Конструкторы для робототехники какие бывают

Обновлено: 06.05.2024

Сейчас мы готовим новую площадку для детских занятий. В процессе подготовки стал вопрос выбора платформы, на которой будем обучать. По такому случаю мы подготовили обзор имеющихся платформ с обоснованием выбора. Документ, вроде, интересный получился, решил его здесь опубликовать. Некоторые вещи изложены сильно упрощенно, поскольку текст предназначен не только для хардкорных технарей.

Большая методическая база на русском языке;
От преподавателя требуется не очень высокая квалификация;
Конструктор очень прочный, детям редко удается что-то сломать.

Изначально это все-таки детский конструктор, для серьезных задач не предназначенный;
Конструктор закрытый, ни с чем не совместим, производитель искусственно создает препятствия к тому, чтобы можно было цеплять к нему компоненты других конструкторов и разрабатывать собственные компоненты;
Программировать можно либо в визуальных средах программирования, либо на С++.

Fishertechnic

Есть и другие конструкторы, основной смысл которых — демонстрировать детям какие-то отдельные интересные инженерные элементы. Они имеют достаточно узкое применение, мы их особо не изучали.
Стоимость Fishertechnic примерно соответствует стоимости Лего.

Arduino

Arduino — самая распространенная платформа для взрослой робототехники и электроники, вторая по распространённости среди детей. Разработка полностью открытая, у нее есть множество ответвлений.

Raspberry Pi и аналоги

Raspberry Pi — это компьютер под управлением операционной системы Linux, имеющий размеры баковской карты. На нем можно запускать те же программы, делать те же вычисления, что и на настольном компьютере (есть видеовыходы, аудиовыходы, USB). Малые размеры вкупе с низким энергопотреблением позволяют устанавливать его на подвижных роботов.

Raspberry поддерживает язык программирования Python. Это наиболее перспективный учебный язык программирования. На западе учебные заведения постепенно переводят на него свои учебные программы. Поддержка этого языка, по нашему мнению, является главным достоинством Raspberry.

По сравнению с Ардуино, Raspberry имеет примерно в два раза более высокую стоимость;
Подключать внешние устройства (датчики, моторчики) к ней существенно сложнее, если не использовать специальные модули расширения.

Например, может быть реализован следующий сценарий использования: сначала, когда ребенок только начинает заниматься робототехникой, он работает с Ардуино в графической среде программирования; далее, когда он вырастает из графической среды, подключаем к ардуине Raspberry, и ребенок начинает программировать на Python, использовать различные дополнительные возможности. Если дорогая Raspberry недоступна, ребенок может программировать имеющуюся ардуину на С++.

Механические конструкторы для Arduino и Raspberri

На наш взгляд, наиболее перспективным является недавно появившийся конструктор Multiplo. В отличии от других конструкторов у него основные детали не металлические, а вырезаны из трехмиллиметрового пластика. Благодаря этому их можно вырезать самостоятельно на специальном станке (тем более, что 3Д-модели деталей выложены в открытый доступ, проект опенсорсный). Если специальный станок недоступен, детали можно вырезать руками с помощью лобзика и дрели.
Помимо винтов в Multiplo широко используются пластиковые заклепки, благодаря этому собирать конструктор гораздо интереснее и быстрее.

Стоимость Huna с Ардуино на борту примерно соответствует стоимости Лего. Стоимость Multiplo с Ардуино на борту примерно в полтора раза ниже.

У детей развивается мелкая моторика;
Нигде на производстве не используются крепления как в Лего, везде крепеж на винтах.

Заключение

Мы остановились на варианте arduino + Raspberry Pi + конструктор Multiplo.

До седьмого класса нужно что-то другое, этот вопрос мы пока мало изучали.

Если стоит задача привить интерес к каким-то узким отраслям промышленности, то нужен Fishertechnic или аналог.

Если стоит задача научить детей самих нарезать и печатать детали, то за основу лучше брать Multiplo.

В наши дни конструкторы по робототехнике для детей набирают все большую популярность среди юных инженеров и их родителей. И это неудивительно, ведь детская робототехника, а соответственно, и конструкторы, объединяет целый ряд научных дисциплин – от физики до программирования – и позволяет в игровой форме погрузиться в данные области знаний. Сейчас на рынке представлен широкий выбор комплектов, рассчитанных на детей разных возрастов, с разными интересами и разным уровнем подготовки.

Что отличает конструкторы по робототехнике?

В первую очередь все образовательные робототехнические конструкторы объединяет то, что в них заложена функция не только игры, но и обучения – об этом говорит уже само название таких комплектов. Наборы для школьников могут сопровождаться учебниками, рабочими тетрадями, глоссариями, материалами для учителя и т.д. Конструкторы для младших групп, особенно для дошкольников, как правило, не подразумевают использование объемных педагогических материалов, но и здесь ребенок не просто играет, а в доступной форме изучает механизмы, физические законы т.д.

При этом акцент на работе механизмов, датчиков, в целом на физике или программировании – еще одна черта данных комплектов. Конечно, конструктор роботов для детей 4-6 лет не предлагает малышу собрать и запрограммировать человекоподобного андроида. Робототехника на начальных этапах – это изучение различных моделей, простая работа с моторами и т.д. В свою очередь, ученику средних классов вполне можно предложить программируемый конструктор по робототехнике, где надо не просто собрать модель, но и самому задать ее поведение.

Многие конструкторы предполагают, что из одного набора можно собрать сразу несколько моделей (как правило, они перечислены на коробке или в описании к комплекту). И это не считая тех, которые придумает сам ребенок.
Большая часть образовательных конструкторов подходит для использования как в классе, так и дома.

Конструкторы по робототехнике: возрастные группы

В целом свой конструктор для изучения робототехники найдут дети от 4-5 до 14-15 лет. Продуманный набор будет соответствовать уровню знаний юного инженера, при этом чем старше ребенок, тем сложнее будут модели. Большинство производителей предлагает решения для следующих возрастных групп (деление достаточно условное и зависит от конкретного бренда).

4-6 лет. Понятные модели, крупные и яркие детали, увлекательное содержание – вот основные черты наборов для дошкольников. Как правило, здесь малышу предлагается собрать различные машинки, самолетики, животных, понять, что такое механизм, и т.д. Задача таких комплектов, помимо прочего, развить мелкую моторику, внимательность, усидчивость, фантазию и креативность, научить работе в команде.

7-9 лет. Конструктор по робототехнике для начинающих учебу в школе становится более сложным: это касается как собственно моделей, так и изучаемых тем. Дети подробнее знакомятся с законами и явлениями физики, изучают работу различных датчиков и т.д. Именно поэтому такие наборы могут использоваться на уроках физики или окружающего мира в качестве иллюстративного материала. Многие комплекты предлагают не просто построить машинку, но и заставить ее двигаться: отъезжать от края стола, ехать по черной линии и т.д.

10-15 лет. Конструкты для старшей группы подразумевают почти полное погружение в робототехнику (за исключением моделирования и печати деталей, хотя один из наборов от Fischertechnik как раз позволяет собрать и настроить настоящий 3D-принтер). Работа с механизмами в данном случае сочетается с программированием – конструкторы могут поставляться с программируемыми и непрограммируемыми платами, чтобы будущий инженер мог посмотреть, как они в принципе функционируют, и попробовать самостоятельно задать команды.

Бренды на рынке конструкторов по робототехнике

Среди наиболее популярных брендов в мире детских конструкторов по робототехнике можно отметить LEGO Education, Engino, Huna, Fischertechnik, Makeblock и другие. Познакомимся поближе с предлагаемыми ими наборами.

LEGO Education

Один из самых известных в мире брендов конструкторов также является и одним из лидеров по образовательному направлению. Во многих школах и кружках на занятиях используются решения именно от LEGO. Немалую роль здесь сыграли универсальность конструктора, широкий набор материалов для учителей, наличие рабочих тетрадей и т.д.

Для поверхностного изучения робототехники подойдёт любой из стартовых наборов. Но, если вы планируете заниматься робототехникой серьёзно, то стоит посмотреть чуть глубже. Нужно оценить возможности каждого конструктора (виды датчиков, мощность и функциональность микроконтроллеров, наличие тех или иных частей для создания корпусов и др.).

Хорошей базой всевозможных датчиков, элементов конструкций и ПО для программирования роботов конструктор LEGO и VEX Robotics .

Если же вы хотите практически безграничных возможностей, то нужно обратить внимание на торговую марку Arduino . но нужно самостоятельно придумывать конструкции ваших роботов. Не удивительно, что с использованием этой платформы часто делают роботов из фанеры ,картона, оргстекла или печатают детали на 3D принтере.

Отечественный конструктор ТРИК также даёт большие возможности для творчества, т.к. здесь в комплекте есть камера, микрофон, акселерометр. А если вы присматриваетесь к конструкторам без проводов, то обратите внимание на конструктор Arduino и Robo Wunderkind .

Обзор конструкторов

Конструктор Arduino

Возрастная категория от 7 до профи

Торговая марка Arduino – это инструменты для создания не только роботов, но и множества различных гаджетов. Для роботостроителей здесь есть микроконтроллеры, всевозможные датчики, двигатели, сервомоторы, платы расширений, LCD дисплеи, светодиоды. Но под этой торговой маркой не производятся элементы корпусов или каркасов для сборки роботов. Здесь также нет элементов для монтажа. Программировать микроконтроллеры Arduino можно с помощью бесплатной среды разработки Arduino IDE, MBlock, Scratch с открытым исходным кодом

Коструктор ТРИК

Возрастная категория от 12 лет

Конструктор LEGO Education WeDo, стартовый набор «ПервоРобот»

Возрастная категория 5-8 лет

Изделия, созданные с помощью этого конструктора, сложно назвать роботами, скорее простыми механизмами. Собранный механизм должен быть подключен к компьютеру через USB-кабель, чтобы он функционировал. Для программирования используется визуальное программирование, то есть ребенок составляет программу из блоков-действий

Конструктор LEGO Education WeDo 2.0

Возрастная категория 7-10 лет

В отличие от первой версии, здесь уже можно собирать автономных роботов, ведь готовый робот работает на двух батарейках AAA, а взаимодействие с ПК происходит по Bluetooth . СмартХаб, который играет роль связующего звена между ПК/планшетом и электроникой робота. Т.е. все программы, которые вы напишите, будут работать на ПК или планшете. В стартовый набор уже включено бесплатное базовое ПО, в состав которого входят стартовые проекты. Русский язык есть. ПО работает на Windows (7, 8.1 и RT), MacOS, iPad, Android-планшетах и взаимодействует с микрокомпьютером через Bluetooth 4.0. Программирование здесь визуальное, аналогичное первой версии конструктора. Кроме того есть возможность программировать с помощью Scratch 2.

Конструктор LEGO Mindstorms Education EV3

Возрастная категория от 10 до 18 лет

Серия Lego Mindstorms познакомит ребят с принципами робототехники, научит азам составления алгоритмов и программированию. Внутри огромной коробки вы найдёте все необходимое для постройки собственных роботов. В комплекте идёт инструкция для создания нескольких моделей. Есть тематические наборы

Конструктор TETRIX/MATRIX

Возрастная категория с 12 лет

Предназначенные для развития навыков инженерного конструирования и программирования роботов в средней и старшей школе. С помощью конструктора этой серии вы сможете строить прочных металлических роботов на радиоуправлении, в том числе и различные средства передвижения и механизмы. А чтобы создавать программируемых роботов из этого конструктора вам понадобится оборудование и программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3 или NXT. В конструкторе MATRIX есть пульт управления

Конструктор Hovis Lite

Возрастная категория от 7 лет

Пластмассовый конструктор для создания человекоподобных роботов. Есть возможность детали распечатать на 3D-принтере. Для программирования используется бесплатная программа для редактирования, тестирования и записи движений и фирменная бесплатная графическая среда разработки, с возможность просмотра готового кода в виде C-подобного языка, а так же Microsoft Robotics Developer Studio, DR-C, Microsoft Visual Studio и AVR Studio и другие.

Конструктор VEX EDR/VEX IQ/VEX PRO для профессионалов

Возрастная категория от 10 лет

Предназначен для для школ, институтов, так и для продвинутых роботостроителей.

Программируются роботы этой серии с помощью RobotC, easyC (программирование на языке C с помощью перетаскивания блоков), Flowol (программирование с помощью блок-схем) или Modkit (визуальное программирование с помощью блоков). Все среды разработки платные.

Конструктор Технолаб

Возрастная категория от 5 лет до профи

Всего модулей семь Наборы собраны для желающих заниматься робототехникой в зависимости от возраста и степень подготовленности и называются модулями.. Это модули предварительного, начального, базового, базового соревновательного, профессионального, исследовательского и экспертного уровней. Программирование роботов доступно во всех модулях кроме модуля предварительного уровня.

Конструктор Robo Wunderkind

Возрастная категория от 5 лет

Состоит из модулей в форме куба, Модули соединяются друг с другом без проводов с помощью специальных соединительных элементов Программировать готового робота можно с помощью специального приложения, доступного для iOS, Android и Windows. Программирование визуальное. Кроме того поддерживается Scratch.

Постичь азы электротехники, собрать и запрограммировать своего первого робота школьники могут в детском клубе робототехники «РОБОТЕРРА» в Санкт-Петербурге.

Робототехника для детей – это прекрасное начало, чтобы воспитать в ребенке интерес к науке и технике . Особенно данная сфера будет интересна и мальчикам, но встречаются и девочки, которых тоже хотят узнать много нового в конструировании.

Креативные и веселые наборы роботов для детей – это отличный способ познакомить ребенка с основами робототехники и вызвать неподдельный интерес к этой сфере . Данные игрушки позволят понять ребенку ценность роботов, а также увидеть принцип действия таких устройств изнутри.

Конструирование может стать хорошим хобби ребенку, поэтому так важно правильно выбрать первого робота и привить интерес к данной сфере. Конструированием увлекаются и взрослые, это направление очень развито в нашей стране. Можно будет создавать из приобретенных конструкторов архитектурные постройки, разыгрывать сцены их остросюжетных блокбастеров и строить самолеты, которые управляются дистанционно.

Роботы-конструкторы существуют для совсем маленьких детишек, которые только знакомятся с азами конструирования, есть и модели для взрослых детей с непростым дистанционным управлением. Конечно, в первую очередь при покупке учитываются возраст и уровень подготовки конкретного ребенка. Если малыш все быстро схватывает и легко обучаем, можно сразу подарить более сложную конструкцию, которую он освоит в кратчайшие сроки.

Мы рассмотрим креативные наборы конструкторов, которые одновременно являются и роботами. Некоторые модели предназначаются для самых маленьких представителей , другие же созданы для старших ребят и требуют живого активного ума и творческих способностей.

Перейдем к рейтингу:

Double Eagle CaDA deTECH C51028W Робот DADA Роберт -Узнать, где дешевле всего >>>
BHV Дерзай 37742 -Узнать, где дешевле всего >>>
Xiaomi MITU Mi Bunny Робот -Узнать, где дешевле всего >>>
Xiaomi Mitu LKU4037GL Mi Robot Builder Rover -Узнать, где дешевле всего >>>
Xiaomi Mijia Bravokids -Узнать, где дешевле всего >>>
Xiaomi MITU GLSC01IQL Smart Building Blocks Road Racing -Узнать, где дешевле всего >>>
ND Play 273871 Робот-боксер -Узнать, где дешевле всего >>>
Botzees -Узнать, где дешевле всего >>>
Double Eagle CaDA deTECH C51027W Робот КАКА -Узнать, где дешевле всего >>>
Робот Тобби -Узнать, где дешевле всего >>>

1 место. Электромеханический конструктор Double Eagle CaDA deTECH C51028W Робот DADA Роберт

Данный робот-конструктор имеет двигатель, который управляется дистанционно. Веселый интересный робот станет забавным подарком для мальчика от шести лет.

Выполнен из пластика и стоит недорого, поэтому подойдет для пользователей, которые хотят сэкономить. В этом наборе предусмотрено 606 деталей, из которых малыш соберёт активного робота, он будет выполнять команды хозяина. Робот надолго заинтересует ребенка, разовьет у него творческие способности и одновременно развлечет всю семью.

Рейтинг – 4.1

Стоимость – 2500 рублей

Плюсы

Веселый и активный робот.
Легко собирается.
Интерес у мальчишек.
Доступная стоимость.
Идеальный презент ребенку на праздник.

Минусы

2 место. Электронный конструктор BHV Дерзай 37742 Мобильные роботы на базе Arduino

Этот умный прибор понравится как девочкам, так и мальчикам от 12-14 лет и станет достойным подарком на день рождения. В комплекте предусмотрено 266 деталей, из которых собирается умный робот, способный развить у ребенка интерес к робототехнике и электронике. В некоторых случаях может понадобиться помощь взрослого, поскольку не каждый ребенок сам разберется в схемах и проводах. Детали изготовлены из металла и пластика.

Конструкторы были и остаются одним из самых популярных детских хобби. Эти игры не только крайне увлекательны, но и способствуют развитию у ребенка мелкой моторики, памяти, логического мышления, также кроха учится устанавливать причинно-следственные связи и анализировать. Виды конструкторов поражают своим разнообразием. Это и мягкие тканевые изделия, предназначенные для малышей, и всем известные кубики для строительства, и гибкая мягкая проволока, и, конечно же, конструкторы для робототехники, о которых и пойдет речь в данной статье.

Особенности и отличия от классических наборов

Робототехника — это создание роботов из деталей специального конструктора. От обычных детских наборов она отличается тем, что, помимо стандартного конструирования, включает в себя еще два направления: электронику и программирование. Объединяя обучение с игрой, такой вид конструкторов помогает ребенку лучше понимать математику, физику, информатику и английский язык, а занятия в специализированных кружках оттачивают навык общения и работы в коллективе.

К занятиям робототехникой можно приступать буквально с 3 лет, начиная с простейших наборов. Как и для взрослых, для детей очень важны творческая реализация и ощущение того, что они двигаются в правильном направлении.

Программируемый робот — это личный проект ребенка, благодаря которому он с ранних лет научится самостоятельности и проникнется любовью к науке.

Виды платформ

Существует огромное количество обучающих платформ, рассчитанных как на самых маленьких пользователей, только-только начинающих делать свои первые шаги в робототехнике, так и на ребят старшего школьного возраста и студентов.

В настоящее время наиболее востребованы описанные ниже платформы.

LEGO Mindstorms Education

Конструктор включает в себя более 500 элементов, мощный микрокомпьютер, три электрических сервомотора, датчики касания, гироскоп, датчик ультразвука, батарею с возможностью перезарядки и соединительные кабели.

HUNA Kicky

Наборы HUNA Kicky больше напоминают сложный конструктор, нежели серьезную робототехническую платформу, что делает их наилучшим вариантом для дошколят и учеников начальных классов (6–10 лет). Серия разбита на три уровня сложности, которые различаются количеством роботов и моделей. Блоки выполнены из яркого пластика, а наборы дополнены не только подробными методическими пособиями, но и увлекательными историями про персонажей, которых можно собрать из деталей этого конструктора. Набор состоит из 238 сборных элементов, материнской платы, 2 DC моторов, 2 датчиков касания, 2 инфракрасных сенсоров и инструкции по сборке. Обойдется такой конструктор в 15 390 рублей.

ROBOTIS Bioloid

Данный конструктор предназначен для занятий со школьниками от 10–12 лет, а также со студентами и взрослыми людьми. Набор позволяет собирать автономные и управляемые модели роботов со сложной кинематикой, каждая из которых разработана с использованием высокоскоростных сервомоторов Dynamixel, датчиков расстояний и IR массивов.

В зависимости от модели цена набора ROBOTIS Bioloid варьируется от 22 400 до 80 000 рублей.

VEX IQ

Эта простая, интуитивно понятная платформа создана специально для обучения детей от 7–8 лет. Части конструктора легко соединяются и разъединяются, без использования дополнительных инструментов, интерфейс рассчитан на новичков, а огромное количество элементов позволяет создавать самые различные комбинации мобильных роботов. Стоимость набора VEX IQ Super Kit составляет 71 500 рублей, а дополнительного ресурсного набора – около 19 000 рублей.

Fishertechnik

Эта платформа получила наибольшее распространение в техучилищах и вузах. Обучающие робоконструкторы от Fishertechnik наглядно показывают рабочие процессы создаваемых механизмов и дополнительно комплектуются рабочими тетрадями с полезной информацией, что делает их особенно удобными для использования в робототехнических кружках. Цены на эти конструкторы разнятся в зависимости от наборов. Наиболее популярный конструктор «Первооткрыватель», позволяющий создавать 14 моделей мобильных роботов с управлением через Wi-Fi, стоит 35 990 рублей.

Кибернетический конструктор «ТРИК образовательный»

В настоящее время начинают активно появляться платформы и от российских производителей. Отечественный контроллер ТРИК разработан командой высококлассных специалистов специально для робототехники и имеет весьма широкий круг задач, начиная от обработки внешних данных и заканчивая обменом информацией.

Образовательные наборы от ТРИК идеально подходят для занятий с детьми от 12 лет, а возможность виртуального моделирования на компьютере делает обучение особенно наглядным и эффективным. Цена такого конструктора составляет около 45 тысяч рублей без учета ресурсных наборов.

Топ лучших брендов робототехнических конструкторов:

LEGO Education (Дания);
Robotis (Южная Корея);
VEX (США);
Huna (Южная Корея);
RoboRobo (Южная Корея);
Fischertechnik (Германия);
TETRIX (США);
ТРИК (Россия);
«Амперка» (Россия).

Советы по выбору

При выборе конструктора в первую очередь следует отталкиваться от возраста ребенка.

Наборы для дошкольников должны быть ориентированы на игровой процесс, так как маленьким детям, ввиду особенностей их психики, тяжело долго удерживать внимание на теоретических элементах. Для них лучше всего подойдут детские наборы Lego «Простые механизмы» и HUNA Kicky.

Первый даст ребенку начальное представление об основных принципах механики, а второй заложит необходимые навыки непосредственно в области электромеханического проектирования.

Кроме того, детям от 3 до 6 лет будут интересны различные роботы-игрушки, позволяющие создавать простые подвижные модели динозавров, животных и машин. По сравнению с конструкторами такие наборы куда более демократичны по цене.

Для детей от 7 до 10 лет уже можно выбирать более сложные робоконструкторы, для работы с которыми необходимы знания физики и основ программирования. В этом случае конструктор послужит наглядным дополнением к школьным урокам и поможет лучше усвоить материал.

В возрасте от 10 до 16 лет ребята могут начинать непосредственно полное освоение основ робототехники, создавая собственные индивидуальные и групповые проекты. В этом случае работа с конструктором должна включать в себя не только сбор механизма, но и программирование микроконтроллеров. Большинство обучающих платформ рассчитано как раз таки на эту возрастную категорию.

А для студентов вузов и взрослых подойдут занятия робототехникой на базе таких платформ, как Raspberry Pi, Matrix, Arduino и Tetrix.

Читайте также: