Публикации и видеосюжеты

"Апробация конструктора VEX во внеурочной деятельности". Савельев Д.А. - Публикация в Cборнике докладов Федерально-окружной конференции «Лучшие практики реализации инновационных проектов общественных объединений научной молодежи России и НКО вобласти научно-технического творчества», 16 – 21 ноября 2015, г. Мурманск.

Савельев Денис Александрович,

педагог дополнительного образования,

МБОУ г. Мурманска

«Мурманский международный лицей»

Данная статья посвящена использованию конструктора VeX в преподавании роботехники в школе. Основной задачей преподавания я считаю получение учениками представления о том, чем занимаются специалисты по роботехнике, с какими проблемами сталкиваются, какие существуют методы их решения, то есть дать представление о профессии, с которой они возможно свяжут свою карьеру.

Выбор именно платформы VeX в первую очередь был связан с личными ощущениями от использования конструктора, детали больше напоминают те конструктивные элементы, которые используются в конструкции реальной техники и при построении инженерных сооружений, в отличие от Лего, которые все же ближе, с моей точки зрения, к детскому конструктору. Соединение деталей более надежное, есть несколько типов креплений - для несущих и для вспомогательных элементов конструкций. Да и сами детали более прочные (рис.1).

Рис.1 Деталь конструктора VeX IQ

Но есть и минус - в результате робот получается более массивным, а это может привести к тому, что он не уложится в ограничение по размеру в открытой категории WRO. Моторы также мощнее, чем у Лего. Отсутствие собственного языка, такого же наглядного и простого в понимании, как в конструкторах Лего, на мой взгляд, не является отрицательной чертой, а заставляет преподавателей сразу же приучать учеников к языковым конструкциям характерным для профессиональных программ, соответственно, позже не придется переучиваться. Кроме этого было много других субъективных факторов связанных и с комплектацией набора, в частности с тем, что в него входит поле большое для соревнований, на котором можно возводить конструкции их деталей набора, и сразу же отпадает вопрос - где ездить роботу, и с ощущениями от сборки и поведения собранных роботов. Наличие в комплекте джойстика позволяет включить в преподавание дистанционное управление роботом, в огромном числе уже выпускаемых серийно роботов используется именно такой способ управления, к примеру, в популярных сейчас роботах удаленного присутствия (когда вместо человека на каком либо мероприятии присутствует его робот, «глаза» - вебкамеры, лицо - жидко-кристаллический экран с изображением «хозяина» робота). Кроме того, поскольку поведение органов управления можно программировать, то реально, например, реализовать «управление марсоходом» - укрепив веб-камеру на роботе и программно реализовав задержку сигнала между Марсом и Землей. А для младших классов - можно просто построить простого робота и управлять им, соревнуясь, например, кто раньше пройдет полосу препятствий, собранную из деталей конструктора, на уже упомянутом поле - места там вполне для двух роботов хватит. Что касается возраста учащихся то есть несколько очень важных моментов, связанных как с соревнованиями, так и самими конструкторами.

Надо сказать, что платформа VeX в общем-то весьма молодая и выпускает конструкторы не так давно, как Лего. Но в отличие от последнего, создавалась исключительно как инженерный продукт, адаптированный для образовательных целей, а не игрушка для детей с «техническим» складом ума и ориентирована, таки образом, на получение в конечном итоге прототипа некого устройства, которое в будущем может быть запущена в серийное производство. Поэтому платформа VeX предоставляет разные комплекты для разных возрастов и задач.

В качестве «начального уровня» - это возраст 8 - 14 лет используются наборы серии VeX IQ. Они полностью пластмассовые, кроме, естественно, осей, легко соединяются шиповыми соединениями и в качестве управляющего компьютера используют микроконтроллер на базе «Texas Instruments Tiva ARM Cortex-M4 Processor» (256K flash, 32K ram) (рис.2).

Рис.2 Микроконтроллер на базе «Texas Instruments Tiva ARM Cortex-M4 Processor»

Для привлечения к конструированию учеников начальных классов можно заказывать детали различных цветов. Постоянно добавляются новые конструктивы - недавно появился дифференциал и гибкое угловое соединение, есть практически все виды передач. Этого конструктора вполне достаточно, чтобы построить робота для соревнования в открытой категории WRO. Для программирования используется язык ROBOT C. Также как и для всех остальных наборов на платформе VEX, поэтому переходя от «детских» конструкторов в вполне «взрослым» моделям не придется учить новый язык, надо только будет углублять уже существующие знания. Язык поддерживается и развивается Университетом Карнеги-Меллон - одним из лучших университетов в подготовке специалистов в области информационных технологий, в частности, именно он является alma mater для Джеймса Гослинка - изобретателя языка Java.

Следующим по возрасту является набор - VeX EDR - в нем используютмя металлические конструкции, естественно, моторы соответствующей мощности. Размеры роботов тоже увеличиваются, так же как и вес. Поэтому и возраст учащихся - 15 -19 лет.

Управляет роботом микроконтроллер на базе «STMicroelectronics ARM Cortex M3», с немалым количеством портов под различные типы моторов и сенсоров (рис.3).

Микроконтроллер VEX ARM Cortex-based является последним микроконтроллером в линейке микроконтроллеров VEX. Основной задачей данного микроконтроллера является координация потока данных и обеспечение питания робота. Отличительной особенностью данного микроконтроллера является возможность подключения к нему беспроводного Wi-Fi адаптера и возможность организации обмена данными через него, используя пульт управления или персональный компьютер.

Рис.3 Микроконтроллер VEX ARM Cortex-based

Этот набор предназначен для проведения занятий в старших классах и в университетах - для тех кто уже определился с выбором профессии и планирует заниматься роботехникой в будущем профессионально.

Важно подчеркнуть, что программы, написанные на VeX IQ, совместимы с теми, что пишутся для VeX EDR.

VeX EDR - это совершенно другой уровень - варианты его использования просто бесконечны, металлические детали дают возможность придавать роботу любые формы, использовать при необходимости детали из оргстекла и пластика для улучшения рабочих характеристик и защиты робота.

  

Рис.4 Примеры конструкций на базе VeX EDR

Недавно появился новый набор - VeX Pro - он предназначен для создания прототипов серийных моделей и испытания их в реальных условиях. 

Для России конструкторы VeX совсем недавнее явление, буквально нет и трех лет истории. Поэтому методических материалов на русском языке все еще мало.

Но совсем другая ситуация в англоязычном интернете. Не в последнюю очередь благодаря Университету Карнеги-Меллон, количество учебных материалов просто огромно. Есть различного рода программы ориентированные на учеников разного уровня на сайте посвященном RobotC. На их основе можно разработать собственные программы или воспользоваться теми, что уже есть - они вполне понятны и без перевода.

Соревнования играют большую роль в образовательном процессе и для VeX роботов есть специальные соревнования в отдельной категории, а роботы, собранные на базе VeX IQ, могут участвовать и в свободной категории WRO.

Выбирая конструктор для преподавания роботехники я рассчитывал на то, что выбранная платформа не только привлечет интерес, но и позволит заложить фундамент будущего развития учащихся. Конструкторы VeX в полной мере оправдали эти ожидания.

Источник >>

Facebook YouTube Вконтакт Flickr