LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā
attēls ā€“ roboconstructor.ru

Labi zināmā lÄ«dzÄ«bā teikts, ka, kad jauna māte ar bērnu rokās vērsās pie gudrā un jautāja, kurā vecumā viņai jāsāk audzināt savu atvasi, vecais vÄ«rs atbildēja, ka viņa ir nokavējusi tik daudz gadu, cik bērns jau bija. . Situācija ar nākotnes aicinājuma izvēli ir diezgan lÄ«dzÄ«ga. Ir grÅ«ti no mazuļa prasÄ«t savu tieksmju un intereÅ”u apzināŔanos, taču jau vidusskolā sākas visdažādākās specializācijas, un Å”ajā laikā bÅ«tu jauki jau zināt, kādā virzienā virzÄ«t pieauguÅ”o bērnu. Taču viena lieta, ko mēs jau zinām gandrÄ«z droÅ”i, ir tāda, ka nākamajās desmitgadēs no 30 lÄ«dz 80% profesiju bÅ«s pilnÄ«bā automatizētas.

Robotika, kibernētika un algoritmu izpratne ir prasmju kopums, ar kuru palÄ«dzÄ«bu, visticamāk, cilvēks nesaskarsies ar tik neskaidrām izredzēm. Protams, visticamāk, paralēli darbaspēka aizstāŔanai ar robotiem attÄ«stÄ«sies arÄ« beznosacÄ«juma pamatienākumu jēdziens, taču diezin vai vēlaties tādu nākotni savam bērnam.

Tagad ir daudz veidu, kā ātri parādÄ«t jaunai un ieinteresētai auditorijai programmÄ“Å”anas un robotikas pamatus. Visi no tiem ir lēti, diezgan viegli apgÅ«stami un dažu stundu laikā sniedz izpratni par kibernētisko ierīču algoritmu un koncepciju pamatiem. Taču klasēs ir viegli sastapties ar Å”o platformu trÅ«kumiem - maizes dēļu ierobežoto nodilumizturÄ«bu (un, atzÄ«simies, arÄ« ā€œidiotisku izturÄ«buā€), programmatÅ«ras saskarnes, kas nav Ä«paÅ”i draudzÄ«gas bērniem vecumā no 11 lÄ«dz 12 gadiem, un salÄ«dzinoÅ”i nelielu. "spēles" elements.

Slavenākais mācÄ«bu komplektu ražotājs LEGO Education cÄ«nās ar visiem Å”iem trÅ«kumiem jau vairāk nekā divdesmit gadus. Mēs, protams, runājam par MINDSTORMS Education EV3 platformu. Sākot ar 90. gadu sākumā ražoto Mindstorms RCX un beidzot ar modernāko MINDSTORMS Education EV3 kompleksu, platformas veidoÅ”anas princips paliek nemainÄ«gs. Tā pamatā ir ā€œinteliÄ£entais Ä·ieÄ£elisā€, mikrodators ar ekrānu un I/O portiem, kuriem ir pievienoti visi pārējie komponenti. Tāpat kā jebkurā robotu sistēmā, perifērijas ierÄ«ces ir sadalÄ«tas sensoros un efektoros. Ar sensoru palÄ«dzÄ«bu robots uztver apkārtējo pasauli un, pateicoties efektoriem, reaģē uz to atbilstoÅ”i ieprogrammētajai programmai. Platformas sastāvdaļas ir savienotas kopā ar vienkārÅ”iem kabeļiem bez lodÄ“Å”anas, un mehāniskās konstrukcijas ierobežo tikai plastmasas detaļu izturÄ«ba un dizaineru izdoma.

IepriekŔējā ierakstā Mēs apsvērām Ŕādu risinājumu iespējas kopumā, bet tagad vēlamies sÄ«kāk pakavēties pie LEGO MINDSTORMS Education EV3.

EV3

LEGO MINDSTORMS Education EV3 ir saderÄ«gs ar Lego Technic daļām. Tas nozÄ«mē, ka platformu var izmantot, lai radÄ«tu plaÅ”u un pat neticamu dizainu klāstu, sākot no vienkārŔām "automaŔīnām" un "robotiskām rokām" lÄ«dz sarežģītiem konveijeriem vai pat "Rubika kubu risinātājiem". Praktiski jebkuru Lego Technic komplektu var izmantot kā detaļu avotu projektiem, un nebÅ«s problēmu nomainÄ«t bojātās rezerves daļas. Jā, tie neizskatās tik brutāli kā vecais padomju alumÄ«nija konstrukcijas komplekts, taču praksē tie izrādās pat stiprāki par metāla izstrādājumiem. Vismaz manā kolekcijā, kas aizsākās 1993. gadā, vēl nav atklāta neviena salauzta detaļa.

MINDSTORMS Education EV3 pamatizglÄ«tÄ«bas komplektā ir 541 Lego Technic detaļa. Var iegādāties kā specializētu resursu komplektu, piemēram 45560 (vai vecākais 9648, ražots priekÅ” NXT), vai vienkārÅ”i liela tipa konstruktors 42043 (2800 daļas) vai 42055 (gandrÄ«z 4000 daļas), un, pietiekami spēlējot ar galveno modeli, izmantojiet to kā "Ä·ieÄ£eļus" kibernētiskiem eksperimentiem. Viena gabala ziņā Lego Å”eit ir ļoti priekŔā citiem komplektiem - tikai 3-5 rubļi gabalā.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā

Nu, ja kādam ir veca kolekcija, kurā ir desmitiem tūkstoŔu detaļu, tad par resursiem nemaz nebūs jāuztraucas.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā
Ekrānuzņēmums no pakalpojuma Brickset (interaktÄ«va datubāze Lego konstruÄ“Å”anas komplektu Ä«paÅ”niekiem, kas ļauj apkopot dažādus statistikas datus), ko izveidojis autors

Tomēr tas attiecas tikai uz ā€œpasÄ«viemā€ elementiem, piemēram, sijām, riteņiem vai savienojoŔām tapām. Sensori un efektori, protams, ir daudz dārgāki, taču pamatkomplektā to ir vairāk nekā pietiekami. Mindstorms EV3 komplektā ir trÄ«s motori (divi lielāki un jaudÄ«gāki un viens kompakts servo), pāris skārienjutÄ«gie sensori (sava ā€‹ā€‹veida "viedās" pogas), ultraskaņas, žiroskopiskie un krāsu sensori (var darboties arÄ« gaismas sensora režīmā) . Turklāt ir saglabāta saderÄ«ba ar iepriekŔējās paaudzes Lego Education robotu ā€“ Mindstorms NXT sensoriem (ieskaitot, piemēram, trokŔņu lÄ«meņa sensoru).

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā

Bet atgriezÄ«simies pie ā€œviedā Ä·ieÄ£eļaā€, sistēmas sirds. Å is patieŔām ir diezgan smags un apjomÄ«gs ā€œÄ·ieÄ£elisā€, kas aprÄ«kots ar 178x128 vienkrāsainu LCD ekrānu (tajā tiek parādÄ«ta ne tikai izvēlne, bet arÄ« visa veida pielāgoti attēli darbÄ«bas laikā) ar maināmu fona apgaismojuma krāsu. Izmantojot vadus ar standarta RJ-12 savienotāju, tam tiek pievienoti sensori un efektori (lÄ«dz četrām katra veida ierÄ«cēm), ir slots microSDHC un USB ports.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā

Pēdējo var izmantot gan paÅ”u programmu lejupielādei, gan programmaparatÅ«ras atjaunināŔanai. Tomēr mikrokontrollerim nav liegtas bezvadu saskarnes, ja vēlaties, varat lejupielādēt programmas, izmantojot Wi-Fi (nepiecieÅ”ams ārējais modulis) vai Bluetooth (iebÅ«vēts). Tāpat, ja komplektējam tālvadÄ«bas robotu, varam to ā€œstÅ«rētā€, izmantojot bezvadu sakarus no viedtālruņa vai planÅ”etdatora.

ā€œViedajā Ä·ieÄ£elÄ«ā€ atrodas 300 MHz ARM procesors, 16 megabaiti pastāvÄ«gās atmiņas (un tāpēc karte ir noderÄ«ga) un 64 megabaiti RAM. NeatkarÄ«gi no tā, cik pieticÄ«gi Å”ie skaitļi Ŕķistu, ir vairāk nekā pietiekami daudz jaudas, lai izpildÄ«tu pat visplaŔākos algoritmus, ko varat uzrakstÄ«t jÅ«s vai vēl jo vairāk bērns mācÄ«bu procesā. Un, ja salÄ«dzina ar iepriekŔējās paaudzes NXT 48 MHz procesoru, kuram nesen apritēja desmit gadi, progress ir diezgan jÅ«tams. Tomēr nevar teikt, ka NXT tipisku problēmu risināŔanas procesā manāmi bremzē.

Turklāt ir parādÄ«jies ceturtais pieslēgvieta motoriem, kas pats par sevi ir ievērojams funkcionalitātes paplaÅ”inājums, kas attaisno jaunināŔanu.

USB ports tagad atbalsta resursdatora režīmu, kas ļauj ne tikai pievienot Wi-Fi adapteri, bet arÄ« savienot vairākus EV3 blokus vienā sarežģītā robotā. Tiesa, uzdevumu lÄ«menis kļūst pilnÄ«gi ā€œnebērnÄ«gsā€.

Visbeidzot, MINDSTORMS Education EV3 tagad ir pieejams akumulatora atbalsts. SeÅ”u AA bateriju vietā varat ievietot komplektācijā iekļauto litija jonu akumulatoru divarpus ampērstundām. Protams, neviens neaizliedz izmantot eneloop tipa AA baterijas, taču nepiecieÅ”amÄ«ba tos izņemt uzlādÄ“Å”anai padara lietojamÄ«bu zem vidējās. Un eneloop komplektu pāra cena ar lādētāju ir diezgan salÄ«dzināma ar zÄ«mola akumulatoru.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā

Ak, jā, ir liels, skaļŔ skaļrunis, kas tagad var ne tikai čīkstēt 8 bitu laikmeta retro melodijas, bet arÄ« atskaņot patÄ«kamākas skaņas.

Tagad apskatÄ«sim efektorus no pamata komplekta. Divi no tiem ir jaudÄ«gi motori, kas lÄ«dzÄ«gi tiem, kas jau tiek izmantoti NXT, iegarenas ierÄ«ces, kas attÄ«sta nopietnu griezes momentu, pateicoties iekŔējam reduktora pārnesumam.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā

Ja motors ir bloķēts, tiek nodroÅ”ināts mehāniskais sajÅ«gs, kas sāk slÄ«dēt, ja berze ir lielāka par aprēķināto, tāpēc motoru ir diezgan grÅ«ti sadedzināt.
Ir rotācijas leņķa sensors ar viena grāda izŔķirtspēju (motors paziņo kontrollerim, kādā leņķī tā ass paÅ”laik ir pagriezta) un iespēja precÄ«zi sinhronizēt visu pievienoto motoru rotāciju.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā

TreŔā, tā sauktā M-servo piedziņa (vidēja izmēra motors) rada trÄ«s reizes mazāku griezes momentu, bet tā grieÅ”anās ātrums ir gandrÄ«z divas reizes lielāks.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā

Runājot par sensoriem, jums nav jāierobežo sevi ar LEGO Education piedāvātajiem (lai gan tie ir cauri jumtam jebkuram izglÄ«tÄ«bas projektam), vairāki treÅ”o puÅ”u uzņēmumi ražo saderÄ«gus un dažreiz diezgan eksotiskus sensorus. PilnÄ«bā programmaparatÅ«ras pirmkods un aparatÅ«ras specifikācijas atvērts.

Programmatūra

Mēs esam daudz runājuÅ”i par aparatÅ«ru, bet patiesÄ«bā tas nav vienÄ«gais, kas nosaka robotikas nodarbÄ«bu efektivitāti. Tā ir patiesi intuitÄ«vas programmatÅ«ras klātbÅ«tne vairākās platformās (Mac, PC, mobilās ierÄ«ces) un gatavas mācÄ«bu programmas padara LEGO MINDSTORMS Education EV3 par izvēles platformu mācÄ«bām, Ä«paÅ”i starp sākumskolu un vidusskolu, bērniem vecumā no desmit gadiem.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā
Lietotnes sveiciena ekrāns iPad

Algoritmu vizualizācija vietējā LEGO MINDSTORMS Education EV3 programmatÅ«rā ir vienkārÅ”i visaugstākajā lÄ«menÄ« - pietiek tikai dažu minÅ«Å”u laikā apgÅ«t galvenos loÄ£isko bloku mijiedarbÄ«bas veidus (pārejas nosacÄ«jumi, cilpa utt.) un pēc tam pakāpeniski palielināt programmu sarežģītÄ«ba. Protams, ir gatavi izglÄ«tÄ«bas projekti desmitiem dažādu robotu modeļu, un, ja vēlaties, tieÅ”saistes kopienās varat atrast tÅ«kstoÅ”iem interesantu programmu.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā
Programmas piemērs iPad lietojumprogrammā

PieredzējuÅ”i lietotāji var instalēt LabVIEW vai RobotC ā€” LEGO MINDSTORMS Education EV3 ā€œsmadzenesā€ ir pilnÄ«bā saderÄ«gas ar Ŕīm pakotnēm. Diemžēl vecos projektus NXT nevarēs eksportēt bez papildu konvertÄ“Å”anas.

No izglÄ«tÄ«bas viedokļa tas rada daudz lielāku interesi darbvirsmas programmatÅ«ras versija. Tas ļauj jums saglabāt elektroniskās piezÄ«mju grāmatiņas skolēniem, pateicoties kurām skolotājs var novērtēt konkrēta skolēna panākumus no savas lietojumprogrammas versijas un pārraudzÄ«t viņa progresu. Turklāt jÅ«s varat izmantot ne tikai programmatÅ«rā pieejamos izglÄ«tojoÅ”os materiālus (kuru ir daudz), bet arÄ« izveidot savu, izmantojot iebÅ«vēto satura redaktoru.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā
EV3 satura redaktora apmācības video

Darbvirsmas versijā ir arÄ« datu ierakstÄ«Å”anas utilÄ«ta ar iespēju programmēt diagrammas apgabalus atkarÄ«bā no sliekŔņa vērtÄ«bām. Tas ir, tagad skolotājs var viegli demonstrēt moderno tehnoloÄ£iju darbÄ«bu, piemēram, viedās mājas ietvaros.

Mikrodators EV3 reāllaikā apkopos datus no sensoriem un atkarībā no temperatūras fona palaidīs vienu vai otru modeļu programmu. Kad temperatūra ir augsta, ventilators ieslēdzas, un, kad temperatūra ir zema, ieslēdzas sildītājs. Un studenti varēs ierakstīt un analizēt datus, pabeidzot modeli.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā
Datu reģistrēŔana

ā€œViedā Ä·ieÄ£eļaā€ programmaparatÅ«ras atvērtÄ«ba jau ir spēlējusi savu lomu: ir alternatÄ«vas iespējas, kas atbalsta populārākās programmÄ“Å”anas valodas (desmitiem no tām). Kopumā EV3 izmantoÅ”anu var ā€œpiesaistÄ«tā€ jebkuram izglÄ«tÄ«bas projektam, kas saistÄ«ts ar programmÄ“Å”anu, jo tikai dažas lietas ir tik patÄ«kamas kā iespēja redzēt savu algoritmu darbu ā€œaparatÅ«rāā€.

Daudzi sagaida, ka klupÅ”anas akmens Å”ajā stāstā var bÅ«t cena. PatieŔām, par pamata komplektu jums bÅ«s jāmaksā 29 900 rubļu, kā arÄ« vēl 2 par uzlādi. Taču Å”ajā summā iekļautas detaļas un elektronika ērtam divu skolēnu darbam, kā arÄ« pilnvērtÄ«ga pamata programmatÅ«ra ar 500 gatavām nodarbÄ«bām (kas kopÅ” 48. gada janvāra ir pilnÄ«gi bez maksas gan privātpersonām, gan organizācijām). Protams, papildu aprÄ«kojums un misijas komplekti var palielināt izmaksas, bet saprātÄ«gi. Tātad komplekts 2016 skolēniem, ieskaitot pamata un resursu komplektus LME EV8, lādētājus, programmatÅ«ru un papildu uzdevumu komplekts ā€œInženierprojektiā€, maksās 174 900. Diezgan pieņemami aprÄ«kot, piemēram, apli skolā.

Jā, tas ir ievērojami dārgāks nekā vienkārÅ”as Arduino lÄ«dzÄ«gas platformas. Taču iespējas, kā arÄ« iesaistÄ«Å”anās lÄ«menis ir daudz augstāks. Uz EV3 balstÄ«to mācÄ«bu programmu var droÅ”i plānot visā vidusskolā un ārpus tās. Turklāt, pareizi izmantojot LEGO MINDSTORMS Education EV3, tas vienkārÅ”i "pārdzÄ«vos" vairākus vienkārÅ”us komplektus, pateicoties mehāniskajām Ä«paŔībām, vieglai nomaiņai un detaļu pieejamÄ«bai (manā praksē 12 gadu laikā bija jānomaina tikai viens RJ-10 kabelis). vecais NXT).

Rezultātā mēs redzam gandrÄ«z atvērtā pirmkoda projektu, ko atbalsta milzu uzņēmums ar visiem bonusiem, kas nepiecieÅ”ami Ŕādā situācijā - ilgs dzÄ«ves cikls, rezerves daļu un paplaÅ”inājumu pieejamÄ«ba, oficiālie un amatieru ceļveži, attÄ«stÄ«ta kopiena. Mindstorms ir kļuvis gandrÄ«z par standartu Rietumu izglÄ«tojoÅ”ajās robotikas nodarbÄ«bās bērniem, un bÅ«tu patieŔām forÅ”i redzēt to plaÅ”i pieņemtu Krievijā.

Ceļa izvēle

Un tagad pie galvenā. AtŔķirÄ«bā no WeDo 2.0 komplektiem, EV3 ir paredzēts vidusskolniekiem, tātad arÄ« vecākiem bērniem, kuriem nākotnes profesijas izvēles jautājums ir nopietnāks.

Izmantojot EV3, katrs skolēns varēs aktÄ«vāk atklāt tās spējas, kas viņam piemita dabā, audzināŔanā un izglÄ«tÄ«bas procesā.

Dzimis matemātiķis rūpīgi uzraudzīs sensoru telemetriju, kā precīzi tiek fiksēts robota nobrauktais attālums, kā tiek fiksēts leņķis, par kādu tas novirzās, un tā tālāk.

TopoÅ”ais IT speciālists, protams, iedziļinās robota programmÄ“Å”anā, analizējot algoritmus, pēc kuriem tas pārvietojas. Un viņŔ noteikti radÄ«s savu, kas nav paredzēts standarta instrukcijās.

Bērns, kurÅ” aizraujas ar fiziku, ar robota palÄ«dzÄ«bu varēs veikt vizuālus eksperimentus, par laimi, komplektiem nav problēmu ar sensoriem, tāpat kā bērnam nav problēmu ar iztēli.

Kopumā neatkarÄ«gi no tā, kādas ir jÅ«su bērna intereses un iecienÄ«tākie mācÄ«bu priekÅ”meti skolā, mācÄ«Å”anās ar MINDSTORMS EV3 komplektiem ļaus viņu turpmāk skaidrāk izcelt un koncentrēties uz savu attÄ«stÄ«bu.

Dzīvē

Å obrÄ«d uzņēmuma risinājumus jau izmanto studenti, veidojot interesantus projektus gan dažādu konkursu ietvaros, gan vispārējai attÄ«stÄ«bai. Par vairākiem no tiem Å”ogad rakstÄ«ja mediji.

Astrahaņas skolēni Ruslans Kazimovs un Mihails GladiÅ”evs, kas atrodas reÄ£ionālajā tehnoloÄ£iju parkā, izstrādāja robotizētu simulatoru roku locÄ«tavu rehabilitācijai.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā
foto - rg.ru

Astotās klases skolēni simulatora izstrādei pavadÄ«ja nedaudz mazāk par diviem mēneÅ”iem. Viņi prezentēja savu projektu IX Viskrievijas zinātnisko un novatorisko projektu konkursa reÄ£ionālajā posmā Dienvidu federālajā apgabalā, kur ieguva otro vietu. Nākotnē viņi plāno izveidot industriālo prototipu ā€“ pagaidām izstrādātāji piedāvā tikai prototipu, kas izgatavots no LEGO MINDSTORMS Education EV3 izglÄ«tojoŔā robota komplekta.

Ierīce dublē ārsta veiktās kustības - locītavas sāk darboties, tādējādi atjaunojot ne tikai to, bet arī muskuļu grupu mobilitāti. Kamēr ierīces ir savienotas, izmantojot Bluetooth, turpmāk tās sazināsies, izmantojot internetu vai Wi-Fi.

TirgÅ« ir Ŕādas ierÄ«ces analogi, taču Astrahaņas ierÄ«ce var darboties vienlaikus ar plecu, plaukstas un elkoņa locÄ«tavām. Turklāt tas ir pārnēsājams un darbojas ar akumulatoru. Pastāv arÄ« tālvadÄ«bas pults iespēja, tas ir, pacients var trenēties, neizejot no mājām.

Pasaules robotikas olimpiādē 2015 (WRO 2015) Krievijas komandai DRL no Sanktpēterburgas tika pieŔķirta speciālbalva par radoÅ”umu no LEGO Education (LEGO EDUCATION CREATIVITY AWARD).

Krievijas DRL komanda prezentēja CaveBot projektu. PuiÅ”i no Sanktpēterburgas trenera Sergeja Filippova vadÄ«bā radÄ«ja unikālu robotu pētnieku, lai atklātu neizpētÄ«tus apgabalus alās. Izstrāde aptver dažādas zinātnes jomas, jo unikālais robots ļauj veikt dažādas sarežģītÄ«bas uzdevumus.

Komanda uzbÅ«vēja kāpÅ”anas robotu, kas aprÄ«kots ar dažādiem sensoriem, lai noteiktu objektus turpmākai izpētei. IegÅ«tos datus datorā var pārvērst 3D modeļos.

Un 13 gadus vecais Shubham Banerjee radÄ«ja printeris Braila raksts, kas izgatavots no LEGO detaļām skolas zinātnes projektam. Vēlāk, piedaloties viņa Ä£imenei, izgudrojuma palaiÅ”anai tika izveidots startup, kas saņēma finansiālu atbalstu no tehnoloÄ£iju korporācijas Intel.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 karjeras atbalsta jomā
(Foto: Marcio Hosē Sančess, AP)

Ideja izveidot printeri Å ubemam radās pēc Braila raksta izpētes internetā. Apzinoties, ka skārienrakstÄ«Å”anas printeri maksā 2,000 USD un vairāk, students nolēma izgatavot lētāku versiju.

DrÄ«z pēc izgudrojuma akli bērni un viņu vecāki sāka sazināties ar Shubham ar vienu lÅ«gumu - izgatavot lētu Braila printeri, solot to "nopirkt tieÅ”i no plaukta".

Kā redzams, MINDSTORMS Education EV3 izmantoÅ”ana mācÄ«bu procesā ļauj skolēniem maksimāli izmantot savu iztēli, radot arvien jaunus mehānismus, kas palÄ«dz ne tikai realizēt idejas vai vizuāli veikt jebkādus eksperimentus, bet arÄ« sāk izlemt viņu nākotnes profesija.

Ja jums ir jautājumi par Ŕo risinājumu izmantoŔanu izglītības procesā (vai par paŔiem produktiem), rakstiet tos komentāros.

Avots: www.habr.com

Pievieno komentāru