Lego wedo и lego mindstorms ev3

Обновлено: 02.05.2024

Сравниваем конструкторы Lego Education WeDo и Mindstorms. Может быть не только WeDo, но и набор Mindstorms подходит для малышей?

В прошлой серии был тест-драйв набора Lego WeDo, называемого также Перворобот (арт. 9580). Lego Education декларирует, что конструкторы WeDo предназначены для занятий с детьми от 7 лет, а с 10 лет следует переходить на Lego Mindstorms. Нашему ученику Альберту менее 4 лет, занятия получаются продуктивными. В этом возрасте уже можно пробовать готовиться к занятиям робототехникой.

С Lego WeDo можно заниматься дома

Lego WeDo или Lego Mindstorms?

И из Lego Mindstorms, и из Lego WeDo можно собрать множество конструкций и учебных моделей. Кроме легоконструирования с обоими конструкторами можно заниматься программированием. У Lego Mindstorms есть автономный программируемый блок, т.е. программа выполняется на контроллере собранного робота. А у Lego WeDo — USB-коммутатор, т.е. программа выполняется на компьютере, с которым WeDo имеет постоянное соединение. В состав конструкторов входят датчики.

Lego Mindstorms открывает для владельцев больше возможностей, но начинать Lego Education рекомендует с WeDo.

Я неоднократно слышал мнение о том, что конструктор Lego WeDo — это недоразумение. Впрочем, то же самое можно услышать и о Mindstorms, и о всей продукции Lego. Критика конструкторов лего не является темой этой статьи, но нужен ли вообще WeDo? Идея о том, что вместо набора лего Перворобот можно было сразу вручить юному робототехнику Mindstorms, не покидала меня. Я решил позаниматься с Альбертом не только с набором Lego Education WeDo, но и с Mindstorms, чтобы сделать собственные выводы.

Я достаю пластиковый контейнер с Lego Mindstorms NXT, который имеет больший размер по сравнению с WeDo, и сообщаю Альберту, что это еще более серьезный робототехнический конструктор, в который играют дети постарше и даже взрослые. Его глаза горят. Какой ребенок не хочет поиграть во взрослые игры?

Первые эксперименты с Lego Mindstorms

Крепление деталей WeDo и Mindstorms

Говорят, что дети младше 10 лет конструирование из деталей серии Lego System, которые находятся в коробке WeDo, осваивают легче, чем из деталей Lego Technic, содержащихся в конструкторе Lego Mindstorms. Возможно, это действительно так, но я не заметил принципиальной разницы.

Когда есть книга инструкция, ребенку хочется повторить

Например, у Альберта иногда не хватало терпения одевать втулки на оси, его поведение было аналогичным, как в случае использования WeDo, так и в случае использования Mindstorms.

Зато соединение датчиков Mindstroms с контроллером NXT проводами было ребенку значительно понятнее, чем соединение сенсоров WeDo c коммутатором, спрятанное в кирпичике.

Соединение коммутатора Lego WeDo и датчика

Для него не представляло никакой сложности соединить кабель с портом NXT-блока, он делал это самостоятельно и много раз, хотя когда он доставал кабель обратно, мне приходилось посматривать, чтобы фиксатор не был сломан. В случае же с WeDo, соединить кирпичи Альберту было не сложно, но он часто пытался соединить датчик не с коммутатором, а где-нибудь рядом, т.к. он плохо улавливал «электрическую суть соединения». Т.е. в случае с WeDo ему не всегда было очевидно, что это разъем для подключения, а не просто еще один кирпичик для строительства.

Соединение датчиков и контроллера Lego Mindstorms

По-моему, с проводами Lego Mindstorms ребенку работать проще по сравнению с WeDo, но фиксаторы на кабелях могут выйти из строя. Соединительные кабели WeDo проживут дольше, чем у Mindstorms, если с конструктором будут заниматься маленькие дети.

Таким образом ребенок, который может освоить конструирование, может собирать модели из деталей конструктора Lego Mindstorms. Мы вместе построили двухмоторную тележку, Альберт настоял на том, чтобы присоединить к ней все датчики из набора.

Если у вас есть и набор Mindstorms NXT, и набор Mindstorms EV3, вы скорее всего не сможете объясните ребенку возраста 3-4 лет, что один из роботов просто хочет постоять в стороне, а также, что не нужно соединять EV3 и NXT-робота проводами вместе. Я не смог.

Программная среда Lego WeDo

Я попытался показать начинающему робототехнику программирование в родной среде Lego Mindstorms NXT-G. Но для ребенка это было явно менее интересно, чем в случае использования программного обеспечения Lego WeDo. Видимо дело в том, что здесь графические блоки менее яркие.

Программы в родной среде Lego Mindstorms EV3 и NXT

Стандартные звуки тоже не веселили и не добавили ребенку программистского энтузиазма (в отличии от WeDo, где звуки лягушки и вроде того). Я запрограммировал тележку так, чтобы она ездила по линии.

Так выглядят программы Lego WeDo

У нас не было специальных полей, поэтому линию на ватмане мы нарисовали самостоятельно. Результат Альберту понравился. Мы немного поиграли, но дальше Альберт предпочитал снова вернуться к лего-конструированию. Сидеть за компьютером с запущенной средой Lego WeDo Education молодому программисту нравилось больше.

Программирование с Lego WeDo

Какой лего робот подойдет? ребенку 4 года…

Следующие несколько дней у ребенка был выбор в принятии решения во что играть. Сначала он предпочитал Mindstorms, потому что понимал, что это конструктор для взрослых. Но потом стал чаще предпочитать Lego WeDo.

Одна из собранных учебных Lego WeDo моделей

Мой вывод состоит в том, что для детей младше 7 лет WeDo все-таки подходит больше. И вот почему:

пластмассовые детали WeDo и роботы-игрушки, собираемые их них, более яркие чем Mindstorms;
учебные модели из WeDo более простые и собираются быстрее;
разработанные компанией Lego учебные и методические материалы адаптированы под возрастные интересы;
блоки в графической среде программирования WeDo более яркие, звуковые эффекты более детские.

Научился сам — зови друзей

Я надеюсь, что мой опыт понравится и воодушевит тех, кто хочет пораньше начать заниматься с детьми самостоятельно. По-моему, можно смело вычитать из рекомендованного производителем возраста года 2-3. И если малыш уже не берет мелкие детали в рот — можно конструировать. Может быть, мне также удастся развеять сомнения, стоит ли отдавать ребенка в кружок робототехники.

Где купить и сколько стоит Lego WeDo

Рекомендованные Lego Education цены: базовый набор 9500 рублей, ресурсный — 4100 рублей, однопользовательская лицензия ПО — 7000 рублей, многопользовательская — 19 300 рублей. Для образовательных учреждений часто действуют специальные условия.

Upd. 16.03.2017: С января 2017 года все программные продукты и методические материалы LEGO Education стали распространяться бесплатно. Их можно скачать с сайта LEGO Education.

Предыдущие публикации о Lego WeDo:

Цены приведены на день выхода статьи.

Мы начинаем серию публикаций про конструкторы Lego WeDo. Сегодня первая часть — обзор базового и ресурсного наборов, основные характеристики и возможности платформы.

Робототехника для начинающих

Lego Education WeDo позиционируется как образовательная робототехническая платформа для детей от 7 лет. На самом деле конструкторы можно использовать и раньше (об этом будет отдельная вторая часть нашего мини-сериала).

Что в коробках этих лего-наборов и чему можно научить мальчиков и девочек младше 10 лет? В основе конструктора WeDo фирменная база Lego System — кирпичи с шипами, с которыми современные дети, как правило, знакомятся очень рано. К ним добавлены датчики и USB-коммутатор для подключения к компьютеру и оживления создаваемых конструкций.

Конструктор выпускается в двух версиях — базовой и ресурсной.

Перворобот Lego WeDo

Базовый набор Lego WeDo называется также Перворобот. В нем содержатся:

USB-коммутатор,
мотор,
датчик расстояния,
датчик наклона,
158 строительных элементов.

Набор выпускается в пластиковом ящике с крышкой, что конечно очень удобно для хранения мелких деталей.

Базовый набор Lego WeDo

Лего-кирпичики в наборе яркие и разноцветные: красные, желтые, зеленые и белые. Часть деталей и датчики традиционных для Mindstorms серых цветов. (На фото детали обоих наборов).

Разноцветные кирпичики Lego WeDo

В наборе нет полноценного контроллера. Управление моторами и датчиками осуществляется через USB-коммутатор с помощью программного обеспечения, которое выполняется на компьютере.

Датчик расстояния позволяет обнаружить объекты на расстоянии до 15 см, соответственно можно запрограммировать выполнение каких-либо действий при наступлении этого события. Например, чтобы машинка при обнаружении препятствия не сталкивалась с ним, а ехала в обратную сторону.

Датчик наклона различает шесть положений: «носом вверх», «носом вниз», «на левый бок», «на правый бок», «нет наклона» и «любой наклон». На каждое такое событие можно задать свое действие.

Через USB-порт компьютера подается питание на моторы, а также осуществляется обмен данными между датчиками и компьютером.

USB-коммутатор, мотор, датчики Lego WeDo

Таким образом, построенные с Lego WeDo модели не являются автономными роботами, для их работы требуется компьютер. Но зато такой подход позволяет снизить стоимость конструктора.

Совет от Занимательной робототехники: лучше купить длинный USB-удлинитель, чтобы ребенок мог играть с созданными роботами на полу (на расстоянии от компьютера).

Состав ресурсного набора Lego WeDo

Ресурсный набор WeDo приобретается дополнительно к базовому и расширяет его технические и образовательные возможности. Этот набор не содержит электроники, зато в него входят 326 дополнительных элементов. Обойтись без него вполне можно, но количество моделей, которые можно построить, имея обе версии, значительно возрастает.

Ресурсный набор Lego WeDo

Строительные элементы в этом наборе — это не только кирпичики, но и различные структурные детали, шестеренки и роторы, колеса и оси, соединительные и поворотные звенья, резинки. Вот такие колеса, например, входят в набор:

Колеса Lego WeDo

Ресурсный набор также продается в удобном пластмассовом контейнере с крышкой:

Ресурсный набор Lego WeDo

Каких роботов можно создать с Lego WeDo

Из конструктора можно создавать разные модели, как по инструкциям Lego, так и придумывая самостоятельно. В форме игры можно знакомиться с различными механизмами и даже учиться проектировать.

Из базового набора Lego предлагает собрать 12 моделей (4 темы, по 3 модели на каждую тему).

«Танцующие птицы», «Умный волчок», «Обезьянка-барабанщик» — модели темы «Удивительные механизмы».

«Голодный крокодил», «Рычащий лев», «Летящая птица» — модели темы «Дикие животные».

«Нападающий», «Вратарь», «Веселые болельщики» — модели темы «Игра в футбол».

«Спасение самолета», «Большое бегство», «Лодка на бурном море» — модели темы «Приключения».

Приобретение ресурсного набора существенно расширяет возможности. С ним дополнительно можно собрать проекты: «Кран», «Колесо обозрения», «Дом и машина» и другие.

Программирование Lego WeDo

Программная среда Lego Education WeDo (Lego Education WeDo Software) графическая. В ней не нужно писать код — только drag-and-drop перетаскивание блоков. Это, безусловно, более понятный формат программирования для детей — начинающих робототехников.

Программирование в среде Lego WeDo

Программное обеспечение Lego Education WeDo создано на основе LabVIEW. Возможность создания циклов, ветвлений присутствует. Конечно, нет никаких массивов и сложной математики. Этакое введение в программирование в форме игры.

Программирование с Lego WeDo

Программное обеспечение не входит в базовый набор, его нужно приобретать отдельно. Если в процессе обучения будет использоваться один компьютер, требуется приобрести лицензию на одно рабочее место. Использовать программное обеспечение на всех компьютерах учебного заведения позволяет многопользовательская лицензия.

Программное обеспечение Lego WeDo

Совет от Занимательной робототехники: можно использовать и ПО сторонних производителей. Например, Скретч, который бесплатен и открывает пользователям больше возможностей. Правда, он немного сложнее для освоения.

Учебные материалы Lego Education WeDo

Лего традиционно отличается не только качественной механикой конструкторов, но и проработанными методическими материалами.

Используя созданные Lego Education учебные материалы, можно не только научить детей собирать модели по инструкции, но и дать знания из многих областей. Например, тема «Удивительные механизмы» знакомит детей с механикой. Ученики изучают ременные, зубчатые, кулачковые передачи, рычаги. На занятиях темы «Дикие животные» дети «оживляют» игрушки с помощью датчиков. Тема «Игра в футбол» посвящена изучению математики. Тема «Приключения» развивает языковые навыки. Разработанные Lego Education занятия используют проектный формат учебной деятельности.

Комплект занятий и книга учителя входят в состав программного обеспечения. Для занятий с детьми старше 8 лет можно дополнительно приобрести методические материалы, содержащие усложненные задания.

Upd. 16.03.2017: С января 2017 года методические материалы LEGO Education стали распространяться бесплатно. Их можно скачать с сайта LEGO Education.

Комплект учебных проектов Lego WeDo 8+

На сайте Lego есть цитата Митча Резника, профессора педагогики, директора Педагогической медиалаборатории Массачусетского технологического института:

LEGO Education WeDo служит отличной платформой для развития у учеников ключевых навыков XXI века, являясь несомненно лучшей робототехнической системой для начальной школы.

Где купить и сколько стоит Lego WeDo

Для образовательных учреждений чаще всего действуют специальные условия.

В следующей серии…

Мы решили попробовать освоить конструктор Lego WeDo с ребенком 3,5 лет. Что из этого вышло, а также ответ на вопрос, стоит ли покупать WeDo для домашнего использования, читайте в следующей части.

Александр С. Гагарин

14 комментариев к статье “Робототехника для малышей с Lego WeDo. Часть 1: обзор и возможности”

В нашем центре мы преподаём робототехнику уже для детей с 4 лет (в качестве эксперимента) на базе конструктора Lego Education WeDo. Дети такого возраста хорошо находят и классифицируют нужные детали, могут собрать простые конструкции. Проблема возникает при сборке, где для соединения деталей надо приложить некоторое усилие (например, два блока соединяются двумя соединительными штифтами с втулками) — это связано со слабо развитой костной и мышечной системой рук (согласно возрастной физиологии). В программировании тоже минус — так как никакого чёткого осмысления в этом возрасте нет (по определению логических связей и умении ими оперировать), так как в возрасте от 3 лет, согласно методическим рекомендациям, начинаются занятия на развитие когнитивного мышления, мелкой моторики, наглядно-образного мышления (всё это развивается в детском саду или детских центрах, или дома при интенсивном участии родителей). И в ходе этих занятий, в среднем, только к 5 годам уже сформировывается фундамент в физическом и умственном развитии. Как раз для сравнения ребёнок 5 лет к такому конструктору уже подходит осмысленнее, возникает сильный интерес в графическом программировании, доминирует также и исследовательская часть. По нашему опыту — минимальный порог 5 лет. Все говорят что данный конструктор только для малышей — это не так, он и для взрослого поколения тоже полезен…

У знакомых ребенок (5 лет) занимается в кружке с леговиду, им очень нравится. Я решила попробовать позаниматься дома, посмотрим что из этого выйдет))

Под катом мы попытались как-то обобщить и систематизировать наш опыт по выбору платформы для занятий с детьми. Если вы организуете кружок робототехники, возможно, вам это будет полезно.
К прошлой серии было много справедливых замечаний, по такому случаю я полностью переработал материал.

Введение

механика;
периферийная электроника;
управляющий модуль;
софт (среда разработки).

Сначала лирическое отступление.
В свое время я был одним из самых счастливых детей в Екатеринбурге, потому что отец привез мне из Германии целый чемодан Лего (тогда в России его еще совсем мало было). И я думаю, это очень здорово повлияло на мое умственное развитие — мелкая моторика, пространственное мышление. Однако у людей есть такое свойство: взрослея они иногда начинают нелюбить ту среду, из которой вышли, так и меня часто упрекают в предвзятости к Лего. Сейчас я все-таки попытаюсь это преодолеть.

Итак, главное достоинство леговской механики — это скорость сборки. Наверно, раз в десять выше, чем на винтах, раза в два выше, чем на заклепках. По большому счету главный соединительный элемент Lego Technic — это та же заклепка, которую не нужно зажимать, раскрывается сама за счет упругости:

Второй элемент — ось с крестообразным сечением:

По сути это заменитель винта, только “гайки” на ней не закручиваются, а держатся за счет продольного трения.
Плюс к этому в Лего есть специальные детали для сборки некоторых специфичных узлов, например, дифференциала. Все это позволяет быстро собирать очень сложные механизмы, и для детей это действительно здорово. Жаль только, что не навсегда мы остаемся детьми, и вот тогда возникает проблема: во взрослой жизни такие соединения нигде не используются, и плавный переход с Лего на что-то другое, насколько мне известно, еще никому не удавалось реализовать. Кроме того, возникает еще одна неприятность, с которой я сам при взрослении столкнулся: в Лего все из коробки подогнано идеально, до микронов, ребенок к этому привыкает, принимает как данность. В реальности для такой точности нужно прикладывать огромные усилия, и я этому уже в студенчестве долго учился, кажется, до сих пор толком не научился.

Управляющий модуль у Лего скучный.

С одной стороны, он очень прочный, почти не ломается, с другой имеет всего 8 разъемов и туда не влезает ничего, кроме кроме фирменных леговских проводов (кстати, насколько я знаю, самая ломкая часть). Разумеется, штатно с ним работают только леговские датчики и моторы.
С точки зрения преподавателя Леговская электроника самая малохлопотная: все легко подключается, почти никогда ничего не ломается, однако и простора для творчества очень мало.

Поскольку Лего — это большая компания, об инфраструктуре она позаботилась: подавляющее число соревнований по робототехнике имеют ограничение — только Лего.

Кроме того проводится множество разных конференций и мероприятий для преподавателей.

Резюме следующее: вещь невероятно классная, это действительно так, однако, как и для всех игрушек, чем раньше ребенок с нее соскочит, тем лучше, по нашему опыту седьмой класс — в самый раз. Так же Лего — единственный конструктор, который не требует от преподавателя серьезной технической подготовки. Ну а еще по идеологии своей он очень похож на Майкрософт, некоторые Майкрософт не любят.

Fischertechnik

По этой причине какие-то простые механизмы на Fischertechnik делать не очень удобно, но зато там есть множество специальных элементов, с которыми можно делать совершенно невероятные вещи: пневмоприводы, хемотроника, ионисторы, электрохимические суперконденсаторы и др. (подробнее см. ссылку выше). Кроме того, есть специализированные наборы, моделирующие то или иное производство.
В целом идеология Fischertechnik повторяет идеологию Лего, все-таки это игрушка, но очень технически продвинутая.

Кроссплатформенные управляющие модули

Сначала немного терминологии. Вся переферийная электроника для взрослой робототехники имеет стандартные разъемы, работает по стандартным протоколам. Fischertechnik, Лего и другие закрытые продукты создает искусственные препятствия для подключения через эти разъемы и протоколы. Продукты по-проще, например, Raspberry, хотя и не являются опенсорсными, но все стандарты поддерживают. Вообще по нашему опыту в данном случае опенсорсность железа не имеет столь большого значения: все разъемы стандартны, среды разработки тоже стандартны и, как правило, опенсорсны, и железная прокладка между ними существенной роли не играет, переход на другую железку никаких проблем не вызовет. Здесь еще можно по-рассуждать о нашей миссии по развитию опенсорсного железа, но для краткости опустим это, к теме не очень относится.

Низкая цена.
Быстрый старт: воткнул USB-провод, открыл среду разработки, загрузил пример, поехали. С Raspberry придется еще помучиться: образ на карточку загрузить, подключиться, настроить автозапуск скриптов и т.д.
Большее удобство подключение периферии (например, на плате уже есть аналоговые входы, к Raspberry АЦП подключить сложно), большое количество разнообразных шилдов.
Низкое энергопотребление.

По сравнению со своими аналогами Raspberry является самой распространенной и дешевой, по характеристикам последняя ее версия аналогам ничем особо не уступает, поэтому мы работаем с ней.

Среди ардуин мы выбрали Uno, поскольку, опять же, самая распространенная и дешевая (в Китае стоит порядка 30 юаней или ~ 300 рублей). Характеристики у нее не самые, но нам вроде хватает.

Конструкторы

Из других конструкторов наиболее популярен Huna (кстати, вроде бы отчасти российская разработка):

Трик предлагает неплохой конструктор, но, опять же, уж очень дорогой.

Общий принцип у всех конструкторов примерно один и тот же: плоские детали и уголки соединяемые винтами, по сути старый советский железный конструктор. При этом у каждого свои особенности: в Мультипло основные детали вырезаны из трехмиллиметрового пластика + маленькие алюминиевые уголки + пластиковые заклепки; в Huna плоский металл дополняется объемными пластиковыми деталями, похожими на Лего; Трик просто очень массивен.

Заключение

Наш выбор — ардуино + Raspberry + Multiplo. Цена самая низкая, простор для творчества самый большой. В то же время от преподавателя требуется очень высокая квалификация.
Вообще мы работаем с детьми с третьего класса, но это скорей исключение, все-таки до седьмого класса нужно что-то другое, типа Лего или Fischertechnik.

При обучении азам робототехники очень сложно определиться, какую систему выбрать. Здесь я привожу свой перевод статьи эксперта Дэмиена Ки, специализирующегося в обеспечении технологических решений для учителей и преподавателей во всем мире. В этой статье будут сравниваться системы LEGO Mindstorms Education EV3 и VEX IQ.

Подробнее о сравниваемых системах вы можете прочитать в статье «Конструкторы программируемых роботов» на нашем сайте и там же можно узнать о других существующих конструкторах. Итак, читаем статью и наматываем на ус.

Я всё время задаю вопрос, «какая система лучше?», именно поэтому я решил собрать вместе все свои мысли.

Оговорка

Мне очень повезло, что и LEGO и VEX отправили мне бесплатные наборы. Я также был гостем LEGO в 2010 на LEGO World Expo в Зволле и гостем VEX в 2014 на чемпионате мира VEX World Championships в Калифорнии. Обе компании были очень щедры ко мне, за что я им очень благодарен!

Для чего этот обзор

Это не обзор о том, что лучше в качестве подарка на день рождения или что более конкурентоспособно на соревнованиях роботов. Данный обзор об использовании робототехники в образовательном учреждении, для изучения концепции STEM (первые буквы четырёх учебных дисциплин: Science (наука), Technology (техника), Engineering (конструирование) и Mathematics (математика), под термином STEM понимается образовательная политика и учебная программа в школах для повышения конкурентоспособности в развитии технологий, прим. А.В.). Это обзор, основанный на использовании этих систем в классе. Моё внимание всегда было направлено на образовательные системы, и хотя обе они присутствуют на розничном рынке, я предпочитаю посмотреть на них глазами учителя. В этом обзоре я также буду принимать точку зрения в какой-то степени начинающего учителя, нового в области робототехники в образовании.

Комплектующие

Комплекты обеих систем поставляются с контроллером, моторами, датчиками и строительными элементами. Обе системы используют одинаковую философию сборки: модульность и сборка без инструмента. Вы можете использовать шпильки и специальные соединители для скрепления различных балок и пластин, чтобы сделать робота по своему проекту.

Система EV3 "чувствует себя" немного крепче и детали защёлкиваются плотно без особых проблем. Пластиковые балки VEX IQ немного тоньше, чем в EV3, и, как следствие, они более гибкие. Здесь потребуется больше подпорок, чтобы делать крепких роботов, но, с другой стороны, это позволит сгибать длинные соединения без повреждений, чтобы создавать "интересные" формы, которые иначе были бы невозможны. Кроме того система VEX IQ имеет большой ассортимент крупных пластин и балок, что делает построение больших конструкций намного проще. EV3 имеет более "красивые" элементы, которые функционально не делают ничего особенного, но позволяют роботу выглядеть приятнее. В VEX недавно создали большое количество цветных шпилек и соединителей, и линейка VEX HEXBUG содержит "красивые" совместимые элементы, если вы хотите идти по этому пути.

Система EV3 совместима с любым другим набором LEGO, а VEX IQ совместима со всеми продуктами VEX EDR из металла. Оба комплекта имеют большой ассортимент запчастей и поставляются в прочных пластиковых контейнерах с лотками разбитыми на секции, для поддержания порядка.

Победитель: Ничья.

Находясь в классе, меня больше всего интересует быстрая сборка простого робота, чтобы затем заняться программированием. Даже после того как мы изучили простое программирование, я ищу систему, которая может быть расширена в дальнейшем с помощью простых механических дополнений, например, захватов, рычагов и т.д.

Обе системы обеспечивают достаточное количество основных деталей для создания простого робота и некоторое количество дополнительных материалов для учебных курсов STEM. И хотя дополнительные типы разъемов LEGO позволяют создавать более сложные и замысловатые конструкции, в моих классах (в которых иногда собирается более 30 детей) я предпочитаю хорошо делать простые вещи, а не пытаться делать что-то сверхъестественное.

Электроника

LEGO EV3

Стандартный базовый набор LEGO EV3 Core set (образовательная версия, артикул производителя 45544) содержит следующее: модуль EV3 (микрокомпьютер, прим. А.В.), 2 больших мотора, 1 средний мотор, гироскопический датчик, ультразвуковой датчик, 2 датчика касания и датчик цвета.

Модуль EV3 имеет 4 входа (для датчиков) и 4 выхода (для моторов), и вы можете использовать кнопки на микрокомпьютере в качестве дополнительных датчиков. Набор поставляется с аккумулятором (зарядное устройство не входит в комплект, прим. А.В.), который может заряжаться во время работы (при условии, что вы не закрыли порт зарядки). Если есть необходимость, то EV3 может работать от шести батареек AA.

VEX IQ

Стартовый набор VEX IQ Starter Kit содержит следующее: микроконтроллер VEX IQ, 4 умных мотора, 2 датчика касания со светодиодами (с помощью красного, зелёного и синего светодиодов достигается до 12 миллионов цветовых вариаций, прим. А.В.), 2 бампера с датчиком прикосновения, датчик расстояния, гироскоп, датчик цвета.

Микроконтроллер VEX IQ имеет 12 входных/выходных портов, настраиваемых в программном обеспечении. Это означает, что не имеет значения, какой тип устройства вы подключите (датчик или мотор), но не более 12-ти. VEX IQ питается лишь от аккумулятора. К сожалению, это означает, что если вы забудете поставить его на зарядку, то вам не повезёт на уроке.

Оба комплекта имеют датчики прикосновения, ультразвуковые датчики расстояния и датчик цвета. Также оба поставляются с аккумуляторной батареей, которая имеет решающее значение при использовании в классе. EV3 содержит 2 больших мощных мотора и один средний мотор, который позволяет некоторую гибкость, в то время как VEX IQ содержит 4 умных мотора. Все двигатели имеют достаточный крутящий момент для выполнения задач, которые вы ожидаете от классной работы. Все датчики работают в классе ожидаемо и различия в диапазоне и точности, которые могут быть между ними, вы не увидите во время выполнения типичных заданий на уроках.

Победитель: VEX IQ.

12 входов/выходов являются большим плюсом для меня и кроме того 4 двигателя в стандартной комплектации позволяют с лёгкостью создавать механические приспособления типа схватить-и-поднять. Хотя я знаю, что это возможно сделать и с помощью всего лишь одного двигателя, это не вызов, который я хотел бы дать начинающим студентам. Датчики прикосновения со светодиодами очень полезны, потому что возможность менять цвет – это полезный инструмент для учеников, чтобы помочь им при отладке. Следует отдельно упомянуть дисплей EV3, который позволяет отображать картинки, но отсутствие подсветки и мелкий текст делает дисплей трудно читабельным (особенно для некоторых "старых" учителей, у которых уже нет остроты зрения их младших коллег).

Программное обеспечение

Обе системы могут быть запрограммированы с помощью RobotC, отличного текстового языка программирования от компании Robomatter, который также предлагает графические интерфейсы. Тем не менее, обе системы имеют свои собственные графические интерфейсы программирования, которые они и рекомендуют.

LEGO EV3

EV3-G. Это графическое программное обеспечение является очень простым в использовании и интуитивно понятным. Команды для роботов легко найти, а конфигурация блоков позволяет легко изменять их и экспериментировать с ними. Построение простых программ делается элементарно, и учитель может легко прочитать программу, чтобы помочь детям при отладке и решении проблем. Образовательная версия программного обеспечения имеет мощный компонент DataLogging, который позволяет комплекту EV3 выйти далеко за пределы робототехники и ощутить некоторые фантастические возможности науки и математики. EV3-G имеет полнофункциональный редактор контента, который позволяет ученикам документировать ведение своих проектов. Программное обеспечение LEGO переведено/локализовано на 15 различных языков, что делает его по-настоящему глобальным продуктом.

VEX IQ

Modkit для VEX. Это графический язык, построенный на платформе SCRATCH, и использует аналогичную идею перетаскивания и сцепления блоков. MODKIT работает в браузере, что означает, что нет никакой необходимости устанавливать программное обеспечение. Существует офлайн версия программного обеспечения для работы в школах имеющих проблемы с пропускной способностью или брандмауэрами. Программное обеспечение разделено на две части:

Robot Setup: здесь вы определяете, в какие порты будут подключены моторы и датчики, а также размер вашего робота, длину колесной базы, размеры колёс и т.д.

Programming: здесь пишутся программы. Каждый электронный компонент комплекта имеет свой собственный процессор, что означает, что двигатель может выполнять свой собственный набор инструкций и, одновременно, датчик или микроконтроллер – другой набор инструкций. Если ваши ученики использовали SCRATCH раньше, то они адаптируются здесь сразу.

Победитель: LEGO EV3.

Программное обеспечение EV3-G очень простое в использовании и интуитивно понятно. Я трачу очень мало времени, показывая студентам что делать, т.к. они понимают всё очень быстро. Редактор контента чрезвычайно полезен для учеников, поскольку они могут документировать ведение своих проектов. Хоть это и может быть сделано в другой программе, но то, что это находится прямо перед глазами учеников, является очень полезным. Modkit вносит улучшения в своё программное обеспечение, и их последний релиз улучшает процесс блочного программирования по сравнению с предыдущими версиями. Modkit требует немного больше понимания, чем Ev3-G. В то время как параллельная обработка в системе VEX IQ может быть чрезвычайно полезна, в учебном процессе, это не будет использоваться в полную силу.

Вспомогательное оборудование

Система LEGO MINDSTORMS является очень зрелой системой с большим количеством датчиков производимых сторонними компаниями, которые можно подключить непосредственно к модулю EV3. У HiTechnic и Mindsensors есть ошеломляющее количество датчиков, которые можно подключить прямо к микроконтроллеру. Контроллер VEX IQ является хорошим дополнением к комплекту IQ, так как он позволяет удаленно управлять роботом. Удобно, если вы хотите устраивать соревнования и не хотите слишком много возиться с программированием. Я не смог найти какие-либо датчики, производимые сторонними компаниями для VEX IQ, тем не менее, это не означает, что они не существуют!

Победитель: LEGO EV3.

Диапазон дополнений впечатляет, но я поясню это с несколькими оговорками. Система MINDSTORMS существует довольно давно, дав время сторонним компаниям для создания своих датчиков. Я впечатлён, что VEX стремится к тому же и будет поощрять и поддерживать тех, кто хочет делать совместимые датчики. Однако, датчиков, которые входят в стандартный комплект как EV3 так и IQ, более чем достаточно для использования в классе, и, как я уже упоминал ранее, в начинающих классах я предпочитаю делать простые вещи хорошо и тщательно, а не пытаться делать что-то сверхъестественное.

Дополнительные ресурсы

(Оговорка: у меня есть очень популярная книга ресурсов для учителей EV3 и в ближайшее время будет ещё одна для IQ)

LEGO EV3:

Существует огромный выбор педагогических материалов для EV3. EV3 Design Engineering Projects (US $ 299) – это официальный продукт LEGO с полным учебным планом, изложенным в легкой доступной манере. У LEGO также есть наборы EV3 Space Challenge (US $ 329) и EV3 Science (US $ 199), которые наполнены прекрасными тематическими заданиями. Все эти ресурсы переведены на 12 языков.

Robomatter также имеет чрезвычайно хорошее руководство учебного плана и множество отличных бесплатных онлайн курсов, которые вы можете пройти.

Есть немало книг, посвящённых EV3, и хотя основные сфокусированы на домашней версии набора, есть несколько хороших для учебной версии.

VEX IQ:

Официальные предложения для образования от VEX немного хуже. Они имеют хороший учебный план, он довольно обширный и выделяет много общих принципов STEM. Всё это доступно бесплатно на их веб-сайте. Было бы полезно видеть, как именно решать хотя бы некоторые из заданий, с использованием Modkit или RobotC, особенно начинающим учителям, которые нуждаются в поддержке. У Robomatter есть учебные программы VEX IQ, которые выглядят очень красиво.

Победитель: LEGO EV3.

В настоящее время гораздо больше ресурсов для EV3, чем для VEX IQ. Они имеют чрезвычайно высокое качество и всеобъемлющий характер. Многие из предложений LEGO являются законченными решениями для класса, и учителям просто нужно следовать инструкциям. Хоть вы и не должны покупать дополнительные материалы для того, чтобы использовать один из этих комплектов в классе, я знаю, что начинающий учитель оценит даже маленькое руководство.

Стоимость

Цены взяты с сайтов США для каждой компании. Цены могут варьироваться в вашем регионе!

EV3 Core Set: $ 339,95

EV3-G Software Site Licence: $ 399.95 (домашняя версия, в которой нет учебников и модуля регистрации данных, является бесплатной, но использование её в классе на нескольких компьютерах сомнительно)

(Примечание А.В.: Автор статьи не учёл здесь стоимость зарядного устройства (артикул производителя 8887), без которого вы не сможете зарядить аккумулятор, идущий в комплекте. Если вы думаете, что модуль EV3 заряжается от шнура USB, который вы подключаете к компьютеру, то вы ошибаетесь, это не так. Зарядное устройство подключается непосредственно к аккумулятору, а разъём имеет свой собственный форм-фактор, см. картинку внизу.)

VEX IQ Starter Kit: $ 249.99

Modkit для VEX: бесплатно

Победитель: VEX IQ.

Starter Kit имеет больше моторов и датчиков и стоит примерно на 30% дешевле, чем EV3. Кроме того, вам не нужно приобретать какое-либо программное обеспечение, чтобы начать. LEGO предлагает за 12 наборов скидку, (хорошо для класса с 24 или 36 детьми) и поэтому я сделал сравнение с эквивалентным количеством наборов VEX IQ. VEX делает скидку на 12 наборов Super Kits (Starter Kit + Controller), но не делает аналогичную скидку на набор Starter Kit на своем сайте.

Цены снова взяты с сайтов США:

VEX IQ: 12 х Starter Kit = $ 2999,88

LEGO EV3: 12 x Core Sets + Site Licence = $4366.95

Абсолютный победитель

Я знаю, что вы будете ненавидеть меня за это, но я не могу выбрать победителя.

Программное обеспечение EV3 является фантастическим для использования, особенно в младших возрастных группах и готовые роботы могут выглядеть действительно красиво. Это не следует недооценивать, когда взаимодействие учеников в классе поставлено на карту. Поддержка материалами учебных курсов очень хорошая, есть много классных идей и доступных мероприятий.

Цена VEX IQ ниже, и наличие 12 входов/выходов является очень привлекательным, особенно для бюджетных школ. Если роботы дешевле, то это значит, что я могу работать с бóльшим количеством учеников. У команды Modkit очень хорошая обратная связь, по вопросам касающимся их программного обеспечения, а учитывая, что оно основано на браузере, они быстро улучшают стабильность и особенности программного обеспечения.

Автор: Дэмиен Ки
Перевод: Алексей Валуев
Оригинал статьи здесь.

На этой странице собраны инструкции по сборке роботов или механизмов из стартового образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544). Кроме инструкций вы найдёте здесь видео, показывающие возможности собранных моделей, и демонстрационные программы. Для некоторых моделей даны рекомендации, с помощью каких приложений можно дистанционно управлять роботами и как настраивать эти приложения.

Имея под рукой образовательный набор LEGO Mindstorms EV3 (45544) и шарики для пинг-понга вполне можно собрать пушку, стреляющую шариками. Пушкой можно управлять со смартфона с помощью приложения RoboCam.

Если вы горите желанием сделать робота с большими колёсами из образовательного набора LEGO Mindstorms EV3 (45544), но у вас нет таких колёс, не расстраивайтесь. Вы можете изготовить их самостоятельно из толстого гофрированного картона. Как сделать робота с большими картонными колёсами, чтобы колёса нормально крутились и не отваливались, я предлагаю вам прочитать в этой статье.

Мне очень понравился проект робота-художника EV3 Print3rbot, в котором, к сожалению, используются нестандартные детали, которые нужно печатать на 3D-принтере. Я решил собрать такого же робота, но используя детали только из образовательного набора LEGO Mindstorms EV3 (45544). И у меня это получилось, правда, пришлось добавить ещё резинок.

Роботом, собранным из конструктора LEGO Mindstorms EV3, вы легко можете управлять дистанционно от первого лица. Для этого вам дополнительно понадобится два смартфона, с установленным приложением RoboCam на один из них. Давайте познакомимся подробнее с приложением RoboCam и научимся им пользоваться.

Используя конструктор LEGO MINDSTORMS EV3 и веб-камеру, вы сможете провести эксперимент по обнаружению лиц в помещении. Для эксперимента подойдёт любой колёсный робот EV3, который умеет вращаться на месте, и на который вы сможете закрепить веб камеру. Робот будет сканировать помещение, поворачиваясь вокруг, а, увидев лица, будет останавливаться и дёргаться столько раз, сколько лиц увидел.

С помощью веб-камеры и образовательного набора конструктора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544) вполне можно сделать робота, отслеживающего двигающийся объект. Робот сможет не только поворачивать камеру в сторону объекта, но и выдерживать определённую дистанцию до него, т.е. подъехать поближе, если объект удаляется от камеры, или отъехать подальше, если объект приближается. О том, как это сделать поговорим в этой статье.

Гимнаста выполняющего различные упражнения на турнике сделать достаточно просто, если у вас есть образовательный конструктор LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544). Я научил гимнаста выполнять три упражнения, а вы можете научить его и другим различным трюкам.

Гоночную машину, имитирующую болид формулы 1, можно сделать с помощью образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544). В машине сидит водитель и держится за руль. Машина дистанционно управляется с Android-смартфона.

Робот мойщик пола передвигается за счёт поворотов двух дисков параллельно полу. С помощью резинок на диски можно закрепить смоченные моющим раствором тряпки и тогда ваш пол станет немного чище.

Этот робот с клешнёй умеет не только хватать, но и приподнимать предметы. И оба эти действия он делает с помощью всего одного мотора. А за счёт резиновых кончиков клешни, робот может приподнимать даже скользкие предметы. Ну и конечно, то, что робот схватил, он может перевезти на другое место.

Селеноход – это луноход, созданный российской командой для участия в конкурсе Google Lunar X PRIZE. В настоящий момент проект закрыт, но интересная конструкция с не менее интересной системой передвижения по лунной поверхности остались. С помощью стартового образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544) возможно собрать модель Селенохода, который будет передвигаться по такому же принципу и так же поднимать и опускать «голову».

В базовом образовательном наборе LEGO Mindstorms Education EV3 (45544) оказалось достаточно шестерёнок и других деталей, чтобы собрать часы с часовой и минутной стрелками. Кроме того, что часы точно отображают время, они издают звуковой сигнал каждый час.

В образовательном наборе конструктора Mindstorms Education EV3 всё обучение робототехники в классе ведётся с помощью приводной платформы, на колёсном ходу. Мне же захотелось сделать точно такую же платформу, чтобы на неё точно также можно было установить все датчики, но только, чтобы она передвигалась с помощью гусениц.

Читайте также: