TEST NARZĘDZI DO NAUCZANIA ROBOTYKI – DZIECI POWYŻEJ 10 LAT

RoboCAMP zajmuje się nauczaniem robotyki i programowania od 2006 roku. W tym czasie zdążyliśmy przetestować wiele platform, które w nauczaniu robotyki są nieodzowne, a w przypadku programowania znacząco ułatwiają dzieciom zrozumienie wielu zagadnień. W ostatnich latach, oferta narzędzi do nauczania robotyki dostępnych na rynku poszerzyła się, a nowych zestawów będzie na pewno wciąż przybywać. Stworzenie dobrego zestawu, który sprawdzi się w warunkach szkolnych nie jest jednak proste i wszyscy producenci popełniają mniejsze lub większe błędy. Niestety, nawet niewielkie potknięcia przekładają się na jakość korzystania z zestawu, co ma największe znaczenie podczas prowadzenia zajęć z robotyki – zarówno w szkole, jak i poza nią. Jak wiadomo, w RoboCAMP od lat jesteśmy zwolennikami rozwiązań pionierów na rynku robotyki edukacyjnej, czyli firmy LEGO Education. Choć i do zestawów tego producenta zdarza nam się mieć zastrzeżenia (tak, nawet LEGO nie jest nieomylne!), nadal uważamy je za najlepsze produkty na rynku. Jednak nie znaczy to, że bagatelizujemy nowości – wręcz przeciwnie. W tym artykule podpowiemy na co warto zwrócić uwagę wybierając zestaw do pracowni robotyki i zaprezentujemy najciekawsze narzędzia dostępne na rynku, które specjalnie dla Was gruntownie przetestowaliśmy, czyli LOFI Robot, LEGO Mindstorms EV3mBot Ultimate 2.0 i Arduino.

W tym tygodniu opisujemy narzędzia przeznaczone do pracy z dziećmi powyżej 10 roku życia. Część opisująca zestawy przeznaczone dla dzieci młodszych pojawi się na blogu już wkrótce.

ZESTAW IDEALNY

Ze względu na swoją interdyscyplinarność, robotyka to z założenia zajęcia trudne logistycznie. W trakcie zajęć nauczyciel musi zaplanować czas na teorię, budowanie, programowanie i testy. Między lekcjami, należy utrzymać sprzęt w możliwie najlepszym porządku, zapewnić zasilanie i potrzebne materiały, do tego przygotować i przetestować działanie wszystkich programów, a na koniec, przygotować się do zajęć. Dobre narzędzie dydaktyczne powinno ułatwiać rozwiązywanie tych problemów. Jak wyglądałby idealny zestaw do prowadzenia zajęć z robotyki? Poprosiliśmy naszych edukatorów z największym doświadczeniem, by puścili wodze fantazji. Oto jakie uzyskaliśmy wnioski.

Zestaw powinien być gotowy do pracy wprost z pudełka i standaryzowany. Nikt nie chce tracić czasu na samodzielne kompletowanie elementów – gotowy zestaw umożliwia szybkie przygotowanie pracowni w dowolnym miejscu (także pracowni mobilnej) i polecenie gotowego rozwiązania znajomym nauczycielom. Łatwiej też o części zamienne i materiały do zajęć. Im popularniejsze jest narzędzie, z którego korzystamy, tym więcej można znaleźć dedykowanych instrukcji budowy i programowania, a nawet pełnych programów dydaktycznych.

Zestaw powinien mieć porządne i trwałe opakowanie, które można łatwo przechować i przenosić, nawet w dużych ilościach. Pudełko z częściami powinno być wygodne w użytkowaniu, by uniknąć wyciągania wszystkich elementów z zestawu przed rozpoczęciem pracy. Powinno być zatem płaskie i szerokie, by znalezienie potrzebnej części nie sprawiało problemu. Dobrze byłoby, gdyby zawierało tackę z przegródkami ułatwiającą utrzymanie porządku.

System budowy powinien być dostosowany do wieku uczniów i dość prosty, by usprawnić proces budowy. Jednocześnie, możliwości zestawu powinny być jak największe, aby dzieci mogły łatwo i szybko zbudować wiele różnych robotów, przetestować własne rozwiązania i pomysły. Dzięki temu umożliwiamy uczniom nie tylko ćwiczenie motoryki, ale także zdobywanie praktycznej wiedzy z zakresu mechaniki; zapewniamy im też rozwój kreatywności i umiejętności współpracy (pod warunkiem, że dzieci pracują w grupach, co bardzo polecamy). Części powinny być przede wszystkim trwałe, by pracownia służyła nam przez długi czas, oraz różnorodne, by dało się zbudować różne rodzaje mechanizmów: przekładnie, wały napędowych, podstawy jezdne, chwytaki, itp.

Poza częściami konstrukcyjnymi, zestaw powinien zawierać elementy elektroniczne. Podstawa podstaw to elementy w postaci układów wejścia i wyjścia, jak czujniki, silniki, diody oraz mikrokontroler, który pozwoli na zbieranie i wysyłanie sygnałów z podłączonych urządzeń i co najważniejsze, realizację programu, czyli interakcję robota z otoczeniem. Również te elementy powinny być możliwie wytrzymałe, najlepiej by elektronika była zabezpieczona obudową, a kable łączące elementy wykorzystywały trwałe wtyczki i gniazda.

Bateria/akumulator zestawu powinny pozwalać na przeprowadzenie 1–2 zajęć bez konieczności ponownego ładowania. Najlepiej, by zestaw zasilany był klasycznymi akumulatorami typu AA, a nie akumulatorami dedykowanymi do zestawu (wymiennymi lub, co gorsza, wbudowanymi). Akumulatory AA można kupić tanio w dużej ilości, wykorzystywać do różnych zestawów oraz szybko wymienić gdy rozładują się w czasie zajęć. Dla ucznia, nie ma nic gorszego niż nie móc dokończyć pracy, bo robot rozładował się 5 minut przed końcem zajęć – a jego ładowanie trwa 3 godziny.

Połączenie z mikrokontrolerem powinno być łatwe i możliwie bezproblemowe. Może być to popularna obecnie w zestawach robotycznych technologia Bluetooth (z którą niestety część producentów radzi sobie kiepsko), sieć WiFi, bądź stary dobry kabel USB. Z punktu widzenia nauczyciela, dobór technologii nie ma znaczenia, a walory edukacyjne zestawu są takie same. Ważne jest, by proces łączenia komputera lub tabletu z robotem był prosty (by dzieci mogły robić to samodzielnie) i niezawodny. Dlatego urządzenia łączone kablem USB są zazwyczaj najpewniejszym rozwiązaniem.

Programowanie powinno mieć jak najszersze możliwości; to dzięki niemu wprowadzamy uczniów w zagadnienia programistyczne. Aczkolwiek, musi jednocześnie być dostosowane do wieku dzieci, czyli przyjazne i intuicyjne. Z naszych doświadczeń wynika, że wśród uczniów poniżej 14 roku życia najlepiej sprawdzają się interfejsy graficzne bądź graficzno-tekstowe. Nie marnujemy wtedy czasu na uczenie się trudnych języków tekstowych i wyłapywanie błędów składni. Dodatkowym walorem zestawu jest możliwość programowania w kilku środowiskach o różnych możliwościach i stopniach trudności.

Na koniec, ważne jest by zajęcia z zestawami dało się przeprowadzić w stosunkowo szybkim czasie, idealnie w 90 minut. W tym czasie chcemy zmieścić wstęp teoretyczny, budowanie, omówienie konstrukcji, programowanie, testy i zabawę, a najlepiej także czas na rozłożenie robotów i przygotowanie zestawów do pracy z kolejną grupą uczniów.

Trzeba przyznać, że oczekiwania wobec idealnego zestawu do nauki robotyki są spore.

NASZE TESTY

W ciągu ostatnich dwóch miesięcy, wraz z zespołem RoboCAMP przeszukaliśmy rynek narzędzi edukacyjnych i przyjrzeliśmy się większości dostępnych obecnie na rynku zestawów do nauczania robotyki. Te spośród znalezionych rozwiązań, które uznaliśmy za ciekawe i godne uwagi, dokładnie przetestowaliśmy, by ocenić jak blisko wyżej opisanego „ideału” udało się dotrzeć ich producentom.

