сурет – roboconstructor.ru
Белгілі бір астарлы әңгімеде қолында баласы бар жас ана данышпанға бұрылып, ұрпағын қай жастан бастап өсіру керек деп сұрағанда, қарт ол бала қанша жасқа кешігіп қалды деп жауап береді. . Болашақ кәсіпті таңдауға қатысты жағдай өте ұқсас. Сәбиден өзінің бейімділігі мен қызығушылығын білуді талап ету қиын, бірақ орта мектепте барлық мамандықтар басталады және осы уақытқа дейін ересек баланы қай бағытта жылжыту керектігін білу жақсы болар еді. Бірақ біз қазірдің өзінде нақты білетін бір нәрсе, алдағы онжылдықтарда кәсіптердің 30-дан 80% -ға дейін толық автоматтандырылады.
Робототехника, кибернетика және алгоритмдерді түсіну - бұл адам мұндай бұлыңғыр перспективаларға тап болмайтын дағдылар жиынтығы. Әрине, жұмыс күшін роботтармен алмастырумен қатар, сөзсіз негізгі табыс ұғымы да дамитын шығар, бірақ сіздің балаңыздың мұндай болашағын қалауыңыз екіталай.
Қазір жас және қызығушылық танытқан аудиторияға бағдарламалау мен робототехника негіздерін жылдам көрсетудің көптеген жолдары бар. Олардың барлығы арзан, үйренуге оңай және бірнеше сағаттың ішінде алгоритмдер негіздері мен кибернетикалық құрылғылардың тұжырымдамалары туралы түсінік береді. Бірақ сыныптарда бұл платформалардың кемшіліктерін кездестіру оңай - нан тақталарының шектеулі тозуға төзімділігі (және «ақымақ қарсылық» да) 11-12 жастағы балалар үшін өте қолайлы емес бағдарламалық интерфейс және салыстырмалы түрде кішкентай. «ойын» элементі.
Оқу жинақтарының ең танымал өндірушісі LEGO Education жиырма жылдан астам уақыт бойы осы кемшіліктермен күресіп келеді. Біз, әрине, MINDSTORMS Education EV3 платформасы туралы айтып отырмыз. 90-шы жылдардың басында шығарылған Mindstorms RCX-тен ең заманауи MINDSTORMS Education EV3 кешеніне дейін платформаны қалыптастыру принципі өзгеріссіз қалады. Ол «интеллектуалды кірпішке» негізделген, экраны бар микрокомпьютер және барлық басқа компоненттер қосылған енгізу/шығару порттары. Кез келген роботтық жүйедегі сияқты перифериялық құрылғылар сенсорлар мен эффекторларға бөлінеді. Датчиктердің көмегімен робот айналасындағы әлемді қабылдайды, ал эффекторлардың арқасында бағдарламаланған бағдарламаға сәйкес оған әрекет етеді. Платформаның құрамдас бөліктері дәнекерлеусіз қарапайым кабельдермен біріктірілген, ал механикалық құрылымдар тек пластикалық бөлшектердің беріктігімен және дизайнерлердің қиялымен шектеледі.
Біз мұндай шешімдердің мүмкіндіктерін жалпы қарастырдық, бірақ енді біз LEGO MINDSTORMS Education EV3 туралы толығырақ тоқталғымыз келеді.
EV3
LEGO MINDSTORMS Education EV3 Lego Technic бөліктерімен үйлесімді етіп жасалған. Бұл платформаны қарапайым «автокөліктерден» және «роботтық қолдардан» бастап күрделі конвейерлерге немесе тіпті «Рубик кубиктерін шешуге» дейін әртүрлі және тіпті керемет дизайнды жасау үшін пайдалануға болатынын білдіреді. Іс жүзінде кез келген Lego Technic жиынтығы жобаларға арналған бөлшектердің көзі ретінде пайдаланылуы мүмкін және зақымдалған қосалқы бөлшектерді ауыстыру проблемасы болмайды. Иә, олар ескі кеңестік алюминий құрылыс жинағы сияқты қатыгез емес, бірақ іс жүзінде олар металл бұйымдарынан да күштірек болып шықты. Әйтеуір, 1993 жылы басталған коллекциямнан әлі бірде-бір сынған жер табылмады.
MINDSTORMS Education EV3 негізгі білім беру жинағы 541 Lego Technic бөлігімен бірге келеді. сияқты мамандандырылған ресурс жиынтығы ретінде сатып алуға болады (немесе NXT үшін жасалған ескі 9648) немесе жай ғана үлкен типтегі конструктор (2800 бөлік) немесе (4000-ға жуық бөлік) және негізгі модельмен жеткілікті түрде ойнап, оны кибернетикалық эксперименттер үшін «кірпіш» ретінде пайдаланыңыз. Бір бөлікке келетін болсақ, Lego мұнда басқа жиынтықтардан әлдеқайда озып кетті - бір бөлікке небәрі 3-5 рубль.
Егер біреудің ондаған мың бөліктерді қамтитын ескі коллекциясы болса, ресурстар туралы мүлдем алаңдамайсыз.
Автордың Brickset сервисінен скриншот (әртүрлі статистиканы жинауға мүмкіндік беретін Lego құрылыс жинақтарының иелеріне арналған интерактивті дерекқор)
Дегенмен, бұл тек арқалықтар, дөңгелектер немесе байланыстырушы түйреуіштер сияқты «пассивті» элементтерге қатысты. Сенсорлар мен эффекторлар, әрине, әлдеқайда қымбат, бірақ негізгі жинақта олардың саны жеткілікті. Mindstorms EV3 үш қозғалтқышпен (екі үлкенірек және күштірек және бір ықшам серво), жұп сенсорлық сенсорлармен («ақылды» түймелердің бір түрі), ультрадыбыстық, гироскопиялық және түсті сенсорлармен (ол жарық сенсоры режимінде де жұмыс істей алады) жеткізіледі. . Сонымен қатар, Lego Education роботтарының Mindstorms NXT алдыңғы буынының сенсорларымен үйлесімділік сақталады (бұл, мысалы, шу деңгейінің сенсорын қамтиды).
Бірақ жүйенің жүрегі болып табылатын «ақылды кірпішке» оралайық. Бұл өте салмақты және көлемді «кірпіш» 178x128 монохромды СКД экранымен жабдықталған (мұнда тек мәзір ғана емес, сонымен қатар жұмыс кезінде пайдаланушы суреттердің барлық түрлері) өзгермелі артқы жарық түсі бар. Стандартты RJ-12 қосқышы бар сымдарды пайдаланып, оған сенсорлар мен эффекторлар қосылады (әр типтегі төрт құрылғыға дейін), microSDHC ұяшығы мен USB порты бар.
Соңғысын бағдарламаларды өздері жүктеп алу үшін де, микробағдарламаны жаңарту үшін де пайдалануға болады. Дегенмен, микроконтроллер сымсыз интерфейстерден айырылған жоқ, қажет болса, бағдарламаларды Wi-Fi (сыртқы модуль қажет) немесе Bluetooth (кіріктірілген) арқылы жүктеп алуға болады. Сондай-ақ, егер біз қашықтан басқарылатын роботты құрастыратын болсақ, оны смартфоннан немесе планшеттен сымсыз байланыс арқылы «бағыттауға» болады.
«Ақылды кірпіштің» ішінде 300 МГц ARM процессоры, 16 мегабайт тұрақты жады (және сондықтан карта пайдалы) және 64 мегабайт жедел жады бар. Бұл сандар қаншалықты қарапайым болып көрінсе де, сіз немесе одан да көп оқу процесіндегі бала жаза алатын ең ауқымды алгоритмдерді орындауға жеткілікті күш бар. Ал егер сіз оны жақында он жыл толған NXT алдыңғы буынының 48 МГц процессорымен салыстырсаңыз, прогресс айтарлықтай байқалады. Дегенмен, NXT типтік мәселелерді шешу процесінде айтарлықтай баяулайды деп айтуға болмайды.
Сонымен қатар, қозғалтқыштарға арналған төртінші порт пайда болды, бұл жаңартуды ақтайтын функционалдылықтың айтарлықтай кеңеюі.
USB порты енді Wi-Fi адаптерін қосуға ғана емес, сонымен қатар бірнеше EV3 блоктарын бір күрделі роботқа қосуға мүмкіндік беретін хост режимін қолдайды. Рас, тапсырмалар деңгейі толығымен «балалық емес» болады.
Ақырында, MINDSTORMS Education EV3 енді батареяны қолдауға ие. Алты AA батареясының орнына жинақтағы литий-ионды батареяны екі жарым ампер сағатқа орнатуға болады. Әрине, ешкім eneloop типті AA батареяларын пайдалануға тыйым салмайды, бірақ оларды зарядтау үшін алып тастау қажеттілігі пайдалану мүмкіндігін орташадан төмен етеді. Зарядтау құрылғысы бар жұп eneloop жиынтығының бағасы брендтік аккумулятормен салыстырмалы.
Иә, үлкен, қатты динамик бар, ол қазір 8 биттік дәуірдегі ретро әуендерді шырылдатып қана қоймай, сонымен қатар жағымды дыбыстарды да ойнай алады.
Енді негізгі жиынтықтан эффекторларды қарастырайық. Олардың екеуі NXT-де қолданылғандарға ұқсас қуатты қозғалтқыштар, ішкі редуктордың арқасында елеулі моментті дамытатын ұзын құрылғылар.
Қозғалтқыш бұғатталған жағдайда, үйкеліс есептелгеннен жоғары болса, сырғана бастайтын механикалық ілінісу қамтамасыз етіледі, сондықтан қозғалтқышты жағу өте қиын.
Бір градус рұқсаты бар айналу бұрышының сенсоры бар (қозғалтқыш контроллерге оның осі қазіргі уақытта қандай бұрышта бұрылғанын айтады) және барлық қосылған қозғалтқыштардың айналуын дәл синхрондау мүмкіндігі.
Үшінші, M-серво жетегі (орта өлшемді қозғалтқыш) деп аталатын момент үш есе аз шығарады, бірақ оның айналу жылдамдығы екі есе дерлік жоғары.
Сенсорларға келетін болсақ, LEGO Education ұсынатындармен шектелудің қажеті жоқ (бірақ олар кез келген білім беру жобасы үшін шатыр арқылы жүзеге асырылады), бірқатар үшінші тарап компаниялары үйлесімді және кейде өте экзотикалық сенсорларды шығарады. Микробағдарламаның бастапқы коды және аппараттық құрал сипаттамалары толық .
Бағдарламалық жасақтама
Біз аппараттық құралдар туралы көп айттық, бірақ шын мәнінде бұл робототехника сабақтарының тиімділігін анықтайтын жалғыз нәрсе емес. Бұл көптеген платформаларда (Mac, компьютер, мобильді құрылғылар) және шын мәнінде интуитивті бағдарламалық қамтамасыз етудің болуы. LEGO MINDSTORMS Education EV3-ті, әсіресе он жастағы балалар үшін бастауыш және орта мектеп арасындағы оқу үшін таңдау платформасы етеді.
iPad құрылғысындағы қолданбаның сәлемдесу экраны
Жергілікті LEGO MINDSTORMS Education EV3 бағдарламалық жасақтамасындағы алгоритмдердің визуализациясы жай ғана ең жоғары деңгейде - бірнеше минут ішінде логикалық блоктардың өзара әрекеттесуінің негізгі түрлерін (өтпелі шарттар, цикл және т.б.) меңгеру жеткілікті, содан кейін біртіндеп ұлғайту. бағдарламалардың күрделілігі. Әрине, роботтардың ондаған түрлі үлгілеріне арналған дайын білім беру жобалары бар және қаласаңыз, онлайн қауымдастықтардан мыңдаған қызықты бағдарламаларды таба аласыз.
IPad қолданбасындағы бағдарламаның мысалы
Жетілдірілген пайдаланушылар LabVIEW немесе RobotC орната алады - LEGO MINDSTORMS Education EV3 «миы» осы пакеттермен толық үйлесімді. Өкінішке орай, NXT үшін ескі жобаларды қосымша түрлендірусіз экспорттау мүмкін болмайды.
Тәрбиелік тұрғыдан алғанда, ол әлдеқайда үлкен қызығушылық тудырады . Ол студенттерге арналған электронды дәптерлерді сақтауға мүмкіндік береді, соның арқасында мұғалім белгілі бір студенттің жетістігін қосымшаның нұсқасы бойынша бағалай алады және оның үлгерімін бақылай алады. Сонымен қатар, сіз бағдарламалық жасақтаманың бортында бар оқу материалдарын ғана емес (олардың көпшілігі бар) пайдалана аласыз, сонымен қатар кірістірілген мазмұн өңдегішінің көмегімен өзіңізді жасай аласыз.
EV3 Content Editor оқулық бейнелері
Жұмыс үстелі нұсқасында шекті мәндерге байланысты график аймақтарын бағдарламалау мүмкіндігі бар деректерді жазу утилитасы бар. Яғни, қазір мұғалім смарт үй ішінде заманауи технологиялардың жұмысын оңай көрсете алады, мысалы.
EV3 микрокомпьютері нақты уақыт режимінде сенсорлардан деректерді жинайды және температуралық фонға байланысты бір немесе басқа модельдік бағдарламаны іске қосады. Температура жоғары болған кезде желдеткіш қосылады, ал төмен температурада қыздырғыш қосылады. Ал студенттер үлгіні қорытындылай отырып, деректерді жазып, талдай алады.
Деректерді тіркеу
«Ақылды кірпіш» микробағдарламасының ашықтығы қазірдің өзінде өз рөлін атқарды: ең танымал бағдарламалау тілдерін қолдайтын балама опциялар бар (олардың ондағандары). Жалпы алғанда, EV3-ті пайдалану бағдарламалауға қатысты кез келген білім беру жобасына «қосылуы» мүмкін, өйткені «аппараттық құралда» өз алгоритмдерінің жұмысын көру мүмкіндігі сияқты қуанатын нәрсе аз.
Көбісі бұл оқиғадағы кедергі баға болуы мүмкін деп күтеді. Шынында да, негізгі жинақ үшін сізге 29 900 рубль, сонымен қатар зарядтау үшін тағы 2 төлеуге тура келеді. Дегенмен, бұл сомаға екі студенттің ыңғайлы жұмыс істеуіне арналған бөлшектер мен электроника, сондай-ақ 500 дайын сабақтары бар толыққанды негізгі бағдарламалық қамтамасыз ету кіреді (48 жылдың қаңтарынан бастап бұл жеке тұлғалар үшін де, ұйымдар үшін де толығымен тегін). Әрине, қосымша жабдық пен миссия жинақтары құнын арттыруы мүмкін, бірақ ақылға қонымды. Сонымен 2016 студентке арналған жинақ, оның ішінде LME EV8 базалық және ресурстық жинақтары, зарядтағыштар, бағдарламалық қамтамасыз ету және , құны 174 900. Жабдықтау үшін өте қолайлы, мысалы, мектептегі үйірме.
Иә, бұл қарапайым Arduino тәрізді платформаларға қарағанда айтарлықтай қымбат. Бірақ мүмкіндіктер де, қатысу деңгейі де әлдеқайда жоғары. EV3 негізіндегі оқу жоспарын бүкіл орта мектепте және одан тыс жерлерде қауіпсіз жоспарлауға болады. Сонымен қатар, LEGO MINDSTORMS Education EV3-ті адекватты түрде пайдаланған кезде ол механикалық қасиеттеріне, оңай ауыстырылатынына және бөлшектердің қолжетімділігіне байланысты бірнеше қарапайым жинақтардан «өмір сүреді» (менің тәжірибемде 12 жыл ішінде тек бір RJ-10 кабелін ауыстыру қажет). ескі NXT).
Нәтижесінде, біз осындай жағдайда талап етілетін барлық бонустары бар алып компания қолдайтын ашық бастапқы жобаны көреміз - ұзақ өмірлік цикл, қосалқы бөлшектер мен кеңейтімдердің болуы, ресми және әуесқой гидтер, дамыған қоғамдастық. Mindstorms балаларға арналған батыстық робототехника сабақтарында стандартқа айналды және оның Ресейде кеңінен қабылданғанын көру өте жақсы болар еді.
Жолды таңдау
Ал енді ең бастысы. WeDo 2.0 жинақтарынан айырмашылығы, EV3 орта мектепке, демек, болашақ мамандықты таңдау мәселесі маңыздырақ болатын үлкенірек балаларға арналған.
EV3 пайдалана отырып, әрбір оқушы өзіне табиғат, тәрбие және оқу үрдісінде тән қабілеттерді белсендірек аша алады.
Туылған математик сенсорлардың телеметриясын, робот жүріп өткен қашықтықтың қалай нақты жазылғанын, оның ауытқу бұрышы қалай жазылғанын және т.б. бақылайды.
Болашақ IT маманы, әрине, роботты бағдарламалауға, оның қозғалатын алгоритмдерін талдауға кіріседі. Және ол, әрине, стандартты нұсқауларда қарастырылмаған өзін жасайды.
Физикаға құмар бала роботтың көмегімен көрнекі эксперименттер жүргізе алады, бақытымызға орай, баланың қиялында қиындықтар болмағаны сияқты, жиынтықтарда сенсорлармен проблемалар жоқ.
Жалпы алғанда, сіздің балаңыздың мектептегі қызығушылықтары мен сүйікті пәндері қандай болса да, MINDSTORMS EV3 жинақтарымен оқыту оларға болашақта олардың дамуына көбірек көңіл бөлуге мүмкіндік береді.
Өмірде
Қазіргі уақытта компанияның шешімдерін студенттер әртүрлі байқаулар шеңберінде де, жалпы даму үшін де қызықты жобаларды жасау үшін пайдаланады. Олардың бірқатары туралы биыл БАҚ жазды.
Облыстық технопарк базасында орналасқан Астрахандық мектеп оқушылары Руслан Казимов пен Михаил Гладышев қол буындарын қалпына келтіруге арналған робот-тренажер құрастырды.
фото - rg.ru
Сегізінші сынып оқушылары симуляторды әзірлеуге екі айдан сәл аз уақыт жұмсады. Олар өз жобаларын Оңтүстік федералды округте өткен IX Бүкілресейлік ғылыми-инновациялық жобалар байқауының аймақтық кезеңінде ұсынып, екінші орынды иеленді. Болашақта олар өнеркәсіптік прототипті жасауды жоспарлап отыр – әзірге әзірлеушілер тек LEGO MINDSTORMS Education EV3 білім беру роботтық жиынтығынан жасалған прототипті ұсынып отыр.
Құрылғы дәрігер орындайтын қозғалыстарды қайталайды - буындар жұмыс істей бастайды, осылайша олардың ғана емес, сонымен қатар бұлшықет топтарының қозғалғыштығын қалпына келтіреді. Құрылғылар Bluetooth арқылы қосылған кезде, олар болашақта Интернет немесе Wi-Fi арқылы байланысады.
Нарықта мұндай құрылғының аналогтары бар, бірақ Астрахань құрылғысы иық, білек және шынтақ буындарымен бір мезгілде жұмыс істей алады. Сонымен қатар, ол портативті және батареямен жұмыс істейді. Сондай-ақ қашықтан басқару мүмкіндігі бар, яғни науқас үйден шықпай-ақ жаттыға алады.
Дүниежүзілік робототехника олимпиадасында 2015 (WRO 2015) Санкт-Петербургтен келген ресейлік DRL командасы LEGO Education (LEGO EDUCATION CREATIVITY AWARD) шығармашылық үшін арнайы жүлдемен марапатталды.
Ресейлік DRL командасы CaveBot жобасын ұсынды. Петерборлық жігіттер жаттықтырушы Сергей Филипповтың жетекшілігімен үңгірлердегі зерттелмеген жерлерді табу үшін бірегей робот-барлаушы жасады. Әзірлеу әртүрлі ғылыми салаларды қамтиды, өйткені бірегей робот әртүрлі күрделіліктегі тапсырмаларды орындауға мүмкіндік береді.
Команда кейіннен барлау үшін объектілерді анықтау үшін әртүрлі сенсорлармен жабдықталған альпинистік робот жасады. Алынған деректерді компьютерде 3D үлгілеріне айналдыруға болады.
Ал 13 жасар Шубхам Банерджи жасаған Мектептегі ғылыми жобаға арналған LEGO бөліктерінен жасалған Брайль. Кейінірек оның отбасының қатысуымен өнертабысты іске қосу үшін стартап құрылды, оған Intel технологиялық корпорациясы қаржылық қолдау көрсетті.
(Сурет: Марсио Хосе Санчес, AP)
Принтер жасау идеясы Шубхамға интернетте Брайль жазуын зерттегеннен кейін келді. Сенсорлық теру принтерлерінің құны 2,000 доллар және одан жоғары екенін түсінген студент арзанырақ нұсқасын жасауға шешім қабылдады.
Өнертабыс жасалғаннан кейін көп ұзамай соқыр балалар мен олардың ата-аналары Шубхамға бір ғана өтінішпен хабарласа бастады - қымбат емес Брайль принтерін жасау, «оны сөреден сатып алуға» уәде берді.
Көріп отырғаныңыздай, оқу процесінде MINDSTORMS Education EV3 қолдану студенттерге өздерінің қиялдарын барынша пайдалануға мүмкіндік береді, олар идеяларды жүзеге асыруға немесе кез келген эксперименттерді визуалды түрде жүргізуге көмектесіп қана қоймай, сонымен қатар жаңа механизмдерді құруға мүмкіндік береді. олардың болашақ мамандығы.
Егер сізде осы шешімдерді оқу процесінде пайдалану (немесе өнімнің өзі туралы) туралы сұрақтарыңыз болса, оларды түсініктемелерде жазыңыз.
Ақпарат көзі: www.habr.com