|
С чего начинается робототехника в школе
№ 2 (173) февраль 2018г.
Н.ВАСИЛИАДИ, преподаватель робототехники СОШ № 3, г. Караганда
 Образовательная робототехника успешно развивается в Карагандинской области. Только за последний год число школьных лабораторий в регионе увеличилось с 47 до 200. Для нашей школы история знакомства с робототехникой началась в 2015 году. Мы были одними из первопроходцев, когда робототехника еще не стала столь популярной, как сейчас.
Когда директор А.И. Хомин озвучил на совещании, что скоро к нам приедут роботы, реакция учителей напомнила сцены из комедии Гоголя «Ревизор»: «Вот те на! Вот не было заботы, так подай!»
Это, конечно, шутка. А если говорить серьезно, то присутствовало волнение и страх перед неизведанным.
Возникло множество вопросов:
– Какой конструктор приедет к нам?
– Как научить железки двигаться и быть умными?
– Как написать программу для робота и насколько это сложно?
– Как дети усвоят программу?
Со всеми этими вопросами два учителя из школы были направлены на обучение.
Ответы на первые два вопроса были получены практически сразу. Педагоги из Санкт- Петербурга компании RoboED впервые познакомили нас с робототехническим конструктором Lego Mindstorms NXT Educatoin. Именно с этими роботами предстояло работать детям. Знакомые с раннего детства детали конструктора Lego развеяли страх перед неизвестным и внушили доверие. Далее произошло знакомство с электронными механизмами – контролером, моторами, датчиками, которые делали робота живым и умным.
Оставалось разобраться, как собрать из деталей робота и организовать его взаимодействие с окружающей средой.
Учебно-методический комплекс, по которому проходило обучение, основывался на программе преподавателя города Санкт-Петербурга Сергея Александровича Филиппова. Нужно отметить, что данная программа построена очень логично и последовательно. На первых этапах изучается конструирование, механическая передача, удержание равновесия, распределение центра тяжести, синхронизация движения. Показаны способы вычисления пропорционального соотношения скоростей моторов с траекторией движения робота. Далее разбираются задачи на прохождение лабиринта, построение и работы манипуляторов, прохождение инверсной линии. Большое внимание уделено алгоритмам управления от П- и ПД-регулятора для движения по линии до ПИД-регулятора для балансирования робота-сигвея. Кроме этого, рассматриваются темы по кодированию и декодированию информации.
Обучая детей по данной методике, мы интегрируем знания по физике, математике, информатике и конструированию с последующим их практическим применением. От простейших шагов к изучению тем уровня университета. Игровая форма позволяет сделать процесс обучения увлекательным и интересным. Помимо этого, мы последовательно готовим детей к соревнованиям по всем самым популярным категориям, проводимым в странах СНГ.
Познакомиться с данной методикой можно используя учебники как напечатанные, так и электронные. Есть возможность скачать их бесплатно в интернете. Кроме того, есть видео- передачи на сайте youtube. com.
Единственным минусом учебно-методического комплекса С.А. Филиппова является то, что он ориентирован на Lego Mindstorms NXT, а NXT, как известно, вышел из производства. Для Lego Mindstorms EV3 необходима адаптация как под конструкции, так и под среду программирования.
Итак, давайте разберемся, на каком же языке пишутся программы для робота? Как было сказано ранее, работать нам предстояло с конструктором Lego Mindstorms NXT Educatoin. Многофункциональной графической средой программирования, созданной на основе Lab View 7.0, является Robolab 2.9. Данный язык программирования удобен для работы с детьми, которые только начали изучать программирование, так как картинки являются наглядными и интуитивно понятными.
В дальнейшем программировать роботов можно и на текстовом языке. Опытной программист увидит его гораздо более удобным, чем пакеты графического программирования. В качестве текстового языка, если мы говорим о методике С.А. Филиппова, рекомендуется использовать RobotC. Однако данное программное обеспечение является платным, и не все могут себе его позволить. Бесплатным аналогом, работающим под ОС Windows, может стать Basic.
Но пытливые умы решили пойти дальше. Чтобы программировать робота LEGO Mindstorms EV3 на любимом языке программирования (С++, Lua, Node. js, Python и др.), использовать огромное количество продвинутых библиотек и получить доступ к дополнительному подключаемому оборудованию, такому как клавиатура, джойстики, мышки и камеры, необходимо использовать полноценную операционную систему. Здесь на помощь придет ev3dev – операционная система, базирующаяся на Debian Linux. Скачиваем образ системы, записываем на MicroSD, устанавливаем ее в соответствующий разъем «программируемого блока» и включаем блок. На сайте ev3dev. org дана подробная инструкция по началу работы с системой.
Таким образом, мы ответили на первые три вопроса, которые стояли перед нами в самом начале. Остался последний вопрос: как дети усвоят программу?
Этот вопрос оказался самым простым. Дети не просто усваивают программу, они начинают добывать новые знания. Работающего робота хочется усовершенствовать, сделать лучше, чем он был вчера, лучше, чем у одноклассника. Конкурентная среда и соревнования являются двигателем прогресса.
|
