Waxaa jira koorasyo badan oo heer sare ah oo adduunka ah ee waxbarashada injineernimada, laakiin inta badan manhajka la dhisay hareerahooda wuxuu la ildaran yahay hal cillad oo halis ah - la'aanta isku xirnaanta wanaagsan ee mawduucyada kala duwan. Mid ayaa laga yaabaa inuu diido: sidee bay tani u noqon kartaa?
Marka la samaynayo barnaamij tababar, shuruudo iyo nidaam cad oo culuumta lagu baranayo ayaa la tilmaamayaa koorso kasta. Tusaale ahaan, si aad u dhisto oo aad u barnaamijto robot-guuradeed hore, waxaad u baahan tahay inaad taqaano makaanikada yar si aad u abuurto qaab dhismeedkeeda; aasaaska korontada ee heerka sharciyada Ohm/Kirchhoff, matalaadda calaamadaha dhijitaalka ah iyo kuwa analoogga ah; hawlgallada vectors iyo matrices si loo qeexo isku-dubarid nidaamyada iyo dhaqdhaqaaqa robot-ka ee meel bannaan; aasaasiga ah ee barnaamijyada heerka bandhigga xogta, algorithms fudud iyo qaab-dhismeedka wareejinta gacanta, iwm. si loo qeexo hab-dhaqanka.
Waxaas oo dhan miyay ku jiraan koorsooyin jaamacadeed? Dabcan leeyihiin. Si kastaba ha ahaatee, sharciyada Ohm/Kirchhoff waxaan helnaa heerkulbeegyada iyo aragtida goobta; marka lagu daro hawlgallada matrices iyo vectors, qofku waa inuu wax ka qabtaa foomamka Jordan; xagga barnaamijyada, barashada polymorphism - mawduucyada aan had iyo jeer loo baahnayn si loo xalliyo dhibaato fudud oo la taaban karo.
Waxbarashada jaamacadeed waa mid aad u ballaaran - ardaygu waxa uu ku socdaa waji ballaadhan oo inta badan ma arko macnaha iyo macnaha dhabta ah ee aqoonta uu helayo. Waxaan go'aansanay inaan u rogno jaangooyooyinka waxbarashada jaamacadda ee STEM (laga bilaabo erayada Sayniska, Teknolojiyadda, Injineerinka, Xisaabta) oo aan abuurno barnaamij ku saleysan isku-xirnaanta aqoonta, taasoo u oggolaanaysa kororka dhammaystirka mustaqbalka, taas oo ah, waa. Waxay tusinaysaa maaraynta degdega ah ee maadooyinka.
Barashada maado cusub waxa la barbar dhigi karaa sahaminta aag maxalli ah. Oo halkan waxaa jira laba ikhtiyaar: ama waxaan haynaa khariidad aad u faahfaahsan oo leh tafaasiil aad u badan oo u baahan in la darso (tani waxay qaadataa wakhti badan) si loo fahmo meelaha ugu muhiimsan ee calaamadaha iyo sida ay isula xiriiraan midba midka kale. ; ama waxaad isticmaali kartaa qorshe hore, kaas oo kaliya qodobbada ugu muhiimsan iyo boosaskooda qaraabada ah ayaa lagu tilmaamay - khariidad noocan oo kale ah ayaa ku filan inay isla markiiba bilaabaan inay u socdaan jihada saxda ah, caddaynta faahfaahinta markaad tagto.
Waxaan tijaabinay habka waxbarashada degdega ah ee STEM ee dugsiga jiilaalka, kaas oo aanu si wada jir ah u qabanay ardayda MIT anagoo kaashanayna
Diyaarinta walxaha
Qaybta hore ee barnaamijka dugsigu waxa ay ahayd toddobaad xiisado ah oo meelaha ugu muhiimsan, oo ay ku jiraan aljabra, wareegyada korontada, dhismaha kombiyuutarka, Python programming iyo hordhac ROS (Robot Operating System).
Tilmaamaha looma dooran si kadis ah: is dhammaystirka, waxay ahayd inay ka caawiyaan ardayda inay arkaan xidhiidhka ka dhexeeya waxyaalaha u muuqda inay kala duwan yihiin jaleecada hore - xisaabta, elektiroonigga iyo barnaamijyada.
Dabcan, ujeeddada ugu weyni ma ahayn in la bixiyo muxaadaro badan, laakiin in la siiyo ardayda fursad ay ku adeegsadaan aqoonta cusub ee ay heleen laftooda.
Qaybta aljebrada, ardaydu waxay ku dhaqmi karaan hawlgallada matrixka iyo xallinta nidaamyada isla'egta, kuwaas oo faa'iido u leh barashada wareegyada korantada. Markii ay wax ka barteen qaab-dhismeedka transistor-ka iyo walxaha macquulka ah ee lagu dhisay, ardaydu waxay arki karaan isticmaalkooda aaladda processor-ka, ka dib markay bartaan aasaaska luqadda Python, ku qor barnaamij loogu talagalay robot-ka dhabta ah.
Duckietown
Mid ka mid ah yoolalka dugsigu waxay ahayd in la yareeyo shaqada jilayaasha halka ay suurtagal tahay. Sidaa darteed, waxaa la diyaariyey qaybo badan oo ah wareegyada elektaroonigga ah, kuwaas oo ardaydu ay ku ururiyeen sabuurad laga soo qaaday qaybaha dhabta ah oo ay ku tijaabiyeen ficil ahaan, Duckietown ayaa loo doortay inay noqoto saldhigga mashaariicda.
Duckietown waa mashruuc il furan oo ku lug leh robots yaryar oo iskood isu xilqaama oo loo yaqaan Duckiebots iyo shabakadaha wadooyinka ay maraan. Duckiebot waa madal taayir leh oo ku qalabaysan Raspberry Pi microcomputer iyo hal kamarad.
Anagoo ka duulayna, waxaanu diyaarinay hawlo badan oo suurtogal ah, sida samaynta khariidad waddo (Road Map), raadinta walxaha iyo joojinta agtooda, iyo tiro kale oo badan. Ardaydu waxay sidoo kale soo jeedin karaan dhibkooda oo kaliya ma qori karaan barnaamij si ay u xalliyaan, laakiin sidoo kale isla markiiba waxay ku shaqeeyaan robot dhab ah.
Waxbarid
Intii ay muxaadarada socotay, macalimiintu waxay soo bandhigeen agabka iyagoo isticmaalaya bandhigyo horay loo sii diyaariyay. Fasalada qaar ayaa laga duubay muuqaal si ardaydu ugu daawato guriga. Inta lagu jiro casharrada, ardaydu waxay isticmaaleen agab kombuyuutarkooda, waxayna waydiiyeen su'aalo, waxayna xaliyeen mashaakilaadka si wadajir ah iyo si madax-banaan, mararka qaarkoodna sabuuradda. Iyada oo ku saleysan natiijooyinka shaqada, qiimeynta arday kasta ayaa si gaar ah loogu xisaabiyay maadooyin kala duwan.
Aynu si faahfaahsan u tixgelinno hab-dhaqanka casharrada maaddo kasta. Mawduuca koowaad wuxuu ahaa aljabra toosan. Ardaydu waxay hal maalin ku qaadanayeen inay baranayaan vectors iyo matrices, hababka isla'egta toosan, iwm. Hawlaha wax ku oolka ah ayaa loo qaabeeyey si is dhexgal ah: mashaakilaadka la soo jeediyay si gaar ah ayaa loo xaliyay, macalinka iyo ardayda kale waxay bixiyeen faallooyin iyo talooyin.
Mawduuca labaad waa koronto iyo wareegyo fudud. Ardaydu waxay barteen aasaaska electrodynamics: danab, hadda, iska caabin, sharciga Ohm iyo sharciyada Kirchhoff. Hawlaha wax ku oolka ah ayaa qayb ahaan lagu sameeyay simulator-ka ama lagu dhameeyay guddiga, laakiin waqti badan ayaa lagu bixiyay dhisidda wareegyada dhabta ah sida wareegyada macquulka ah, wareegyada oscillating, iwm.
Mawduuca soo socda waa Dhismaha Kombuyuutar - macno ahaan, buundada isku xidha fiisigiska iyo barnaamijyada. Ardaydu waxay barteen aasaaska aasaasiga ah, taas oo muhiimaddeedu tahay mid ka fikir badan marka loo eego waxqabadka. Dhaqan ahaan, ardaydu waxay si madax-banaan u qaabeeyeen arithmetic iyo wareegyada macquulka ah ee jileeyaha waxayna heleen dhibco hawlaha la dhammeeyay.
Maalinta afraad waa maalinta koowaad ee barnaamijka. Python 2 waxaa loo doortay luqadda barnaamijka sababtoo ah waa tan loo isticmaalo barnaamijyada ROS. Maalintan ayaa loo qaabeeyey sidatan: Macalimiintu waxay soo bandhigeen agabka, waxayna bixiyeen tusaalayaal xallinta mashaakilaadka, halka ardaydu ay dhegaysanayeen, iyagoo fadhiya kombuyuutarkooda, kuna celceliyay wixii macalinku ku qoray looxa ama slide. Ka dib ardaydu waxay xalliyeen mashaakil la mid ah iyaga oo iskood u xalliyey, xalalkiina waxaa dabadeed qiimeeyey macalimiintii.
Maalintii shanaad waxaa loo qoondeeyay ROS: nimanku waxay barteen barnaamijka robot-ka. Maalintii dugsiga oo dhan, ardaydu waxay fadhiisan jireen kombuyuutarkooda, iyagoo wata codeyntii barnaamijka ee uu macalinku ka hadlay. Waxay awoodeen inay iskood u maamulaan unugyada aasaasiga ah ee ROS waxaana sidoo kale lagu soo bandhigay mashruuca Duckietown. Dhammaadkii maalintan, ardaydu waxay diyaar u ahaayeen inay bilaabaan qaybta mashruuca ee dugsiga - xalinta dhibaatooyinka la taaban karo.
Sharaxaada mashaariicda la doortay
Ardayda waxaa la waydiistay inay sameeyaan kooxo saddex ah oo ay doortaan mawduuc mashruuc. Natiijo ahaan, mashaariicda soo socda ayaa la qaatay:
1. Midabaynta midabka. Duckiebot wuxuu u baahan yahay inuu hagaajiyo kamaradda marka xaaladaha nalka ay isbeddelaan, markaa waxaa jira hawl toos ah oo toos ah. Dhibaatadu waxay tahay in kala duwanaanta midabku ay aad ugu nugul yihiin iftiinka. Ka qaybgalayaashu waxay hirgeliyeen utility muujin doona midabada loo baahan yahay ee qaab (casaan, caddaan iyo jaalle ah) oo u dhisi doona kala duwanaansho midab kasta oo ah qaabka HSV.
2. Duck Taxi. Fikradda mashruucan ayaa ah in Duckiebot uu istaagi karo shay agtiisa, soo qaado oo uu raaco waddo cayiman. Duck huruud ah oo dhalaalaya ayaa loo doortay shayga.
3. Dhisidda garaafka waddooyinka. Waxaa jira hawl lagu dhisayo garaafka waddooyinka iyo isgoysyada. Hadafka mashruucani waa in la dhiso garaaf waddo iyada oo aan la siinin xogta deegaanka ee mudnaanta leh Duckiebot, iyada oo ku tiirsan kaliya xogta kamaradaha.
4. Baabuurka roondada. Mashruucan waxaa hindisay ardaydu. Waxay soo jeediyeen in la baro hal Duckiebot, "roondo," si uu u eryo mid kale, "xad-gudub." Ujeedadaas awgeed, habka aqoonsiga bartilmaameedka iyadoo la adeegsanayo calaamadeeyaha ArUco ayaa la isticmaalay. Isla marka aqoonsiga la dhammeeyo, calaamad ayaa loo diraa "ku-gudbaha" si uu u dhamaystiro shaqada.
Kala hagaajinta midabka
Hadafka mashruuca Kala-soocidda Midabka wuxuu ahaa in la hagaajiyo kala duwanaanshaha midabada calaamadaynta ee la aqoonsan karo xaaladaha iftiinka cusub. Hagaajin la'aanteed, aqoonsiga xariiqyada joogsiga, haadka kala baxa iyo xuduudaha waddooyinku waxay noqdeen khalad. Ka qaybgalayaashu waxay soo jeediyeen xal ku salaysan diyaarinta qaababka midabka calaamadaynta: casaan, jaalle iyo caddaan.
Mid kasta oo ka mid ah midabadani wuxuu leeyahay kala duwanaansho hore oo HSV ama RGB ah. Isticmaalka kala duwanaantan, dhammaan aagagga qaab-dhismeedka oo ay ku jiraan midabyo ku habboon ayaa la helayaa, kan ugu weynna waa la doortay. Meeshan waxa loo qaadanayaa midabka u baahan in la xasuusto. Qaababka tirakoobka sida xisaabinta celceliska iyo weecashada caadiga ah ayaa markaa loo isticmaalaa in lagu qiyaaso kala duwanaanshaha midabka cusub.
Kala duwanaanshiyahan waxa lagu duubay Duckiebot's kaamirada qaabeynta faylalka waxaana la isticmaali karaa hadhow. Habka lagu sharraxay ayaa lagu dabaqay dhammaan saddexda midab, ugu dambeyntii samaynta kala duwanaansho mid kasta oo ka mid ah midabada calaamadaynta.
Tijaabooyinku waxay muujiyeen in ku dhow aqoonsiga khadadka calaamadaynta, marka laga reebo xaaladaha alaabta calaamadaynta loo isticmaalo cajalad dhalaalaya, taas oo ka tarjumaysa ilaha iftiinka si xoog leh oo ka soo jeeda xagasha daawashada kamaradda calaamaduhu waxay u muuqdaan caddaan, iyadoon loo eegin midabkeeda asalka ah.
Duck Taxi
Mashruuca Duck Taxi wuxuu ku lug lahaa in la dhiso algorithm si loo raadiyo rakaabka duck ee magaalada, ka dibna loo qaado meesha loo baahan yahay. Ka qaybgalayaashu waxay u qaybiyeen dhibaatadan laba: ogaanshaha iyo dhaqdhaqaaqa garaafka.
Ardaydu waxay sameeyeen ogaanshaha shinbiraha iyaga oo u malaynaya in shinbiraha uu yahay meel kasta oo ka mid ah qaab-dhismeedka loo aqoonsan karo huruud ahaan, oo uu ku dul yaal saddex xagal cas (gariir). Sida ugu dhakhsaha badan ee aagga noocan oo kale ah laga helo qaabka soo socda, robotku waa inuu u dhawaadaa ka dibna joogsadaa dhowr ilbiriqsi, isagoo u ekaysiinaya degitaanka rakaabka.
Kadib, haysashada garaafka wadada duckietown oo dhan iyo booska bot ee lagu kaydiyo xusuusta ka hor, iyo sidoo kale helitaanka meesha loo socdo sida wax gelinta, kaqeybgalayaashu waxay dhisaan waddo laga bilaabo barta laga baxo ilaa barta imaatinka, iyagoo isticmaalaya algorithm Dijkstra si ay u helaan waddooyinka garaafka . Wax soo saarka waxaa loo soo bandhigay sida go'an amarada - leexashada mid kasta oo ka mid ah isgoysyada soo socda.
Sawirka Wadooyinka
Hadafka mashruucani wuxuu ahaa in la dhiso garaaf - shabakad waddooyin ah oo ku taal Duckietown. Noodhyada garaafka ka soo baxay waa isgoysyo, iyo qaansooyinku waa waddooyin. Si tan loo sameeyo, Duckiebot waa in ay sahamisaa magaalada oo ay falanqeyso dariiqeeda.
Inta lagu jiro shaqada mashruuca, fikradda abuurista garaaf miisaan leh ayaa la tixgeliyey, laakiin markaa waa la tuuray, taas oo kharashka cirifka lagu go'aamiyo masaafada (waqtiga safarka) ee u dhexeeya isgoysyada. Hirgelinta fikraddan waxay noqotay mid aad u xoog badan, mana jirin wakhti ku filan oo ku filan gudaha dugsiga.
Marka Duckiebot uu gaaro isgoyska xiga, waxay doorataa wadada ka baxda isgoyska oo aysan wali qaadin. Marka dhammaan waddooyinka isgoysyada oo dhan la dhaafo, liiska la sameeyay ee isgoysyada isgoysyada ayaa ku sii jiraya xusuusta bot, taas oo loo beddelo sawir iyadoo la adeegsanayo maktabadda Graphviz.
Algorithm-ka ay soo jeediyeen ka qaybgalayaashu kuma habboonayn Duckietown random, laakiin si fiican ayuu ugu shaqeeyay magaalo yar oo afar isgoys ah oo dugsiga dhexdiisa lagu isticmaalo. Fikradda ayaa ahayd in isgoys kasta lagu daro calaamad ArUco ah oo ka kooban tilmaanta isgoysyada si loola socdo habka ay isgoysyadu u socdaan.
Jaantuska algorithm-ka ee ay sameeyeen ka qaybgalayaashu waxa lagu muujiyay shaxanka.
Gaadhiga roondeeya
Hadafka mashruucani waa in la baadho, laga daba tago oo lagu hayo bot ku xad gudubta magaalada Duckietown. Bootka roondada waa inuu ku socdaa giraanta dibadda ee wadada magaalada, isagoo raadinaya bot la yaqaan. Ka dib markii la ogaado qof soo galay, bot-ka roondada waa inuu raacaa kan soo galay oo ku qasbo inuu joojiyo.
Shaqadu waxay ku bilaabatay raadinta fikradda lagu ogaanayo bot-ka ku jira qaab-dhismeedka iyo aqoonsiga qofka soo dhexgalay. Kooxdu waxay soo jeedisay in lagu qalabeeyo bot kasta oo magaalada ku yaal oo leh calaamad gaar ah oo ku taal dhabarka - sida baabuurta dhabta ah ay leeyihiin lambarada diiwaangelinta gobolka. Calaamadaha ArUco ayaa loo doortay ujeedadan. Horey ayaa loogu isticmaalay duckietown maadaama ay fududahay in lala shaqeeyo waxayna kuu oggolaanayaan inaad go'aamiso jihaynta calaamadeeyaha meel bannaan iyo fogaanta u jirta.
Marka xigta, waxay ahayd lagama maarmaan in la hubiyo in roondada roondada ay si adag ugu dhaqaaqday wareegga dibadda iyada oo aan istaagin isgoysyada. Sida caadiga ah, Duckiebot wuxuu ku dhaqaaqaa haad wuxuuna istaagaa khadka joogsiga. Kadibna, iyadoo la kaashanayo calaamadaha waddooyinka, wuxuu go'aamiyaa qaabeynta isgoyska wuxuuna sameeyaa doorasho ku saabsan jihada loo maro isgoyska. Mid kasta oo ka mid ah marxaladaha la sharraxay, mid ka mid ah gobollada mishiinka gobolka ee robot-ka ayaa mas'uul ka ah. Si looga takhaluso joogsiga isgoyska, kooxdu waxay bedeshay mishiinka gobolka si marka loo soo dhawaado khadka joogsiga, botku isla markiiba u wareego xaalada wadista tooska ah ee isgoyska.
Talaabada xigta waxay ahayd in la xaliyo dhibaatada joojinta botka soo galay. Kooxdu waxay samaysay malo ah in roondada bot-ku uu SSH u heli karo mid kasta oo ka mid ah bots-yada magaalada, taas oo ah, inay hayaan xog ku saabsan xogta oggolaanshaha iyo waxa id kastaa leeyahay. Markaa, ka dib markii la ogaaday qofka soo galay, bot-ka roondada wuxuu bilaabay inuu ku xidho SSH ilaa bot-ka soo galay oo uu xidhay nidaamkiisa.
Ka dib markii la xaqiijiyay in amarka xiritaanka la dhammeeyay, roondada bot ayaa sidoo kale istaagay.
Algorithm-ka hawlgalka ee robot roondada waxa loo matalli karaa jaantuskan soo socda:
Ka shaqaynta mashaariicda
Shaqada waxaa loo habeeyay qaab la mid ah Scrum: subax walba ardaydu waxay qorsheeyeen hawlaha maalintan, fiidkiina waxay ka warbixiyeen shaqada la qabtay.
Maalmihii u horeeyay iyo kuwii u dambeeyay, ardaydu waxay diyaariyeen bandhigyo qeexaya hawsha iyo sida loo xalliyo. Si looga caawiyo ardaydu inay raacaan qorshayaashooda ay doorteen, macalimiin ka socda Ruushka iyo Ameerika waxay si joogto ah u joogeen qolalka shaqada ee mashaariicda ay ka dhaceen, iyagoo ka jawaabaya su'aalaha. Isgaadhsiinta waxay ku dhici jirtay inta badan Ingiriisi.
Natiijadii iyo mudaaharaadkoodii
Shaqada mashaariicda ayaa socotay muddo hal toddobaad ah, ka dib ardaydu waxay soo bandhigeen natiijooyinkooda. Qof kastaa waxa uu soo diyaariyey warbixino uu kaga hadlayo waxa uu dugsigan ka bartay, waxa ay ahaayeen casharradii ugu muhiimsanaa ee uu ka bartay, waxa uu jeclaystay iyo waxa aanu jeclayn. Intaa ka dib, koox kastaa waxay soo bandhigtay mashruuceeda. Dhammaan kooxuhu waxay la qabsadeen hawlihii loo xilsaaray.
Kooxda fulinaysa midabaynta midabaynta waxay dhamaystireen mashruuca si ka dhakhso badan kuwa kale, sidaas darteed waxay sidoo kale heleen wakhti ay ku diyaariyaan dukumentiyada barnaamijkooda. Iyo kooxda ka shaqeysa garaafka wadada, xitaa maalintii ugu dambeysay ka hor bandhigga mashruuca, waxay isku dayeen inay hagaajiyaan oo ay saxaan algorithms-kooda.
gunaanad
Ka dib markii ay dhammeeyeen dugsiga, waxaan waydiisanay ardayda inay qiimeeyaan waxqabadyadii hore oo ay ka jawaabaan su'aalaha ku saabsan sida ugu wanaagsan ee dugsigu u buuxiyey filashadii, xirfadaha ay heleen, iwm. Dhammaan ardaydu waxay xuseen inay barteen inay u shaqeeyaan koox ahaan, qaybiyaan hawlaha iyo qorshaynta waqtigooda.
Ardayda ayaa sidoo kale laga codsaday inay qiimeeyaan waxtarka iyo dhibka koorsooyinka ay qaateen. Oo halkan waxaa lagu sameeyay laba kooxood oo qiimeyn ah: Qaar ka mid ah koorasyadu dhib badan ma keenin, qaar kalena waxay ku qiimeeyeen inay yihiin kuwo aad u adag.
Tani waxay ka dhigan tahay in dugsigu qaatay booska saxda ah isagoo ku sii jiraya helitaanka bilowgayaasha meel gaar ah, laakiin sidoo kale siinaya agab loogu talagalay ku celcelinta iyo xoojinta ardayda khibradda leh. Waa in la ogaadaa in koorsada barnaamijka (Python) uu ku dhawaad qof walba xusay inuu yahay mid aan dhib lahayn laakiin faa'iido leh. Sida laga soo xigtay ardaydu, koorsada ugu adag waxay ahayd "Computer Architecture".
Mar ardayda wax laga waydiiyey meelaha uu ku fiican yahay iyo meelaha uu ku liito dugsiga, qaar badan ayaa ku jawaabay in ay jecel yihiin habka wax dhigista ee la doortay, kaas oo macalimiintu ay si degdeg ah iyo caawimo shakhsi ah u bixiyaan oo ay uga jawaabaan su'aalaha.
Ardaydu waxay kaloo xuseen inay jecel yihiin inay ku shaqeeyaan qaabka qorshaynta maalinlaha ah ee hawlahooda iyo inay dejiyaan wakhtigooda kama dambaysta ah. Khasaarooyin ahaan, ardaydu waxay xuseen aqoon la'aanta la bixiyay, taas oo loo baahan yahay marka la shaqeynayo bot: marka la isku xirayo, fahamka aasaaska iyo mabaadi'da hawlgalkeeda.
Ku dhowaad dhammaan ardaydu waxay xuseen in dugsigu ka sarre maray rajada laga qabo, tanina waxay muujinaysaa jihada saxda ah ee habaynta dugsiga. Haddaba, mabaadi'da guud waa in la ilaaliyo marka la abaabulayo dugsiga soo socda, iyadoo la tixgelinayo, haddii ay suurtagal tahay, meesha laga saarayo khaladaadka ay sheegeen ardayda iyo macallimiinta, laga yaabo in la beddelo liiska koorsooyinka ama waqtiga waxbarashadooda.
Qorayaasha maqaalka: kooxda в
PS Blog-ga shirkadu wuxuu leeyahay magac cusub. Hadda waxay u heellan doontaa mashaariicda waxbarashada ee JetBrains.
Source: www.habr.com