resim – roboconstructor.ru
Bilinen bir benzetme, kucağında çocuğu olan genç bir annenin bilgeye dönüp çocuğunu hangi yaşta büyütmeye başlaması gerektiğini sorduğunda yaşlı adamın, çocuğun zaten olduğu kadar yıl geç kaldığını söylediğini söyler. . Gelecekteki bir mesleği seçme durumu oldukça benzer. Bir bebeğin kendi eğilimleri ve ilgi alanları konusunda farkındalık talep etmesi zordur, ancak zaten lisede her türlü uzmanlık başlıyor ve bu zamana kadar yetişkin çocuğu hangi yöne hareket ettireceğini zaten bilmek güzel olurdu. Ancak neredeyse kesin olarak bildiğimiz bir şey var ki, önümüzdeki on yılda mesleklerin %30 ila %80'i tamamen otomatikleşecek.
Robotik, sibernetik ve algoritmaların anlaşılması, büyük olasılıkla bir kişinin bu kadar belirsiz beklentilerle karşılaşmayacağı bir dizi beceridir. Elbette büyük ihtimalle işgücünün yerini robotların almasına paralel olarak koşulsuz temel gelir kavramı da gelişecek ancak çocuğunuz için böyle bir gelecek istemeniz pek olası değil.
Artık genç ve ilgili bir kitleye programlama ve robotiğin temellerini hızlı bir şekilde göstermenin birçok yolu var. Hepsi ucuzdur, öğrenilmesi oldukça kolaydır ve birkaç saat içinde algoritmaların temellerinin ve sibernetik cihaz kavramlarının anlaşılmasını sağlar. Ancak sınıflarda bu platformların dezavantajlarıyla karşılaşmak kolaydır - devre tahtalarının sınırlı aşınma direnci (ve kabul edelim ki "aptalca direnci"), 11-12 yaş arası çocuklar için pek de uygun olmayan yazılım arayüzleri ve nispeten küçük “oyun” unsuru.
Eğitim setlerinin en ünlü üreticisi LEGO Education, yirmi yılı aşkın süredir tüm bu eksikliklerle mücadele ediyor. Elbette MINDSTORMS Education EV3 platformundan bahsediyoruz. 90'lı yılların başında üretilen Mindstorms RCX'ten en modern MINDSTORMS Education EV3 kompleksine kadar platform oluşturma ilkesi aynı kalıyor. Bu sistem, diğer tüm bileşenlerin bağlı olduğu ekran ve giriş/çıkış bağlantı noktalarına sahip bir mikro bilgisayar olan “akıllı tuğla”ya dayanmaktadır. Herhangi bir robotik sistemde olduğu gibi çevresel cihazlar sensörlere ve efektörlere bölünmüştür. Robot, sensörlerin yardımıyla etrafındaki dünyayı algılar ve efektörler sayesinde ona programlanan programa uygun şekilde tepki verir. Platform bileşenleri lehimleme gerektirmeden basit kablolarla birbirine bağlanmakta olup, mekanik yapılar yalnızca plastik parçaların sağlamlığı ve tasarımcıların hayal gücü ile sınırlıdır.
Bu tür çözümlerin olanaklarını genel olarak değerlendirdik ancak şimdi LEGO MINDSTORMS Education EV3 üzerinde daha detaylı durmak istiyoruz.
EV3
LEGO MINDSTORMS Education EV3, Lego Technic parçalarıyla uyumlu hale getirildi. Bu, platformun basit "arabalardan" "robotik ellere", karmaşık konveyörlere ve hatta "Rubik küp çözücülere" kadar çok çeşitli ve hatta inanılmaz tasarımlar oluşturmak için kullanılabileceği anlamına geliyor. Hemen hemen her Lego Technic seti projeler için parça kaynağı olarak kullanılabilir ve hasarlı yedek parçaların değiştirilmesinde herhangi bir sorun yaşanmaz. Evet, eski Sovyet alüminyum inşaat seti kadar acımasız görünmüyorlar, ancak pratikte metal ürünlerden bile daha güçlü oldukları ortaya çıkıyor. En azından 1993 yılında başlayan koleksiyonumda henüz tek bir kırık parçaya bile rastlanmadı.
