लेगो माइंडस्टॉर्म्स एज्युकेशन EV3 + मायक्रोपायथॉन: प्रौढ भाषेत मुलांच्या बांधकामाचा प्रोग्रामिंग

हॅलो, हॅब्र! आम्ही आधीच सांगितले LEGO MINDSTORMS Education EV3 प्लॅटफॉर्म बद्दल. या व्यासपीठाची मुख्य उद्दिष्टे म्हणजे व्यावहारिक उदाहरणांद्वारे शिकणे, स्टीम कौशल्ये विकसित करणे आणि अभियांत्रिकी मानसिकता विकसित करणे. मेकॅनिक्स आणि डायनॅमिक्सचा अभ्यास करण्यासाठी प्रयोगशाळेच्या कामासाठी याचा वापर केला जाऊ शकतो. LEGO विटांपासून बनविलेले प्रयोगशाळेचे बेंच आणि डेटा रेकॉर्डिंग आणि प्रोसेसिंगसाठी उपयुक्तता प्रयोगांना अधिक मनोरंजक आणि दृश्यमान बनवतात आणि मुलांना भौतिकशास्त्र अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यास मदत करतात. उदाहरणार्थ, विद्यार्थी मेल्टिंग पॉइंट डेटा संकलित करू शकतात आणि ते व्यवस्थापित करण्यासाठी अॅप वापरू शकतात आणि आलेखामध्ये सादर करू शकतात. पण ही फक्त सुरुवात आहे: आज आम्ही तुम्हाला या संचाला मायक्रोपायथॉन प्रोग्रामिंग वातावरणात पूरक कसे बनवायचे आणि रोबोटिक्स शिकवण्यासाठी कसे वापरायचे ते सांगू.

EV3 वापरून प्रोग्रामिंग शिका

आधुनिक शाळकरी मुले रंगीत परिणाम पाहू इच्छितात. होय, जर प्रोग्रामने कन्सोलवर अंक मुद्रित केले तर ते कंटाळले आहेत, आणि त्यांना रंग आलेख, आकृत्या पहायचे आहेत आणि वास्तविक रोबोट तयार करायचे आहेत जे हलवतात आणि आदेशांचे पालन करतात. मुलांसाठी नियमित कोड देखील खूप क्लिष्ट वाटतो, त्यामुळे काहीतरी सोपे करून शिकणे सुरू करणे चांगले.

मूलभूत EV3 प्रोग्रामिंग वातावरण LabVIEW ग्राफिकल भाषेवर आधारित आहे आणि आपल्याला दृष्यदृष्ट्या रोबोटसाठी अल्गोरिदम निर्दिष्ट करण्यास अनुमती देते: आदेश ब्लॉक्सच्या स्वरूपात सादर केले जातात जे ड्रॅग आणि कनेक्ट केले जाऊ शकतात.

जेव्हा आपल्याला अल्गोरिदम कसे तयार केले जातात हे दर्शविण्याची आवश्यकता असते तेव्हा ही पद्धत चांगली कार्य करते, परंतु मोठ्या संख्येने ब्लॉक असलेल्या प्रोग्रामसाठी ती योग्य नाही. परिस्थिती अधिक जटिल होत असताना, कोडसह प्रोग्रामिंगकडे जाणे आवश्यक आहे, परंतु मुलांसाठी हे पाऊल उचलणे कठीण आहे. 

येथे काही युक्त्या आहेत, त्यापैकी एक म्हणजे कोड ब्लॉक्स प्रमाणेच कार्य करतो हे दाखवणे. EV3 वातावरणात, हे मायक्रोपायथॉन इंटिग्रेशनद्वारे शक्य आहे, त्यामुळे मुले मायक्रोसॉफ्टच्या व्हिज्युअल स्टुडिओ कोडमधील मूलभूत ब्लॉक प्रोग्रामिंग वातावरण आणि पायथन या दोन्हीमध्ये समान प्रोग्राम तयार करू शकतात. ते पाहतात की दोन्ही पद्धती समान कार्य करतात, परंतु कोड वापरून जटिल समस्या सोडवणे अधिक सोयीचे आहे.

MicroPython वर स्विच करत आहे

EV3 वातावरण ARM9 प्रोसेसरवर तयार केले आहे आणि विकासकांनी जाणूनबुजून आर्किटेक्चर उघडे ठेवले आहे. या सोल्यूशनमुळे पर्यायी फर्मवेअर रोल आउट करणे शक्य झाले, ज्यापैकी एक मायक्रोपायथॉनसह कार्य करण्यासाठी प्रतिमा होती. हे तुम्हाला तुमचे EV3 प्रोग्राम करण्यासाठी पायथन वापरण्याची परवानगी देते, किटला वास्तविक जीवनातील कार्यांच्या अगदी जवळ आणते. 

प्रारंभ करण्यासाठी, आपल्याला डाउनलोड करणे आवश्यक आहे EV3 MicroPython प्रतिमा कोणत्याही मायक्रोएसडी कार्डवर, ते EV3 मायक्रोकॉम्प्युटरमध्ये स्थापित करा आणि ते चालू करा. मग आपण स्थापित करणे आवश्यक आहे विनामूल्य विस्तार व्हिज्युअल स्टुडिओसाठी. आणि आपण काम सुरू करू शकता. 

MycroPython मध्ये पहिला रोबोट प्रोग्रामिंग

आमच्या वर साइट रोबोटिक्सच्या मूलभूत संकल्पनांवर प्रभुत्व मिळवण्यासाठी अनेक धडे आहेत. EV3 मॉडेल्स मुलांना मूलभूत गोष्टींची ओळख करून देतात जी स्व-ड्रायव्हिंग कार, फॅक्टरी असेंबली रोबोट्स आणि CNC मशीनमध्ये वापरली जातात. 

आम्ही ड्रॉईंग मशीनचे उदाहरण घेऊ, ज्याला नमुने आणि भौमितिक आकार काढण्यास शिकवले जाऊ शकते. हे प्रकरण प्रौढ वेल्डिंग किंवा मिलिंग रोबोट्सची एक सरलीकृत आवृत्ती आहे आणि शाळकरी मुलांना शिकवण्यासाठी मायक्रोपायथॉनच्या संयोगाने EV3 कसे वापरले जाऊ शकते हे दर्शविते. आणि ड्रॉइंग मशीन वडिलांसाठी मुद्रित सर्किट बोर्डमध्ये छिद्रे चिन्हांकित करू शकते, परंतु हे आणखी एक स्तर आहे ज्यासाठी गणित आवश्यक आहे.

कामासाठी आम्हाला आवश्यक आहे:

• LEGO MINDSTORMS Education EV3 कोर सेट; 
• चेकर्ड पेपरची मोठी शीट;
• रंगीत मार्कर. 

रोबोटची असेंब्ली स्वतःमध्ये आहे सूचना, आणि आपण प्रोग्रामिंग उदाहरण पाहू.

प्रथम आम्ही EV3 मॉड्यूल लायब्ररी सुरू करतो:

#!/usr/bin/env pybricks-micropython
from pybricks import ev3brick as brick
from pybricks.ev3devices import (Motor, TouchSensor, ColorSensor, GyroSensor)
from pybricks.parameters import Port, Stop, Direction, Color, ImageFile
from pybricks.tools import wait

आम्ही एक प्लॅटफॉर्म सेट करतो जो पोर्ट बी मध्ये मोटरप्रमाणे हँडल फिरवतो. आम्ही दोन-स्टेज गियर ट्रेनचा गीअर रेशो अनुक्रमे 20-12-28 दात असलेल्या सेट करतो.

turntable_motor = Motor(Port.B, Direction.CLOCKWISE, [20, 12, 28])

आम्ही पोर्ट सी मधील मोटर म्हणून हँडलसाठी उचलण्याची यंत्रणा कॉन्फिगर करतो:

seesaw_motor = Motor(Port.C)

आम्ही पोर्ट 2 मध्ये हँडलच्या झुकावच्या कोनाचे मोजमाप करणारा जायरोस्कोप कॉन्फिगर करतो:

gyro_sensor = GyroSensor(Port.S2)

आम्ही पोर्ट 3 मध्ये कलर सेन्सर कॉन्फिगर करतो. ड्रॉईंग मशीनच्या खाली पांढरा कागद शोधण्यासाठी सेन्सरचा वापर केला जातो:

color_sensor = ColorSensor(Port.S3)

आम्ही पोर्ट 4 मध्ये टच सेन्सर कॉन्फिगर करतो. जेव्हा सेन्सर दाबला जातो तेव्हा रोबोट रेखांकन सुरू करतो:

touch_sensor = TouchSensor(Port.S4)

आम्ही हँडल वाढवणारी आणि कमी करणारी फंक्शन्स परिभाषित करतो:

def pen_holder_raise():
  seesaw_motor.run_target(50, 25, Stop.HOLD)
  wait(1000)

def pen_holder_lower():
  seesaw_motor.run_target(50, 0, Stop.HOLD)
  wait(1000)

हँडलला दिलेल्या कोनात किंवा विशिष्ट कोनात फिरवण्यासाठी आम्ही फंक्शन परिभाषित करतो:

def pen_holder_turn_to(target_angle):
  if target_angle > gyro_sensor.angle():

लक्ष्य कोन सध्याच्या गायरो सेन्सर कोनापेक्षा मोठा असल्यास, सकारात्मक वेगाने घड्याळाच्या दिशेने सुरू ठेवा:

    turntable_motor.run(70)
	
while gyro_sensor.angle() < target_angle:
  	
pass
  elif target_angle < gyro_sensor.angle():

लक्ष्य कोन सध्याच्या गायरो सेन्सरपेक्षा कमी असल्यास, घड्याळाच्या उलट दिशेने हलवा:

    turntable_motor.run(-70)
	
while gyro_sensor.angle() > target_angle:
  	
pass

लक्ष्य कोन गाठल्यावर फिरणारा प्लॅटफॉर्म थांबवा:

  turntable_motor.stop(Stop.BRAKE)

वरच्या स्थितीत हँडलची प्रारंभिक स्थिती सेट करा:

pen_holder_raise()

आता प्रोग्रामचा मुख्य भाग येतो - एक अंतहीन लूप. EV3 प्रथम पांढरा कागद किंवा निळा स्टार्ट स्क्वेअर शोधण्यासाठी कलर सेन्सरची आणि टच सेन्सर दाबण्याची प्रतीक्षा करते. मग तो एक नमुना काढतो, सुरुवातीच्या स्थितीकडे परत येतो आणि सर्वकाही पुन्हा करतो.

जेव्हा डिव्हाइस तयार नसते, तेव्हा कंट्रोलरवरील एलईडी लाल होतात आणि एलसीडी स्क्रीनवर "थंब्स डाउन" प्रतिमा प्रदर्शित होते:

while True:
  brick.light(Color.RED)
  brick.display.image(ImageFile.THUMBS_DOWN)

आम्ही कलर सेन्सर निळा किंवा पांढरा मोजेपर्यंत प्रतीक्षा करतो, एलईडी रंग हिरवा सेट करतो, एलसीडी स्क्रीनवर “थम्ब्स अप” प्रतिमा प्रदर्शित करतो आणि डिव्हाइस वापरासाठी तयार असल्याची तक्रार करतो:

  while color_sensor.color() not in (Color.BLUE, Color.WHITE):
	
wait(10)
  brick.light(Color.GREEN)
  brick.display.image(ImageFile.THUMBS_UP)

आम्ही टच सेन्सर दाबण्याची प्रतीक्षा करतो, कोन मूल्य 0 जायरोस्कोपिक सेन्सरला नियुक्त करतो आणि रेखांकन सुरू करतो:

  while not touch_sensor.pressed():
	
wait(10)
  gyro_sensor.reset_angle(0)
  pen_holder_turn_to(15)
  pen_holder_lower()
  pen_holder_turn_to(30)
  pen_holder_raise()
  pen_holder_turn_to(45)
  pen_holder_lower()
  pen_holder_turn_to(60)

पेन होल्डर वर करा आणि त्यास त्याच्या मूळ स्थितीत परत करा:

  pen_holder_raise()
  pen_holder_turn_to(0)</i>

हा आम्ही तयार केलेला साधा प्रोग्राम आहे. आणि आता आम्ही ते लाँच करतो आणि मसुदा तयार करणारा रोबोट कृतीत पाहू. 

अशी उदाहरणे काय देतात?

EV3 हे STEM करिअरसाठी करिअर मार्गदर्शन साधन आहे आणि अभियांत्रिकी करिअरमधील प्रवेश बिंदू आहे. याचा उपयोग व्यावहारिक समस्या सोडवण्यासाठी केला जाऊ शकतो, मुले तांत्रिक विकास आणि औद्योगिक रोबोट तयार करण्याचा अनुभव घेतात, वास्तविक परिस्थितीचे अनुकरण करण्यास शिकतात, कार्यक्रम समजून घेतात आणि अल्गोरिदमचे विश्लेषण करतात आणि मूलभूत प्रोग्रामिंग रचनांमध्ये मास्टर करतात.

MicroPython समर्थन EV3 प्लॅटफॉर्मला हायस्कूल शिकवण्यासाठी योग्य बनवते. विद्यार्थी सर्वात लोकप्रिय आधुनिक भाषेतील प्रोग्रामर म्हणून स्वतःचा प्रयत्न करू शकतात आणि प्रोग्रामिंग आणि अभियांत्रिकी डिझाइनशी संबंधित व्यवसायांशी परिचित होऊ शकतात. EV3 किट दाखवतात की कोडींग भयावह नाही, तुम्हाला गंभीर अभियांत्रिकी आव्हानांसाठी तयार करतात आणि तांत्रिक कौशल्यांमध्ये प्राविण्य मिळवण्याच्या दिशेने पहिले पाऊल उचलण्यात मदत करतात. आणि जे शाळांमध्ये काम करतात आणि शिक्षणाशी निगडीत आहेत त्यांच्यासाठी आम्ही तयारी केली आहे धडे कार्यक्रम आणि शैक्षणिक साहित्य. विशिष्ट कार्ये करताना कोणती कौशल्ये विकसित केली जातात आणि प्राप्त केलेली कौशल्ये प्रशिक्षण मानकांशी कशी संबंधित आहेत हे ते तपशीलवार वर्णन करतात.

स्त्रोत: www.habr.com