Лего-робототехника

Fischertechnik Robotics 544624 TXT Умный дом

Fischertechnik Robotics Smart Home — это настоящая система умного дома, но только для детей. Из 220 деталей можно собрать 6 разных сенсорных станций с движущейся камерой (которая может делать снимки), мониторингом окружающей среды и датчиками для измерения температуры, давления, качества, влажности воздуха и т. д.

Fischertechnik Robotics Smart Home — это настоящий умный дом в детском варианте

Конструктор программируется и контролируется с помощью программы ROBO Pro и контроллера ROBOTICS TXT. Он подключается к сети Wi-Fi, так что камерой можно управлять на расстоянии. Кроме того, контроллер подключается к облачному серверу, на котором сохраняются данные датчиков. Таким образом, можно постоянно контролировать данные и управлять движением камеры из любой точки мира.

Рейтинг ZOOM  Рекомендуемый возраст  Особенности Цена
1. LEGO Education Mindstorms EV3 От 10 лет

Подключение к компьютеру,

взаимодействие с мобильным приложением

Двигатель, микрокомпьютер

Датчик цвета

ультразвуковой датчик 

 От i31 000 
 2. Fischertechnik Robotics 544624 TXT Умный дом  От 10 лет

Подключение к компьютеру

Микрокомпьютер

От i18 400
3. Makeblock Neuron Inventor Kit От 6 лет

Взаимодействие с мобильным приложением

STEM

От i14 490
4. UBTECH Jimu Robot JR0501 АстроБот От 8 лет

Взаимодействие с мобильным приложением

С двигателем

с микрокомпьютером

i9990
5. Xiaomi Mitu Mi Robot Builder Rover От 10 лет

Взаимодействие с мобильным приложением

Двигатель

микрокомпьютер
LEGO-совместим

распознавание голоса

Можно подключить датчик цвета

инфракрасный датчик

 ультразвуковой датчик (не входят в комплект) 

От i5100
6. Амперка AMP-S026 Робоняша От 12 лет

Подключение к компьютеру

С двигателем

с микрокомпьютером

на радиоуправлении

i9990
7. LEGO Boost 17101 От 7 лет

Взаимодействие с мобильным приложением

С двигателем

с микрокомпьютером 

От i7000
8. Clementoni Mio the Robot От 8 лет

С двигателем

с микрокомпьютером 

От i3100
9. Знаток 70707 Магия голоса От 5 лет Голосовое управление i4780
10. Амперка AMP-S042 Робожук От 8 лет

С двигателем

на радиоуправлении 

i1990

Lego: от ремесла плотника к лидерству в мире игрушек

Компания Lego основана в 1932 году. Ее основатель — датчанин Оле Кирк Кристиансен. Будучи плотником, он сначала основал фирму по производству изделий для дома, а позже занялся еще и производством деревянных кубиков для детей. Фирма получила название Lego, соединив датские слова leg — играть и godt — хорошо.

В 1947 году компания Lego начала выпуск пластиковых игрушек и уже в 1949 появились знаменитые защелкивающиеся кирпичики Lego.

Основными идеями Lego являются модульность и совместимость. Хотя кирпичики за 65 лет своего существования меняли дизайн и форму, они абсолютно совместимы между собой. Современные элементы вполне можно присоединить к элементам 40-летней давности.

Сегодня сфера деятельности Lego конечно много шире, чем производство игрушек. Компания создает одежду, фильмы, игры, организует конкурсы, в том числе робототехнические. В мире открыты музеи Lego тематические парки развлечений — леголенды, которые практически полностью построены из кубиков Lego.

Леголенд в Малайзии

Из Lego можно собирать модели автомобилей, самолетов, кораблей, зданий, и, конечно, роботов. С конца прошлого века Lego выпускает специальный робототехнический конструктор, который сегодня стал лидером образовательной робототехники.

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).

Преимущества использования конструкторов

Lego-робототехника подходит детям всех возрастов. Выпускаются наборы, ориентированные на разный уровень подготовки и возраст. К достоинствам относится:
Безопасность: в процессе производства применяется безопасный сертифицированный и крепкий пластик. Его практически невозможно случайно сломать.
Широкие возможности: наборы совместимы с платформами некоторых других фирм.
Разнообразие серий: ассортимент, выпускаемый под этим брендом, представлен различными видами. Поэтому без проблем можно создать робота, который будет интересен ребенку.
Нельзя забывать и о том, что lego-робототехника развивает мелкую моторику рук, активизирует желание узнавать мир, изучать точные дисциплины, заниматься самосовершенствованием навыков

В процессе образовательной деятельности дети становятся усидчивыми, могут концентрировать внимание, происходит развитие пространственного мышления. Конструкторы Лего для робототехники выпускаются для детей разных возрастов

Конструкторы Лего в робототехнике в сравнении с другими видами

Применяемые конструкторы Лего в робототехнике сопровождаются подробными инструкциями, подходят как для работы в классах, так и для самостоятельного изучения. В отличие от других производителей, компания предлагает варианты для всех возрастов начиная от двух лет и заканчивая взрослыми моделями. Все комплекты имеют необходимые сертификаты соответствия. Это особенно актуально для образовательных учреждений.
Конструкторы Лего в робототехнике позволяют в игровой форме освоить азы математики, физики и информатики. По мере изучения основ происходит усложнение поставленных задач, освоение программирования. При этом все детали создаются по определенному стандарту с высокой степенью точности. Блоки, созданные в 2018 году отлично «состыкуются» с выпущенными намного раньше.

Как проходят занятия?

Лего-конструирование и робототехника предполагают переход от простых к сложному. На занятиях дети не просто собирают конструктор из предложенных деталей:
— происходит знакомство с теоретическими вопросами;
— решаются поставленные задачи;
— делаются проекты.
Появляются навыки работы в команде, возможность отстоять свою точку зрения. Уже на первых занятиях Лего-конструирования и робототехники происходит знакомство с тем, как устроен реальный мир. В кружки обычно принимаются дети с пятилетнего возраста. Иногда берутся на уроки и ребята чуть младше.

Все о роботах из лего

Конструкторы лего, как уже говорилось, предоставлены в виде готовых наборов для сборки того или иного предмета или героя.

Такие наборы готового типа стоят очень не дешево, и покупать их для ребенка каждый раз, когда ему захочется что-то новое — это не совсем целесообразно. Есть, конечно, и многочисленные аналоги, которые будут дешевле, но это тоже не всегда выгодно.

Так же существуют и наборы, которые уже предполагают изготовление роботов различного вида.

Даже электрическая схема для управляемого робота может быть изготовлена самостоятельно. Но для такого робота уже потребуется подробнейший мастер-класс и специализированные инструменты и материалы.

Куда легче будет сделать простого робота из лего, с которым ребенку будет интересно играть. Ну или просто добавьте такое изделие в свою коллекцию, которую вы пожете и начать именно с данного робота.

Вездеход (M.T.R.4). Проедет по любому ковру

Тяжёлая машина на гусеничном ходу с большими колёсами с лёгкостью проедет по заданному маршруту, объезжая препятствия. На вездеход можно собрать дополнительные аксессуары: пушку, ковш, катапульту и даже строительные конусы, которые игрушка будет аккуратно объезжать.

Датчик расстояния здесь выполняет роль обнаружителя предметов: если вездеход с ковшом подъедет к небольшому «грузу», то датчик даст команду игрушке поднять ковш и положить предмет в кузов.

Лучше всего один раз увидеть, как это происходит:

По схожему принципу работают и другие аксессуары вместе с датчиком движения. Если нет доверия датчикам, можно перейти в режим ручного управления: на экране iPhone или iPad появятся виртуальные джойстики, с помощью которых можно управлять движением вездехода и работой ковша, катапульты или пушки.

Есть ли альтернатива Lego в образовательной робототехнике?

Сегодня платформа Lego является безусловным лидером образовательной робототехники. Наборами Lego Mindstorms оснащены кружки робототехники во многих странах мира. На лидирующих позициях Lego Mindstorms и в российских секциях робототехники.

Каковы причины такого лидерства? Их несколько.

Во-первых, это безусловно качество платформы, ее, с одной стороны, обучающие, с другой — конструкторские возможности. Из этого конструктора можно построить не только игрушечных роботов, но и прототипы таких серьезных конструкций как, например, принтер Брайля, космическая станция, космический самолет, солнечные панели и т.п. Причем придумывать и реализовывать все это могут дети. А еще из Mindstorms можно сделать робота, который соберет кубик Рубика за 3 секунды!

Робот-венероход на WRO-2014 в Казани

Во-вторых, это мощное олимпиадное робототехническое движение на основе Lego. Конкурсы мирового уровня — такие как WRO и FIRST, а также множество региональных мероприятий и фестивалей содержат в своих регламентах требование использовать Lego.

Производители альтернативных Lego конструкторов также продвигают соревнования на основе своих платформ — так молодежные соревнования по робототехнике IYRC полностью основываются на конструкторах HUNA. Набирают популярность и мультиплатформенные соревнования. В России это Робофинист и только что объявленный ИКаР.

В-третьих, преемственность Lego Mindstorms. До него может быть описанный выше WeDo, после — TETRIX и MATRIX. Последние два используют контроллеры NXT и EV3, но предлагают значительное механическое и конструктивное расширение. С учетом того, что современные дети знакомятся с Lego в возрасте еще до года, то продолжать с ним работать и дальше кажется естественным и более простым.

В-четвертых, на популярность Lego играет и фактор времени — он просто был первым в этой области и завоевал рынок. Есть сложившиеся сообщества в разных странах, есть множество разработок, есть значительный опыт по использованию в образовании.

И, наконец, как говорят англичане, last but not least — это все-таки особая философия, которая сопровождает Lego. Особое настроение. Особая миссия.

Ход занятия

I. Организационный момент. Вступительное слово педагога.

Уже много лет мы читаем в книгах и журналах, слышим по радио и телевизору, что скоро нас будут окружать умные, добрые и интересные роботы.

Всем людям интересно создавать, управлять, играть роботами. И вот наступило время, когда вы уже выросли и готовы познакомиться с таинственным и интересным миром «Робототехники». Как вы думаете, где можно использовать роботов? (Ответы детей).

Зачем нам нужны роботы в космосе? (Чтобы управлять полетом, для измерения, связи, контроля и т. п.)

Ждут нас быстрые ракеты

для полета на планеты,

на какую захотим –

на такую полетим!

Появляется робот-Легоша (игрушка-робот, сделанная детьми подготовительной к школе группы)

Робот-Легоша. Я- робот-Легоша. Зовут меня так, потому, что я создан из лего-конструктора.

Вы любите играть с конструктором, строить из него всевозможные конструкции, постройки, роботов? (Ответ детей.)

Вы сегодня будете конструкторами моей тайной лаборатории роботостроения. Далеко-далеко в космосе на космической станции произошел сбой и она перестала работать. Для того, чтобы наладить работу космической станции, нужны специальные роботы. Ваша задача – построить роботов, которые наладят работу космической станции.

II. Основная часть.

Робот-Легоша. Сегодня вы конструкторы-изобретатели и построите своих роботов, таких, каких вы придумаете сами. Скажите, пожалуйста, из какого материала я построен? (Из пластмассы). Проходите к месту сборки моделей, к нашей сборочной площадке. (Воспитанники рассаживаются за свои рабочие места по двое за стол). Что здесь вы видите? Да, мы видим контейнер с деталями. Скажите, пожалуйста, технику безопасности с этими деталями, чего нельзя с ними делать?

• Нельзя класть детали конструктора в рот.

• Нельзя раскидывать детали на рабочем столе.

• Нельзя бросать детали на пол. Если деталь упала на пол, необходимо сразу ее поднять и положить в контейнер.

• Нельзя отвлекать других во время постройки. Нельзя разговаривать во время работы.

• Нельзя разбирать чужую работу. Разбирать конструкцию должны дети, строящие ее.

Прежде чем перейти к нашему заданию – постройка робота, я предлагаю вам провести физкультминутку.

Физкультминутка

Любим мы конструктор лего

Удивительный такой,

Обучает человека

Развивающей игрой!

Лего — кубики цветные

Их скорей соедини:

И запляшут человечки,

И заползают жуки. Руки как у робота, перед собой. Поднимают то правую, то левую руки.

Руки как у робота, перед собой. Повороты вправо, прямо, влево, прямо.

Поднять одновременно две руки (Правая рука — сверху над головой. Левая рука- под подбородком.) Затем две руки поднести к щекам. – 4 раза.

Выбрасывание ног. Руки как у робота впереди.

Повилять туловищем, поводить впереди руками.

Робот-Легоша. Давайте с вами мы придумаем названия деталей. (Совместно с детьми придумываются названия деталей лего). Дети приглашаются к демонстрационному столу, на котором стоит «Волшебная коробочка». В коробочке находятся разные лего-детали (размером 2Х2, 2Х4, 2Х6). Детям необходимо на ощупь определить знакомые детали конструктора. Повторение названий деталей.

Практическая работа

А теперь начинаем строить роботов. (Дети под музыку конструируют).

III. Анализ работ.

Робот-Легоша. Какие детали были использованы для постройки? (Ответы детей).

Найдите понравившихся вам роботов и обоснуйте свой выбор. (Ответы детей).

А теперь вашим роботам пора отправляться на космическую станцию, чтобы наладить ее работу. (Дети ставят роботов вокруг зеркального шара и он загорается.) Молодцы, ребята! Вы справились с заданием! Космическая станция работает!

Где купить Lego WeDo и Lego Mindstorms EV3

Цена Lego Mindstorms EV3 зависит от комплектации набора.

Более интересные комплектации Lego Mindstorms, его образовательные версии, наборы Lego WeDo можно приобрести у специализированных продавцов Lego Education, например, Educube, Ptuka.ru (для образовательных учреждений действуют специальные условия).

Базовая образовательная версия Lego Mindstorms EV3 стоит около 36 000 рублей.

Дополнительный ресурсный набор, содержащий множество дополнительных элементов (более 800 деталей, в том числе шестерни, большие поворотные элементы, элементы для персонализации роботов и другие уникальные строительные элементы), стоит 10 000 рублей. Ресурсный набор позволит вам построить более сложных и функциональных роботов.

Конструктор Перворобот Lego Wedo стоит 11 220 рублей. LEGO WeDo 2.0 — около 17 000 рублей. К нему также можно купить множество дополнений.

LEGO Education WeDo Construction Set

Возможности для оценки

Журнал педагогаРазработайте критерии оценки, максимально соответствующие вашим задачам, например следующие.

  1. Задание выполнено частично.
  2. Задание выполнено полностью.
  3. Результаты превзошли ожидания.

Используйте следующие критерии для оценки успеваемости учащихся.

  • Учащиеся спроектировали робота, соответствующего требованиям проекта.
  • Учащиеся предложили креативные решения и рассмотрели несколько из них.
  • Учащиеся работали в команде и успешно выполнили задание.

Самостоятельная оценкаПопросите каждого ребёнка выбрать уровень, который, по его мнению, соответствует качеству его работы на занятии.

  • Бронзовый. Я сделал (-а) всё возможное в сложных обстоятельствах.
  • Серебряный. У меня возникали трудности, но я выполнил(-а) одно из заданий.
  • Золотой. Я выполнил(-а) оба задания блестяще.
  • Платиновый. Я не только блестяще выполнил(-а) оба задания, но и добавил(-а) оригинальные и эффективные функции.

LEGO Mindstorms

LEGO Mindstorms, наверное, самый известный широкой аудитории конструктор для создания роботизированных конструкций. В настоящее время на рынке присутствует его третье (не считая NXT 2.0) поколение, а первый LEGO Mindstorms был выпущен в 1998 году.

За это время конструктор развивался, регулярно получая обновление центрального блока в соответствии с требованиями времени. При этом, сохранялась программная обратная совместимость блоков, прочие электронные компоненты конструктора также были обратно совместимы из поколение в поколение. К настоящему времени LEGO Mindstorms имеет огромную базу конкретных наработок и множество реализованных проектов роботизированных устройств.

Ещё одно важное достоинство LEGO Mindstorms – это полная совместимость к другими наборами LEGO. Из обилия их элементов на его базе можно создать устройство любой сложности, размера и функциональности

При этом необходимые «строительные материалы» для проекта всегда легкодоступны в любых количествах.

На рынок LEGO Mindstorms третьего поколения поступил в двух вариантах: EV3 Home (артикул 31313) и Education EV3 Core Set (артикул 45544). В основе обоих лежит новый центральный программируемый блок EV3. Он включает в свою конструкцию процессор TI Sitara AM1808 с архитектурой ARM9 частотой 300 мегагерц, монохромный дисплей с разрешением 178 на 128 точек, порт USB, 64 мегабайта ОЗУ, 16 мегабайт рабочего пространства, слот для карт памяти microSD ёмкостью до 32 гигабайт и модуль Bluetooth. К порту USB можно подключать модули Wi-Fi, а с карт памяти microSD загружать альтернативные программные среды.

Для управления внешними модулями EV3 оборудован 8 портами: 4 вводных для подключения сенсоров и 4 вывода для сервомоторов. Порт USB позволяет синхронизировать несколько (до 4) блоков EV3 через архитектуру master-slave.

Помимо блока EV3 в наборе EV3 Home находятся 3 мотора (2 большей мощности и 1 – меньшей), 1 сенсор касания, 1 цветоопределяющий сенсор, 1 инфракрасный сенсор, дистанционный пульт управления, кабель USB и элементы LEGO из стандартного конструктора линейки Technic в количестве 585 штук.

В наборе Education EV3 Core Set можно найти дополнительный сенсор касания, один гироскопический сенсор, ультразвуковой сенсор, дополнительные провода и аккумулятор. При этом строительных элементов тут чуть меньше – 547 штук.

Базовое программирование блока EV3 можно производить с помощью разработанного компанией National Instruments пакета MyBlocks с графическим интерфейсом и блочной визуализацией алгоритмов.

Более сложные программы для роботов LEGO, собранных на основе конструкторов Mindstorms, можно писать с помощью платного пакета RobotC, среды LabView. Также блок EV3 позволяет устанавливать с карты microSD java-машину lejOS и выполнять программы на Java.

В целом, инструментарий для программирования роботов LEGO Mindstorms крайне широк и, как было уже сказано, отработан на протяжении десятилетий существования конструктора на рынке.

Ход занятий.

1. Рассматривание игрушки-робота.

Воспитатель: — Ребята, послушайте стихотворение о дружелюбном роботе.

Нет руля и нету шин,

Но я – родственник машин.

Хоть с квадратной головой,

Я почти как вы,живой:

Я стою и я хожу,

Кто захочет, с тем дружу.

Пусть немного твердолобый,

Но я очень добрый робот.

Воспитатель:- «Дети, нам из магазина принесли робота. Давайте посмотрим, какой он и из чего состоит.

Ответы детей: — голова, туловище, руки, ноги.

Воспитатель: — Это тот самый добрый робот, о котором я вам рассказала в стихотворении. На какие лего — детали похожи части роботов?»

Ответы детей: – Кирпичик, кубик, пластина, полукуб, брусок, куб или маленький цилиндр и конус.

Воспитатель:- «Какие функции могут выполнять роботы?»

Ответы детей – Управлять станком, машиной. Копать землю, читать книгу, рисовать. Доставлять грузы на станции.

Воспитатель: — Давайте найдем нашему роботу друзей. Перед вами чертежи, изображающие роботов:

— Сколько их?

— Посмотрите, каких роботов мы сможем построить, а каких нет. И почему?

— Найдите роботов собранных из одинакового количества деталей.

— Найдите 2-х одинаковых роботов.

— Найдите одинаковые по форме, цвету, величине фигуры.

— Покажите детали, расположенные по-разному.

— Сколько в каждом роботе треугольников, овалов, квадратов, полукругов, многоугольников?»

Воспитатель: — А теперь посмотрим, какие детали из лего — конструктора можно использовать для конструирования робота (кирпичики, полукуб, брусок, куб или маленький цилиндр и конус).

Воспитатель:- » А кто делает роботов?»

Ответы детей: — Конструкторы.

Физкультминутка.

Воспитатель: — Приглашаю вас в бюро Робототехники, чтобы смоделировать робота и сконструировать его из лего — конструктора.

Дети делятся на две подгруппы. Первая подгруппа детей моделирует роботов из лего – конструктора, выполняет чертеж и раскладывает модель на чертеже.

Вторая подгруппа строят робота из лего – конструктора.

Во время конструирования воспитатель спрашивает, из каких лего – деталей, составляют дети своих роботов и какую функцию (работу) выполняет их робот.

Ответы детей.

В конце выполнения работ подводим итог. Дети находят понравившиеся им роботы и обосновывают свой выбор.

Занятие заканчивается игрой «сконструируй робота по памяти». Один ребенок показывает своего робота, дети рассматривают его в течение 1 минуты, затем прячет. Остальные дети должны собрать такого же робота.

Что такое LEGO Boost

Lego Boost – это развивающий конструктор, состоящий из 847 деталей. из них можно собрать на выбор одну из 5-ти моделей:

1. Робот Верни2. Кот Фрэнки3. Гитара 40004. Фабрика роботов5. Вездеход (M.T.R.4)

Основными элементами каждой модели являются 3 детали: это основной механический блок, датчик определения цветов и расстояния и интерактивный двигатель.

Основной механический блок является «сердцем» LEGO Boost, который приводит собранный конструктор в движение. Именно к нему можно подключить свой iPhone или iPad, чтобы запрограммировать собранную модель на выполнение разных команд и даже общение с владельцем.

К механическому блоку подключаются два других: датчик цвета и расстояния реагирует на внешние раздражители, помогая игрушке объезжать препятствия или следовать своему сценарию поведения при виде определённого цвета, а интерактивный двигатель оживляет конструктор, вращая гусеницы или колёса (смотря что соберёте).

Для программирования конструктора понадобится приложение LEGO Boost Creative Toolbox . Скачать его придётся в обязательном порядке, потому что в коробке с конструктором нет бумажных инструкций – все этапы сборки каждой из 5-ти моделей наглядно показываются в приложении.

Про каждую модель можно написать отдельный обзор, но я расскажу кратко о возможностях каждого робота LEGO Boost:

Как программировать конструктор?

Приложение LEGO Boost напоминает игру, где каждый уровень помогает освоить новые навыки взаимодействия с конструктором. В самом начале можно увидеть всех роботов и выбрать того, кого хочется собрать.

Для программирования готового робота не нужно уметь даже читать и писать: все команды выглядят как разноцветные блоки, которые нужно просто перетащить на временную шкалу в желаемом порядке.

Все блоки команд разделены по типам и цвету. В некоторых случаях можно самому задать время выполнения той или иной команды, а некоторые блоки выполняют случайные действия, что делает робота более «живым» и самостоятельным.

Конструктор LEGO Boost способен воспринимать и интерактивные команды: можно помахать перед роботом рукой, произнести кодовое слово или прикоснуться, чтобы начал выполняться заранее заданный алгоритм. При составлении алгоритмов действий доступны целые циклы, что уже приближает управление игрушкой к настоящему программированию.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий