rasm - roboconstructor.ru
Mashhur masalda aytilishicha, qo'lida bolasi bor yosh ona donishmandga yuzlanib, o'z naslini necha yoshdan boshlab boqish kerakligini so'raganida, chol u bola qancha vaqt kechikkan, deb javob berdi. . Kelajakdagi kasbni tanlash bilan bog'liq vaziyat juda o'xshash. Kichkintoydan o'z moyilligi va qiziqishlarini bilishni talab qilish qiyin, lekin o'rta maktabda allaqachon har xil mutaxassisliklar boshlanadi va bu vaqtga kelib, katta yoshli bolani qaysi yo'nalishda harakatlantirishni bilish yaxshi bo'lar edi. Ammo biz allaqachon aniq bilgan narsa shundaki, keyingi o'n yilliklarda 30 dan 80% gacha kasblar to'liq avtomatlashtiriladi.
Robototexnika, kibernetika va algoritmlarni tushunish - bu ko'nikmalar to'plami bo'lib, ular bilan odam bunday noaniq istiqbollarga duch kelmaydi. Albatta, katta ehtimol bilan, ishchi kuchining robotlar bilan almashtirilishi bilan bir qatorda, shartsiz asosiy daromad tushunchasi ham rivojlanadi, lekin siz farzandingiz uchun bunday kelajakni xohlashingiz dargumon.
Endi yosh va qiziqqan auditoriyaga dasturlash va robototexnika asoslarini tezda ko'rsatishning ko'plab usullari mavjud. Ularning barchasi arzon, o'rganish juda oson va bir necha soat ichida kibernetik qurilmalarning algoritmlari va tushunchalari asoslari haqida tushuncha beradi. Ammo sinfxonalarda bunday platformalarning kamchiliklarini uchratish oson - 11-12 yoshdagi bolalar uchun unchalik qulay bo'lmagan dasturiy interfeyslar va nisbatan kichik bo'lgan panellarning cheklangan aşınma qarshiligi (va tan olaylik, "ahmoq qarshilik" ham). "O'yin" elementi.
Eng mashhur o'quv to'plamlari ishlab chiqaruvchisi LEGO Education yigirma yildan ortiq vaqt davomida barcha bu kamchiliklar bilan kurashib kelmoqda. Biz, albatta, MINDSTORMS Education EV3 platformasi haqida gapiryapmiz. 90-yillarning boshlarida ishlab chiqarilgan Mindstorms RCX-dan eng zamonaviy MINDSTORMS Education EV3 kompleksigacha platformani shakllantirish printsipi bir xil bo'lib qolmoqda. U "aqlli g'isht" ga, ekranli mikrokompyuterga va barcha boshqa komponentlar ulangan kiritish-chiqarish portlariga asoslangan. Har qanday robot tizimida bo'lgani kabi, periferik qurilmalar sensorlar va effektorlarga bo'linadi. Datchiklar yordamida robot atrofdagi dunyoni idrok etadi va effektorlar tufayli unga dasturlashtirilgan dasturga muvofiq munosabat bildiradi. Platforma komponentlari lehimsiz oddiy kabellar bilan bir-biriga ulanadi va mexanik tuzilmalar faqat plastik qismlarning mustahkamligi va dizaynerlarning tasavvurlari bilan cheklanadi.
Biz bunday yechimlarning imkoniyatlarini umuman ko'rib chiqdik, ammo endi biz LEGO MINDSTORMS Education EV3 haqida batafsilroq to'xtalib o'tmoqchimiz.
EV3
LEGO MINDSTORMS Education EV3 Lego Technic qismlari bilan moslashtirilgan. Bu shuni anglatadiki, platformadan oddiy "avtomobillar" va "robot qo'llar" dan tortib murakkab konveyerlar yoki hatto "Rubik kublarini hal qiluvchilar"gacha bo'lgan turli xil va hatto ajoyib dizaynlarni yaratish uchun foydalanish mumkin. Deyarli har qanday Lego Technic to'plamidan loyihalar uchun ehtiyot qismlar manbai sifatida foydalanish mumkin va shikastlangan ehtiyot qismlarni almashtirishda hech qanday muammo bo'lmaydi. Ha, ular sobiq sovet alyuminiy konstruktsiyasi to'plami kabi shafqatsiz ko'rinmaydi, lekin amalda ular metall buyumlardan ham kuchliroq bo'lib chiqadi. Hech bo'lmaganda 1993 yilda boshlangan kolleksiyamda hali birorta ham singan qismi topilmagan.
MINDSTORMS Education EV3 asosiy taʼlim toʻplami 541 ta Lego Technic qismlari bilan birga keladi. Kabi ixtisoslashgan resurs to'plami sifatida sotib olish mumkin (yoki NXT uchun ishlab chiqarilgan eski 9648) yoki shunchaki katta turdagi konstruktor (2800 qism) yoki (deyarli 4000 qism) va asosiy model bilan etarlicha o'ynab, uni kibernetik tajribalar uchun "g'isht" sifatida ishlating. Bir parcha bo'yicha Lego bu erda boshqa to'plamlardan ancha oldinda - har bir parcha uchun atigi 3-5 rubl.
Xo'sh, agar kimdir o'n minglab qismlarni o'z ichiga olgan eski to'plamga ega bo'lsa, unda siz resurslar haqida umuman tashvishlanmasligingiz kerak.
Brickset xizmatidan skrinshot (turli statistik ma'lumotlarni to'plash imkonini beruvchi Lego qurilish to'plamlari egalari uchun interaktiv ma'lumotlar bazasi) muallif tomonidan
Biroq, bu faqat nurlar, g'ildiraklar yoki ulash pinlari kabi "passiv" elementlarga tegishli. Sensorlar va effektorlar, albatta, ancha qimmatroq, ammo asosiy to'plamda ularning soni ko'proq. Mindstorms EV3 uchta dvigatel (ikkita kattaroq va kuchliroq va bitta ixcham servo), bir juft sensorli sensorlar (bir turdagi "aqlli" tugmalar), ultratovushli, giroskopik va rangli sensorlar (shuningdek, yorug'lik sensori rejimida ishlashi mumkin) bilan birga keladi. . Bundan tashqari, Lego Education robotlarining oldingi avlodi Mindstorms NXT datchiklari bilan mosligi saqlanib qolgan (masalan, shovqin darajasi sensori).
Ammo keling, tizimning yuragi bo'lgan "aqlli g'isht" ga qaytaylik. Bu haqiqatan ham o'zgaruvchan orqa yorug'lik rangi bilan 178x128 monoxrom LCD displey (nafaqat menyu ko'rsatiladi, balki ish paytida barcha turdagi rasmlar ham) bilan jihozlangan juda og'ir va hajmli "g'isht". Standart RJ-12 ulagichi bo'lgan simlardan foydalanib, unga sensorlar va effektorlar ulangan (har bir turdagi to'rttagacha qurilma), microSDHC uchun uyasi va USB porti mavjud.
Ikkinchisidan dasturlarning o'zini yuklab olish va proshivkani yangilash uchun ham foydalanish mumkin. Biroq, mikrokontroller simsiz interfeyslardan mahrum emas, agar xohlasangiz, dasturlarni Wi-Fi (tashqi modul talab qiladi) yoki Bluetooth (o'rnatilgan) orqali yuklab olishingiz mumkin. Bundan tashqari, agar biz masofadan boshqariladigan robotni yig'adigan bo'lsak, biz uni smartfon yoki planshetdan simsiz aloqa yordamida "boshqarishimiz" mumkin.
"Aqlli g'isht" ichida 300 MGts chastotali ARM protsessor, 16 megabayt doimiy xotira (va shuning uchun karta foydali) va 64 megabayt operativ xotira mavjud. Bu raqamlar qanchalik oddiy ko'rinmasin, hatto siz yoki hatto o'quv jarayonidagi bola ham yozishi mumkin bo'lgan eng keng qamrovli algoritmlarni bajarish uchun etarli kuch bor. Va agar siz uni yaqinda o'n yoshga to'lgan NXT oldingi avlodining 48 MGts protsessori bilan solishtirsangiz, taraqqiyot sezilarli bo'ladi. Biroq, NXT odatiy muammolarni hal qilish jarayonida sezilarli darajada sekinlashadi, deb aytish mumkin emas.
Bundan tashqari, motorlar uchun to'rtinchi port paydo bo'ldi, bu o'z-o'zidan yangilanishni oqlaydigan funksionallikning sezilarli darajada kengayishi.
USB port endi xost rejimini qo'llab-quvvatlaydi, bu nafaqat Wi-Fi adapterini ulash, balki bir nechta EV3 bloklarini bitta murakkab robotga ulash imkonini beradi. To'g'ri, vazifalar darajasi butunlay "bolalarcha emas" bo'ladi.
Va nihoyat, MINDSTORMS Education EV3 endi batareya quvvatiga ega. Oltita AA batareyasi o'rniga siz kiritilgan lityum-ion batareyani ikki yarim amper soatga o'rnatishingiz mumkin. Albatta, hech kim eneloop tipidagi AA batareyalaridan foydalanishni taqiqlamaydi, lekin ularni zaryadlash uchun olib tashlash zarurati foydalanishni o'rtacha darajadan past qiladi. Zaryadlovchi bilan bir juft eneloop to'plamining narxi markali akkumulyator bilan solishtirish mumkin.
Ha, katta, baland ovozli karnay bor, u endi nafaqat 8-bitlik davrdagi retro musiqalarni chiyillashi, balki yoqimliroq tovushlarni ham ijro etishi mumkin.
Endi asosiy to'plamdan effektorlarni ko'rib chiqamiz. Ulardan ikkitasi NXT-da qo'llanilganlarga o'xshash kuchli dvigatellar bo'lib, ichki reduktor tufayli jiddiy momentni rivojlantiradigan cho'zinchoq qurilmalardir.
Dvigatel bloklangan bo'lsa, ishqalanish hisoblanganidan kattaroq bo'lsa, sirpanishni boshlaydigan mexanik debriyaj beriladi, shuning uchun dvigatelni yoqish juda qiyin.
Bir daraja o'lchamlari bilan aylanish burchagi sensori mavjud (dvigatel o'z o'qi hozirda qaysi burchakda aylantirilganligini boshqaruvchiga aytadi) va barcha ulangan motorlarning aylanishini aniq sinxronlashtirish qobiliyati.
Uchinchi, M-servo haydovchi deb ataladigan (o'rta o'lchamli vosita) uch barobar kamroq moment ishlab chiqaradi, lekin uning aylanish tezligi deyarli ikki baravar yuqori.
Sensorlarga kelsak, siz LEGO Education tomonidan taklif qilinganlar bilan cheklanishingiz shart emas (garchi ular har qanday ta'lim loyihasi uchun tom bo'lsa ham), bir qator uchinchi tomon kompaniyalari mos keladigan va ba'zan juda ekzotik sensorlar ishlab chiqaradi. Mikrodastur manba kodi va apparat xususiyatlari to'liq .
Dasturiy ta'minot
Biz apparat haqida ko‘p gapirganmiz, lekin aslida bu robototexnika darslarining samaradorligini belgilovchi yagona narsa emas. Bu bir nechta platformalarda (Mac, kompyuter, mobil qurilmalar) va haqiqatan ham intuitiv dasturiy ta'minotning mavjudligi. LEGO MINDSTORMS Education EV3-ni, ayniqsa, o‘n yoshli bolalar uchun boshlang‘ich va o‘rta maktab o‘rtasida o‘rganish uchun tanlov platformasiga aylantiradi.
