Конструктор НикиРобот и новая методика обучения робототехнике
Андрей Корягин, методист и преподаватель инновационного центра ПифаГрад в Воронеже, рассказывает о новом образовательном наборе НикиРобот и методике обучения робототехнике на его основе.
Данная статья посвящена набору НикиРобот и методике обучения с его помощью робототехнике. Методика рассчитана на 82 академических часа. Такой объем с лихвой покрывает учебный год в школах и учреждениях дополнительного образования. Учебное пособие предоставляется покупателям конструктора бесплатно.
С набором НикиРобот могут работать дети 8-9 лет. Чем старше ребенок, тем более углубленный подход можно дать в изучении робототехники. Методический сборник содержит информацию и задания, разделенные на три уровня сложности. Это обеспечивает больший охват детей разного возрастного диапазона.
Структура набора
НикиРобот – набор, состоящий из деталей для конструирования и электрокомпонентов на базе платы Arduino и совместимых датчиков с модулями. Пластмассоые детали конструктора схожи с деталями LEGO Technic, Xiaomi MITU, ROBOTIS DREAM.
Решение дает ряд преимуществ:
- Понижает возрастной порог обучения робототехнике.
- Расширяет диапазон разработок роботов и роботизированных систем в научно-исследовательском, инженерно-техническом и спортивно-соревновательном ключе.
Первое преимущество вытекает из дизайна продукта и технических решений. Все электронные компоненты вложены в защитные пластиковые контейнеры. Датчики или модули защищены от механических повреждений или короткого замыкания. Хорошо развита система соединений деталей. Элементы обладают двумя-тремя степенями свободы в области крепления и полностью совместимы с деталями LEGO Technic и Xiaomi MITU. Соединительные провода прочные и крепятся только в определенном положении. Такая технология позволяет снизить возрастной порог обучения робототехнике до 7 лет.
Второе преимущество связано с разнообразием аппаратной части Arduino. На сегодняшний день насчитываются более 90 датчиков и модулей, которые разрабатывались под платы Arduino, не считая той электроники, которая может быть совместима по техническим характеристикам.
На фото ниже представлены электронные компоненты, которые входят в базовый набор НикиРобот.
Для того, чтобы точнее понять количественное насыщение датчиками, моторами и модулями, знакомьтесь с одним из вариантов комплектации конструктора НикиРобот.
Кроме электронной части в набор входит большое количество деталей, позволяющих собрать разнообразные роботизированные устройства.
По желанию заказчика набор может доукомплектовываться дополнительными деталями.
Конструктор НикиРобот может доукомплектовываться дополнительными деталями.
Главным управляющим «мозгом» роботов служит Блок управления, работа которого опирается на плату Arduino Uno. Блок управления оснащен аккумулятором для автономной работы робота.
Разработчики набора НикиРобот дают возможность пользователю заменить как аккумулятор, так и плату, на другую разновидность.
Как видно из комплектации данного набора, любым собранным роботом можно управлять тремя способами: с помощью ИК пульта, Bluetooth-cвязи и непосредственно по USB шнуру через компьютер.
Методика обучения на базе НикиРобот
В комплект набора входит методический сборник, рассчитанный на 82 академических часа. Методика была написана мной на основе семилетнего опыта в области обучения детей и взрослых робототехнике и годичной апробации набора на занятиях по робототехнике в методическом инновационном центре Пифаград.
В сборнике приведено полное описание компонентов набора, как внешней части, так и внутренней (для датчиков и модулей).
В помощь учителям для разработки собственных рабочих программ материал дополнен календарно-тематическим планом и календарно-поурочным планом.
Методический сборник НикиРобот дополнен календарно-тематическим планом и календарно-поурочным планом.
Содержание сборника:
Как видно из содержания, методика подойдет даже для начинающего преподавателя робототехники. Каждая глава, начиная с 4-й, содержит разного вида задания, как для новичков, так и для опытных робототехников.
Задания касаются, как непосредственно отработки навыков в смежных дисциплинах робототехники, так и проведения мини-исследований и экспериментов, дабы показать многогранность робототехники и универсальность набора НикиРобот.
Методика НикиРобот подойдет даже для начинающего преподавателя.
По мере прохождения методического курса, учащемуся предстоит собрать, запрограммировать, протестировать конструкцию и провести исследовательскую работу, как в области инженерии и физики, так и в программировании. Для облегчения входа в робототехнику даются подробные инструкции по основным видам роботов, которые можно сейчас встретить.
Какие модели роботов можно собрать из НикиРобот?
Из деталей конструктора можно собрать и исследовать мобильных роботов с разными видами приводов.
Роботележка
Роботанк
Изучить принцип стопоходящих устройств.
Робот-муравей
Углубить свои знания в инженерной робототехнике:
Робот, сортирующий детали по цвету
Манипулятор
Часы
Копировальщик
Провести ряд исследовательских работ с углублением в физику, математику и программирование.
Исследовать характеристики мотора: период, линейная скорость, частота, угловая частота, мгновенный центр скоростей и другие характеристики одометрии роботов.
Маятник. Опыты с периодом, частотой и амплитудой
Кинематика мобильных роботов: скорость, ускорение, путь и перемещение
Программирование НикиРобот
Программировать конструктор НикиРобот можно на разных языках.
Arduino – открытая платформа, и под нее создано большое количество программных сред раных типов:
- текстовые высокоуровневые языки программирования;
- блочные (графико-визуальные) языки.
Графическое программирование понижает порог вхождения детей в образовательную робототехнику.
В сборнике рассматриваются программные среды:
- Arduino IDE;
- ArduBlock;
- MBlock3;
- MBlock5.
Можно использовать и другое программное обеспечение, поддерживающее Arduino. Перечисленные среды программирвания оптимизированы для Arduino и не требуют сложных настроек.
Наибольшее внимание в методическом сборнике уделяется двум средам: mBlock5 и Arduino IDE. Эти програрммные среды имеют развитую поддержку сообщества.
Программировать набор НикиРобот легко. Среды mBlock5 и Arduino IDE имеют развитую поддержку сообщества.
Для каждой темы сборника представлен программный код на двух языках. Так решаются две задачи:
- Помощь детям и педагогам, специализирующимся на определенном виде языка.
- Демонстрация альтернативного решения одной и той же задачи как минимум двумя способами.
Такой способ позволяет организовать скрытую пропедевтику мотивации к изучению нескольких языков программирования.
Пример такого подхода:
Перед тем, как приступить к применению данных сред и изучению языка программирования в робототехнике, в сборнике уделяется большое внимание более глубокому освоению этих сред, чтобы показать широту их диапазона применимости.
Знание принципов программирования и понимание алгоритмов решения конкретных задач в программировании и инженерии является одной из основных целей образовательной робототехники.
Ссылки на програмные среды mBlock и Arduino IDE:
- mBlock https://www.mblock.cc/en-us/
- Arduino IDE https://www.arduino.cc/
Подробный обзор методики и набора представлен на видео:
Где купить?
Наборы НикиРобот реализует компания КиберТехник http://cybertoy.ru. Стоимость конструктора от 9 000 рублей.
Контакты автора методического сборника опубликованы на сайте rob-o-tech.com. Покупатели набора получают сборник бесплатно.
