Задачки от "Карандаша и Самоделкина"

В социальной сети в ВКонтакте, есть группа "Строим из LEGO Mindstorms и Technic". Ее ведущие - команда юных инженеров из Самары "Карандаш и Самоделкин". Некоторое время назад, они начали публиковать интересные задачки для робототехников. Задачи для любой платформы, без решения. Данные задачи могут быть интересны для домашних занятий, а также и для преподавателей ведущих кружки и элективы в учебных заведениях.

В зависимости от уровня подготовки эти задачи подразумевают разные решения. А какое решение получится у вас?

Всего на текущий момент доступно 12 задач:

VirtualBrick - виртуальный EV3 робот

Мир образовательной робототехники развивается семимильными шагами: недавно компания Robomatter известная своими продуктами RobotC и Virtual Worlds сообщила о выпуске нового продукта - Virtual Brick.

По факту, это переработанный Virtual NXT, но сейчас его так называть больше не стало смысла, потому что помимо NXT блока, он может теперь эмулировать и EV3 блок.

Но начнем все по порядку.

Virtual Brick - программное обеспечение, которое может эмулировать NXT/EV3 блок, а точнее целого робота. После установки его все выглядит так, как будто к компьютеру по USB подключено LEGO Mindstorms оборудование. Даже можно услышать стандартный "та-дам" звук подсоединения USB устройства при запуске эмулятора. В итоге, это приводит к тому, что из графических сред программирования, работающих со стандартным firmware, - LabView, NXT-G и EV3-G вы можете программировать это устройство. Только робот теперь будет запускаться не в реальном, а в виртуальном мире.


С четырьмя шагами, демонстрирующими способ работы с Virtual Brick, можно ознакомится в видео (на английском) ниже:

Подключение web-камеры к EV3 стало возможным

Два года назад, когда LEGO Mindstorms EV3 еще только анонсировался широкой публике, а "поиграться" с набором могли только члены Mindstorms Certified Partners, на блоге NiNoXT был опубликован обзор нового набора, где был сделан прогноз " Внутренне firmware EV3 базируется на свободно распространяемой ОС Linux, что позволит Lego-сообществу создавать свои прошивки для блока."

И это, на самом деле, уже происходит:

• На блоге уже была описана одна модификация стандартной прошивки, которая позволяла запускать любые C/C++ исполняемые файлы совместно с программой на EV3-G для решения задач, требующих сложных вычислений.
• Недавно проект leJOS объявила о выпуске новой версии прошивки leJOS 0.9.0-beta, в которую включена очень интересная и полезная функциональность - теперь к блоку EV3 через порт USB можно подключать web-камеру и использовать ее для получения и обработке изображения прямо на самом блоке.

Авторы даже уже подготовили цикл статей, которые показывают как именно можно использовать новую функциональность:

Идея для занятия: шагающие роботы. Часть IV

Довольно часто бывает так, что одни учащиеся на занятии в силу своих навыков и знаний идут быстрее, чем весь остальной класс. В этом случае, для того чтобы поддерживать их мотивацию и продолжать оттачивать их мастерство по выбранной теме, преподавателю необходимо предложить им дополнительные задания.

Проработанные и продуманные заранее дополнительные задания — это эффективное средство, с помощью которого можно обеспечить усвоение материала учениками в соответствии с их способностями. Ученики, которые быстрее усваивают материал, должны работать активнее, поэтому необходимо ставить перед ними более сложные задачи. Хотя подобные задания и не являются обязательными для всех, в зависимости от плана занятий, можно ставить их и перед всем классом.

Для знакомства с сами занятием можно воспользоваться ссылками: Часть I, Часть II и Часть III

Ниже предлагается несколько заданий, которые могут добавить дополнительной мотивации к изучении механики.

Часть V. Дополнительные задания.

EV3-G для планшетов

В середине января в Англии проходит традиционная образовательная выставка BETT Show. На этой выставке компания LEGO анонсировала новый продукт - EV3 Tablet App - приложение для планшетных компьютеров, позволяющее программировать LEGO Mindstorms EV3 роботов.

Приложение рассматривается, как альтернатива программному обеспечению для обучения программированию LEGO роботов, доступному на обычном компьютере или ноутбуке. Оно будет позволят создавать и загружать программы непосредственно на EV3 блок.

Какой же функционал заявляют разработчики нового приложения?

Идея для занятия: шагающие роботы. Часть III

В прошлых двух заметках были перечислены первые несколько частей занятия, посвященному изучению механики шагающих роботов. Данные части готовили учащихся к экспериментальной работе, которая является заключительной на данном занятии. Вместе с теоретической составляющей занятие рассчитано на 3-4 академических часа.

Предыдущие заметки могут быть найдены здесь и здесь.

Часть IV. Первый путь.

Объявите командам, что теперь перед ними стоит задание - собрать робота, который максимально быстро сможет пройти расстояние в 30 см. В ходе задания команды должны провести не меньше 3-х экспериментов, меняя физические характеристики педипуляторов, чтобы определить при каких соотношениях размеров частей педипуляторов, робот движется максимально быстро.

WRO2015 - Ловля жемчуга: а нужно ли роботу считать?

Правила WRO 2015 в младшей возрастной группе описывают необходимую задачу для робота следующим образом:

1. Нырнуть.
2. Сосчитать количество жемчужин в каждой секции.
3. Вынырнуть
4. Выгрузить нужно количество жемчужин.
5. Перейти к пункту 1 для следующей секции.

При этом "сосчитать количество жемчужин" - это значит подъехать к каждому из нижележащих кубиков, определить цвет каждого из кубиков и задвинуть их "на дно".

Это можно схематически показать следующим образом:

Визуализация работы механической системы в LEGO Digital Designer

Программное обеспечение LEGO Digital Designer (LDD) является уже достаточно мощной средой по моделированию. Одна из возможностей, которая не так очевидна, для пользователей этой системы - визуализация работы простых механических систем. Данную визуализацию можно достичь во время работы инструмента Hinge Align Tool (Выравнивание Осей).

Данный инструмент можно использовать для того, чтобы понять как будет двигаться та или иная часть системы во время работы моторов, а также для изучения того насколько жесткие соединения в моделируемой системе.

Идея для занятия: шагающие роботы. Часть II

Данная заметка является продолжением цикла статей про проведению занятия по механике роботов. Цель данного занятия - учащиеся по окончании должны уметь конструировать простейших шагающих роботов. Первое часть цикла доступна по этой ссылке.

Часть II. Суставы и связки.

Идея для занятия: шагающие роботы. Часть I

Традиционно в большинстве учебных центров на занятиях робототехникой большая часть времени уделяется программированию, а вопросы механики освещаются очень редко, можно даже сказать - по необходимости. С другой стороны это довольно интересная область для большинства школьников младших и средних классов - они получают результат с помощью уже известных им навыков конструирования - соединения деталей.

Результат получается за небольшой промежуток времени, он практически сразу работает, и, в зависимости от конкретной темы, может быть использован для проведения интересных экспериментов.

В этом цикле статей предлагается рассмотреть предварительный план занятия по конструированию шагающих роботов. Занятие проводится по той же методике, что используется в STEM-центрах Университета Иннополис.

Робототехнические компетенции для участия в состязаниях

Участие в робототехнических состязаниях является для многих учебных организаций значимой деятельностью. По ней меряется престижность и эффективность, как отдельного педагога, так и учебной организации целиком. Поэтому довольно большой объем работы уходит на подготовку учащихся к тем или иным состязаниям, к тому же сейчас их очень большой выбор.

Но тогда возникает вопрос, какой объем знаний и навыков достаточен для школьников в том или ином возрасте для подготовки к состязаниям, обладают ли они достаточным математическим и понятийным аппаратом для овладения этими знаниями и навыками? Какие состязания, вне зависимости от желания тренера, будут комфортными для учащихся - адекватными к их компетенциям, а на победу в каких еще рано претендовать?

Сейчас эти вопросы решаются больше интуитивно - никаких рекомендованных показателей нет, многое зависит от знаний самого тренера, от времени, которое он и участники могут тратить на подготовку.

Обзор популярных робототехнических комплектов

Весной 2014 года перед отделом по довузовской подготовке Университета Иннополис была поставлена задача подготовить обзор популярных робототехнических комплектов и составить рекомендации по оснащению комплектами образовательных учреждений.

В итоге получился вот такой документ. В обзоре нет наборов набравших обороты в последнее время - HUNA, а также указаны старые цены на наборы.

Вопросы по старшей возрастной группе WRO 2015

В предыдущих двух заметках приводились правила к младшей и средней возрастным группам основной категории WRO 2015

Также были приведены примеры того, как можно сделать совместное обсуждение правил у вас в образовательном центре, городе или даже регионе посредством личной встречи или обсуждения через сервисы веб-конференций. Существуют, конечно, способы обсуждения через форумы или электронную почту, но для максимальной эффективности обсуждения они требуют крайней мотивации и вовлеченности от участников, иначе обсуждение либо сводится к диалогу или даже монологу, либо быстро вообще сходит на нет.

В этой заметке будут опубликованы вопросы по старшей возрастной группе основной категории WRO 2015 (вопросы и замечания выкладываются на английском языке во избежание двойной обработки).

Вопросы по средней возрастной группе WRO 2015

В прошлой статье рассказывалось об одном из вариантов, как собрать вопросы по заданиям к большим робототехническим состязаниям, а также приводились вопросы к оргкомитету по по младшей возрастной группе основной категории WRO 2015.

Если в прошлый раз предлагалось устроить очный мозговой штурм, то в этот раз пойдет речь о другом способе. Тем, у кого потенциальные участники WRO не очень близко, но обсудить с ними правила хочется, возможно, подойдет вариант мозгового штурма через веб-конференцию. Есть масса бесплатных сервисов в интернете, которые позволяют практически без усилий организовывать такие встречи: Skype, Google Hangout, GoToMeeting и т.п. Подобным образом проводились собрания судей для всероссийского и международного этапов WRO 2014, и многие участники отмечали крайнюю продуктивность таких встреч.

Ниже представлены вопросы, полученные в ходе обсуждения предварительной версии правил средней возрастной группы основной категории WRO 2015 (вопросы и замечания выкладываются на английском языке во избежание двойной обработки).

Вопросы по младшей возрастной группе WRO 2015

В прошлом сообщении делался анонс о появившихся правилах World Robot Olympiad 2015. На текущий момент доступна первая версия правил, которая еще будет уточняться, после чего 1 марта будет выложена финальная версия.

Поэтому сейчас самое время подготовить вопросы по правилам, чтобы чтобы сформировать четкое понимание какой робот сможет выполнить задачу наиболее эффективно.

Одна из возможных стратегий обсуждения правил - мозговой штурм, когда в одной комнате собираются вместе несколько человек, читают построчно правила и задают все возможные вопросы. Какие-то вопросы решаются сами по себе, а какие-то формулируются для дальнейшего разъяснения. Таким образом убивается сразу несколько зайцев: все заинтересованные в обсуждении правил стороны собираются вместе, у всех собравшихся формируется одинаковое максимально полное понимание текущей версии правил, во время обсуждения правил идет параллельное обсуждение возможных вариантов решения.

Команда Университета Иннополис до нового года собралась своим коллективом и провела такого рода обсуждение доступной версии правил. Вот какие вопросы для организаторов появились в ходе штурма для младшей возрастной группы основной категории WRO 2015 (вопросы и замечания выкладываются на английском языке во избежание двойной обработки).

Нововведения в правилах World Robot Olympiad 2015

Университет Иннополис подготовил перевод правил Основной Категории (Regular Category) World Robot Olympiad 2015 на русский язык. С переводом можно ознакомиться вот здесь. Также в ближайшее время будет опубликован перевод General Rules и правила Студенческой Категории (University Regular Category).

Из нового можно отметить: