Lego education spike prime собрать робота

Обновлено: 08.05.2024

Известная притча гласит, что, когда к мудрецу обратилась молодая мать с ребенком на руках и спросила, с какого возраста ей следует начинать воспитание отпрыска, старец ответил, что она опоздала на столько лет, сколько уже было ребенку. С выбором будущего призвания ситуация достаточно похожая. Сложно требовать осознания своих склонностей и интересов от младенца, но вот уже в средней школе начинаются всевозможные специализации, и к этому времени неплохо бы уже знать, в какую сторону двигаться подросшему чаду. Но одно мы знаем уже почти наверняка – в течение ближайших десятилетий от 30 до 80% профессий будут полностью автоматизированы.

Робототехника, кибернетика, понимание алгоритмов – тот набор навыков, с которым, скорее всего, человеку не будут грозить настолько туманные перспективы. Конечно, скорее всего параллельно с заменой рабочей силы на роботов будет развиваться и концепция безусловного базового дохода, вот только вряд ли вы хотите для своего ребенка подобного будущего.

Способов быстро показать молодой и заинтересованной аудитории основы программирования и робототехники сейчас существует много. Все они стоят недорого, достаточно просты в освоении, дают уже через несколько часов понимание основ алгоритмов и концепций кибернетических устройств. Но в учебных классах легко столкнуться и с недостатками этих платформ – ограниченной износоустойчивостью (да и чего греха таить – «идиотоустойчивостью» тоже) макетных плат, не очень дружелюбными для детей 11-12 лет интерфейсами ПО, относительно небольшим элементом «игры».

Со всеми этими недостатками уже больше двадцати лет борются в самой известной компании-производителе развивающих наборов LEGO Education. Речь идет, разумеется, о платформе MINDSTORMS Education EV3. Начиная с произведенных в начале 90-х Mindstorms RCX и заканчивая самым современным комплексом MINDSTORMS Education EV3 принцип формирования платформы остается прежним. В основе лежит «умный кирпич» (“intelligent brick”), это микрокомпьютер с экраном и портами ввода-вывода, к которому подключаются все остальные компоненты. Как и в любой робототехнической системе периферийные устройства подразделяются на сенсоры и эффекторы. При помощи сенсоров робот воспринимает окружающий мир, а благодаря эффекторам – реагирует на него в соответствии с заложенной программой. Соединяются компоненты платформы вместе простыми кабелями без пайки, а механические конструкции ограничены только прочностью пластиковых деталей и фантазией конструкторов.

В предыдущем посте мы рассматривали возможности таких решений в общем и целом, сейчас же хотим подробнее остановиться именно на LEGO MINDSTORMS Education EV3.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 сделан совместимым с деталями Lego Technic. Это означает, что платформу можно использовать для создания самых разнообразных и даже невероятных конструкций, от простых «машинок» и «роборук» до сложных конвейеров или даже «решателей» кубика Рубика. Фактически любой набор Lego Technic может стать источником деталей для проектов, также никаких проблем не будет с заменой пострадавших запасных частей. Да, выглядят они не так брутально, как старый советский алюминиевый конструктор, но на практике оказываются даже прочнее изделий из металла. По крайней мере в моей коллекции, стартовавшей в 1993 году, еще не обнаружилось ни одной сломанной детали.

В комплекте с базовым образовательным набором MINDSTORMS Education EV3 есть 541 деталь Lego Technic. Можно докупить как специализированный ресурсный набор вроде 45560 (или более старый 9648, выпускавшийся еще для NXT), так и просто большой конструктор типа 42043 (2800 деталей) или 42055 (почти 4000 деталей), и, вдоволь наигравшись с основной моделью, пустить его на «кирпичики» для кибернетических опытов. В пересчете на одну деталь Lego здесь очень сильно выигрывает у других наборов – всего 3-5 рублей за одну штуку.

Ну а если у кого-то сохранилась старая коллекция, включающая десятки тысяч деталей, то беспокоиться о ресурсах и вовсе не придется.

Скриншот из сервиса Brickset (интерактивная база для владельцев конструкторов Lego, позволяющая собирать разнообразную статистику) автора

Впрочем, это касается только «пассивных» элементов вроде балок, колес или соединительных пинов. Сенсоры и эффекторы, разумеется, значительно дороже, но и в базовом комплекте их более чем достаточно. Mindstorms EV3 поставляется в комплекте с тремя моторами (два побольше и помощнее и один компактный сервопривод), парой сенсоров касания (своего рода «умные» кнопки), ультразвуковым, гироскопическим и цветовым сенсорами (он же может работать в режиме сенсора освещенности). Плюс сохранена совместимость с датчиками от предыдущего поколения роботов Lego Education – Mindstorms NXT (в их число входит, например, датчик уровня шума).

Но вернемся к «умному кирпичу», сердцу системы. Это действительно довольно увесистый и объемный «кирпичик», оснащенный монохромным ЖК-экраном 178х128 (на него выводится не только меню, но и всевозможные кастомные картинки в процессе работы) с изменяемым цветом подсветки. При помощи проводов со стандартным разъемом RJ-12 к нему подключаются сенсоры и эффекторы (до четырех устройств каждого типа), есть слот для microSDHC и USB-порт.

Последний можно использовать как для загрузки собственно программ, так и для обновления прошивки. Однако не обделен микроконтроллер и беспроводными интерфейсами, при желании загружать программы можно через Wi-Fi (нужен внешний модуль) или Bluetooth (встроен). Также, если мы собираем робота с дистанционным управлением, «рулить» им можно с использованием беспроводной связи со смартфона или планшета.

Плюс появился четвертый порт для моторов, само по себе это значительное расширение функционала, которое оправдывает апгрейд.

USB-порт теперь поддерживает режим хоста, это позволяет не только подключать Wi-Fi-адаптер, но и соединять несколько блоков EV3 в одного сложного робота. Правда, и уровень задач при этом становится совершенно «не детским».

Наконец, MINDSTORMS Education EV3 обзавелся поддержкой аккумуляторного питания. Вместо шести АА-батареек можно установить идущий в комплекте литиево-ионный аккумулятор на два с хвостиком ампер-часа. Конечно, никто не запрещает пользоваться пальчиковыми аккумуляторами типа eneloop, но необходимость их вынимать для зарядки делает юзабилити ниже среднего. Да и по цене пара комплектов eneloop c зарядником вполне сравнима с фирменным аккумулятором.

Теперь посмотрим на эффекторы из базового набора. Два из них – мощные моторы, аналогичные уже использовавшимся в NXT, продолговатые устройства, развивающие благодаря внутренней понижающей передаче серьезный крутящий момент.

На случай блокировки мотора предусмотрен механический фрикцион, который начинает проскальзывать, если трение больше расчетного, так что мотор довольно сложно спалить.
Имеется датчик угла поворота с разрешением в один градус (мотор сообщает контроллеру, на какой угол сейчас повернута его ось) и возможность точно синхронизировать вращение всех подключенных моторов.

Третий, так называемый М-сервопривод (средний по размеру мотор) выдает в три раза меньший крутящий момент, но зато его скорость вращения выше почти в два раза.

Что касается сенсоров, то на самом деле вовсе не обязательно ограничиваться теми, что предлагает LEGO Education (хотя и их выше крыши для любого образовательного проекта), ряд сторонних компаний выпускает совместимые и порой довольно экзотические сенсоры. Исходный код прошивки и аппаратные спецификации полностью открыты.

Программное обеспечение

Мы много говорили об аппаратной базе, но на самом деле далеко не только она определяет эффективность занятий по робототехнике. Именно наличие действительно интуитивно понятного ПО на множестве платформ (Мак, ПК, мобильные устройства) и готовых учебных планов делает LEGO MINDSTORMS Education EV3 платформой выбора при обучении, и особенно на рубеже начальной и средней школы, для детей лет десяти.

Приветственный экран приложения на iPad

Визуализация алгоритмов в родном ПО LEGO MINDSTORMS Education EV3 находится просто на высшем уровне – достаточно буквально за несколько минут усвоить основные виды взаимодействия логических блоков (условия перехода, цикл и т.д.) и в дальнейшем постепенно наращивать сложность программ. Разумеется, есть и готовые обучающие проекты для десятков разнообразных моделей роботов, а при желании в интернет-сообществах можно найти тысячи интересных программ.

Пример программы в приложении для iPad

Продвинутые же пользователи могут установить LabVIEW или RobotC – «мозги» LEGO MINDSTORMS Education EV3 полностью совместимы с этими пакетами. Вот экспортировать старые проекты для NXT без дополнительной конвертации, увы, не выйдет.

С образовательной же точки зрения гораздо больший интерес представляет версия ПО для настольных компьютеров. Оно позволяет вести электронные тетради учеников, благодаря которым преподаватель может из своей версии приложения оценивать успехи конкретного ученика и наблюдать за его прогрессом. Плюс ко всему можно использовать не только имеющиеся на борту ПО учебные материалы (коих множество), но и с помощью встроенного редактора контента создавать свои собственные.

Обучающие видео по работе с редактором контента EV3

А еще в десктоп-версии есть утилита регистрации данных с возможностью программирования областей графика в зависимости от пороговых значений. То есть теперь педагог может с легкостью продемонстрировать работу современных технологий в рамках умного дома, к примеру.

Микрокомпьютер EV3 будет собирать данные с датчиков в реальном режиме времени и в зависимости от температурного фона запускать ту или иную программу модели. При высокой температуре включается вентилятор, при низкой — обогреватель. А ученики смогут фиксировать и анализировать данные, дорабатывая модель.

Журналирование данных

Открытость прошивки «умного кирпича» уже сыграла свою роль: существуют альтернативные варианты с поддержкой большинства популярных языков программирования (десятки их). По большому счету использование EV3 можно «прикрутить» к любому образовательному проекту, связанному с программированием, поскольку мало что так радует, как возможность увидеть работу собственных алгоритмов «в железе».

Многие ждут, что камнем преткновения в этой истории может оказаться цена. Действительно, за Базовый набор придется выложить 29 900 рублей, плюс еще 2 500 отдать за зарядку. Однако в эту сумму включены детали и электроника для комфортной работы двух учеников, а также полноценное базовое ПО с 48 готовыми занятиями (которое с января 2016 полностью бесплатно, как для частных лиц, так и для организаций). Конечно, дополнительное оборудование и комплекты заданий могут увеличить стоимость, но в пределах разумного. Так комплект для 8 учеников, включающий базовые и ресурсные наборы LME EV3, зарядные устройства, ПО и дополнительный комплект заданий «Инженерные проекты», обойдется в 174 900. Вполне приемлемо для оснащения, например, кружка в школе.

Да, это заметно дороже простых Arduino-подобных платформ. Но и возможности, а также уровень вовлеченности гораздо выше. Учебную программу на базе EV3 можно спокойно планировать на всю среднюю школу и дальше. Кроме того, при адекватном использовании LEGO MINDSTORMS Education EV3 банально «переживет» несколько простых комплектов за счет механических качеств, легкой заменяемости и доступности деталей (на моей практике только один шлейф RJ-12 потребовал замены в 10-летнем NXT).

В итоге мы видим практически оупенсорсный проект, поддерживаемый гигантской компанией со всеми положенными в такой ситуации бонусами – большим жизненным циклом, доступностью запчастей и расширений, официальными и любительскими гайдами, развитым сообществом. Mindstorms стал практически стандартом западных образовательных классов по робототехнике для детей, и было бы по-настоящему здорово увидеть его широкое распространение и в России.

Выбор пути

А теперь к главному. В отличие от наборов WeDo 2.0, EV3 ориентирован на среднюю школу, соответственно, на детей постарше, для которых вопрос выбора будущей профессии стоит уже посерьезнее.

Используя EV3, каждый из учеников сможет активнее раскрыть те способности, которые были в нем заложены природой, воспитанием и учебным процессом.

Прирожденный математик будет пристально следить за телеметрией датчиков, за тем, как именно фиксируется пройденное роботом расстояние, как записывается угол, на который он отклоняется, и прочее.

Будущий айтишник, само собой, погрузится в программирование робота, разбирая алгоритмы, по которым тот движется. И непременно будет создавать свои, не предусмотренные штатной инструкцией.

Увлеченный физикой ребенок сможет с помощью робота проводить наглядные эксперименты, благо с датчиками у наборов проблем нет, равно как и у ребенка — с фантазией.

В общем, какие бы у ребенка ни были интересы и любимые предметы в школе, обучение с использованием наборов MINDSTORMS EV3 позволит четче их выделить и сконцентрироваться на их развитии в будущем.

В жизни

На данный момент решения компании уже используются учащимися для создания интересных проектов, как в рамках различных конкурсов, так и для общего развития. О ряде из них в этом году писали СМИ.

Астраханские школьники Руслан Казимов и Михаил Гладышев на базе регионального технопарка разработали робот-тренажер для реабилитации суставов рук.

На разработку тренажёра восьмиклассники потратили чуть меньше двух месяцев. Они представили свой проект на региональном этапе IX Всероссийского конкурса научно-инновационных проектов в ЮФО, где заняли второе место. В дальнейшем они планируют создать промышленный образец – пока разработчики предлагают только прототип, изготовленный из образовательного робототехнического набора LEGO MINDSTORMS Education EV3.

Устройство дублирует движения, выполняемые врачом – суставы начинают работать, тем самым восстанавливается подвижность не только их, но и групп мышц. Пока устройства связаны через Bluetooth, в будущем будут взаимодействовать с помощью интернета или Wi-Fi.

Аналоги такого устройства есть на рынке, однако астраханский прибор может работать одновременно с плечевым, лучезапястным и локтевым суставами. Кроме того, он переносной и работает от аккумулятора. Также есть возможность удалённого управления, то есть пациент может тренироваться, не выходя из дома.

На Всемирной Олимпиаде по робототехнике 2015 года (WRO 2015) российская команда DRL из Санкт-Петербурга была награждена специальным призом за креативность от компании LEGO Education (LEGO EDUCATION CREATIVITY AWARD).

Российская команда DRL представила проект CaveBot. Ребята из Санкт-Петербурга под руководством тренера Сергея Филиппова создали уникального робота-исследователя для обнаружения неизведанных областей в пещерах. Разработка затрагивает различные научные области, так как уникальный робот делает возможным выполнение разнообразных по сложности задач.

Команда построила робота-скалолаза, оснащенного различными датчиками, для обнаружения предметов с целью их последующего исследования. Полученные данные могут быть превращены в 3D-модели на компьютере.

А 13-летний Шубхэм Бэнерджи создал принтер Брайля из частей LEGO в рамках школьного научного проекта. Позже, при участии его семьи, был создан стартап по запуску изобретения, который получил финансовую поддержку от технической корпорации Intel.

(Photo: Marcio Jose Sanchez, AP)

Идея создать принтер пришла к Шубхэму после исследования Брайля в сети Интернет. Поняв, что принтеры для слепой печати стоят от 2,000$ и выше, школьник решил сделать более дешевую версию.

Вскоре после изобретения незрячие дети и их родители начали связываться с Шубхэмом с единственной просьбой — сделать недорогой принтер Брайля, обещая «купить его прямо с полки».

Как видите, использование MINDSTORMS Education EV3 в процессе обучения позволяет учащимся по-максимуму включать фантазию, создавая все новые и новые механизмы, которые не только помогают реализовать идеи или наглядно провести какие-либо эксперименты, но и начать определяться со своей будущей профессией.

Если у вас есть вопросы насчет использования этих решений в образовательном процессе (или о самих продуктах) — пишите их в комментариях.

Выполните со своими учениками одну из реальных миссий FIRST LEGO League, чтобы подготовить детей к участию в настоящих соревнованиях!

PLAY

План урока

1. Подготовка
*Ознакомьтесь с инструкциями для учащихся, приведенными в приложении LEGO ® Education SPIKE ™ .

Для того чтобы выполнить задание этого урока, учащимся необходимо собрать приводную платформу с датчиком цвета.

Используйте идеи, приведенные в разделе Начало обсуждения, чтобы рассмотреть тему данного занятия.
Используйте видео, чтобы объяснить цели и задачи данного занятия.

3. Исследование (30 мин.)

Предложите учащимся установить модель для выполнения миссии по управлению роботом на игровом поле.
Попросите их, следуя инструкциям, написать программу, выполняя которую, робот подъедет к модели и активирует ее.

4. Объяснение (10 мин.)

Обсудите с учениками ключевые функциональные возможности, заставляющие робота активировать модели для сброса груза.

5. Дополнение (40 мин.)

Пусть каждая из команд попрактикуется в размещении робота и выполнении миссии по активации модели.
Спросите, заметили ли они то, на что нужно обратить особое внимание во время выполнения этой миссии (например, необходимость выполнить другие миссии по пути к дальней стороне поля).
Обсудите, что они узнали о передвижении по линиям и как это может помочь им в выполнении следующих миссий.
Не забудьте оставить немного времени для уборки.

6. Оценка

Дайте оценку работе каждого учащегося.
Для упрощения этой задачи вы можете использовать раздел оценки.

Начало обсуждения

Используйте следующие вопросы для обсуждения того, какие знания и навыки могут пригодиться для успешного выполнения этого задания.

Что делает робот?
Как робот подъезжает к модели?
Как робот активирует модель?
Как обеспечить идеальный баланс между скоростью и точностью, необходимыми для выполнения этого задания?

Предложите учащимся посмотреть видео, чтобы понять, что от них требуется.

Советы по сборке

Настройка модели для выполнения миссии по управлению роботом
Дайте своим учащимся следующие советы по установке модели.

В руководстве по проведению игр роботов уточните правильное положение модели на поле.
Убедитесь, что модель собрана правильно и работает исправно.
Аккуратно установите двойной замок и правильно разместите модель на игровом поле.

Советы по программированию

Основная программа

Индивидуальный подход

Способы упростить задание

Добейтесь большей точности робота в отслеживании линии, чтобы успешно выполнить задание.
Выполните часть задания вместе с учащимися.

Способы сделать задание еще интереснее

Предложите учащимся заставить своих роботов следовать по другим линиям на игровом поле.
Добавьте еще одно конкурсное задание FIRST LEGO League этого года, которое необходимо выполнить до или после выполнения текущего задания.

Возможности для оценки

Журнал педагога
Разработайте критерии оценки, максимально соответствующие вашим задачам, например следующие.

Задание выполнено не полностью.
2. Задание выполнено полностью.
3. Результаты превзошли ожидания.

Используйте следующие критерии для оценки успеваемости учащихся.

Учащиеся работали в команде и успешно выполнили одно задание.
Учащиеся работали в команде и успешно выполнили более одного задания.
Учащиеся смогли провести презентацию своего робота, программы, стратегии и объяснить, каким образом им удалось выполнить каждое задание.

Самостоятельная оценка
Попросите каждого учащегося выбрать кубик, который, по его мнению, наилучшим образом соответствует качеству его работы на занятии.

Синий. Я успешно выполнил (-а) одно задание.
Желтый. Я успешно выполнил (-а) несколько заданий.
Фиолетовый. Вместе с командой я подготовил (-а) для нашего педагога презентацию робота, программы и стратегии, в которой приняли участие все члены команды.

Взаимная оценка
Предложите своим ученикам дать оценку работы друг друга.

Пусть один ученик оценит работу другого, используя шкалу цветных кубиков, приведенную выше.
Попросите учащихся дать конструктивный отзыв о работе друг друга, чтобы улучшить эффективность работы всей группы на следующем уроке.

Развитие языковых навыков

Способы развития языковых навыков

Попросите учащихся подготовить презентацию по разработке эффективной стратегии выполнения задания за минимальное время.

Примечание. Для выполнения этого задания требуется дополнительное время.

Перспективы профессионального развития

Учащиеся, которым было интересно данное задание, могут попробовать себя в следующих сферах деятельности:

Робототехника — одно из самых интересных и прорывных школьных занятий. Она учит составлять алгоритмы, геймифицирует учебный процесс, знакомит детей с программированием. В некоторых школах уже с 1 класса занимаются информатикой, учатся собирать роботов и составлять блок-схемы. Чтобы дети легко понимали робототехнику и программирование, могли углубленно изучать математику и физику в средней школе, мы выпустили новый обучающий набор LEGO Education SPIKE Prime. Подробности о нем расскажем в этом посте.

LEGO Education SPIKE Prime предназначен для обучения детей 5–7 классов в школах и кружках робототехники. Набор позволяет строить алгоритмы с помощью блок-схем и любоваться, как картинки на экране превращаются в движения и действия. Для современных школьников важна наглядность и WOW-эффект, и SPIKE Prime является приманкой, которая может увлечь детей программированием и точными науками.

Обзор набора

Набор поставляется в минималистичном желто-белом пластиковом боксе. Под крышкой — картонка с инструкцией по началу работы и схемой размещения деталей в лотках. Набор спроектирован так, чтобы с ним было легко начинать работу и педагогу требовалось минимум дополнительной подготовки.

Сами детали расфасованы по пакетикам с номерами, которые соответствуют номерам ячеек в лотках.

В Базовый набор входит более 500 элементов LEGO, включая новые.

Несколько новых рам, которые сокращают время сборки прототипов и позволяют создавать крупные модели.
Новый кубик 2x4 с отверстием для осей Technic. Он позволяет объединять элементы Technic и LEGO System в одном проекте.
Обновлена базовая пластина из ассортимента Technic.
Новые узкие колеса, которые обеспечивают точность управления и повышают маневренность моделей.
Новое поворотное колесо в виде опорного ролика.
Новые зажимы для проводов, доступные в нескольких цветах, позволяют аккуратно закреплять шлейфы.

Моторы подключаются напрямую к хабу и имеют датчики вращения с точностью до 1 градуса. Эта возможность предусмотрена для синхронизации работы моторов, чтобы они могли двигаться одновременно с постоянной скоростью. Кроме этого, датчик можно использовать и для измерения скорости и расстояния движения модели.

Датчик цвета различает до 8 цветов и может использоваться как датчик освещенности. В него также встроен инфракрасный датчик, который может считывать, например, отражение света.

Датчик касания распознает следующие ситуации: кнопка нажата, отжата, сильное нажатие. При этом датчик определяет силу давления в ньютонах или в процентах.

ИК-датчик служит для определения расстояния от робота до определенной точки или для предотвращения столкновений. Способен измерять расстояние в процентах, сантиметрах и дюймах.

Расширить возможности базового набора можно с помощью ресурсного набора, который состоит из 603 деталей. В него входят: дополнительный большой набор и датчик света, два больших колеса, большие конические зубчатые шестерни, которые позволяют строить крупные поворотные платформы.

В хаб встроен гироскоп, который умеет определять его положение в пространстве: ориентацию, наклон, крен, определение грани сверху, состояние падения хаба и т. д. Встроенная память позволяет загружать и хранить до 20 программ. Номер программы отображается на пиксельном экране 5х5, куда также выводятся пользовательские изображения и статус работы хаба.

Также на хабе расположены:

Разъем microUSB для зарядки аккумулятора или соединения с ПК.
Кнопка синхронизации Bluetooth, с помощью которой можно установить беспроводную связь с ПК для программирования хаба.
6 портов (A-F) для выполнения команд или получения информации с датчиков.
Три кнопки управления хабом.
Встроенный динамик.

Программное обеспечение

ПО LEGO Education SPIKE доступно для Windows, Mac OS, Android, iOS и Chromebook, его можно скачать на сайте LEGO Education. Программная среда создана на основе детского языка программирования Scratch. Она состоит из набора команд, каждая из которых представляет собой графический блок определенной формы и цвета с параметрами, которые можно изменять вручную, например, скорость и дальность движения, угол вращения и т. д.

При этом наборы команд, связанных с различными компонентами решения (моторы, датчики, переменные, операторы и т. д.), выделены разными цветами, что позволяет быстро интуитивно разобраться, как программировать то, что нужно.

Еще в самом приложении собрано множество планов уроков, а также около 30 различных инструкций по сборке моделей.

Первые шаги

После запуска приложения и выбора языка сразу же предлагается три стартовых шага:
1) Запрограммировать хаб, чтобы на экране выводился смайлик;
2) Познакомиться с работой моторов и датчиков;
3) Собрать модель «Блоха» и запрограммировать ее на движение.

Знакомство с SPIKE Prime начинается с описания возможностей подключения (через microUSB или через Bluetooth) и работы с пиксельным экраном.

Сначала необходимо задать последовательность команд, которая должна выполняться после запуска программы, а также выбрать конкретные пиксели, которые будут зажигаться на экране хаба.

Второй шаг предусматривает сборку и программирование реакции моторов на различные сигналы с датчиков. Например, можно запрограммировать мотор, чтобы он начал вращаться при поднесении руки или любого предмета к сенсору расстояния.

Для этого мы создаем последовательность команд: если предмет находится ближе n сантиметров к датчику, то мотор начинает работать.

Третий и самый интересный шаг: собрать робота-блоху и запрограммировать ее на прыжки по команде. Для этого сначала нужно собрать из деталей и двух моторов самого робота.

Затем приступаем к программированию. Для этого задаем следующий алгоритм: при включении программы «блоха» должна дважды проскакать вперед, поэтому два мотора должны сделать два полных вращения одновременно. Скорость вращения установим на 50%, чтобы робот не прыгал слишком сильно.

На выходе у нас получился небольшой робот, который при запуске программы скачет вперед. Красота!

Робот-блоха резво устремился вперед, нашел первую жертву, но что-то пошло не так.

После этого обучение закончено, можно приступать к более сложным проектам: в приложении только блок-схем для различных частей набора (моторы, хаб, датчики и т. д.) насчитывается более 60. При этом каждую блок-схему можно слегка менять с помощью параметров. Также внутри ПО есть возможность создания переменных и собственных блок-схем.

Для учителей

К набору прилагаются методические материалы для учителей. В них входят учебные планы, задачи с готовыми решениями и задания, где ответа нет и нужно творчески подойти к решению. Это позволяет быстро приступать к работе с набором и строить программы обучения.

Всего на сайте готово 4 курса. «Отряд изобретателей» — курс для уроков технологии, который закрепляет понимание учениками процесса ведения проектной деятельности. Два курса относятся к информатике. «Запускаем бизнес» дает базовые навыки программирования и алгоритмики, а «Полезные устройства» знакомит с принципами работы интернета вещей. Четвертый курс — «К соревнованиям готовы» — предназначен для подготовки к конкурсам и требует и базовый, и ресурсный набор.

В каждом курсе от 5 до 8 уроков, куда входит готовое методическое решение, которое можно внедрить в учебный процесс для закрепления STEAM-компетенций.

Сравниваем с другими наборами

LEGO Education SPIKE Prime входит в робототехническую линейку LEGO Education, которая включает в себя наборы для детей разных возрастов:

Экспресс «Юный программист» для дошкольного образования.
WeDo 2.0 для начальной школы.
LEGO Education SPIKE Prime для средней школы.
LEGO MINDSTORMS Education EV3 для учеников старших классов и первых курсов институтов.

С помощью этого решения школьники в игровой форме смогут освоить принципы алгоритмизации, развить навыки решения задач, познакомиться с основами робототехники. После SPIKE Prime можно переходить на LEGO MINDSTORMS Education EV3, у которого есть возможность работы с MycroPython и который подойдет для изучения более сложных понятий робототехники и программирования.

P.S. При написании этой статьи ни один робот и ни один хаски не пострадал.

Летом 2019 года был анонсирован новый образовательный робототехнический набор SPIKE PRIME. Уже осенью началась волна популяризации нового набора в России. Зима в самом разгаре — и ~~вместо слухов~~ набор попал в мои руки :-)

Немного истории, особенностей и собственных мыслей о продвижении этого набора — под катом

:
— выездное знакомство «главных по образовательной робототехнике» в августе 2019. К сожалению, особенных подробностей оно не принесло. Лишь смутные слухи о «замене EV3» для 5-8 классов. «WeDo для средней школы». Восторга такие слухи не вызывали.

LEGO MINDSTORMS EV3 — полноценный образовательный робототехнический набор образца 2013 года. Стандарт для 2-6 классов в обучении «робототехнике». Слишком популярен, постоянно критикуем, в принципе за дело, коммерческая эффективность на грани.

LEGO EDUCATION WeDo — компактный образовательный робототехнический набор образца 2015 года. Стандарт для дошкольников и первоклассников. Популярен, коммерчески эффективен.

Мастер-классы в рамках фестиваля NAUKA 0+ в Москве, середина октября 2019. Был там, но никаких объяснений кроме сборки моделей по инструкции не увидел.
Мастер-классы в рамках образовательного форума в Красноярске, вторая половина ноября 2019. Коллеги посетили, посмотрели, всем понравилось, но представления о наборе «со слов» не получилось.
Мастер-классы в рамках региональных отборов на всероссийский «Робофест-2020».

Не буду описывать то, о чём можно получить представление из рекламы. Только «моменты» и «ньюансы».

1. Он не для средней школы

Презентация на мк не содержит столь жёсткой привязки к классам

2. Основное преимущество

Быстро собираем базовые модели и долго занимаемся программированием. Это очень хорошо, когда мы занимаемся программированием роботов, и не занимаемся конструированием.

3. «Железное» преимущество

6 (шесть) «литерных» портов (A-F), все работают в режиме ввода-вывода. То есть можно подключить и до 6 двигателей, и до 6 датчиков. Лишь бы были свободные порты

4. Усовершенствованный УЗ-датчик расстояния

Лишён проблемы «ослепления». При глухом закрытии приёмника/передатчика показывает минимальное, а не максимальное значение (4 вместо 255). В остальном датчик наследует все особенности MINDSTORMS. Также в него встроены 4 светодиода, включением-выключением и цветом которых можно управлять программно.

5. Среда программирования — «Scratch 3.0»

В кавычках потому, что работает только через родное приложение SPIKE, не через scratch.mit.edu. Пока это не «настоящий» Scratch. В ближайшее время обещают прекращение поддержки «старой» графической среды EV3 G, вместо неё будет примерно такой же Scratch… С учётом того, что MINDSTORMS программируется на microPython, Java, SmallBasic, а WeDo — на полноценном Scratch.

6. Шлейфы как у WeDo 2.0

Но не совсем. Со стороны датчиков видны пластиковые фиксаторы. В начале лекции было сказано, что нас ждёт сюрприз по этой теме. Но в процессе и в конце сюрприза не случилось. Про возможности закупки запасных фирменных или неоригинальных коннекторов или проводов целиком лектор тоже ничем не обрадовал… А ведь специфические коннекторы и шлейфы — слабое место в WeDo 2.0

7. Настоящий сервопривод

Сервопривод теперь — серво в полном смысле слова. Есть отметка «0», нанесённая на корпус и риска на маховике. Можно не только считать количество оборотов/градусов, но и приказать двигателю вернуться на 0 отметку. В определённых режимах мотор ощутимо греется. Точно также греется и мотор EV3, если подавать на него мощность 5-15 минут, не давая вращаться маховику. А вот мотор WeDo 2.0 уходит в защиту (отключается тяга) при небольшом превышении нагрузки. Хотелось бы такую защиту и в SPIKE, конечно… Или хотя-бы примеры, которые не вызывают порчу новых и не слишком распространённых компонентов

8. Зарядка и прошивка — по microUSB

Зарядка 4+ часа, но зато с прошивкой по кабелю можно работать без bluetooth. Жаль что не typeC :(

9. Улучшенный датчик цвета/света

Уверенно «видит» цвет с 7-10 см. Но и на близком расстоянии от поверхности (~1см) тоже распознаёт всё замечательно

10. Дисплея нет, имена программ — по номерам

Спасибо @AlexeyKlyachin за деятельное дополнение :)

Выбор программ через прокрутку кнопками влево-вправо по именам-номерам, от 1 до 20. Забываем про «проекты», «вкладки», «присмотрись что написано» на тёмном экране EV3 и прочее.

Важное отличие от WeDo 2.0 — программа остаётся в памяти после прошивки, постоянный контакт с компьютером/планшетом не нужен.

11. Хорошие колёса

С фиксацией от проворота шины, специальной резиной, сама шина — несъёмная со 100% заполнением резиной

12. В ресурсном наборе не только пластик

Но и «большой» сервопривод, и 2 больших колеса. Актуальная цена на январь — 10100р. С учётом цены базового SPIKE в 33500, закупка ресурсного набора имеет смысл одновременно с базовым.

13. Встроенный гироскоп

«По 6 осям», с такими параметрами как «тангаж», «крен» и «рысканье». Оценить лично не пришлось, но сделать что-то хуже, чем датчик наклона EV3 очень сложно. Надеюсь, встроенный в хаб будет лишён его недостатков

14. Нет взаимодействия между хабами по Bluetooth :(

Даже в WeDo 2.0 есть возможность запрограммировать дистанционное управление через «пульт», построенном на базе второго хаба. Здесь же в «scratch» не обнаружилось блоков для взаимодействия по bluetooth…

Немного о грустном

С обратной связью «с разработчиками» всё плохо, ждать включения нативной поддержки набора в scratch, appinventor и прочих ключевых средах скорее всего очень долго
Смарт-хаб не любит, когда рядом включены много наборов. Проблемы с подключением, такие же как на WeDo 2.0

Не раскрытые вопросы

Насколько хорошо прописано во «встроенном» курсе, какой ученик что должен делать. Вроде бы задание содержит компоненты для 2 учеников сразу (1 собирает, 2й в это время программирует). На мк эту тему не затрагивали, и спросить я забыл..
Видно, что на паре портов значки немного отличаются от остальных. Что-бы это могло быть?

Об экономике и смысле

WeDo 2.0 обходится в 9-14т (вместе с доставкой, в зависимости от поставщика)
MINDSTORMS EV3 обходится в 10-13т (легко-б/у, вместе с доставкой, если повезёт — то и с аккумулятором).

WeDo 2.0 на практике даётся 5-7 летним детям. Недорогая цена, низкий порог вхождения, качественные дидактические материалы — всё это обеспечивает его закупки «на класс». Но важный фактор его закупки «штучно» — специфические и прекрасные соревнования JrFLL, которые очень мотивируют на расширение использования этого набора и усиление подготовки.

Смысл SPIKE вроде-бы понятен, но цена… Кратно превышающая старые решения цена делает закупку из своего кармана «на класс» неэффективной. Покупать же 1 набор «на пробу», без возможности ~~поучаствовать в «специальных соревнованиях»~~ «посоревноваться в освоении самого нового» — тоже бессмысленно. А ведь ещё есть электроника и самоделки, после которых смотреть в сторону любого «лего» вообще грустно…

В общем, если по результатам учебного года (а они обычно хороши) нашему клубу «пожертвуют» 130-200т на закупку наборов, мы конечно купим SPIKE. Собирать на него «живые» деньги — только под гарантированное участие в специальных соревнованиях, а там будет видно

Я бы рекомендовал всем, кто общается с ответственными за «популяризацию» нового набора, регулярно сообщать о необходимости специального соревнования на SPIKE. Со схожей с соревнованиями на WeDo 2.0 идеологией. «Тогда купим». Без этого покупать — хорошо, но неэффективно.

Онлайн-курс по робототехнике для школьников 4−10 классов, родителей, преподавателей и энтузиастов

Материалы курса доступны на этой странице. Запишитесь на курс, чтобы выполнить задания и получить сертификат. Это бесплатно!

Базовый курс по программированию на платформе LEGO SPIKE Prime. Последовательно проходя уроки, вы сможете собрать и подготовить робота к «Большому путешествию», в котором требуется двигаться по линии, считать перекрестки, обнаруживать и объезжать препятствия, забираться на горку и даже находить выход из лабиринта

Как робот видит окружающий мир с помощью датчиков
Как робот может общаться с вами
Как соорудить полигон для соревнований из подручных материалов
Как проходить лабиринт и решать основные задачи образовательной робототехники

Собирать мобильного робота
Составлять алгоритмы
Программировать робота с помощью операторов, циклов и условий
Проводить тестирование и добиваться результатов

Двигаться по заданной траектории
Объезжать препятствия
Реагировать на объекты
Следовать вдоль линии
Считать перекрестки
Проходить лабиринт
Выталкивать соперников из ринга
Успешно принимать участие в соревнованиях и побеждать!

Которые хотят познакомиться с миром робототехники, а также получить практические знания конструирования и программирования роботов

1. Компьютер или планшет на операционной системе Mac OS или Windows
2. Конструктор LEGO SPIKE Prime (базовый набор) с одним дополнительным датчиком цвета
3. Программа SPIKE, которая работает как на Mac OS, так и на Windows. Она поддерживается только на десктопе или планшете (программу для компьютера можно бесплатно скачать тут)

Знакомство с конструктором
Hello, world
Базовый робот
Гонки по треку
Робот-жук

Следование по линии
Слалом
Кегельринг
Лабиринт
Сумо

Калибровка по кнопке
Круговая калибровка
Движение по линии с двумя датчиками
Подсчет перекрестков
Большое путешествие

Уроки этого курса вы можете изучать без регистрации. Чтобы получить доступ к заданиям и чату с автором, надо записаться

Организатор и судья региональных, городских, районных соревнований по робототехнике с 2012 г., автор регламентов соревнований
Методист первой категории, педагог дополнительного и общего образования детей, участник конкурсов педагогического мастерства г. Санкт-Петербурга
Руководитель команд-победителей всероссийского и международного уровней

Лекториум — платформа для размещения онлайн-курсов и digital-издательство, которое создает сложный образовательный контент для вузов, школ и технологических компаний. На начало 2022 г. на платформе учатся 460 000 человек.

Запишитесь на курс, чтобы общаться в чате с преподавателем, выполнять задания и получить сертификат. Вы получите доступ немедленно. Это бесплатно.

Интересный короткий, но достаточно информативный курс «РОБОТОТЕХНИКА LEGO SPIKE PRIME». Прекрасные короткие и простые видео-лекции можно в готовом виде показывать ребятам на занятиях. В курсе рассматриваются базовые алгоритмы для решения простых робототехнических задач, таких как, следование по линии, подсчет перекрестков, обнаружение и объезд препятствий, обход лабиринта по правилу правой руки. При разборе алгоритмов автор объясняет материал с использованием блок-схем. Понравился ведущий и способ подачи материала: максимально просто и ничего лишнего. Хочется продолжить изучать способы решения других олимпиадных задач. Посмотреть способ программирования робота на языке Python

Мне очень понравился курс, все понятно, и очень понравился парень, который все очень доступно и понятно рассказывал и показывал на примере.

Курс очень познавательный и интересный. Учу детей на Mindstorms, нет в наличии Spike Prime, но тем не менее, я с увлечением смотрел материал — настолько качественно он был подан. С некоторыми решениями автора я не был согласен, но его точка зрения также интересна.

Что мне не понравилось в тесте — если я называю функцию функцией — мне не засчитывает правильный ответ, и таких моментов было много. Нет кнопки «оспорить ответ». Однако, это распространенная проблема при автоматическом тестировании, особенно что касается ручного набора текста ответа, а не выбора варианта. Но для бесплатного курса — это отлично, что есть какой-то этап сапопроверки.

Читайте также: