gambar – roboconstructor.ru
Sebuah perumpamaan terkenal mengatakan bahwa ketika seorang ibu muda dengan seorang anak di gendongannya menoleh ke orang bijak dan bertanya pada usia berapa dia harus mulai membesarkan anak-anaknya, lelaki tua itu menjawab bahwa dia terlambat beberapa tahun karena anak itu sudah terlambat. . Situasi dalam memilih pekerjaan di masa depan hampir sama. Sulit untuk menuntut kesadaran akan kecenderungan dan minat seseorang dari seorang bayi, tetapi sudah di sekolah menengah segala macam spesialisasi dimulai, dan pada saat ini alangkah baiknya jika sudah mengetahui arah mana yang harus dituju oleh anak yang sudah dewasa. Namun satu hal yang hampir pasti kita ketahui adalah bahwa dalam beberapa dekade mendatang, 30 hingga 80% profesi akan sepenuhnya terotomatisasi.
Robotika, sibernetika, dan pemahaman tentang algoritma adalah seperangkat keterampilan yang, kemungkinan besar, seseorang tidak akan menghadapi prospek yang tidak jelas seperti itu. Tentu saja, kemungkinan besar, seiring dengan penggantian angkatan kerja dengan robot, konsep pendapatan dasar tanpa syarat juga akan berkembang, namun kecil kemungkinan Anda menginginkan masa depan seperti itu untuk anak Anda.
Sekarang ada banyak cara untuk dengan cepat menunjukkan kepada audiens muda dan tertarik dasar-dasar pemrograman dan robotika. Semuanya tidak mahal, cukup mudah dipelajari, dan dalam beberapa jam memberikan pemahaman tentang dasar-dasar algoritma dan konsep perangkat cybernetic. Namun di ruang kelas, sangat mudah untuk menemukan kelemahan dari platform ini - ketahanan terhadap keausan yang terbatas (dan jujur saja, “ketahanan idiot” juga) pada papan tempat memotong roti, antarmuka perangkat lunak yang tidak terlalu ramah untuk anak-anak berusia 11-12 tahun, dan ukuran yang relatif kecil. elemen “permainan”.
Produsen perangkat pendidikan paling terkenal, LEGO Education, telah berjuang mengatasi semua kekurangan ini selama lebih dari dua puluh tahun. Tentu saja kita berbicara tentang platform MINDSTORMS Education EV3. Dari Mindstorms RCX yang diproduksi pada awal tahun 90an hingga kompleks MINDSTORMS Education EV3 paling modern, prinsip pembentukan platform tetap sama. Hal ini didasarkan pada “bata cerdas”, sebuah komputer mikro dengan layar dan port I/O yang menghubungkan semua komponen lainnya. Seperti dalam sistem robotik lainnya, perangkat periferal dibagi menjadi sensor dan efektor. Dengan bantuan sensor, robot merasakan dunia di sekitarnya, dan berkat efektor, robot bereaksi sesuai dengan program yang diprogram. Komponen platform dihubungkan bersama dengan kabel sederhana tanpa menyolder, dan struktur mekanis hanya dibatasi oleh kekuatan bagian plastik dan imajinasi para desainer.
Kami mempertimbangkan kemungkinan solusi tersebut secara umum, tetapi sekarang kami ingin membahas lebih detail tentang LEGO MINDSTORMS Education EV3.
EV3
LEGO MINDSTORMS Education EV3 dibuat kompatibel dengan komponen Lego Technic. Artinya, platform ini dapat digunakan untuk membuat berbagai macam desain dan bahkan luar biasa, mulai dari “mobil” sederhana dan “tangan robot” hingga konveyor yang rumit atau bahkan “pemecah kubus Rubik”. Hampir semua set Lego Technic dapat digunakan sebagai sumber suku cadang untuk proyek, dan tidak akan ada masalah dalam mengganti suku cadang yang rusak. Ya, produk ini tidak terlihat brutal seperti peralatan konstruksi aluminium Soviet yang lama, namun dalam praktiknya produk ini bahkan lebih kuat daripada produk logam. Setidaknya dalam koleksi saya yang dimulai pada tahun 1993, belum ada satu pun bagian yang rusak yang ditemukan.
Set Pendidikan Dasar MINDSTORMS Education EV3 hadir dengan 541 buah Lego Technic. Dapat dibeli sebagai kumpulan sumber daya khusus seperti (atau 9648 yang lebih lama, diproduksi untuk NXT), atau hanya konstruktor tipe besar (2800 bagian) atau (hampir 4000 bagian), dan, setelah cukup bermain dengan model utama, menggunakannya sebagai “batu bata” untuk eksperimen cybernetic. Dalam hal satu buah, Lego jauh lebih unggul dari set lainnya di sini - hanya 3-5 rubel per buah.
Nah, jika seseorang memiliki koleksi lama yang mencakup puluhan ribu bagian, maka Anda tidak perlu khawatir tentang sumber daya sama sekali.
Tangkapan layar dari layanan Brickset (database interaktif untuk pemilik peralatan konstruksi Lego yang memungkinkan Anda mengumpulkan berbagai statistik) oleh penulis
Namun, ini hanya berlaku untuk elemen “pasif” seperti balok, roda, atau pin penghubung. Sensor dan efektor, tentu saja, jauh lebih mahal, tetapi jumlahnya lebih dari cukup dalam paket dasar. Mindstorms EV3 hadir lengkap dengan tiga motor (dua lebih besar dan lebih bertenaga dan satu servo kompak), sepasang sensor sentuh (semacam tombol "pintar"), sensor ultrasonik, giroskopik, dan warna (juga dapat bekerja dalam mode sensor cahaya) . Ditambah lagi, kompatibilitas dengan sensor dari robot Lego Education generasi sebelumnya, Mindstorms NXT, tetap dipertahankan (termasuk, misalnya, sensor tingkat kebisingan).
Namun mari kita kembali ke “bata pintar”, inti dari sistem. Ini memang "bata" yang cukup berat dan besar, dilengkapi dengan layar LCD monokrom 178x128 (tidak hanya menu yang ditampilkan di dalamnya, tetapi juga segala macam gambar khusus selama pengoperasian) dengan warna lampu latar yang dapat diubah. Menggunakan kabel dengan konektor RJ-12 standar, sensor dan efektor terhubung (hingga empat perangkat setiap jenis), ada slot untuk microSDHC dan port USB.
Yang terakhir dapat digunakan untuk mengunduh program itu sendiri dan memperbarui firmware. Namun, mikrokontroler bukannya tanpa antarmuka nirkabel, jika diinginkan, Anda dapat mengunduh program melalui Wi-Fi (memerlukan modul eksternal) atau Bluetooth (bawaan). Selain itu, jika kita sedang merakit robot yang dikendalikan dari jarak jauh, kita dapat “mengarahkannya” menggunakan komunikasi nirkabel dari smartphone atau tablet.
Di dalam “smart brick” terdapat prosesor ARM 300 MHz, memori permanen 16 megabita (dan itulah mengapa kartu ini berguna) dan RAM 64 megabita. Tidak peduli betapa sederhananya angka-angka ini, terdapat lebih dari cukup kekuatan untuk mengeksekusi algoritma paling ekstensif sekalipun yang dapat Anda, atau bahkan lebih dari itu, seorang anak dalam proses pembelajaran, tuliskan. Dan jika dibandingkan dengan prosesor 48 MHz NXT generasi sebelumnya yang baru menginjak usia sepuluh tahun, kemajuannya cukup terlihat. Namun, tidak dapat dikatakan bahwa NXT memperlambat proses penyelesaian masalah umum.
Ditambah lagi, port keempat untuk motor telah muncul, yang dengan sendirinya merupakan perluasan fungsionalitas yang signifikan yang membenarkan peningkatan tersebut.
Port USB sekarang mendukung mode host, ini memungkinkan Anda tidak hanya menghubungkan adaptor Wi-Fi, tetapi juga menghubungkan beberapa blok EV3 menjadi satu robot yang kompleks. Benar, tingkat tugas menjadi sepenuhnya “tidak kekanak-kanakan”.
Terakhir, MINDSTORMS Education EV3 kini memiliki dukungan baterai. Alih-alih enam baterai AA, Anda dapat memasang baterai lithium-ion yang disertakan selama dua setengah ampere jam. Tentu saja tidak ada yang melarang penggunaan baterai AA tipe eneloop, namun keharusan melepasnya untuk mengisi daya membuat kegunaannya di bawah rata-rata. Dan harga sepasang eneloop kit dengan charger cukup sebanding dengan baterai bermerek.
Oh ya, ada speaker besar dan keras yang kini tidak hanya bisa mengeluarkan lagu-lagu retro dari era 8-bit, tapi juga memutar suara yang lebih merdu.
Sekarang mari kita lihat efektor dari set dasar. Dua di antaranya adalah motor bertenaga serupa dengan yang sudah digunakan di NXT, perangkat lonjong yang menghasilkan torsi serius berkat gigi reduksi internal.
Jika motor tersumbat, disediakan kopling mekanis yang mulai selip jika gesekan lebih besar dari yang dihitung, sehingga cukup sulit untuk membakar motor.
Terdapat sensor sudut putaran dengan resolusi satu derajat (motor memberi tahu pengontrol pada sudut berapa porosnya diputar saat ini) dan kemampuan untuk menyinkronkan putaran semua motor yang terhubung secara akurat.
Yang ketiga, yang disebut penggerak M-servo (motor berukuran sedang) menghasilkan torsi tiga kali lebih sedikit, tetapi kecepatan putarannya hampir dua kali lebih tinggi.
Mengenai sensor, Anda tidak perlu membatasi diri pada sensor yang ditawarkan oleh LEGO Education (meskipun sensor tersebut sangat cocok untuk proyek pendidikan apa pun), sejumlah perusahaan pihak ketiga memproduksi sensor yang kompatibel dan terkadang cukup eksotis. Kode sumber firmware dan spesifikasi perangkat keras secara lengkap .
Perangkat lunak
Kita telah berbicara banyak tentang perangkat keras, namun kenyataannya, itu bukan satu-satunya hal yang menentukan efektivitas kelas robotika. Ini adalah kehadiran perangkat lunak yang benar-benar intuitif di berbagai platform (Mac, PC, perangkat seluler) dan menjadikan LEGO MINDSTORMS Education EV3 sebagai platform pilihan pembelajaran, khususnya antara sekolah dasar dan menengah, bagi anak-anak usia sepuluh tahun.
Layar selamat datang aplikasi di iPad
Visualisasi algoritme dalam perangkat lunak asli LEGO MINDSTORMS Education EV3 berada pada level tertinggi - hanya dalam beberapa menit sudah cukup untuk menguasai jenis interaksi utama blok logis (kondisi transisi, loop, dll.) dan kemudian secara bertahap meningkatkan kompleksitas program. Tentu saja, terdapat proyek pendidikan siap pakai untuk lusinan model robot yang berbeda, dan jika diinginkan, Anda dapat menemukan ribuan program menarik di komunitas online.
Contoh program di aplikasi iPad
Pengguna tingkat lanjut dapat menginstal LabVIEW atau RobotC - “otak” LEGO MINDSTORMS Education EV3 sepenuhnya kompatibel dengan paket ini. Sayangnya, proyek lama untuk NXT tidak dapat diekspor tanpa konversi tambahan.
Dari sudut pandang pendidikan, hal ini jauh lebih menarik . Hal ini memungkinkan Anda untuk menyimpan buku catatan elektronik untuk siswa, sehingga guru dapat mengevaluasi keberhasilan siswa tertentu dari versi aplikasinya dan memantau kemajuannya. Selain itu, Anda tidak hanya dapat menggunakan materi pendidikan yang tersedia di perangkat lunak (yang jumlahnya banyak), tetapi juga membuatnya sendiri menggunakan editor konten bawaan.
Video tutorial Editor Konten EV3
Versi desktop juga memiliki utilitas perekaman data dengan kemampuan memprogram area grafik tergantung pada nilai ambang batas. Artinya, kini seorang guru dapat dengan mudah mendemonstrasikan pengoperasian teknologi modern di dalam rumah pintar, misalnya.
Komputer mikro EV3 akan mengumpulkan data dari sensor secara real time dan, bergantung pada latar belakang suhu, meluncurkan satu atau beberapa program model. Saat suhu tinggi, kipas akan menyala, dan saat suhu rendah, pemanas akan menyala. Dan siswa akan mampu mencatat dan menganalisis data, menyelesaikan model.
Pencatatan Data
Keterbukaan firmware “smart brick” telah memainkan perannya: ada opsi alternatif yang mendukung sebagian besar bahasa pemrograman populer (puluhan bahasa). Secara umum, penggunaan EV3 dapat “dipasangkan” pada proyek pendidikan apa pun yang terkait dengan pemrograman, karena hanya sedikit hal yang lebih menyenangkan daripada kesempatan untuk melihat cara kerja algoritme sendiri “di perangkat keras”.
Banyak yang berharap bahwa batu sandungan dalam cerita ini mungkin adalah harganya. Memang, untuk set Dasar Anda harus membayar 29 rubel, ditambah 900 rubel lagi untuk pengisian daya. Namun, jumlah ini sudah termasuk suku cadang dan elektronik untuk kenyamanan kerja dua siswa, serta perangkat lunak dasar lengkap dengan 2 pelajaran siap pakai (yang sejak Januari 500 sepenuhnya gratis baik untuk individu maupun organisasi). Tentu saja, perlengkapan tambahan dan perlengkapan misi mungkin meningkatkan biayanya, namun tetap masuk akal. Jadi kit untuk 48 siswa, termasuk set dasar dan sumber daya LME EV2016, pengisi daya, perangkat lunak dan , biayanya 174 Cukup dapat diterima untuk melengkapi, misalnya lingkaran di sekolah.
Ya, ini jauh lebih mahal daripada platform sederhana seperti Arduino. Namun peluang dan tingkat keterlibatannya jauh lebih tinggi. Kurikulum berbasis EV3 dapat direncanakan dengan aman di seluruh sekolah menengah atas dan seterusnya. Selain itu, dengan penggunaan LEGO MINDSTORMS Education EV3 yang memadai, LEGO MINDSTORMS Education EV12 akan “bertahan lebih lama” dari beberapa kit sederhana karena kualitas mekanisnya, kemudahan penggantian, dan ketersediaan suku cadang (dalam praktik saya, hanya satu kabel RJ-10 yang perlu diganti dalam XNUMX tahun- NXT lama).
Hasilnya, kami melihat proyek hampir bersumber terbuka yang didukung oleh perusahaan raksasa dengan semua bonus yang diperlukan dalam situasi seperti ini - siklus hidup yang panjang, ketersediaan suku cadang dan ekstensi, panduan resmi dan amatir, serta komunitas yang maju. Mindstorms hampir menjadi standar di kelas robotika pendidikan Barat untuk anak-anak, dan akan sangat keren jika hal ini diadopsi secara luas di Rusia.
Pilihan jalur
Dan sekarang ke hal utama. Berbeda dengan set WeDo 2.0, EV3 ditujukan untuk sekolah menengah atas, dan oleh karena itu, untuk anak-anak yang lebih besar, yang memiliki masalah memilih profesi masa depan yang lebih serius.
Dengan menggunakan EV3, setiap siswa akan dapat lebih aktif mengungkapkan kemampuan-kemampuan yang melekat pada dirinya secara fitrah, pola asuh dan proses pendidikan.
Seorang ahli matematika yang terlahir akan memantau dengan cermat telemetri sensor, bagaimana tepatnya jarak yang ditempuh robot dicatat, bagaimana sudut penyimpangannya dicatat, dan seterusnya.
Spesialis IT masa depan, tentu saja, akan membenamkan dirinya dalam pemrograman robot, menganalisis algoritma pergerakannya. Dan dia pasti akan membuatnya sendiri, tidak ditentukan oleh instruksi standar.
Seorang anak yang menyukai fisika akan dapat melakukan eksperimen visual dengan bantuan robot; untungnya, perangkat tersebut tidak memiliki masalah dengan sensor, sama seperti anak tersebut tidak memiliki masalah dengan imajinasi.
Secara keseluruhan, apa pun minat dan mata pelajaran favorit anak Anda di sekolah, belajar dengan perangkat MINDSTORMS EV3 akan memungkinkan mereka untuk lebih jelas disorot dan fokus pada perkembangan mereka di masa depan.
Dalam hidup
Saat ini solusi perusahaan sudah banyak digunakan oleh mahasiswa untuk membuat proyek-proyek menarik, baik sebagai bagian dari berbagai kompetisi maupun untuk pengembangan secara umum. Media menulis tentang beberapa di antaranya tahun ini.
Anak sekolah Astrakhan Ruslan Kazimov dan Mikhail Gladyshev, yang berbasis di taman teknologi regional, mengembangkan simulator robot untuk rehabilitasi sendi tangan.
foto - rg.ru
Siswa kelas delapan menghabiskan waktu kurang dari dua bulan untuk mengembangkan simulator. Mereka mempresentasikan proyek mereka di tahap regional kompetisi proyek ilmiah dan inovatif IX Seluruh Rusia di Distrik Federal Selatan, di mana mereka menempati posisi kedua. Kedepannya, mereka berencana membuat prototipe industri - untuk saat ini pengembang hanya menawarkan prototipe yang terbuat dari set robot pendidikan LEGO MINDSTORMS Education EV3.
Perangkat ini menduplikasi gerakan yang dilakukan oleh dokter - persendian mulai bekerja, sehingga memulihkan mobilitas tidak hanya sendi tersebut, tetapi juga kelompok otot. Meskipun perangkat terhubung melalui Bluetooth, di masa depan perangkat tersebut akan berkomunikasi menggunakan Internet atau Wi-Fi.
Ada analog dari perangkat semacam itu di pasaran, tetapi perangkat Astrakhan dapat bekerja secara bersamaan dengan sendi bahu, pergelangan tangan, dan siku. Selain itu, ini portabel dan dioperasikan dengan baterai. Ada juga kemungkinan remote control, yaitu pasien bisa berlatih tanpa harus keluar rumah.
Pada World Robotics Olympiad 2015 (WRO 2015), tim DRL Rusia dari St. Petersburg dianugerahi hadiah khusus kreativitas dari LEGO Education (LEGO EDUCATION CREATIVITY AWARD).
Tim DRL Rusia mempresentasikan proyek CaveBot. Orang-orang dari Sankt Peterburg, di bawah bimbingan pelatih Sergei Filippov, menciptakan robot penjelajah unik untuk menemukan area yang belum dijelajahi di dalam gua. Perkembangannya mencakup berbagai bidang ilmu pengetahuan, karena robot unik ini memungkinkan untuk melakukan tugas-tugas dengan kompleksitas yang berbeda-beda.
Tim membangun robot pendakian yang dilengkapi berbagai sensor untuk mendeteksi objek untuk eksplorasi selanjutnya. Data yang dihasilkan dapat diubah menjadi model 3D di komputer.
Dan Shubham Banerjee yang berusia 13 tahun menciptakannya Braille dibuat dari potongan LEGO untuk proyek sains sekolah. Belakangan, dengan partisipasi keluarganya, sebuah startup diciptakan untuk meluncurkan penemuan tersebut, yang mendapat dukungan finansial dari perusahaan teknologi Intel.
(Foto: Marcio Jose Sanchez, AP)
Ide untuk membuat printer datang ke Shubham setelah meneliti Braille di Internet. Menyadari bahwa printer pengetikan sentuh berharga $2,000 atau lebih, siswa tersebut memutuskan untuk membuat versi yang lebih murah.
Segera setelah penemuan tersebut, anak-anak tunanetra dan orang tua mereka mulai menghubungi Shubham dengan satu permintaan - untuk membuat printer Braille yang murah, berjanji untuk "membelinya langsung dari rak".
Seperti yang Anda lihat, penggunaan MINDSTORMS Education EV3 dalam proses pembelajaran memungkinkan siswa untuk menggunakan imajinasi mereka secara maksimal, menciptakan lebih banyak mekanisme baru yang tidak hanya membantu mewujudkan ide atau melakukan eksperimen secara visual, tetapi juga mulai memutuskan. profesi masa depan mereka.
Jika Anda memiliki pertanyaan tentang penggunaan solusi ini dalam proses pendidikan (atau tentang produk itu sendiri), tulislah di komentar.
Sumber: www.habr.com