўнасць ад кампаніі LEGO Education (LEGO EDUCATION CREATIVITY AWARD).
Расейская каманда DRL прадставіла праект CaveBot. Рабяты з Санкт-Пецярбурга пад кіраўніцтвам трэнера Сяргея Філіпава стварылі ўнікальнага робата-даследчыка для выяўлення нязведаных абласцей у пячорах. Распрацоўка закранае розныя навуковыя вобласці, бо ўнікальны робат робіць магчымым выкананне разнастайных па складанасці задач.
Каманда пабудавала робата-скалалаза, абсталяванага рознымі датчыкамі, для выяўлення прадметаў з мэтай іх наступнага даследавання. Атрыманыя дадзеныя могуць быць пераўтвораны ў 3D-мадэлі на кампутары.
А 13-гадовы Шубхэм Бэнэрджы стварыў Брайля з частак LEGO у рамках школьнага навуковага праекта. Пазней, пры ўдзеле яго сям'і, быў створаны стартап па запуску вынаходкі, які атрымаў фінансавую падтрымку ад тэхнічнай карпарацыі Intel.
(Photo: Marcio Jose Sanchez, AP)
Ідэя стварыць прынтэр прыйшла да Шубхэма пасля даследавання Брайля ў сетцы Інтэрнэт. Зразумеўшы, што друкаркі для сляпога друку каштуюць ад 2,000 $ і вышэй, школьнік вырашыў зрабіць таннейшую версію.
Неўзабаве пасля вынаходства невідушчыя дзеці і іх бацькі пачалі звязвацца з Шубхэмам з адзінай просьбай - зрабіць недарагі прынтэр Брайля, абяцаючы "купіць яго прама з паліцы".
Як бачыце, выкарыстанне MINDSTORMS Education EV3 падчас навучанні дазваляе навучэнцам па-максімуме ўключаць фантазію, ствараючы ўсё новыя і новыя механізмы, якія не толькі дапамагаюць рэалізаваць ідэі ці навочна правесці якія-небудзь эксперыменты, але і пачаць вызначацца са сваёй будучай прафесіяй.
Калі ў вас ёсць пытанні наконт выкарыстання гэтых рашэнняў у адукацыйным працэсе (ці пра самі прадукты) — пішыце іх у каментарах.
Крыніца: habr.com