imazhi — roboconstructor.ru
Një thënnie e njohur thotë se, kur një grua e re me fëmijë në duar iu është drejtuar një dijetar dhe e pyeti nga cili moshë duhet të fillojë edukimin e fëmijës, pleqshëm i ka thënë se ajo ka vonuar aq sa ishte fëmija. Situata me zgjedhjen e profesionit të ardhshëm është mjaft e ngjashme. Është e vështirë të kërkosh vetëdijen për aftësitë dhe interesat nga një foshnjë, por që nga shkolla e mesme fillojnë të shfaqen specializime të ndryshme, dhe deri në atë kohë do të ishte mirë të dihej në cilin drejtim duhet të ecë fëmija. Por një gjë e dimë pothuajse me siguri – gjatë dekadave të ardhshme, nga 30 deri në 80% e profesioneve do të automatizohen plotësisht.
Robotika, kibernetika, kuptimi i algoritmeve – ky është grupi i aftësive me të cilat, me siguri, njeriu nuk do të përballet me perspektiva të paqarta. Sigurisht, duke qenë se do të ndodhin zëvendësime të forcës punëtore me robotë, koncepti i të ardhurave themelore të papërcaktuara do të zhvillohet, por dyshoj se dëshiron një të tillë të ardhme për fëmijën tuaj.
Ka shumë mënyra për të treguar në mënyrë të shpejtë bazat e programimit dhe robotikës për një audiencë të re dhe të interesuar tani. Të gjitha ato janë me çmim të arsyeshëm, mjaft të lehta për t'u mësuar, dhe ofrojnë kuptim të bazave të algoritmeve dhe koncepteve të aparateve kibernetikë brenda disa orësh. Megjithatë, në klasat mësimore lehtë mund të përballesh me disavantazhet e këtyre platformave – qëndrueshmëria e kufizuar (dhe, për t'u zënë goja, edhe ‘qëndrueshmëria ndaj idiotëve’) e bordeteve prototipike, ndërfaqet e softuerit që nuk janë shumë miqësore për fëmijët 11-12 vjeçarë, dhe elementi relativisht i vogël i ‘lojës’.
Me gjithë këto disavantazhe, për më shumë se njëzet vjet po luftohet në kompaninë më të njohur prodhuese të grupeve zhvilluese LEGO Education. Fjala është, natyrisht, për platformën MINDSTORMS Education EV3. Duke filluar nga prodhimet në fillim të viteve '90, Mindstorms RCX dhe duke përfunduar me kompleksin më të avancuar MINDSTORMS Education EV3, parimi i krijimit të platformës mbetet i njëjtë. Në bazë të saj është një "ndërtesë e mençur" (“intelligent brick”), një mikrokompjuter me ekran dhe porte hyrje-dalje, të cilit i lidhen të gjithë komponentët e tjerë. Si në çdo sistem robotik, pajisjet periferike ndahen në sensorë dhe efektorë. Me ndihmën e sensorëve, roboti percepton botën përreth, ndërsa falë efektorëve – reagon ndaj saj në përputhje me programin e kaluar. Komponentët e platformës lidhen së bashku me kabllo të thjeshta pa saldim, dhe strukturat mekanike janë të kufizuara vetëm nga qëndrueshmëria e pjesëve plastike dhe fantazia e ndërtuesve.
ne shqyrtuam mundësitë e këtyre zgjidhjeve në përgjithësi, tani duam të ndalemi më në detaje pikërisht te LEGO MINDSTORMS Education EV3.
EV3
LEGO MINDSTORMS Education EV3 është bërë i përputhshëm me pjesët e Lego Technic. Kjo do të thotë se platforma mund të përdoret për të krijuar një gamë të gjerë dhe madje të pabesueshme konstrukcionesh, nga "makinat" dhe "robotet" e thjeshta deri te konvejerët e ndërlikuar ose madje "zgjidhësit" e kubit Rubik. Faktikisht, çdo grup Lego Technic mund të bëhet një burim pjesësh për projektet, gjithashtu nuk do të ketë probleme me zëvendësimin e pjesëve rezervë të dëmtuara. Po, ato nuk duken aq të egra sa produktet e vjetra të aluminës sovjetike, por në praktikë rezultojnë madje më të qëndrueshëm se produktet metalike. Të paktën në koleksionin tim, i cili ka filluar në vitin 1993, nuk ka pasur asnjë pjesë të thyer.
Në paketën me grupin bazë edukativ MINDSTORMS Education EV3 ka 541 pjesë Lego Technic. Mund të blihet si një grup i specializuar burimor si (apo më i vjetri 9648, i prodhuar akoma për NXT), ashtu si një ndërtues i madh si (2800 pjesë) ose (gati 4000 pjesë), dhe, pas një loje të mjaftueshme me modelin kryesor, ta përdorësh atë për "ndertesa" për eksperimente kibernetike. Në përkthimin për një pjesë Lego, këtu shumë fort fiton ndaj grupeve të tjera – vetëm 3-5 rubla për një copë.
Por ai, nëse dikush ka ruajtur një koleksion të vjetër që përfshin disa mijëra pjesë, atëherë nuk ka pse të shqetësohet për burimet.
Screenshot nga shërbimi Brickset (një bazë interaktive për zotërinjtë e ndërtuesve Lego, e cila lejon mbledhjen e statistikave të ndryshme) nga autori
Megjithatë, kjo është e vlefshme vetëm për elementët "pasivë" siç janë trarët, rrotat apo pinët lidhëse. Sensorët dhe efektorët, natyrisht, janë shumë më të kushtueshëm, por edhe në paketën bazë ata janë më se të mjaftueshëm. Mindstorms EV3 vjen me tre motorë (dy më të mëdhenj dhe më të fuqishëm e një servomotor kompakt), një çift sensorësh prekje (një lloj "butonash të zgjuar"), sensorë ultratinguj, gyroskopik dhe të ngjyrave (ai gjithashtu mund të funksionojë si sensor i ndriçimit). Për më tepër, është e ruajtur përputhshmëria me sensorët nga brezi i mëparshëm i robotëve Lego Education – Mindstorms NXT (ndër të cilët përfshihet edhe sensori i nivelit të zhurmës, për shembull).
Por, le t'i kthehemi "brikës së zgjuar", zemra e sistemit. Ky është vërtet një "brikë" mjaft e rëndë dhe voluminoze, e pajisur me një ekran LCD monokrom 178x128 (në të shfaqen jo vetëm menu, por gjithashtu imazhe të personalizuara gjatë funksionimit) me ndriçim të ndryshueshëm. Me ndihmën e kabllove me lidhje standarde RJ-12, sensorët dhe efektorët (deri në katër pajisje nga çdo lloj) lidhen me të, ka një slot për microSDHC dhe një port USB.
Ky port mund të përdoret si për ngarkimin e programeve, ashtu edhe për përditësimin e firmware-it. Megjithatë, mikroprocesori nuk është i privuar nga ndërfaqet pa tel, nëse dëshirohet, programet mund të ngarkohet përmes Wi-Fi (nevojitet një modul jashtë) ose Bluetooth (i integruar). Gjithashtu, nëse ne po ndërtoshim një robot me kontroll në distancë, mund ta "kontrollosh" atë duke përdorur lidhjen pa tel me smartphone ose tablet.
Dentro e 'murit të mençur' gjendet një procesor ARM prej 300 megaherzësh, 16 megabajt memorie të përhershme (dhe kjo është arsyeja se përse na nevojitet karta) dhe 64 megabajt memorie të përkohshme. Megjithëse këto numra mund të duken modeste, ato janë mëse të mjaftueshme për të ekzekutuar madje edhe algoritmet më të përparuara që ju ose sidomos një fëmijë në procesin e mësimit mund të shkruajë. Dhe nëse e krahasojmë me procesorin 48 megaherz të gjeneratës së kaluar NXT, që sapo ka mbushur dhjetë vjet, përparimi është vërtet i dukshëm. Megjithatë, nuk mund të thuhet se NXT është vonuar ndjeshëm gjatë zgjidhjes së detyrave tipike.
Përveç kësaj, është shtuar një port i katërt për motorët, kjo vetë është një zgjerim i konsiderueshëm i funksionalitetit, që justifikon përmirësimin.
Porti USB tani mbështet modalitetin host, që lejon jo vetëm lidhjen e një adaptori Wi-Fi, por gjithashtu lidhjen e disa njësive EV3 në një robot kompleks. Megjithatë, niveli i detyrave bëhet krejtësisht ‘jo për fëmijë’.
Më në fund, MINDSTORMS Education EV3 është pajisur me mbështetje për energjinë me akumulator. Në vend të gjashtë baterive AA, mund të instaloni një bateri litiumi-jon prej dy ampere-orë, që vjen me paketën. Sigurisht, askush nuk ndalon përdorimin e baterive të vogla si eneloop, por nevoja për t'i nxjerrë ato për karikim e ul përdorshmërinë nën mesataren. E po, çmimi i dy kompletëve eneloop me karikues është krejtësisht i krahasueshëm me baterinë markë.
Ah, po, është shtuar një altoparlant i madh dhe i fuqishëm, i cili tani mund të jo vetëm të luajë melody retro nga epoka 8-bit, por gjithashtu të luajë tinguj më të këndshëm.
Tani le të shohim efektorët nga seti bazë. Dy prej tyre janë motorë të fuqishëm, të ngjashëm me ata që janë përdorur më parë në NXT, pajisje të zgjatuara, që zhvillojnë një moment të rëndësishëm falë transmetimit të brendshëm të uljes.
Për rast se motoari bllokohet, është parashikuar një frikcion mekanik, që fillon të rrëshqasë nëse fërkimi është më i madh se ai i llogaritur, kështu që motorin është mjaft e vështirë të digjet.
Ka një sensor këndi me rezolutë një gradë (motori i raporton kontrolluesit se në çfarë këndi është aktualisht aksis i tij) dhe mundësinë për të sinkronizuar me saktësi rrotullimin e të gjithë motorëve të lidhur.
Të tretin, i njohur si M-servomotor (motor mesatar) ofron një moment rrotullimi tre herë më të vogël, por megjithatë shpejtësia e tij e rrotullimit është pothuajse dy herë më e lartë.
Sa i përket sensorëve, në të vërtetë nuk është e nevojshme të kufizoheni vetëm në ata që ofron LEGO Education (edhe pse ata janë të mjaftueshëm për çdo projekt edukativ); disa kompani të jashtme prodhojnë sensorë të kompatibilshëm dhe ndonjëherë mjaft ekzotikë. Kodi burimor i firmware dhe specifikimet hardware janë plotësisht .
Softuer
Kemi folur shumë për bazën hardware, por në të vërtetë nuk është vetëm ajo që përcakton efikasitetin e mësimeve në robotikë. Pikërisht praninë e një software-i vërtet intuitiv në shumë platforma (Mac, PC, pajisje mobile) dhe bën që LEGO MINDSTORMS Education EV3 të jetë platforma e zgjedhjes për disa mësime, veçanërisht në pragun e shkollës fillore dhe të mesme për fëmijët rreth dhjetë vjeç.
Ekrani i mirëseardhjes në aplikacionin për iPad
Vizualizimi i algorithmeve në software-in native të LEGO MINDSTORMS Education EV3 është thjesht në nivelin më të lartë — është mjaftueshëm që për disa minuta të mësohet lloji bazë i ndërveprimit të blloqeve logjike (kushtet e kalimit, cikli, etj.) dhe më vonë të rritet gradualisht kompleksiteti i programeve. Sigurisht, ka edhe projekte të gatshme edukative për dhjetëra modele të ndryshme robotësh, dhe nëse dëshiron, në komunitetet online mund të gjesh mijëra programe interesante.
Shembulli i një programi në aplikacionin për iPad
Përdoruesit e avancuar mund të instalojnë LabVIEW ose RobotC — "truri" i LEGO MINDSTORMS Education EV3 është plotësisht i kompatibilshëm me këto paketa. Megjithatë, eksportimi i projekteve të vjetra për NXT pa një konvertim të mëtejshëm, për fat të keq, nuk është e mundur.
Nga këndvështrimi edukativ, shumë më tepër interes paraqet . Ai mundëson mbajtjen e ditarëve elektronikë të nxënësve, për shkak të të cilëve mësuesi mund të vlerësojë sukseset e një nxënësi të veçantë nga versioni i tij të aplikacionit dhe të ndjekë përparimin e tij. Përveç kësaj, mund të përdoren jo vetëm materialet edukative që janë tashmë të pranishme në software (të cilat janë të shumta), por gjithashtu me ndihmën e redaktorit të integruar të përmbajtjes mund të krijoni tuajat.
Videot edukative për përdorimin e redaktorit të përmbajtjes EV3
Në versione desktop, ekziston një utilitar për regjistrimin e të dhënave me mundësi programimi të zonave të grafikëve në varësi të vlerave prag. Do të thotë se tani pedagogët mund të demonstrojnë lehtësisht funksionimin e teknologjive moderne në kuadër të një shtëpie inteligjente, për shembull.
Mikrokompiuteri EV3 do të mbledhë të dhëna nga sensorët në kohë reale dhe, në varësi të temperaturës, do të aktivizojë programin përkatës të modelit. Në temperaturë të lartë aktivizohet ventilatori, ndërsa në temperaturë të ulët – ngrohësi. Nxënësit do të mund të regjistrojnë dhe analizojnë të dhënat, duke përmirësuar modelin.
Regjistrimi i të dhënave
Transparenca e firmware-it të "ndërtesës inteligjente" ka luajtur rol të rëndësishëm: ekzistojnë variante alternative që mbështesin shumicën e gjuhëve të njohura të programimit (dhjetëra prej tyre). Në thelb, përdorimi i EV3 mund të "njoftohet" me çdo projekt arsimor që ka të bëjë me programimin, pasi pak gjëra janë aq kënaqësuese sa të shohësh funksionimin e algoritmeve të tua "në metal".
Shumë presin që çmimi të jetë një pengesë në këtë histori. Në të vërtetë, për pakon Bazë do të duhen paguar 29,900 rubla, plus 2,500 për një karikues. Megjithatë, ky çmim përfshin pjesët dhe elektronikën për të siguruar një punë të rehatshme për dy nxënës, si dhe një softuer të plotë bazë me 48 aktivitete të gatshme (të cilat që nga janari 2016 janë plotësisht falas, si për individët ashtu edhe për organizatat). Sigurisht, pajisjet shtesë dhe komplekset e detyrave mund të rrisin kostot, por brenda një arsyeshmërie. Një komplet për 8 nxënës, që përfshin paketat bazë dhe burimore LME EV3, karikues, softuer dhe , do të kushtojë 174,900. Kjo është krejtësisht e pranueshme për të siguruar, për shembull, një grup në shkollë.
Po, është dukshëm më e shtrenjtë se platformat e zakonshme si Arduino. Por gjithashtu mundësitë, si dhe niveli i angazhimit janë shumë më të larta. Programi arsimor në bazë të EV3 mund të planifikohet pa ndonjë shqetësim për të gjithë shkollën e mesme e më tej. Për më tepër, me përdorim të arsyeshëm, LEGO MINDSTORMS Education EV3 qëndron "përballë" disa komplekseve të thjeshta për shkak të cilësive mekanike, lehtësisë së zëvendësimit dhe disponueshmërisë së pjesëve (në praktikën time, vetëm një kabllo RJ-12 kërkoi zëvendësim në një NXT 10-vjeçar).
Si përfundim, ne shohim një projekt krejtësisht open source, i mbështetur nga një kompani gjigande me të gjitha bonuset e duhura në një situatë të tillë – një cikël të gjatë jetësor, disponueshmëri të pjesëve dhe zgjerimeve, udhëzime zyrtare dhe amatorësh, dhe një komunitet të zhvilluar. Mindstorms është bërë praktisht standardi i klasave edukative perëndimore për robotikën për fëmijët, dhe do të ishte vërtet e shkëlqyer të shihnim përhapjen e tij të gjerë edhe në Rusi.
Zgjedhja e rrugës
Tani po kalojmë te thelbi. Ndryshe nga komplekset WeDo 2.0, EV3 është orientuar ndaj shkollave të mesme, përkatësisht për fëmijët më të rritur, për të cilët pyetja e zgjedhjes së profesionit të ardhshëm është më serioze.
Duke përdorur EV3, secili nga nxënësit do të mund të zgjerojë më aktivisht ato aftësi që janë të instaluara në të nga natyra, edukimi dhe procesi mësimor.
Një matematicien i lindur do të ndjekë me kujdes telemetrinë e sensorëve, duke parë se si regjistrohet distanca e kaluar nga roboti, si regjistrohet këndi në të cilin ai devijon, dhe më shumë.
Një të rinj IT, natyrisht, do të përfshihet në programimin e robotit, duke analizuar algoritmet sipas të cilave ai lëviz. Dhe sigurisht do të krijojë të tijat, që nuk parashikohen nga udhëzimi standard.
Një fëmijë i apasionuar pas fizikës do të jetë në gjendje të kryejë eksperimente vizuale me robotin, për sa kohë që s'ka probleme me sensorët e setit, as me fëmijën – në fantastinë e tij.
Në përgjithësi, cilatdo qoftë interesat dhe lëndët e preferuara të fëmijës në shkollë, mësimi me përdorimin e seteve MINDSTORMS EV3 do të lejojë të duket më qartë dhe të përqendrohet në zhvillimin e tyre në të ardhmen.
Në jetë
Aktualisht, zgjidhjet e kompanisë po përdoren nga nxënësit për të krijuar projekte interesante, si në kuadër të konkurrencave të ndryshme, ashtu edhe për zhvillim të përgjithshëm. Media ka shkruar për disa prej tyre këtë vit.
Nxënësit e shkollës në Astrakhan, Ruslan Kazimov dhe Mikhail Gladyshev, në bazë të parkut rajonal teknik, zhvilluan një robot-stërvitës për rehabilitimin e kyçeve të duarve.
foto – rg.ru
Nxënësit e klasës së tetë e kaluan pak më pak se dy muaj në zhvillimin e simulatorit. Ata e prezantuan projektin e tyre në fazën rajonale të konkursit të IX-të Ndërkombëtar të Projekteve Shkencore dhe Inovative në Jugoistok, ku fituan vendin e dytë. Në të ardhmen ata planifikojnë të krijojnë një model industrial – për momentin zhvilluesit ofrojnë vetëm një prototip të bërë nga seti edukativ robotik LEGO MINDSTORMS Education EV3.
Pajisja kopjon lëvizjet e kryera nga mjeku – kyçet fillojnë të punojnë, duke rikuperuar kështu lëvizshmërinë jo vetëm të tyre, por edhe të grupeve të muskujve. Deri tani pajisjet janë të lidhura përmes Bluetooth-it, në të ardhmen do të ndërveprojnë përmes internetit ose Wi-Fi-t.
Ka analoge të kësaj pajisjeje në treg, megjithatë aparati nga Astrakhan mund të punojë njëkohësisht me kyçin e nyjës së shpatullës, wrist dhe elbow. Për më tepër, ai është portativ dhe punon nga bateria. Ka gjithashtu mundësinë e menaxhimit të largët, që do të thotë se pacienti mund të stërvitet pa e lënë shtëpinë.
Në Olimpjadën Botërore të Robotikës 2015 (WRO 2015), ekipi rus DRL nga Shën Peterburgu u nderua me një çmim special për krijimtari nga kompania LEGO Education (LEGO EDUCATION CREATIVITY AWARD).
Ekipi rus DRL prezantoi projektin CaveBot. Djemtë nga Shën Peterburgu, nën drejtimin e trajnerit Sergey Philippov, krijuan një robot unik kërkues për zbulimin e zonave të paeksploruara në shpellat. Zhvillimi prek fusha të ndryshme shkencore, pasi robot unik bën të mundur kryerjen e detyrave nga më të ndërlikuarat.
Ekipi ndërtuan një robot ngjitës, të pajisur me sensorë të ndryshëm, për zbulimin e objekteve me qëllim që ato të studiohen më vonë. Të dhënat e marra mund të shndërrohen në modele 3D në kompjuter.
Dhe 13-vjeçari Shubham Banerjee krijoi Braille nga pjesët LEGO si pjesë e një projekti shkollor shkencor. Më vonë, me ndihmën e familjes së tij, u krijua një startup për lançimin e shpikjes, e cila mori mbështetje financiare nga korporata teknologjike Intel.
(Foto: Marcio Jose Sanchez, AP)
Ideja për të krijuar printerin i erdhi Shubhamit pas hulumtimit të Braille-it në internet. Duke kuptuar se printerët për botimin e verbër kushtojnë nga 2,000$ e lart, nxënësi vendosi të bëjë një version më të lirë.
Pasi pas shpikjes, fëmijët e verbër dhe prindërit e tyre filluan të kontaktojnë Shubhamin me një kërkesë të vetme - të krijojë një printer Braille të përballueshëm, duke premtuar "ta blejnë atë direkt nga rafti".
Siç e shihni, përdorimi i MINDSTORMS Education EV3 në procesin e mësimdhënies lejon nxënësit të aktivizojnë në maksimum imagjinatën, duke krijuar mekanizma të rinj të cilët jo vetëm që ndihmojnë në realizimin e ideve ose për të kryer eksperimentet në mënyrë vizuale, por gjithashtu fillojnë të orientohen për profesionin e tyre të ardhshëm.
Nëse keni pyetje në lidhje me përdorimin e këtyre zgjidhjeve në procesin edukativ (ose në lidhje me produktet vetë) - shkruani ato në komentet.
Burimi: habr.com
