Робототехника и программирование: лучшие учебные инструменты от DJI
Современное образование невозможно представить без использования высоких технологий и роботизации. Школы и институты во всем мире оснащаются электронными досками, компьютерными классами, в образовательных учреждениях появляются роботизированные системы для изучения программирования и инженерного дела. О том, как развивается направление и какие инструменты отлично подойдут для начального использования и знакомства с робототехникой, разберем сегодня в материале.
Индустрия робототехники развивается стремительно. Возникают новые стартапы, новая обучающая техника и курсы. Эти процессы буквально охватили мир: производством роботизированного учебного оборудование занимаются в США, Европе, в Китае и России. Направление в обучении, основанное на использование роботов и обучение программированию, называется STEAM. В переводе оно включает в себя несколько дисциплин: науку, технологии, искусство, инженерию и математику.
Для чего изучать робототехнику
Наука о роботах (робототехника) приобретает все большую популярность в современной жизни: специальные роботы и телескопы изучают космическое пространство, на производствах используются коллаборативные роботы и руки-манипуляторы, беспилотные летательные аппараты помогают строителям и геодезистам, современные “умные” протезы улучшают жизнь людей с нарушенным здоровьем, а роботы-пылесосы и мойщики окон облегчают труд в обслуживании крупных офисов.
Заниматься робототехникой сегодня могут как взрослые, так и дети, причем с самого раннего возраста. Для детей существует возможность изучения робототехники в школах и курсах дополнительного образования. Современные же модели для обучения процессам представляют собой не сложные технические установки и вычисления, а простые, яркие модели конструкторов. Дети с огромным интересом вовлекаются в этот процесс, ведь создать робота самостоятельно, а главное — получить результат, чрезвычайно увлекательно и позволяет определиться с дальнейшим направлением и выбрать специализацию.
Итак, робототехника — это прикладная наука, которая включает в себя программирование, проектирование и разработку. Основным направлением является использование роботизированной техники для автоматизации, или упрощения, технологических (рабочих) процессов. Робототехника сегодня — это одно из наиболее перспективных направлений в сфере интернет-технологий, а ни для кого не секрет, что интернет и IT — это сферы будущего. У детей, которые занимаются робототехникой и программированием, развивается логика, точное мышление и творческие способности. Ведь сконструировать робота — это своего рода творчество, а еще и уникальное развитие личности, что называется, “в ногу со временем”.
Навыки программирования
Робототехника и программирование неразрывно вязаны между собой. Мало сконструировать робота — это лишь первый этап. Чтобы его запустить и управлять им в дальнейшем, необходимы навыки написания и управления кодами, знание основных компонентов баз данных, понимание основ компьютерных сетей. И да, программирование робота не связано с компьютерными играми. По сути она уже создана в виде роботизированной машины. Программирование стимулирует думать и сосредотачиваться на решении нестандартных задач. Программирование совместно с робототехникой позволяют также понять именно математическую логику, а не абстрактное мышление. Обучение программированию происходит с помощью графического интерфейса, которое адаптировано под детское восприятия. Сложные сухие коды преобразованы в картинки и значки, которые позволяют ребенку быстрее ориентироваться в командах и изучать логику действий машины.
Творческий подход
Вместе с изучением робототехники и программирования дети учатся подходить к процессу творчески и не бояться ошибиться. Обучение строится по принципу проб и ошибок, а богатый технический функционал роботизированных конструкторов предоставляет неограниченное количество возможных задач и их решений. В процессе ученики могут допускать ошибки, — робототехника готова их принимать и предлагает корректировать процессы, искать новые, нестандартные, творческие подходы.
Программисты говорят о себе как о творческих людях, и это правда: программирование давно вышло за рамки мониторов. Невероятно интересно, чем будут заниматься нынешние школьники в будущем. Скорее всего, их роботы будут решать такие задачи, которые мы себе пока даже представить не можем.
Социализация
Одним из главных преимуществ изучения робототехники — социализация. Нет-нет, это не общение с машиной, а умение взаимодействовать с коллективом. Поэтому не советуем приобретать конструкторы в качестве простой игрушки. Их основным назначением является образовательная функция.
Лучше всего, если изучение робототехнике происходит в небольших группах. Пусть это будут друзья-одноклассники или курсы, где в группы набирают по 6-8 человек. Именно в таких условиях происходит социализация и приобретаются навыки работать в коллективе. В будущем это навыки пригодятся для эффективной коммуникации в обществе.
Чем отличается робототехника для детей от профессиональной?