MINDSTORMS Education EV3 Temel Eğitim Seti, 541 Lego Technic parçasıyla birlikte gelir. Gibi özel bir kaynak seti olarak satın alınabilir (veya NXT için üretilmiş eski 9648) veya sadece büyük tipte bir kurucu (2800 parça) veya (neredeyse 4000 parça) ve ana modelle yeterince oynadıktan sonra onu sibernetik deneyler için "tuğla" olarak kullanın. Tek parça açısından Lego, buradaki diğer setlerden çok daha ileride - parça başına yalnızca 3-5 ruble.
Birisinin on binlerce parçadan oluşan eski bir koleksiyonu varsa, o zaman kaynaklar konusunda endişelenmenize gerek kalmayacaktır.
Yazarın Brickset hizmetinden (Lego inşaat kitlerinin sahipleri için çeşitli istatistikler toplamanıza olanak tanıyan etkileşimli bir veritabanı) ekran görüntüsü
Ancak bu yalnızca kirişler, tekerlekler veya bağlantı pimleri gibi "pasif" elemanlar için geçerlidir. Sensörler ve efektörler elbette çok daha pahalıdır, ancak temel kitte bunlardan fazlasıyla vardır. Mindstorms EV3, üç motor (ikisi daha büyük ve daha güçlü ve bir kompakt servo), bir çift dokunmatik sensör (bir tür “akıllı” düğme), ultrasonik, jiroskopik ve renkli sensörler (ışık sensörü modunda da çalışabilir) ile birlikte gelir. . Ayrıca, önceki nesil Lego Education robotları Mindstorms NXT'nin (örneğin gürültü seviyesi sensörü dahil) sensörleriyle uyumluluk korunur.
Ancak sistemin kalbi olan “akıllı tuğlaya” dönelim. Bu gerçekten de oldukça ağır ve hacimli bir "tuğladır", 178x128 monokrom LCD ekranla donatılmıştır (sadece menü değil, aynı zamanda çalışma sırasında her türlü özel resim de görüntülenir) ve değiştirilebilir arka ışık rengine sahiptir. Standart RJ-12 konnektörlü kablolar kullanılarak sensörler ve efektörler ona bağlanır (her türden dört cihaza kadar), microSDHC için bir yuva ve bir USB bağlantı noktası vardır.
İkincisi, hem programların kendisini indirmek hem de ürün yazılımını güncellemek için kullanılabilir. Ancak mikrodenetleyici kablosuz arayüzlerden yoksun değildir, istenirse programları Wi-Fi (harici bir modül gerektirir) veya Bluetooth (yerleşik) aracılığıyla indirebilirsiniz. Ayrıca uzaktan kumandalı bir robot monte ediyorsak, onu bir akıllı telefon veya tabletten kablosuz iletişim kullanarak "yönlendirebiliriz".
"Akıllı tuğlanın" içinde 300 MHz ARM işlemci, 16 megabayt kalıcı bellek (ve kart bu yüzden kullanışlıdır) ve 64 megabayt RAM bulunur. Bu sayılar ne kadar mütevazı görünürse görünsün, sizin veya öğrenme sürecindeki bir çocuğun yazabileceği en kapsamlı algoritmaları bile yürütmek için fazlasıyla yeterli güç vardır. Ve bunu, yakın zamanda on yaşına giren önceki nesil NXT'nin 48 MHz işlemcisiyle karşılaştırırsanız, ilerleme oldukça dikkat çekicidir. Ancak NXT'nin tipik sorunların çözümünde gözle görülür bir yavaşlama yaptığı söylenemez.
Ayrıca, motorlar için dördüncü bir bağlantı noktası ortaya çıktı; bu, kendi başına, yükseltmeyi haklı çıkaran önemli bir işlevsellik genişlemesidir.
USB bağlantı noktası artık ana bilgisayar modunu destekliyor; bu yalnızca bir Wi-Fi adaptörünü bağlamanıza değil, aynı zamanda birkaç EV3 bloğunu tek bir karmaşık robota bağlamanıza da olanak tanır. Doğru, görevlerin seviyesi tamamen "çocukça değil" hale geliyor.
Son olarak MINDSTORMS Education EV3 artık pil desteğine de sahip. Altı adet AA pil yerine, birlikte verilen lityum iyon pili iki buçuk amper saat süreyle takabilirsiniz. Elbette hiç kimse eneloop tipi AA pillerin kullanımını yasaklamıyor, ancak şarj etmek için pillerin çıkarılması gerekliliği, kullanılabilirliği ortalamanın altına düşürüyor. Ve şarj cihazıyla birlikte bir çift eneloop kitinin fiyatı, markalı bir bataryayla oldukça karşılaştırılabilir.
Ah evet, artık yalnızca 8 bitlik dönemin retro melodilerini değil, aynı zamanda daha hoş sesleri de çalabilen büyük, yüksek sesli bir hoparlör var.
Şimdi temel setteki efektörlere bakalım. Bunlardan ikisi, halihazırda NXT'de kullanılanlara benzer güçlü motorlardır; dahili redüksiyon dişlisi sayesinde ciddi tork üreten dikdörtgen cihazlardır.
Motorun bloke olması durumunda, sürtünmenin hesaplanandan büyük olması durumunda kaymaya başlayan mekanik bir kavrama sağlanır, bu nedenle motorun yakılması oldukça zordur.
Bir derece çözünürlüğe sahip bir dönüş açısı sensörü vardır (motor, kontrolöre ekseninin o anda hangi açıda döndüğünü söyler) ve bağlı tüm motorların dönüşünü doğru bir şekilde senkronize etme yeteneği vardır.
M-servo sürücüsü (orta boyutlu motor) olarak adlandırılan üçüncüsü, üç kat daha az tork üretir, ancak dönüş hızı neredeyse iki kat daha yüksektir.
Sensörlere gelince, kendinizi LEGO Education tarafından sunulanlarla sınırlamanıza gerek yok (her ne kadar bunlar herhangi bir eğitim projesi için çok fazla olsa da), bazı üçüncü taraf şirketler uyumlu ve bazen oldukça egzotik sensörler üretiyor. Firmware kaynak kodu ve donanım spesifikasyonlarının tamamı .
Yazılım
Donanım hakkında çok konuştuk ama aslında robotik derslerinin etkinliğini belirleyen tek şey donanım değil. Birden fazla platformda (Mac, PC, mobil cihazlar) gerçekten sezgisel yazılımın varlığıdır ve LEGO MINDSTORMS Education EV3'ü, özellikle ilkokul ve ortaokul arasında on yaşındaki çocuklar için öğrenim için tercih edilen platform haline getiriyor.
iPad'de uygulama karşılama ekranı
Yerel LEGO MINDSTORMS Education EV3 yazılımındaki algoritmaların görselleştirilmesi en üst düzeydedir - yalnızca birkaç dakika içinde mantıksal blokların ana etkileşim türlerinde (geçiş koşulları, döngü vb.) uzmanlaşmak ve ardından yavaş yavaş artırmak yeterlidir. programların karmaşıklığı. Elbette onlarca farklı model robot için hazır eğitim projeleri mevcut ve dilerseniz çevrimiçi topluluklarda binlerce ilgi çekici program bulabilirsiniz.
iPad uygulamasındaki örnek program
İleri düzey kullanıcılar LabVIEW veya RobotC'yi kurabilir; LEGO MINDSTORMS Education EV3'ün "beyinleri" bu paketlerle tamamen uyumludur. Ne yazık ki eski projeleri ek dönüşüm olmadan NXT'ye aktarmak mümkün olmayacak.
Eğitimsel açıdan bakıldığında çok daha ilgi çekicidir. . Öğretmenin belirli bir öğrencinin başarısını uygulama sürümünden değerlendirebilmesi ve ilerlemesini izleyebilmesi sayesinde öğrenciler için elektronik not defterleri tutmanıza olanak tanır. Ayrıca, yalnızca yazılımda bulunan eğitim materyallerini (bunlardan çok sayıda vardır) kullanmakla kalmaz, aynı zamanda yerleşik içerik düzenleyiciyi kullanarak kendi eğitim materyallerinizi de oluşturabilirsiniz.
EV3 İçerik Düzenleyici eğitim videoları
Masaüstü versiyonunda ayrıca eşik değerlerine bağlı olarak grafik alanlarını programlayabilen bir veri kayıt aracı da bulunmaktadır. Yani artık bir öğretmen, örneğin akıllı bir evde modern teknolojilerin işleyişini kolaylıkla gösterebiliyor.
EV3 mikro bilgisayarı, sensörlerden gerçek zamanlı olarak veri toplayacak ve sıcaklık arka planına bağlı olarak bir veya başka bir model programı başlatacaktır. Sıcaklık yüksek olduğunda fan devreye girer ve sıcaklık düşük olduğunda ısıtıcı açılır. Öğrenciler verileri kaydedip analiz ederek modeli sonlandırabilecekler.
Veri kaydı
"Akıllı tuğla" ürün yazılımının açıklığı zaten rolünü oynadı: en popüler programlama dillerini (düzinelerce) destekleyen alternatif seçenekler var. Genel olarak, EV3'ün kullanımı programlama ile ilgili herhangi bir eğitim projesine "eklenebilir", çünkü çok az şey kişinin kendi algoritmalarının çalışmasını "donanımda" görme fırsatı kadar sevindiricidir.
Birçoğu bu hikayedeki engelin fiyat olabileceğini düşünüyor. Aslında, Temel set için 29 ruble artı şarj için 900 ruble daha ödemeniz gerekecek. Ancak bu miktar, iki öğrencinin rahat çalışması için parça ve elektroniklerin yanı sıra 2 hazır ders içeren tam teşekküllü temel yazılımı da içermektedir (Ocak 500'dan bu yana hem bireyler hem de kuruluşlar için tamamen ücretsizdir). Elbette ek ekipman ve görev kitleri maliyeti artırabilir, ancak makuldür. Yani 48 öğrenci için LME EV2016 temel ve kaynak setleri, şarj cihazları, yazılım ve , 174'e mal olacak, örneğin okulda bir daire donatmak için oldukça kabul edilebilir.
Evet, Arduino benzeri basit platformlardan belirgin şekilde daha pahalıdır. Ancak fırsatlar ve katılım düzeyi çok daha yüksektir. EV3 tabanlı müfredat, lise ve sonrasında güvenli bir şekilde planlanabilir. Buna ek olarak, LEGO MINDSTORMS Education EV3'ün yeterli kullanımıyla, mekanik nitelikleri, kolay değiştirilebilirliği ve parçaların bulunabilirliği nedeniyle birkaç basit kitten "daha uzun ömürlü" olacaktır (benim pratiğimde, 12 yıllık süreçte yalnızca bir RJ-10 kablosunun değiştirilmesi gerekiyordu) eski NXT).
Sonuç olarak, böyle bir durumda gerekli olan tüm bonuslara sahip dev bir şirket tarafından desteklenen, neredeyse açık kaynaklı bir proje görüyoruz - uzun bir yaşam döngüsü, yedek parça ve uzantıların bulunabilirliği, resmi ve amatör rehberler, gelişmiş bir topluluk. Mindstorms, Batı'nın çocuklara yönelik eğitsel robotik derslerinde neredeyse bir standart haline geldi ve bunun Rusya'da geniş çapta benimsendiğini görmek gerçekten harika olurdu.
Bir yol seçmek
Ve şimdi asıl şeye geçelim. WeDo 2.0 setlerinden farklı olarak EV3, liseyi ve dolayısıyla gelecekteki mesleği seçme sorununun daha ciddi olduğu daha büyük çocukları hedefliyor.
EV3'ü kullanarak, her öğrenci doğası gereği, yetiştirilme tarzı ve eğitim süreci gereği kendisinde var olan yetenekleri daha aktif bir şekilde ortaya çıkarabilecektir.
Doğuştan bir matematikçi, sensörlerin telemetrisini, robotun kat ettiği mesafenin tam olarak nasıl kaydedildiğini, saptığı açının nasıl kaydedildiğini vb. yakından izleyecektir.
Geleceğin BT uzmanı elbette robotun programlanmasına ve hareket ettiği algoritmaların analiz edilmesine kendini kaptıracak. Ve kesinlikle standart talimatlar tarafından sağlanmayan kendi kendini yaratacaktır.
Fizik tutkunu bir çocuk, robot yardımıyla görsel deneyler yapabilecek, neyse ki çocuğun hayal gücünde hiçbir sorun olmadığı gibi, setlerde de sensör sorunu yok.
Genel olarak, çocuğunuzun okuldaki ilgi alanları ve en sevdiği konular ne olursa olsun, MINDSTORMS EV3 setleriyle öğrenmek onların daha net bir şekilde vurgulanmasına ve gelecekteki gelişimlerine odaklanılmasına olanak sağlayacaktır.
Hayatta
Şu anda şirketin çözümleri öğrenciler tarafından hem çeşitli yarışmaların bir parçası olarak hem de genel gelişim amacıyla ilginç projeler oluşturmak için kullanılıyor. Medya bu yıl bunlardan birkaçı hakkında yazdı.
Bölgesel teknoloji parkında çalışan Astrahanlı okul çocukları Ruslan Kazimov ve Mikhail Gladyshev, el eklemlerinin rehabilitasyonu için robotik bir simülatör geliştirdi.
fotoğraf - rg.ru
Sekizinci sınıf öğrencileri simülatörü geliştirmek için iki aydan biraz daha az zaman harcadılar. Projelerini Güney Federal Bölgesi'ndeki IX Tüm Rusya bilimsel ve yenilikçi projeler yarışmasının bölgesel aşamasında sundular ve ikinci oldular. Gelecekte endüstriyel bir prototip oluşturmayı planlıyorlar; geliştiriciler şimdilik yalnızca LEGO MINDSTORMS Education EV3 eğitici robot setinden yapılmış bir prototip sunuyor.
Cihaz, doktor tarafından gerçekleştirilen hareketleri kopyalar - eklemler çalışmaya başlar, böylece sadece onların değil aynı zamanda kas gruplarının da hareketliliği geri yüklenir. Cihazlar Bluetooth üzerinden bağlanırken gelecekte İnternet veya Wi-Fi kullanarak iletişim kuracaklar.
Piyasada böyle bir cihazın analogları var ancak Astrakhan cihazı omuz, el bileği ve dirsek eklemleriyle aynı anda çalışabiliyor. Üstelik taşınabilir ve pille çalışır. Uzaktan kumanda imkanı da var yani hasta evden çıkmadan antrenman yapabiliyor.
Dünya Robotik Olimpiyatı 2015'te (WRO 2015), St. Petersburg'dan Rus DRL takımına LEGO Education'dan yaratıcılık konusunda özel bir ödül (LEGO EĞİTİM YARATICILIK ÖDÜLÜ) verildi.
Rus DRL ekibi CaveBot projesini sundu. Antrenör Sergei Filippov'un rehberliğinde St. Petersburglu adamlar, mağaralardaki keşfedilmemiş alanları keşfetmek için benzersiz bir robotik kaşif yarattılar. Benzersiz robot, değişen karmaşıklıktaki görevlerin yerine getirilmesini mümkün kıldığından, geliştirme çeşitli bilimsel alanları kapsamaktadır.
Ekip, daha sonraki keşiflerde nesneleri tespit etmek için çeşitli sensörlerle donatılmış bir tırmanma robotu yaptı. Ortaya çıkan veriler bilgisayarda 3 boyutlu modellere dönüştürülebilir.
Ve 13 yaşındaki Shubham Banerjee yarattı Bir okulun bilim projesi için LEGO parçalarından yapılmış Braille. Daha sonra ailesinin katılımıyla, teknoloji şirketi Intel'den mali destek alan buluşu başlatmak için bir girişim kuruldu.
(Fotoğraf: Marcio Jose Sanchez, AP)
Yazıcı oluşturma fikri Shubham'ın aklına internette Braille alfabesini araştırdıktan sonra geldi. Dokunarak yazan yazıcıların maliyetinin 2,000 $ ve üzeri olduğunu fark eden öğrenci, daha ucuz bir versiyon yapmaya karar verdi.
Buluştan kısa bir süre sonra, kör çocuklar ve ebeveynleri tek bir taleple Shubham ile iletişime geçmeye başladı: Ucuz bir Braille yazıcısı yapmak ve "hemen raftan satın alma" sözü vermek.
Gördüğünüz gibi, öğrenme sürecinde MINDSTORMS Education EV3'ün kullanılması, öğrencilerin hayal güçlerini maksimumda kullanmalarına, yalnızca fikirleri gerçekleştirmelerine veya herhangi bir deneyi görsel olarak yürütmelerine yardımcı olmakla kalmayıp aynı zamanda karar vermeye başlamalarına da yardımcı olan daha fazla yeni mekanizma oluşturmalarına olanak tanır. gelecekteki meslekleri.
Bu çözümlerin eğitim sürecinde (veya ürünlerin kendisiyle) kullanımıyla ilgili sorularınız varsa, bunları yorumlara yazın.
Kaynak: habr.com