iPad-da ilovani kutib olish ekrani
Mahalliy LEGO MINDSTORMS Education EV3 dasturida algoritmlarni vizualizatsiya qilish shunchaki eng yuqori darajada - bir necha daqiqada mantiqiy bloklarning o'zaro ta'sirining asosiy turlarini (o'tish shartlari, tsikl va boshqalar) o'zlashtirish va keyin asta-sekin oshirish kifoya qiladi. dasturlarning murakkabligi. Albatta, robotlarning o'nlab turli modellari uchun tayyor ta'lim loyihalari mavjud va agar xohlasangiz, onlayn jamoalarda minglab qiziqarli dasturlarni topishingiz mumkin.
IPad ilovasida namuna dastur
Ilg'or foydalanuvchilar LabVIEW yoki RobotC-ni o'rnatishlari mumkin - LEGO MINDSTORMS Education EV3 "miyalari" ushbu paketlarga to'liq mos keladi. Afsuski, NXT uchun eski loyihalarni qo'shimcha konvertatsiya qilmasdan eksport qilish mumkin bo'lmaydi.
Ta'lim nuqtai nazaridan, bu ko'proq qiziqish uyg'otadi . Bu sizga o'quvchilar uchun elektron daftarlarni saqlashga imkon beradi, buning yordamida o'qituvchi ma'lum bir talabaning muvaffaqiyatini dastur versiyasidan baholashi va uning muvaffaqiyatini kuzatishi mumkin. Bundan tashqari, siz nafaqat dasturiy ta'minot bortida mavjud bo'lgan o'quv materiallaridan foydalanishingiz mumkin (ular juda ko'p), balki o'rnatilgan kontent muharriri yordamida o'zingizni yaratishingiz mumkin.
EV3 Content Editor o'quv videolari
Ish stoli versiyasi, shuningdek, chegara qiymatlariga qarab maydonlarni grafikalarni dasturlash qobiliyatiga ega ma'lumotlarni yozib olish dasturiga ega. Ya'ni, endi o'qituvchi, masalan, aqlli uy ichida zamonaviy texnologiyalarning ishlashini bemalol namoyish qilishi mumkin.
EV3 mikrokompyuteri real vaqt rejimida sensorlardan ma'lumotlarni to'playdi va harorat foniga qarab u yoki bu model dasturini ishga tushiradi. Harorat yuqori bo'lsa, fan yoqiladi va harorat past bo'lsa, isitgich yoqiladi. Va talabalar ma'lumotlarni yozib olish va tahlil qilish, modelni yakunlash imkoniyatiga ega bo'ladilar.
Ma'lumotlarni qayd qilish
"Aqlli g'isht" dasturiy ta'minotining ochiqligi allaqachon o'z rolini o'ynagan: eng mashhur dasturlash tillarini (ulardan o'nlab) qo'llab-quvvatlaydigan muqobil variantlar mavjud. Umuman olganda, EV3-dan foydalanish dasturlash bilan bog'liq har qanday ta'lim loyihasiga "biriktirilishi" mumkin, chunki bir nechta narsa o'z algoritmlarining ishini "apparatda" ko'rish imkoniyati kabi yoqimli.
Ko'pchilik bu hikoyadagi to'siq narx bo'lishi mumkinligini kutmoqda. Haqiqatan ham, asosiy to'plam uchun siz 29 900 rubl to'lashingiz kerak, shuningdek, zaryadlash uchun yana 2 rubl. Biroq, bu miqdor ikki talabaning qulay ishlashi uchun ehtiyot qismlar va elektronikani, shuningdek, 500 ta tayyor darsga ega to'liq huquqli asosiy dasturiy ta'minotni o'z ichiga oladi (48 yil yanvar oyidan buyon jismoniy shaxslar va tashkilotlar uchun mutlaqo bepul). Albatta, qo'shimcha jihozlar va missiya to'plamlari narxni oshirishi mumkin, ammo buning sababi. Shunday qilib, 2016 talaba uchun to'plam, jumladan, LME EV8 asosiy va resurs to'plamlari, zaryadlovchilar, dasturiy ta'minot va , 174 900 turadi. Masalan, maktabda doira jihozlash uchun juda maqbuldir.
Ha, bu oddiy Arduino-ga o'xshash platformalarga qaraganda sezilarli darajada qimmatroq. Ammo imkoniyatlar, shuningdek, ishtirok etish darajasi ancha yuqori. EV3-ga asoslangan o'quv dasturi butun o'rta maktabda va undan tashqarida xavfsiz tarzda rejalashtirilishi mumkin. Bundan tashqari, LEGO MINDSTORMS Education EV3-dan to'g'ri foydalanish bilan u mexanik sifatlari, oson almashtirilishi va qismlarning mavjudligi tufayli bir nechta oddiy to'plamlardan "yashaydi" (mening amaliyotimda 12 yil ichida faqat bitta RJ-10 kabelini almashtirish kerak edi). eski NXT).
Natijada, biz gigant kompaniya tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan deyarli ochiq manbali loyihani ko'ramiz, bunday vaziyatda talab qilinadigan barcha bonuslar - uzoq umr ko'rish davri, ehtiyot qismlar va kengaytmalar mavjudligi, rasmiy va havaskor gidlar, rivojlangan hamjamiyat. Mindstorms bolalar uchun G'arbiy robototexnika darslarida deyarli standartga aylandi va uning Rossiyada keng qo'llanilishini ko'rish juda ajoyib bo'lar edi.
Yo'lni tanlash
Va endi asosiy narsaga. WeDo 2.0 to'plamlaridan farqli o'laroq, EV3 o'rta maktabga va shuning uchun kelajakdagi kasbni tanlash masalasi jiddiyroq bo'lgan katta yoshdagi bolalarga mo'ljallangan.
EV3 dan foydalanib, har bir talaba tabiat, tarbiya va o'quv jarayoniga xos bo'lgan qobiliyatlarni faolroq ochib bera oladi.
Tug'ilgan matematik sensorlarning telemetriyasini, robot bosib o'tgan masofani qanday aniq qayd etishini, uning og'ish burchagi qanday qayd etilishini va hokazolarni diqqat bilan kuzatib boradi.
Bo‘lajak IT mutaxassisi, albatta, robotni dasturlash, uning harakatlanish algoritmlarini tahlil qilish bilan shug‘ullanadi. Va u, albatta, standart ko'rsatmalarda ko'zda tutilmagan o'zini yaratadi.
Fizikaga ishtiyoqi baland bola robot yordamida vizual eksperimentlar o‘tkazishi mumkin bo‘ladi, xayriyatki, bolaning tasavvurida muammo bo‘lmaganidek, to‘plamlarda sensorlar bilan bog‘liq muammolar yo‘q.
Umuman olganda, farzandingizning maktabdagi qiziqishlari va sevimli fanlari qanday bo‘lishidan qat’i nazar, MINDSTORMS EV3 to‘plamlari bilan o‘rganish ularga yanada aniqroq ta’kidlab, kelajakda o‘z rivojlanishiga e’tibor qaratish imkonini beradi.
Hayotda
Ayni paytda kompaniyaning yechimlari talabalar tomonidan turli tanlovlar doirasida ham, umumiy rivojlanish uchun ham qiziqarli loyihalar yaratish uchun foydalanilmoqda. Ommaviy axborot vositalari bu yil ulardan bir qanchasi haqida yozgan.
Mintaqaviy texnoparkda joylashgan astraxanlik maktab o‘quvchilari Ruslan Kazimov va Mixail Gladishev qo‘l bo‘g‘imlarini tiklash bo‘yicha robot-simulyator yaratdi.
fotosurat - rg.ru
Sakkizinchi sinf o'quvchilari simulyatorni ishlab chiqish uchun ikki oydan sal kamroq vaqt sarfladilar. Ular Janubiy federal okrugda o‘tkazilgan IX Butunrossiya ilmiy va innovatsion loyihalar tanlovining mintaqaviy bosqichida o‘z loyihasini taqdim etib, ikkinchi o‘rinni egalladi. Kelajakda ular sanoat prototipini yaratishni rejalashtirmoqda – hozircha ishlab chiquvchilar faqat LEGO MINDSTORMS Education EV3 ta’lim robot-to‘plamidan tayyorlangan prototipni taklif qilmoqdalar.
Qurilma shifokor tomonidan bajariladigan harakatlarni takrorlaydi - bo'g'inlar ishlay boshlaydi, shu bilan nafaqat ularning, balki mushak guruhlarining ham harakatchanligini tiklaydi. Qurilmalar Bluetooth orqali ulangan bo'lsa-da, kelajakda ular Internet yoki Wi-Fi orqali bog'lanadi.
Bozorda bunday qurilmaning analoglari mavjud, ammo Astraxan qurilmasi elka, bilak va tirsak bo'g'imlari bilan bir vaqtda ishlashi mumkin. Bundan tashqari, u portativ va batareya bilan ishlaydi. Masofadan boshqarish imkoniyati ham mavjud, ya'ni bemor uydan chiqmasdan mashq qilishi mumkin.
Butunjahon robototexnika olimpiadasida 2015 (WRO 2015) Rossiyaning Sankt-Peterburglik DRL jamoasi LEGO Education (LEGO EDUCATION CREATIVITY AWARD) tomonidan ijodkorlik uchun maxsus mukofot bilan taqdirlandi.
Rossiyaning DRL jamoasi CaveBot loyihasini taqdim etdi. Sankt-Peterburglik yigitlar murabbiy Sergey Filippov rahbarligida g‘orlardagi o‘rganilmagan joylarni kashf qilish uchun noyob robot-tadqiqotchi yaratdilar. Ishlanma turli ilmiy sohalarni qamrab oladi, chunki noyob robot turli murakkablikdagi vazifalarni bajarishga imkon beradi.
Jamoa keyingi tadqiqotlar uchun ob'ektlarni aniqlash uchun turli sensorlar bilan jihozlangan toqqa chiqadigan robotni yaratdi. Olingan ma'lumotlar kompyuterda 3D modellarga aylantirilishi mumkin.
Va 13 yoshli Shubham Banerji yaratdi Maktab ilmiy loyihasi uchun LEGO qismlaridan tayyorlangan Brayl. Keyinchalik uning oilasi ishtirokida ixtironi ishga tushirish uchun startap yaratildi va unga Intel texnologik korporatsiyasi moliyaviy yordam oldi.
(Surat: Marsio Xose Sanches, AP)
Printer yaratish g‘oyasi Shubhamga internetda Brayl alifbosini o‘rganib chiqqandan so‘ng paydo bo‘lgan. Sensorli printerlar narxi 2,000 dollar va undan yuqori ekanligini tushungan talaba arzonroq versiyasini yaratishga qaror qildi.
Ixtirodan ko'p o'tmay, ko'zi ojiz bolalar va ularning ota-onalari Shubxam bilan bitta iltimos bilan bog'lanishdi - arzon Brayl yozuvi printerini yasash, "uni javondan sotib olishni" va'da qilishdi.
Ko'rib turganingizdek, o'quv jarayonida MINDSTORMS Education EV3 dan foydalanish talabalarga o'z tasavvurlarini maksimal darajada ishlatishga imkon beradi, bu nafaqat g'oyalarni amalga oshirishga yoki har qanday eksperimentlarni vizual tarzda o'tkazishga yordam beradigan tobora ko'proq yangi mexanizmlarni yaratadi, balki qaror qabul qilishni boshlaydi. ularning kelajakdagi kasbi.
Agar sizda ushbu echimlardan o'quv jarayonida foydalanish bo'yicha savollaringiz bo'lsa (yoki mahsulotlarning o'zi haqida), ularni sharhlarda yozing.
Manba: www.habr.com