Если коротко, то робототехника для детей направлена на изучение предмета, тогда как профессиональная — на решение конкретных задач. Если специалисты создают промышленные роботы-манипуляторы, выполняющие различные технологические задачи, или специализированные колесные платформы, то любители и дети, конечно же, занимаются вещами попроще.
Начало изучения робототехнике должно заключаться от простого к сложному. Пускай сперва это будут простые познания в устройстве робота, компонентов и составляющих, конструирования, управления движениями и выполнение простых задач. Когда робот собран и выполняет простые движения вперед, назад и развороты, можно использовать датчики и сделать так, чтобы он двигался на свет, обходил препятствия или уклонялся от нападения. И конечно же, движения робота по линии, что входит в обязательную программу по обучению. Вместе с этим изучаются коды, согласно которым робот выполняет движения и команды. Их можно разноображивать, совмещать друг с другом и менять, чтобы понять алгоритмы их построения. Дальше — больше. Вы научитесь писать коды самостоятельно, придумать свои новые, запуская машины и программируя их под выполнение тех или иных задач.
Современные учебные инструменты и практика применения
RoboMaster S1
Учебный робот нового поколения S1 оснащен множеством датчиков, бесколлекторными моторами, мультинаправленными 4WD колесами и высокоточным подвесом. Все системы работают под управлением мощного процессора. Базовый способ управления — с помощью мобильного приложения для смартфонов и планшетов. При необходимости можно приобрести дополнительный пульт управления — контроллер, или же использовать единую сеть Wi-Fi.
Движения робота осуществляются при помощи четырех колен с 12 роликами, которые обеспечивают всенаправленное перемещение. Это так называемые колеса Илона. Источником питание служит аккумулятор на 2400 мАч, рассчитанный на активное использование до 35 минут. Максимальная скорость, которую развивает робот, составляет 13,5 км/ч. Изображение на телефон или пульт управления передается со встроенной широкоугольной камеры. Разрешение составляет HD 1280х720р. Если вы снимаете фотографии или записываете видео, разрешение составляет 2560×1440 и Full HD.
На мобильной платформе установлена орудийная башня, способная вращаться на 360 градусов. Пушка стреляет мягкими гелевыми шариками, которые легко отскакивают от препятствий и не причиняют вреда человеку. При их отсутствии бластер поражает цель инфракрасными лучами, безопасными для глаз и других частей тела.
Сборка и программирование
Робот RoboMaster S1 поставляется в разобранном виде из 46 частей и компонентов. Инструменты и инструкция по сборке в комплекте. Примечательно, что машина-робот от DJI поддерживает и установку сторонних компонентов, распечатанных в том числе на 3D-принтере. Таким образом можно конструировать свои технологии и представлять их в уникальной виде и возможностями. Еще одна деталь, о которой стоит упомянуть — наличие портов широтно-импульсной модуляции. Они расположены на корпусе на задней панели. Предназначение — установка навесного оборудования и регулировки мощности передаваемого сигнала. Вы можете использовать и программировать робота в виде игровой боевой машины, гоночного автомобиля, или промышленной машины-манипулятора и сельскохозяйственного комбайна.
Далее — основное — управление роботом. Оно возможно с помощью заданных имеющихся команд или самостоятельно через коды языков программирования Scratch 3.0 и Python. Второй рассчитан на более продвинутых пользователей, в то время как первый относится к занимательному программированию в виде ярких картинок и анимаций. Освоив простые движения в виде разворотов и движения по заданным точкам вы сможете составлять собственные коды и задачи. Это может быть прохождение полосы препятствий с определенной скоростью, торможениями и остановке для поражения целей. Со временем вы научитесь отдавать команды роботу на выполнение более существенных задач в виде захвата необходимых вещей и доставки их до места назначения.
S1 умеет распознавать голос и выполняет команды при звуках хлопка или сирены — останавливаться, поворачивать или вести огонь из встроенной пушки. Инфракрасные датчики реагируют на попадание во время дуэли с применением бластеров или останавливают робота при столкновении с препятствиями. Встроенная камера, кроме съемки и слежения за территорией вокруг, имеет несколько других возможностей:
- следовать по прямой или ломаной линии, прочерченной на полу;
- распознавать жесты: например, танк может отсалютовать вам поднятой пушкой, приблизится или отъехать на определенное расстояние;
- следовать за определенным человеком или за другим роботом, точно наводить бластер на движущуюся цель;
- распознавать более 40 видов визуальных указателей. К каждому из них можно привязать действие или даже уникальный код, чтобы сменить алгоритм на ходу.
Приложение RoboMaster наполнено множеством уроков и интерактивных занятий, видеороликов и тестов для изучения технических дисциплин и программирования. Вместе с обновлением устройства обновляются и уроки, таким образом вы можете постоянно совершенствовать свои навыки и пробовать их вживую при использовании S1.
Школьники и студенты по достоинству оценят опыт использования RoboMaster S1 в качестве высокотехнологичного учебного инструмента для изучения основ робототехники и программирования.
RoboMaster — международные соревнования и конкурс в области робототехники, которые проводятся в Китае. Инновационный проект разработан и поддерживается компанией-производителем беспилотных летательных аппаратов DJI. Ежегодно в соревнованиях принимает участие более 30 000 студентов со всего мира. Конкурс робототехники RoboMaster фокусирует способности студентов на знания и применение на практике инженерных наук, науки и робототехнике. В задачи участников входит конструирование робота и ПО, механическое управление и навигация, а также прохождение специального задания. Впервые региональный этап робототехнического турнира состоялся в России в 2021 году. Участниками стали ученики и студенты технических кластеров и ВУЗов. Победителями — слушатели детского технопарка “Мосгормаш”. Они и отправятся в Китай для дальнейшего участия в основном соревновании.
Дроны DJI
Беспилотные летательные аппараты произвели настоящую революцию во многих отраслях промышленности: в сельском хозяйстве, строительстве, горном деле, 3D-моделировании и безопасности. Квадрокоптеры используют для аэрофотосъемки и фотограмметрии, для инспекции объектов и территорий, для построения 3D-карт местности, для анализа почвы сельскохозяйственных угодий и таксации леса, во время время археологических раскопок и для обеспечения безопасности. Современный бизнес и производства привлекают к работе профессионалов, профессия оператора БПЛА уже зарегистрирована в большинстве стран и используется для привлечения рабочих лиц.
Освоить квадрокоптеры может абсолютно каждый за счет их доступности, простоты в управлении и, конечно же, при желании. Начинать же лучше с малого. Для детей важно понимание технической составляющей беспилотника, его устройства и возможностей, управления и ПО.
DJI Ryze Tello
Флагманский продукт от производителя, включенный в программу DJI STEAM. Беспилотником можно управлять поодиночке или организованной группой. Эта небольшая, но функциональная модель весом всего 80 граммов, позволяет с легкостью и доступно изучить навыки пилотирования и управления беспилотными летательными аппаратами, а также постигнуть базовые принципы программирования на языках Scratch и Python.
Беспилотник способен снимать HD-видео в разрешении 720р на свою 5-мегапиксельную камеру. Это достаточно, чтобы понять принципы съемки с дрона и подборки лучших настроек. Дроном легко управлять прямо со смартфона, используя специальное приложение, и после делиться фотографиями и видео с друзьями в социальных сетях. Tello представляет собой отличное соотношение цены и качества, а также станет отличным выбором для тех, кто подыскивает себе первый коптер или выбирает подарок для ребенка.
DJI Mini SE
Специально разработанный компанией дрон DJI Mini SE для обучения пилотированию продвинутым пользователям. На борту модели установлена более профессиональная камера, снимающая 2,7К и делающая фото 13 Мп. Навыки, освоенные за время изучения Tello, позволят безопасно управлять Mini SE. Дрон не имеет системы обнаружения и обхода препятствий, поэтому делать это необходимо вручную. Зато в нем присутствуют отличные летные возможности и хорошая управляемость. Беспилотник можно использовать на открытом воздухе и даже при плохих погодных условиях. Дальность полета Mini SE составляет 4 км, сопротивляемость ветру — до 10,5 м/c. Максимальная скорость полета квадрокоптера — 46,8 км/час, максимальная высота — 3000 метров.
Вместе с выходом новинки разработчики продумали до деталей использование DJI Mini SE. Для обучения полетам, управления и съемке разработано приложение DJI Fly “Академия полетов”, где в доступном виде имеются уроки и практические примеры применения дронов, инструкции по пилотирование, видеоролики и симулятор полетов.
DJI Mini 2
Наиболее продвинутой моделью является DJI Mini 2. Этот беспилотный летательный аппарат можно рекомендовать школьникам старших классов и студентам, а также тем, кто серьезно занимается аэрофотосъемкой Модель оснащена мощным аккумулятором: батарея рассчитана на 31 минуту полета, системой передачи видео на расстоянии до 10 км и камерой для съемки в разрешении 4К. Встроенный трехосевой стабилизатор позволяет записывать красивейшие видео в 4К и делать высококачественные фотографии.
Еще больше новостей и полезной информации вы найдете на наших страницах в социальных сетях:
