05 ноября 2017г.
В свое время идея использования робототехнических элементов в конструировании позволила компании Lego выйти из кризиса, в котором она находилась в 90-х годах и уже 11 лет терпела убытки. Идея создания детьми роботов через добавление датчиков, электродвигателей и программируемых блоков стала довольно перспективным решением и позволила сделать процесс программирования ясным и простым, позволяющим детям воплощать в жизнь свои творческие идеи. Впервые конструктор Lego Mindstorms с элементами робототехники был представлен в 1998 году. Еще через 8 лет была презентована его вторая версия, а в 2013 представлено третье поколение этого конструктора.
Основным элементом стал микрокомпьютер (микроконтроллер), получивший название P-brick. При этом в остальном конструктор не изменился, так же используя стандартные блоки – развитие получает именно сердце конструктора. За счет этого компании удается сохранять традицию полной совместимости и тут – все детали из старых версий могут свободно использоваться и в новом конструкторе.
При этом компания выпускает две версии своего конструктора – для использования дома и в образовательных учреждениях. Особой разницы между версиями нет, лишь немного разнится комплектация. Кроме этого существуют дополнительные наборы – наборы стандартных элементов, позволяющих усложнить конструкцию.
В стандартную комплектацию входят микрокомпьютер и несколько электродвигателей, набор датчиков и сенсоров, а также кабель для их соединения. Образовательная версия получила еще гироскоп и ультразвуковой датчик.
Следуя своей логике выпуска конструкторов для всех возрастов компания выпускает версию для детей младше 10 лет. В ней отсутствует микрокомпьютер, а программирование осуществляется через стандартный персональный компьютер с использованием интерфейса USB. Она также оснащена моторами и датчиками управляемыми программным продуктом WeDo. На данный момент эта платформа активно используется в России для дошкольников и учеников младших классов.
На данный момент этот конструктор занимает лидирующее положение в сфере образовательных платформ, в том числе и в России. Произошло это по следующей причине высокого качества продукции, которым компания всегда славилась, при этом не только в использование материалов, но и в подходе к разработке. С помощью простого набора возможно создание достаточно сложных прототипов. При этом, что самое важное, придумать и реализовать их могут дети.
Робоконструкторов, в которых имелись бы все необходимые датчики, сенсоры, приводы (сервоприводы или двигатели) и непосредственно программируемый микроконтроллер, на рынке доступно не так уж и много. Это является особенностью данной отрасли и определяется в первую очередь тем, что инфокоммуникационные технологии полноценно вошли в жизнь каждого человека относительно недавно, можно даже сказать – чуть больше десятка лет назад. Поэтому то, что такие образовательные наборы еще только набирают популярность является нормальным фактором. Кроме того, встречается не так уж и много научных работ, посвященных методологии обучения робототехники детей школьного и дошкольного возрастов.
Из доступных роботоконструкторов можно выделить некоторые достойные модели, отвечающие современным требованиям образвания. Лучшими этой области можно выделить наборы WeDo и Mindstorms (из серий Lego). Также есть менее популярные, но не менее эффективные решения - Fischertechnik и Training Lab. Отдельно стоит упомянуть разнообразные конструкторы на базе микроконтроллеров Arduino, разнообразие вариантов и моделей которых позволяет создавать полноценные устройства из реальных электронный компонентов.
Ниже приведем анализ электронного конструктора Lego по эффективности его использования в образовательной области для детей школьного и дошкольного возрастов. При сравнении будут оцениваться три основным показателя: сборка, программирование, электроника.
Начнем с конструкторов Lego. Первое что следует отметить, инженеры компании Lego решили уберечь пользователей от «проблемы» в работе с электроникой, поэтому их конструкторы не подразумевают самостоятельной сборки электронных компонентов, поэтому при работе с контруктором обучающийся никак не работает с электроникой. Все элементы Lego имеют пластмассовый корпус и модульную конструкцию, посредством которой они соединяются между собой, что позволяет дать максимальную оценку по оценочному пункту «Сборка» конструктора, рисунок 1.
Наборы WeDo эффективны для работы детей начиная с первого класса или даже более раннего
возраста (с 4-5 лет), пожалуй, главным условием успешного обучения будет умение читать. Lego Mindstorms доступно с более старшего возраста, начина с третьего класса. Программирование модульное,
осуществляется путем перемещения логических блоков в рабочем поле среды разработки программы, что
также позволяет дать максимальный бал в оценке пункта «Программирование» Lego, рисунок 2.
Перечисленные оценочные пункты можно визуально показать в виде диаграммы на рисунке 3.
Таким
образом, Lego-роботикс хорошо подходит для самостоятельных занятий заинтересованного
ученика, а реализованная в нем среда разработки и программирования интуитивно понятна и имеет приятный внешний вид. Важно и то, что у конструкторов Lego большая элементная база, позволяющая
реализовать колоссальное количество электронных устройств. Кроме того, в открытом доступе можно найти инструкции по сборке множества авторских моделей, среди которых и колесные, и шагающие роботы, и
разнообразные неподвижные автономные механизмы. В качестве главного недостатка Lego можно назвать высокую
стоимость компонентов».
Список литературы
1. Робототехника: настоящее и будущее (к 25-летию основания реферативного журнала винити ран «робототехника»).
Петрина
А.М. Научно-техническая информация. Серия 1: Организация и методика информационной работы. 2008.
№ 3.
С. 10-17.
2.
Математическое моделирование систем
приводов роботов
с
древовидной
кинематической структурой:
Учебное пособие для вузов / Д.Б.
Кулаков
[и
др.] М.: Изд-во «Рудомино», 2008. 64 с.
3.
Д. Крейг Введене в робототехнику. Механика и управление. Изд-во Институт Компьютерных
исследований, 2013. – 564 с.
4.
Основы теории исполнительных механизмов шагающих роботов. Ковальчук А.К., Кулаков Д.Б., Кулаков Б.Б., [и др.] М.: Изд-во "Рудомино", 2010., 170 с.
5. Через робототехнику - в активную жизнь. Стёпкина И.Е. Информатика в школе. 2017. № 1 (124).
С. 25-30.
