STEM തീവ്രമായ പഠന സമീപനം

എഞ്ചിനീയറിംഗ് വിദ്യാഭ്യാസത്തിന്റെ ലോകത്ത് നിരവധി മികച്ച കോഴ്‌സുകൾ ഉണ്ട്, എന്നാൽ പലപ്പോഴും അവയെ ചുറ്റിപ്പറ്റിയുള്ള പാഠ്യപദ്ധതി ഗുരുതരമായ ഒരു പിഴവ് അനുഭവിക്കുന്നു - വിവിധ വിഷയങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള നല്ല യോജിപ്പിന്റെ അഭാവം. ഒരാൾ എതിർത്തേക്കാം: ഇത് എങ്ങനെ സംഭവിക്കും?

ഒരു പരിശീലന പരിപാടി രൂപീകരിക്കുമ്പോൾ, ഓരോ കോഴ്സിനും മുൻവ്യവസ്ഥകളും വിഷയങ്ങൾ പഠിക്കേണ്ട വ്യക്തമായ ക്രമവും സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു പ്രാകൃത മൊബൈൽ റോബോട്ട് നിർമ്മിക്കുന്നതിനും പ്രോഗ്രാം ചെയ്യുന്നതിനും, അതിന്റെ ഭൗതിക ഘടന സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് നിങ്ങൾ ഒരു ചെറിയ മെക്കാനിക്സ് അറിഞ്ഞിരിക്കണം; Ohm/Kirchhoff നിയമങ്ങളുടെ തലത്തിലുള്ള വൈദ്യുതിയുടെ അടിസ്ഥാനകാര്യങ്ങൾ, ഡിജിറ്റൽ, അനലോഗ് സിഗ്നലുകളുടെ പ്രാതിനിധ്യം; ബഹിരാകാശത്ത് റോബോട്ടിന്റെ കോർഡിനേറ്റ് സിസ്റ്റങ്ങളും ചലനങ്ങളും വിവരിക്കുന്നതിന് വെക്റ്ററുകളും മെട്രിക്സുകളുമുള്ള പ്രവർത്തനങ്ങൾ; ഡാറ്റാ അവതരണത്തിന്റെ തലത്തിലുള്ള പ്രോഗ്രാമിംഗിന്റെ അടിസ്ഥാനകാര്യങ്ങൾ, ലളിതമായ അൽഗോരിതങ്ങൾ, കൺട്രോൾ ട്രാൻസ്ഫർ ഘടനകൾ മുതലായവ. പെരുമാറ്റം വിവരിക്കാൻ.

ഇതെല്ലാം യൂണിവേഴ്സിറ്റി കോഴ്സുകളിൽ ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ടോ? തീർച്ചയായും ഉണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഓം/കിർച്ചോഫിന്റെ നിയമങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് നമുക്ക് തെർമോഡൈനാമിക്സും ഫീൽഡ് സിദ്ധാന്തവും ലഭിക്കും; മെട്രിക്സുകളും വെക്റ്ററുകളും ഉള്ള പ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് പുറമേ, ഒരാൾ ജോർദാൻ ഫോമുകൾ കൈകാര്യം ചെയ്യണം; പ്രോഗ്രാമിംഗിൽ, പോളിമോർഫിസം പഠിക്കുക - ലളിതമായ ഒരു പ്രായോഗിക പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ എല്ലായ്പ്പോഴും ആവശ്യമില്ലാത്ത വിഷയങ്ങൾ.

സർവ്വകലാശാലാ വിദ്യാഭ്യാസം വിപുലമാണ് - വിദ്യാർത്ഥി വിശാലമായ ഒരു മുന്നണിയിൽ പോകുന്നു, അയാൾക്ക് ലഭിക്കുന്ന അറിവിന്റെ അർത്ഥവും പ്രായോഗിക പ്രാധാന്യവും പലപ്പോഴും കാണുന്നില്ല. സയൻസ്, ടെക്നോളജി, എഞ്ചിനീയറിംഗ്, ഗണിതം എന്നീ വാക്കുകളിൽ നിന്ന് STEM-ൽ സർവ്വകലാശാലാ വിദ്യാഭ്യാസത്തിന്റെ മാതൃക മാറ്റാനും അറിവിന്റെ യോജിപ്പിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു പ്രോഗ്രാം സൃഷ്ടിക്കാനും ഞങ്ങൾ തീരുമാനിച്ചു, ഇത് ഭാവിയിൽ സമ്പൂർണ്ണത വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു, അതായത്. വിഷയങ്ങളുടെ തീവ്രമായ പാണ്ഡിത്യം സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

ഒരു പുതിയ വിഷയ മേഖല പഠിക്കുന്നത് ഒരു പ്രാദേശിക മേഖല പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്നതാണ്. ഇവിടെ രണ്ട് ഓപ്ഷനുകളുണ്ട്: ഒന്നുകിൽ പ്രധാന ലാൻഡ്‌മാർക്കുകൾ എവിടെയാണെന്നും അവ പരസ്പരം എങ്ങനെ ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്നും മനസിലാക്കാൻ പഠിക്കേണ്ട ധാരാളം വിശദാംശങ്ങളുള്ള വളരെ വിശദമായ മാപ്പ് ഞങ്ങളുടെ പക്കലുണ്ട് (ഇതിന് വളരെയധികം സമയമെടുക്കും). ; അല്ലെങ്കിൽ നിങ്ങൾക്ക് ഒരു പ്രാകൃത പ്ലാൻ ഉപയോഗിക്കാം, അതിൽ പ്രധാന പോയിന്റുകളും അവയുടെ ആപേക്ഷിക സ്ഥാനങ്ങളും മാത്രം സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു - നിങ്ങൾ പോകുമ്പോൾ വിശദാംശങ്ങൾ വ്യക്തമാക്കിക്കൊണ്ട് ശരിയായ ദിശയിലേക്ക് ഉടൻ നീങ്ങാൻ അത്തരമൊരു മാപ്പ് മതിയാകും.

ഒരു വിന്റർ സ്കൂളിൽ ഞങ്ങൾ തീവ്രമായ STEM പഠന സമീപനം പരീക്ഷിച്ചു, പിന്തുണയോടെ MIT വിദ്യാർത്ഥികളുമായി ഞങ്ങൾ ഇത് നടത്തി. ജെറ്റ് ബ്രെയിൻസ് റിസർച്ച്.

മെറ്റീരിയൽ ഒരുക്കം

ബീജഗണിതം, ഇലക്ട്രിക്കൽ സർക്യൂട്ടുകൾ, കമ്പ്യൂട്ടർ ആർക്കിടെക്ചർ, പൈത്തൺ പ്രോഗ്രാമിംഗ്, ROS (റോബോട്ട് ഓപ്പറേറ്റിംഗ് സിസ്റ്റം) ആമുഖം എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്ന പ്രധാന മേഖലകളിൽ ഒരാഴ്ചത്തെ ക്ലാസുകളായിരുന്നു സ്കൂൾ പ്രോഗ്രാമിന്റെ ആദ്യഭാഗം.

ദിശകൾ ആകസ്മികമായി തിരഞ്ഞെടുത്തിട്ടില്ല: പരസ്പരം പൂരകമാക്കിക്കൊണ്ട്, ഒറ്റനോട്ടത്തിൽ വ്യത്യസ്തമായി തോന്നുന്ന കാര്യങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം കാണാൻ വിദ്യാർത്ഥികളെ സഹായിക്കേണ്ടതായിരുന്നു - ഗണിതം, ഇലക്ട്രോണിക്സ്, പ്രോഗ്രാമിംഗ്.

തീർച്ചയായും, പ്രധാന ലക്ഷ്യം ധാരാളം പ്രഭാഷണങ്ങൾ നടത്തുകയല്ല, മറിച്ച് വിദ്യാർത്ഥികൾക്ക് പുതുതായി നേടിയ അറിവ് പ്രായോഗികമായി പ്രയോഗിക്കാനുള്ള അവസരം നൽകുക എന്നതായിരുന്നു.

ബീജഗണിത വിഭാഗത്തിൽ, വിദ്യാർത്ഥികൾക്ക് മാട്രിക്സ് പ്രവർത്തനങ്ങളും സമവാക്യങ്ങളുടെ സോൾവിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളും പരിശീലിക്കാം, അവ ഇലക്ട്രിക്കൽ സർക്യൂട്ടുകൾ പഠിക്കാൻ ഉപയോഗപ്രദമായിരുന്നു. ഒരു ട്രാൻസിസ്റ്ററിന്റെ ഘടനയെക്കുറിച്ചും അതിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ നിർമ്മിച്ച ലോജിക്കൽ ഘടകങ്ങളെക്കുറിച്ചും പഠിച്ച വിദ്യാർത്ഥികൾക്ക് ഒരു പ്രോസസ്സർ ഉപകരണത്തിൽ അവയുടെ ഉപയോഗം കാണാൻ കഴിയും, കൂടാതെ പൈത്തൺ ഭാഷയുടെ അടിസ്ഥാനകാര്യങ്ങൾ പഠിച്ച ശേഷം അതിൽ ഒരു യഥാർത്ഥ റോബോട്ടിനായി ഒരു പ്രോഗ്രാം എഴുതുക.

ഡക്കീടൗൺ

സാധ്യമാകുന്നിടത്ത് സിമുലേറ്ററുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ജോലി പരമാവധി കുറയ്ക്കുക എന്നതായിരുന്നു സ്കൂളിന്റെ ലക്ഷ്യങ്ങളിലൊന്ന്. അതിനാൽ, ഒരു വലിയ കൂട്ടം ഇലക്ട്രോണിക് സർക്യൂട്ടുകൾ തയ്യാറാക്കി, അത് വിദ്യാർത്ഥികൾക്ക് യഥാർത്ഥ ഘടകങ്ങളിൽ നിന്ന് ഒരു ബ്രെഡ്ബോർഡിൽ കൂട്ടിച്ചേർക്കുകയും പ്രായോഗികമായി അവ പരീക്ഷിക്കുകയും വേണം, കൂടാതെ പ്രോജക്ടുകളുടെ അടിസ്ഥാനമായി ഡക്കിടൗൺ തിരഞ്ഞെടുത്തു.

Duckiebots എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ചെറിയ സ്വയംഭരണ റോബോട്ടുകളും അവ സഞ്ചരിക്കുന്ന റോഡുകളുടെ ശൃംഖലകളും ഉൾപ്പെടുന്ന ഒരു ഓപ്പൺ സോഴ്‌സ് പ്രോജക്റ്റാണ് Duckietown. റാസ്‌ബെറി പൈ മൈക്രോകമ്പ്യൂട്ടറും ഒറ്റ ക്യാമറയും ഉള്ള ഒരു വീൽ പ്ലാറ്റ്‌ഫോമാണ് ഡക്കിബോട്ട്.

അതിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ഒരു റോഡ് മാപ്പ് നിർമ്മിക്കുക, ഒബ്‌ജക്‌റ്റുകൾ തിരയുക, അവയ്‌ക്ക് സമീപം നിർത്തുക എന്നിങ്ങനെയുള്ള സാധ്യമായ ജോലികളുടെ ഒരു കൂട്ടം ഞങ്ങൾ തയ്യാറാക്കിയിട്ടുണ്ട്. വിദ്യാർത്ഥികൾക്ക് അവരുടെ സ്വന്തം പ്രശ്നം നിർദ്ദേശിക്കാനും അത് പരിഹരിക്കാൻ ഒരു പ്രോഗ്രാം എഴുതാനും മാത്രമല്ല, അത് ഒരു യഥാർത്ഥ റോബോട്ടിൽ ഉടൻ പ്രവർത്തിപ്പിക്കാനും കഴിയും.

പഠിപ്പിക്കൽ

പ്രഭാഷണത്തിനിടെ അധ്യാപകർ മുൻകൂട്ടി തയ്യാറാക്കിയ അവതരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് മെറ്റീരിയൽ അവതരിപ്പിച്ചു. ചില ക്ലാസുകൾ വീഡിയോയിൽ റെക്കോർഡ് ചെയ്തതിനാൽ വിദ്യാർത്ഥികൾക്ക് വീട്ടിലിരുന്ന് അവ കാണാനാകും. പ്രഭാഷണങ്ങൾക്കിടയിൽ, വിദ്യാർത്ഥികൾ അവരുടെ കമ്പ്യൂട്ടറുകളിൽ മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിക്കുകയും ചോദ്യങ്ങൾ ചോദിക്കുകയും പ്രശ്നങ്ങൾ ഒരുമിച്ച് സ്വതന്ത്രമായി പരിഹരിക്കുകയും ചെയ്തു, ചിലപ്പോൾ ബ്ലാക്ക്ബോർഡിൽ. ജോലിയുടെ ഫലത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഓരോ വിദ്യാർത്ഥിയുടെയും റേറ്റിംഗ് വ്യത്യസ്ത വിഷയങ്ങളിൽ പ്രത്യേകം കണക്കാക്കി.

ഓരോ വിഷയത്തിലും ക്ലാസുകളുടെ നടത്തിപ്പ് കൂടുതൽ വിശദമായി പരിഗണിക്കാം. ലീനിയർ ബീജഗണിതമായിരുന്നു ആദ്യ വിഷയം. വെക്റ്ററുകളും മെട്രിക്സുകളും, രേഖീയ സമവാക്യങ്ങളുടെ സംവിധാനങ്ങളും മറ്റും പഠിക്കാൻ വിദ്യാർത്ഥികൾ ഒരു ദിവസം ചെലവഴിച്ചു. പ്രായോഗിക ജോലികൾ സംവേദനാത്മകമായി ക്രമീകരിച്ചു: നിർദ്ദിഷ്ട പ്രശ്നങ്ങൾ വ്യക്തിഗതമായി പരിഹരിച്ചു, അധ്യാപകനും മറ്റ് വിദ്യാർത്ഥികളും അഭിപ്രായങ്ങളും നുറുങ്ങുകളും നൽകി.

രണ്ടാമത്തെ വിഷയം വൈദ്യുതിയും ലളിതമായ സർക്യൂട്ടുകളും ആണ്. ഇലക്‌ട്രോഡൈനാമിക്‌സിന്റെ അടിസ്ഥാനകാര്യങ്ങൾ വിദ്യാർത്ഥികൾ പഠിച്ചു: വോൾട്ടേജ്, കറന്റ്, റെസിസ്റ്റൻസ്, ഓമിന്റെ നിയമം, കിർച്ചോഫിന്റെ നിയമങ്ങൾ. പ്രായോഗിക ജോലികൾ ഭാഗികമായി സിമുലേറ്ററിൽ ചെയ്തു അല്ലെങ്കിൽ ബോർഡിൽ പൂർത്തിയാക്കി, എന്നാൽ ലോജിക് സർക്യൂട്ടുകൾ, ഓസിലേറ്റിംഗ് സർക്യൂട്ടുകൾ മുതലായവ പോലുള്ള യഥാർത്ഥ സർക്യൂട്ടുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ കൂടുതൽ സമയം ചെലവഴിച്ചു.

അടുത്ത വിഷയം കമ്പ്യൂട്ടർ ആർക്കിടെക്ചർ ആണ് - ഒരർത്ഥത്തിൽ, ഭൗതികശാസ്ത്രത്തെയും പ്രോഗ്രാമിംഗിനെയും ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന ഒരു പാലം. വിദ്യാർത്ഥികൾ അടിസ്ഥാനപരമായ അടിസ്ഥാനം പഠിച്ചു, അതിന്റെ പ്രാധാന്യം പ്രായോഗികത്തേക്കാൾ സൈദ്ധാന്തികമാണ്. പരിശീലനമെന്ന നിലയിൽ, വിദ്യാർത്ഥികൾ സ്വതന്ത്രമായി സിമുലേറ്ററിൽ ഗണിത, ലോജിക് സർക്യൂട്ടുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുകയും പൂർത്തിയാക്കിയ ജോലികൾക്കായി പോയിന്റുകൾ നേടുകയും ചെയ്തു.

നാലാം ദിവസം പ്രോഗ്രാമിംഗിന്റെ ആദ്യ ദിവസമാണ്. ROS പ്രോഗ്രാമിംഗിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പൈത്തൺ 2 ആണ് പ്രോഗ്രാമിംഗ് ഭാഷയായി തിരഞ്ഞെടുത്തത്. ഈ ദിവസം ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു: അധ്യാപകർ മെറ്റീരിയൽ അവതരിപ്പിച്ചു, പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള ഉദാഹരണങ്ങൾ നൽകി, വിദ്യാർത്ഥികൾ അവ ശ്രദ്ധിക്കുമ്പോൾ, അവരുടെ കമ്പ്യൂട്ടറുകളിൽ ഇരുന്നു, അധ്യാപകൻ ബോർഡിലോ സ്ലൈഡിലോ എഴുതിയത് ആവർത്തിക്കുന്നു. തുടർന്ന് വിദ്യാർത്ഥികൾ സമാനമായ പ്രശ്നങ്ങൾ സ്വയം പരിഹരിച്ചു, പരിഹാരങ്ങൾ പിന്നീട് അധ്യാപകർ വിലയിരുത്തി.

അഞ്ചാം ദിവസം ROS-ന് സമർപ്പിച്ചു: ആൺകുട്ടികൾ റോബോട്ട് പ്രോഗ്രാമിംഗിനെക്കുറിച്ച് പഠിച്ചു. സ്കൂൾ ദിവസം മുഴുവൻ, വിദ്യാർത്ഥികൾ അവരുടെ കമ്പ്യൂട്ടറുകളിൽ ഇരുന്നു, അധ്യാപകൻ സംസാരിച്ച പ്രോഗ്രാം കോഡ് പ്രവർത്തിപ്പിച്ചു. അടിസ്ഥാന ROS യൂണിറ്റുകൾ സ്വന്തമായി പ്രവർത്തിപ്പിക്കാൻ അവർക്ക് കഴിഞ്ഞു, കൂടാതെ ഡക്കീടൗൺ പ്രോജക്റ്റിലേക്കും അവർ പരിചയപ്പെടുത്തി. ഈ ദിവസത്തിന്റെ അവസാനം, വിദ്യാർത്ഥികൾ സ്കൂളിന്റെ പ്രോജക്റ്റ് ഭാഗം ആരംഭിക്കാൻ തയ്യാറായി - പ്രായോഗിക പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിച്ചു.

തിരഞ്ഞെടുത്ത പ്രോജക്റ്റുകളുടെ വിവരണം

മൂന്ന് പേരടങ്ങുന്ന ടീമുകൾ രൂപീകരിച്ച് ഒരു പ്രോജക്റ്റ് വിഷയം തിരഞ്ഞെടുക്കാൻ വിദ്യാർത്ഥികളോട് ആവശ്യപ്പെട്ടു. തൽഫലമായി, ഇനിപ്പറയുന്ന പദ്ധതികൾ അംഗീകരിച്ചു:

1. വർണ്ണ കാലിബ്രേഷൻ. ലൈറ്റിംഗ് അവസ്ഥ മാറുമ്പോൾ ഡക്കിബോട്ടിന് ക്യാമറ കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്, അതിനാൽ ഒരു ഓട്ടോമാറ്റിക് കാലിബ്രേഷൻ ടാസ്‌ക് ഉണ്ട്. വർണ്ണ ശ്രേണികൾ പ്രകാശത്തോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആണ് എന്നതാണ് പ്രശ്നം. ഒരു ഫ്രെയിമിൽ (ചുവപ്പ്, വെള്ള, മഞ്ഞ) ആവശ്യമായ നിറങ്ങൾ ഹൈലൈറ്റ് ചെയ്യുകയും HSV ഫോർമാറ്റിൽ ഓരോ നിറത്തിനും ശ്രേണികൾ നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു യൂട്ടിലിറ്റി പങ്കെടുക്കുന്നവർ നടപ്പിലാക്കി.

2. ഡക്ക് ടാക്സി. ഈ പ്രോജക്റ്റിന്റെ ആശയം ഡക്കീബോട്ടിന് ഒരു വസ്തുവിന് സമീപം നിർത്തി അത് എടുത്ത് ഒരു നിശ്ചിത റൂട്ട് പിന്തുടരാം എന്നതാണ്. ഒബ്‌ജക്‌റ്റായി ഒരു മഞ്ഞ നിറത്തിലുള്ള താറാവിനെ തിരഞ്ഞെടുത്തു.

3. ഒരു റോഡ് ഗ്രാഫിന്റെ നിർമ്മാണം. റോഡുകളുടെയും കവലകളുടെയും ഗ്രാഫ് നിർമിക്കാനുള്ള ചുമതലയുണ്ട്. ക്യാമറാ ഡാറ്റയെ മാത്രം ആശ്രയിച്ച് ഡക്കിബോട്ടിന് ഒരു പ്രാഥമിക പരിസ്ഥിതി ഡാറ്റ നൽകാതെ ഒരു റോഡ് ഗ്രാഫ് നിർമ്മിക്കുക എന്നതാണ് ഈ പദ്ധതിയുടെ ലക്ഷ്യം.

4. പട്രോൾ കാർ. വിദ്യാർത്ഥികൾ തന്നെയാണ് ഈ പദ്ധതി കണ്ടുപിടിച്ചത്. അവർ ഒരു ഡക്കിബോട്ടിനെ പഠിപ്പിക്കാൻ നിർദ്ദേശിച്ചു, ഒരു "പട്രോളിംഗ്", മറ്റൊരാളെ പിന്തുടരാൻ, "ലംഘകൻ". ഈ ആവശ്യത്തിനായി, ArUco മാർക്കർ ഉപയോഗിച്ച് ടാർഗെറ്റ് തിരിച്ചറിയൽ സംവിധാനം ഉപയോഗിച്ചു. തിരിച്ചറിയൽ പൂർത്തിയായ ഉടൻ, ജോലി പൂർത്തിയാക്കാൻ "നുഴഞ്ഞുകയറ്റക്കാരന്" ഒരു സിഗ്നൽ അയയ്ക്കുന്നു.

വർണ്ണ കാലിബ്രേഷൻ

വർണ്ണ കാലിബ്രേഷൻ പ്രോജക്റ്റിന്റെ ലക്ഷ്യം പുതിയ ലൈറ്റിംഗ് അവസ്ഥകളിലേക്ക് തിരിച്ചറിയാവുന്ന അടയാളപ്പെടുത്തുന്ന നിറങ്ങളുടെ ശ്രേണി ക്രമീകരിക്കുക എന്നതായിരുന്നു. അത്തരം ക്രമീകരണങ്ങളില്ലാതെ, സ്റ്റോപ്പ് ലൈനുകൾ, ലെയ്ൻ സെപ്പറേറ്ററുകൾ, റോഡ് അതിർത്തികൾ എന്നിവയുടെ തിരിച്ചറിയൽ തെറ്റായി. പങ്കെടുക്കുന്നവർ മാർക്ക്അപ്പ് വർണ്ണ പാറ്റേണുകളുടെ പ്രീപ്രോസസ്സിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒരു പരിഹാരം നിർദ്ദേശിച്ചു: ചുവപ്പ്, മഞ്ഞ, വെള്ള.

ഈ നിറങ്ങളിൽ ഓരോന്നിനും HSV അല്ലെങ്കിൽ RGB മൂല്യങ്ങളുടെ ഒരു പ്രീസെറ്റ് ശ്രേണിയുണ്ട്. ഈ ശ്രേണി ഉപയോഗിച്ച്, അനുയോജ്യമായ നിറങ്ങൾ അടങ്ങിയ ഫ്രെയിമിന്റെ എല്ലാ മേഖലകളും കണ്ടെത്തി, ഏറ്റവും വലുത് തിരഞ്ഞെടുത്തു. ഈ പ്രദേശം ഓർമ്മിക്കേണ്ട നിറമായി കണക്കാക്കുന്നു. പുതിയ വർണ്ണ ശ്രേണി കണക്കാക്കാൻ ശരാശരിയും സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഡീവിയേഷനും കണക്കാക്കുന്നത് പോലുള്ള സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കൽ ഫോർമുലകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഈ ശ്രേണി Duckiebot-ന്റെ ക്യാമറ കോൺഫിഗറേഷൻ ഫയലുകളിൽ രേഖപ്പെടുത്തുകയും പിന്നീട് ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യാം. വിവരിച്ച സമീപനം മൂന്ന് നിറങ്ങളിലും പ്രയോഗിച്ചു, ആത്യന്തികമായി ഓരോ മാർക്ക്അപ്പ് വർണ്ണങ്ങൾക്കും ശ്രേണികൾ രൂപീകരിക്കുന്നു.

അടയാളപ്പെടുത്തൽ വസ്തുക്കൾ ഗ്ലോസി ടേപ്പ് ഉപയോഗിച്ച സന്ദർഭങ്ങളിലൊഴികെ, ടെസ്റ്റുകൾ അടയാളപ്പെടുത്തൽ വരകൾക്ക് ഏതാണ്ട് തികഞ്ഞ അംഗീകാരം കാണിച്ചു, പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകളെ വളരെ ശക്തമായി പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു, ക്യാമറയുടെ വ്യൂവിംഗ് ആംഗിളിൽ നിന്ന് അടയാളങ്ങൾ അതിന്റെ യഥാർത്ഥ നിറം പരിഗണിക്കാതെ തന്നെ വെളുത്തതായി കാണപ്പെട്ടു.

ഡക്ക് ടാക്സി

ഡക്ക് ടാക്‌സി പദ്ധതിയിൽ നഗരത്തിൽ ഒരു താറാവ് യാത്രക്കാരനെ തിരയുന്നതിനായി ഒരു അൽഗോരിതം നിർമ്മിക്കുകയും തുടർന്ന് ആവശ്യമുള്ള സ്ഥലത്തേക്ക് കൊണ്ടുപോകുകയും ചെയ്തു. പങ്കെടുക്കുന്നവർ ഈ പ്രശ്നം രണ്ടായി വിഭജിച്ചു: ഗ്രാഫിനൊപ്പം കണ്ടെത്തലും ചലനവും.

ചുവന്ന ത്രികോണം (കൊക്ക്) ഉപയോഗിച്ച് മഞ്ഞയായി തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയുന്ന ഫ്രെയിമിലെ ഏതെങ്കിലും പ്രദേശമാണ് താറാവ് എന്ന് അനുമാനിച്ചാണ് വിദ്യാർത്ഥികൾ താറാവ് കണ്ടെത്തൽ നടത്തിയത്. അടുത്ത ഫ്രെയിമിൽ അത്തരമൊരു പ്രദേശം കണ്ടെത്തിയാലുടൻ, റോബോട്ട് അതിനെ സമീപിക്കുകയും ഒരു യാത്രക്കാരന്റെ ലാൻഡിംഗ് അനുകരിച്ച് കുറച്ച് നിമിഷങ്ങൾ നിർത്തുകയും വേണം.

തുടർന്ന്, മുഴുവൻ ഡക്കിടൗണിന്റെയും റോഡ് ഗ്രാഫും ബോട്ടിന്റെ സ്ഥാനവും മുൻകൂറായി മെമ്മറിയിൽ സൂക്ഷിക്കുകയും ലക്ഷ്യസ്ഥാനം ഇൻപുട്ടായി സ്വീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, പങ്കെടുക്കുന്നവർ ഗ്രാഫിലെ പാതകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന് ഡിക്‌സ്ട്രയുടെ അൽഗോരിതം ഉപയോഗിച്ച് ഡിപ്പാർച്ചർ പോയിന്റിൽ നിന്ന് അറൈവൽ പോയിന്റിലേക്ക് ഒരു പാത നിർമ്മിക്കുന്നു. . ഔട്ട്പുട്ട് ഒരു കൂട്ടം കമാൻഡുകളായി അവതരിപ്പിക്കുന്നു - ഇനിപ്പറയുന്ന ഓരോ കവലകളിലും തിരിയുന്നു.

റോഡുകളുടെ ഗ്രാഫ്

ഈ പദ്ധതിയുടെ ലക്ഷ്യം ഒരു ഗ്രാഫ് നിർമ്മിക്കുക എന്നതായിരുന്നു - ഡക്കിടൗണിലെ റോഡുകളുടെ ഒരു ശൃംഖല. തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ഗ്രാഫിന്റെ നോഡുകൾ കവലകളാണ്, ആർക്കുകൾ റോഡുകളാണ്. ഇത് ചെയ്യുന്നതിന്, ഡക്കീബോട്ട് നഗരം പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും അതിന്റെ റൂട്ട് വിശകലനം ചെയ്യുകയും വേണം.

പ്രോജക്റ്റിന്റെ പ്രവർത്തന സമയത്ത്, ഒരു വെയ്റ്റഡ് ഗ്രാഫ് സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള ആശയം പരിഗണിക്കപ്പെട്ടു, പക്ഷേ പിന്നീട് നിരസിച്ചു, അതിൽ ഒരു എഡ്ജിന്റെ വില നിർണ്ണയിക്കുന്നത് കവലകൾക്കിടയിലുള്ള ദൂരം (യാത്രയ്ക്കുള്ള സമയം) ആണ്. ഈ ആശയം നടപ്പിലാക്കുന്നത് വളരെ അധ്വാനമുള്ളതായി മാറി, സ്കൂളിനുള്ളിൽ ഇതിന് മതിയായ സമയമില്ല.

ഡക്കീബോട്ട് അടുത്ത കവലയിൽ എത്തുമ്പോൾ, അത് ഇതുവരെ നടന്നിട്ടില്ലാത്ത കവലയിൽ നിന്ന് പുറത്തേക്ക് പോകുന്ന റോഡ് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നു. എല്ലാ കവലകളിലെയും എല്ലാ റോഡുകളും കടന്നുപോകുമ്പോൾ, സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട ഇന്റർസെക്ഷൻ അഡ്‌ജസെൻസികളുടെ ലിസ്റ്റ് ബോട്ടിന്റെ മെമ്മറിയിൽ നിലനിൽക്കും, അത് ഗ്രാഫ്വിസ് ലൈബ്രറി ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ചിത്രമാക്കി മാറ്റുന്നു.

പങ്കെടുക്കുന്നവർ നിർദ്ദേശിച്ച അൽഗോരിതം ക്രമരഹിതമായ ഒരു ഡക്കീടൗണിന് അനുയോജ്യമല്ല, എന്നാൽ സ്കൂളിനുള്ളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന നാല് കവലകളുള്ള ഒരു ചെറിയ പട്ടണത്തിന് നന്നായി പ്രവർത്തിച്ചു. ഇന്റർസെക്‌ഷൻ ഐഡന്റിഫയർ അടങ്ങുന്ന ഓരോ ഇന്റർസെക്ഷനിലും ഒരു ArUco മാർക്കർ ചേർക്കുക എന്നതായിരുന്നു കവലകൾ ഓടിക്കുന്ന ക്രമം ട്രാക്ക് ചെയ്യാൻ ഉദ്ദേശിച്ചത്.
പങ്കെടുക്കുന്നവർ വികസിപ്പിച്ച അൽഗോരിതം ഡയഗ്രം ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

പട്രോൾ കാർ

ഡക്കീടൗൺ നഗരത്തിൽ ലംഘിക്കുന്ന ബോട്ടിനെ തിരഞ്ഞുപിടിച്ച് പിടികൂടുക എന്നതാണ് ഈ പദ്ധതിയുടെ ലക്ഷ്യം. ഒരു പട്രോളിംഗ് ബോട്ട് ഒരു നഗര റോഡിന്റെ പുറം വളയത്തിലൂടെ നീങ്ങണം, അറിയപ്പെടുന്ന നുഴഞ്ഞുകയറ്റ ബോട്ടിനായി തിരയുന്നു. നുഴഞ്ഞുകയറ്റക്കാരനെ കണ്ടെത്തിയ ശേഷം, പട്രോളിംഗ് ബോട്ട് നുഴഞ്ഞുകയറ്റക്കാരനെ പിന്തുടരുകയും നിർത്താൻ നിർബന്ധിക്കുകയും വേണം.

ഒരു ഫ്രെയിമിൽ ഒരു ബോട്ട് കണ്ടെത്തുന്നതിനും അതിൽ ഒരു നുഴഞ്ഞുകയറ്റക്കാരനെ തിരിച്ചറിയുന്നതിനുമുള്ള ഒരു ആശയം തിരഞ്ഞാണ് ജോലി ആരംഭിച്ചത്. യഥാർത്ഥ കാറുകൾക്ക് സംസ്ഥാന രജിസ്ട്രേഷൻ നമ്പറുകൾ ഉള്ളതുപോലെ - നഗരത്തിലെ ഓരോ ബോട്ടും പിന്നിൽ ഒരു അദ്വിതീയ മാർക്കർ ഉപയോഗിച്ച് സജ്ജീകരിക്കാൻ ടീം നിർദ്ദേശിച്ചു. ഇതിനായി ArUco മാർക്കറുകൾ തിരഞ്ഞെടുത്തു. അവയ്‌ക്കൊപ്പം പ്രവർത്തിക്കാൻ എളുപ്പമുള്ളതിനാൽ ബഹിരാകാശത്തെ മാർക്കറിന്റെ ഓറിയന്റേഷനും അതിലേക്കുള്ള ദൂരവും നിർണ്ണയിക്കാൻ നിങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നതിനാൽ അവ മുമ്പ് ഡക്കിടൗണിൽ ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു.

അടുത്തതായി, പട്രോളിംഗ് ബോട്ട് കവലകളിൽ നിർത്താതെ പുറം വൃത്തത്തിൽ കർശനമായി നീങ്ങുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. സ്ഥിരസ്ഥിതിയായി, ഡക്കീബോട്ട് ഒരു പാതയിലൂടെ നീങ്ങുകയും സ്റ്റോപ്പ് ലൈനിൽ നിർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. തുടർന്ന്, റോഡ് അടയാളങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെ, അദ്ദേഹം കവലയുടെ കോൺഫിഗറേഷൻ നിർണ്ണയിക്കുകയും കവല കടന്നുപോകുന്ന ദിശയെക്കുറിച്ച് ഒരു തിരഞ്ഞെടുപ്പ് നടത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. വിവരിച്ച ഓരോ ഘട്ടങ്ങൾക്കും, റോബോട്ടിന്റെ ഫിനിറ്റ് സ്റ്റേറ്റ് മെഷീന്റെ അവസ്ഥകളിലൊന്ന് ഉത്തരവാദിയാണ്. കവലയിലെ സ്റ്റോപ്പുകൾ ഒഴിവാക്കാൻ, ടീം സ്റ്റേറ്റ് മെഷീൻ മാറ്റി, അങ്ങനെ സ്റ്റോപ്പ് ലൈനിലേക്ക് അടുക്കുമ്പോൾ, ബോട്ട് ഉടൻ തന്നെ കവലയിലൂടെ നേരെ ഡ്രൈവ് ചെയ്യുന്ന അവസ്ഥയിലേക്ക് മാറി.

നുഴഞ്ഞുകയറ്റ ബോട്ട് നിർത്തുന്നതിനുള്ള പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുകയായിരുന്നു അടുത്ത ഘട്ടം. നഗരത്തിലെ ഓരോ ബോട്ടുകളിലേക്കും പട്രോൾ ബോട്ടിന് SSH ആക്‌സസ് ഉണ്ടായിരിക്കുമെന്ന് ടീം അനുമാനിച്ചു, അതായത്, ഏത് ഓതറൈസേഷൻ ഡാറ്റയെക്കുറിച്ചും ഓരോ ബോട്ടിനും എന്ത് ഐഡി ഉണ്ടെന്നും ചില വിവരങ്ങൾ ഉണ്ട്. അങ്ങനെ, നുഴഞ്ഞുകയറ്റക്കാരനെ കണ്ടെത്തിയതിന് ശേഷം, പട്രോളിംഗ് ബോട്ട് SSH വഴി ഇൻട്രൂഡർ ബോട്ടുമായി ബന്ധിപ്പിക്കാൻ തുടങ്ങി, അതിന്റെ സിസ്റ്റം ഷട്ട്ഡൗൺ ചെയ്തു.

ഷട്ട്ഡൗൺ കമാൻഡ് പൂർത്തിയായെന്ന് സ്ഥിരീകരിച്ച ശേഷം, പട്രോളിംഗ് ബോട്ടും നിർത്തി.
ഒരു പട്രോൾ റോബോട്ടിന്റെ പ്രവർത്തന അൽഗോരിതം ഇനിപ്പറയുന്ന ഡയഗ്രമായി പ്രതിനിധീകരിക്കാം:

പ്രോജക്ടുകളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു

സ്‌ക്രമ്മിന് സമാനമായ ഒരു ഫോർമാറ്റിലാണ് ജോലി സംഘടിപ്പിച്ചത്: എല്ലാ ദിവസവും രാവിലെ വിദ്യാർത്ഥികൾ ഇന്നത്തെ ദിവസത്തേക്കുള്ള ടാസ്‌ക്കുകൾ ആസൂത്രണം ചെയ്തു, വൈകുന്നേരം അവർ ചെയ്ത ജോലിയെക്കുറിച്ച് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു.

ആദ്യത്തേയും അവസാനത്തേയും ദിവസങ്ങളിൽ, ചുമതലയും അത് എങ്ങനെ പരിഹരിക്കാമെന്നും വിവരിക്കുന്ന അവതരണങ്ങൾ വിദ്യാർത്ഥികൾ തയ്യാറാക്കി. വിദ്യാർത്ഥികൾ അവരുടെ തിരഞ്ഞെടുത്ത പദ്ധതികൾ പിന്തുടരാൻ സഹായിക്കുന്നതിന്, റഷ്യയിൽ നിന്നും അമേരിക്കയിൽ നിന്നുമുള്ള അധ്യാപകർ പ്രോജക്റ്റുകളുടെ ജോലി നടക്കുന്ന മുറികളിൽ നിരന്തരം സന്നിഹിതരായിരുന്നു, ചോദ്യങ്ങൾക്ക് ഉത്തരം നൽകി. പ്രധാനമായും ഇംഗ്ലീഷിലായിരുന്നു ആശയവിനിമയം.

ഫലങ്ങളും അവയുടെ പ്രകടനവും

പ്രോജക്റ്റുകളുടെ പ്രവർത്തനം ഒരാഴ്ച നീണ്ടുനിന്നു, അതിനുശേഷം വിദ്യാർത്ഥികൾ അവരുടെ ഫലങ്ങൾ അവതരിപ്പിച്ചു. എല്ലാവരും ഈ സ്കൂളിൽ പഠിച്ച കാര്യങ്ങൾ, അവർ പഠിച്ച ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട പാഠങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്, അവർ ഇഷ്ടപ്പെട്ടതോ ഇഷ്ടപ്പെടാത്തതോ ആയ കാര്യങ്ങളെക്കുറിച്ച് സംസാരിക്കുന്ന അവതരണങ്ങൾ തയ്യാറാക്കി. അതിനുശേഷം, ഓരോ ടീമും അവരുടെ പ്രോജക്റ്റ് അവതരിപ്പിച്ചു. എല്ലാ ടീമുകളും അവരുടെ ചുമതലകൾ പൂർത്തിയാക്കി.

കളർ കാലിബ്രേഷൻ നടപ്പിലാക്കുന്ന ടീം മറ്റുള്ളവരേക്കാൾ വേഗത്തിൽ പ്രോജക്റ്റ് പൂർത്തിയാക്കി, അതിനാൽ അവരുടെ പ്രോഗ്രാമിനായി ഡോക്യുമെന്റേഷൻ തയ്യാറാക്കാനും അവർക്ക് സമയമുണ്ടായിരുന്നു. റോഡ് ഗ്രാഫിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ടീം, പ്രോജക്റ്റ് പ്രകടനത്തിന് മുമ്പുള്ള അവസാന ദിവസം പോലും, അവരുടെ അൽഗോരിതം പരിഷ്കരിക്കാനും ശരിയാക്കാനും ശ്രമിച്ചു.

തീരുമാനം

സ്കൂൾ പൂർത്തിയാക്കിയ ശേഷം, മുൻകാല പ്രവർത്തനങ്ങൾ വിലയിരുത്താനും സ്കൂൾ അവരുടെ പ്രതീക്ഷകൾ എത്ര നന്നായി നിറവേറ്റി, അവർ നേടിയ കഴിവുകൾ തുടങ്ങിയ ചോദ്യങ്ങൾക്ക് ഉത്തരം നൽകാനും ഞങ്ങൾ വിദ്യാർത്ഥികളോട് ആവശ്യപ്പെട്ടു. ഒരു ടീമിൽ പ്രവർത്തിക്കാനും ജോലികൾ വിതരണം ചെയ്യാനും സമയം ആസൂത്രണം ചെയ്യാനും പഠിച്ചതായി എല്ലാ വിദ്യാർത്ഥികളും അഭിപ്രായപ്പെട്ടു.

വിദ്യാർഥികൾ പഠിച്ച കോഴ്സുകളുടെ പ്രയോജനവും ബുദ്ധിമുട്ടും വിലയിരുത്താനും ആവശ്യപ്പെട്ടു. ഇവിടെ രണ്ട് കൂട്ടം മൂല്യനിർണ്ണയങ്ങൾ രൂപീകരിച്ചു: ചിലർക്ക് കോഴ്‌സുകൾ വലിയ ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ സൃഷ്ടിച്ചില്ല, മറ്റുള്ളവർ അവയെ വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ളതായി റേറ്റുചെയ്‌തു.

ഒരു പ്രത്യേക ഫീൽഡിൽ തുടക്കക്കാർക്ക് ആക്സസ് ചെയ്യാവുന്ന തരത്തിൽ തുടരുന്നതിലൂടെയും പരിചയസമ്പന്നരായ വിദ്യാർത്ഥികൾക്ക് ആവർത്തനത്തിനും ഏകീകരണത്തിനുമുള്ള സാമഗ്രികൾ നൽകിക്കൊണ്ട് സ്കൂൾ ശരിയായ സ്ഥാനം സ്വീകരിച്ചുവെന്നാണ് ഇതിനർത്ഥം. പ്രോഗ്രാമിംഗ് കോഴ്‌സ് (പൈത്തൺ) മിക്കവാറും എല്ലാവരും സങ്കീർണ്ണമല്ലാത്തതും എന്നാൽ ഉപയോഗപ്രദവുമായതായി ശ്രദ്ധിക്കപ്പെട്ടു എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. വിദ്യാർത്ഥികൾ പറയുന്നതനുസരിച്ച്, ഏറ്റവും ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള കോഴ്സ് "കമ്പ്യൂട്ടർ ആർക്കിടെക്ചർ" ആയിരുന്നു.

സ്‌കൂളിന്റെ ശക്തിയും ദൗർബല്യവും സംബന്ധിച്ച് വിദ്യാർത്ഥികളോട് ചോദിച്ചപ്പോൾ, തിരഞ്ഞെടുത്ത അദ്ധ്യാപന ശൈലി തങ്ങൾക്ക് ഇഷ്ടപ്പെട്ടതായി പലരും പ്രതികരിച്ചു, അതിൽ അദ്ധ്യാപകർ ഉടനടി വ്യക്തിപരമായ സഹായം നൽകുകയും ചോദ്യങ്ങൾക്ക് ഉത്തരം നൽകുകയും ചെയ്തു.

തങ്ങളുടെ ജോലികളുടെ ദൈനംദിന ആസൂത്രണ രീതിയിലും അവരുടേതായ സമയപരിധി നിശ്ചയിക്കുന്ന രീതിയിലും പ്രവർത്തിക്കാൻ അവർ ഇഷ്ടപ്പെടുന്നതായും വിദ്യാർത്ഥികൾ അഭിപ്രായപ്പെട്ടു. പോരായ്മകൾ എന്ന നിലയിൽ, ബോട്ടുമായി പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ ആവശ്യമായ അറിവിന്റെ അഭാവം വിദ്യാർത്ഥികൾ ശ്രദ്ധിച്ചു: ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, അതിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനങ്ങളും തത്വങ്ങളും മനസ്സിലാക്കുക.

സ്കൂൾ അവരുടെ പ്രതീക്ഷകളെ കവിയുന്നുവെന്ന് മിക്കവാറും എല്ലാ വിദ്യാർത്ഥികളും അഭിപ്രായപ്പെട്ടു, ഇത് സ്കൂൾ സംഘടിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ശരിയായ ദിശയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. അതിനാൽ, അടുത്ത സ്കൂൾ സംഘടിപ്പിക്കുമ്പോൾ പൊതുവായ തത്ത്വങ്ങൾ പാലിക്കണം, അത് കണക്കിലെടുക്കുകയും സാധ്യമെങ്കിൽ, വിദ്യാർത്ഥികളും അധ്യാപകരും രേഖപ്പെടുത്തിയ പോരായ്മകൾ ഇല്ലാതാക്കുകയും, ഒരുപക്ഷേ കോഴ്സുകളുടെ പട്ടികയോ അവരുടെ അധ്യാപന സമയമോ മാറ്റുകയും വേണം.

ലേഖന രചയിതാക്കൾ: ടീം മൊബൈൽ റോബോട്ട് അൽഗോരിതങ്ങളുടെ ലബോറട്ടറി в ജെറ്റ് ബ്രെയിൻസ് റിസർച്ച്.

PS ഞങ്ങളുടെ കോർപ്പറേറ്റ് ബ്ലോഗിന് ഒരു പുതിയ പേരുണ്ട്. ഇപ്പോൾ ഇത് ജെറ്റ് ബ്രെയിൻസിന്റെ വിദ്യാഭ്യാസ പദ്ധതികൾക്കായി സമർപ്പിക്കും.

അവലംബം: www.habr.com