Produkty ocenialiśmy w trzech kategoriach, a w każdej braliśmy pod uwagę kilka zagadnień. Kategoria Zestaw zawiera zagadnienia związane z zawartością produktu – oceniamy tu możliwości zestawu, system budowy i trwałość elementów, a także w jakim stopniu produkt pomaga w rozwoju motoryki i kreatywności. W kategorii Programowanie ocenialiśmy dostosowanie środowiska do wieku uczniów, jego możliwości, wartość edukacyjną oraz jakość wykonania i wygodę użytkowania środowiska. W tych produktach, które umożliwiają programowanie w różnych środowiskach, każde środowisko oceniliśmy osobno, by nie stracić możliwości ich porównania. Ostatnia kategoria, którą omawiamy, bardzo istotna z punktu widzenia nauczycieli czy edukatorów, to Zastosowanie w szkole. Tu ocenialiśmy możliwość szybkiego rozpoczęcia pracy z zestawem, dostępność i jakość materiałów dla nauczycieli oraz logistykę w klasie, czyli to, jak zestaw sprawdza się podczas pracy na zajęciach (wpływa na to mnóstwo czynników: od pudełka, przez system i czas składania, zasilanie, łączenie z komputerem i tabletem, aż po ilość miejsca, które zajmują zestawy w czasie pracy i przechowywania). 

Każde zagadnienie w danej kategorii oceniliśmy w skali od 0 do 10. Całkowita ocena kategorii jest średnią z ocen cząstkowych, zaś całkowita ocena produktu jest średnią ocen z poszczególnych kategorii. Ocena całkowita ma charakter orientacyjny – ze względu na to, że zazwyczaj mamy możliwość programowania w więcej niż jednej aplikacji, faworyzuje programowanie względem innych kategorii. Dlatego jeżeli zastanawiacie się nad wykorzystaniem danego zestawu, sugerujemy kierować się raczej ocenami w poszczególnych kategoriach, niż oceną końcową.

Mała uwaga nim przejdziemy do wyników testów – w RoboCAMP zajmujemy się edukacją i na tym polu mamy duże doświadczenie, dlatego zestawy oceniamy przez pryzmat przydatności do prowadzenia zajęć szkolnych, lub pozaszkolnych zajęć edukacyjnych. Produkty, które w naszej recenzji oceniamy nieco mniej entuzjastycznie mogą nadawać się świetnie do pracy indywidualnej w domu lub na kółkach robotyki. Jest to recenzja skupiająca się na ocenie zestawów pod względem prowadzenia zajęć w szkole.

LOFI Robot

Polecamy dla: dzieci powyżej 12 roku życia

Przeznaczenie: dom, kółko zajęciowe

LOFI Robot to stosunkowo nowy projekt realizowany przez rodzimą spółkę LOFI z Gdańska. System jest przepięknie oldschoolowy i z łatwością poruszy sentymentalne struny w sercach wielu nauczycieli i edukatorów. Bez żadnej charakteryzacji, świetnie odnalazłby się na stronach miesięcznika Młody Technik sprzed kilku dekad. Zestawy do budowania robotów wykorzystują moduły Arduino oraz wycinane laserowo drewniane elementy łączone za pomocą śrubek i nakrętek. Programowanie, bardzo słusznie, inspirowane jest nieocenionym Scratchem.

Testowaliśmy zestaw EDUBOX, czyli zestaw podstawowy, za pomocą którego można zbudować kilka robotów. EDUBOX może być rozszerzony o zestaw uzupełnieniowy FLIPBOX, który jeszcze bardziej rozbudowuje jego możliwości. Możliwy jest także zakup okrojonej wersji zestawu: EDUBOX mini.

ZESTAW

Produkt zapakowany jest w ładną drewnianą skrzyneczkę zamykaną na śrubki (śrubokręt w środku – sic!). Po jej otwarciu uderza nas piękny zapach drewna oraz mnogość elementów zestawu. Niestety praca z zestawem wymaga wyjęcia większości elementów z opakowania – będziemy zatem potrzebować dużo miejsca.

W zestawie znajdziemy elementy elektroniczne, drewniane części konstrukcyjne w postaci wyciętych laserowo płytek, z których przed budową trzeba wyjąć elementy, oraz zestaw śrubek i nakrętek i śrubokręt do łączenia elementów ze sobą. Zestaw nie zawiera żadnych instrukcji budowy ani programowania – wszystkie materiały dostępne są na stronie internetowej producenta, więc bez komputera nie jesteśmy w stanie zacząć pracy.

Mnogość elementów drewnianych z początku zaskakuje. Szybko okazuje się jednak, że do złożenia jednego koła potrzebujemy części z całej płytki, zaś wśród elementów znajdziemy także ozdoby lub podkładki, więc ilość docelowych elementów konstrukcyjnych wcale nie jest tak wielka. Bardzo brakuje też zębatek, dostępnych dopiero w rozszerzeniu FLIPBOX.

Składanie robotów LOFI jest dość trudne i czasochłonne. Samo wyjmowanie elementów z płytek jest uciążliwe – łatwo uszkodzić części w trakcie wyłamywania ich z płytki, więc nieuniknione są raczej ubytki i wystające drzazgi w gotowych elementach. Możemy je oczywiście zeszlifować, ale będzie to czasochłonne. Zwłaszcza dzieci mogą mieć spory problem z wyjmowaniem części konstrukcyjnych z płytek – wymaga to sporo siły i łatwo wbić sobie przy tym drzazgę.

Niestety to nie koniec problemów. System składania wykorzystuje śrubki i nakrętki, które sprytnie ściągają elementy drewniane ze sobą. Są one jednak drobne, a miejsca w które trzeba je wkręcić trudno dostępne (zwłaszcza połączenia prostopadłe!), dlatego nawet nam, dorosłym, często brakowało cierpliwości. Z tego względu czas budowy niestety bardzo się wydłuża, a sam proces bywa frustrujący. Niezaprzeczalnie jednak rozwijamy przy tym zdolności motoryczne 🙂

Problematyczne są też elementy elektroniczne – zestaw oparty na Arduino podaje nam do ręki dużo delikatnej elektroniki, którą z jednej strony fajnie obejrzeć z bliska, z drugiej bardzo łatwo uszkodzić. Do dyspozycji mamy sporo części elektronicznych, w tym programowalny sterownik LOFI Brain z modułem Arduino, 2 silniki prądu stałego, diody LED, fotorezystory, potencjometr i czujnik odległości. Robot zasilany jest przez kabel USB lub z wykorzystaniem dołączonego do zestawu Powerbanku (wówczas może działać autonomicznie). Elektronikę z mikrokontrolerem Arduino łączymy za pomocą kabli z pinami, które łatwo wpiąć niewłaściwą stroną, co może prowadzić do uszkodzenia elementu.

Wszystkie te kwestie sprawiają, że zestaw nadaje się do pracy raczej ze starszymi dziećmi (sugerujemy 12+). Największym problemem zdaje się być czas budowy – przygotowanie elementów i złożenie najprostszego robota jeżdżącego zajęło nam prawie 2 godziny zegarowe. Nie popełniliśmy przy tym żadnego błędu i pracowaliśmy bez przerwy, co dzieciom nie zdarza się zbyt często. Martwi nas także trwałość zestawów. Drewniane części z czasem się wyrobią lub połamią, zaś drobne śrubki pogubią. Trudno też przewidzieć jak długo wytrzyma delikatna, niezabezpieczona elektronika. Częste składanie i rozkładanie robotów może znacząco zmniejszyć żywotność zestawu. Plusem jest to, że producent chętnie wymienia uszkodzone elementy drewniane na nowe. Możliwe jest także uzyskanie plików .dxf z projektami płytek – części zamienne można dzięki temu wyciąć laserowo we własnym zakresie.

Niewątpliwą zaletą LOFI Robota, wyróżniającą go na tle konkurencji, jest stosunek możliwości do ceny. Zakładając ostrożne użytkowanie, możemy z zestawu zbudować kilka różnych konstrukcji. Potencjał zestawu możemy jeszcze zwiększyć dokupując rozszerzenie FLIPBOX. Warto to zrobić, bo dopiero tu znajdziemy m.in. serwomotory, koła zębate i belki konstrukcyjne, czyli elementy kluczowe w zestawie do robotyki.

PROGRAMOWANIE

LOFI można łączyć z urządzeniem sterującym (komputerem lub tabletem/smartfonem) za pomocą kabla USB lub technologii Bluetooth. Przygotowanie do programowania jest dosyć uciążliwe – wymaga zainstalowania kilku aplikacji i wtyczek oraz wgrania firmware’u do LOFI Brain. Producent udostępnia obecnie dwie aplikacje do programowania zestawu – LOFI Blocks, oparte na Google Blockly, oraz ScratchX, czyli modyfikację Scratcha.

LOFI Blocks

LOFI Blocks to graficzno-tekstowe środowisko programistyczne oparte na Google Blockly. Programowanie odbywa się przez układanie skryptów z kolorowych bloczków zawierających instrukcje programistyczne (jak w Scratchu). Aplikacja pozwala na jednoczesne sterowanie dwoma silnikami, czterema urządzeniami wejścia i czterema wyjścia, a także czujnikiem odległości i brzęczykiem. Co ciekawe, możemy ją wykorzystać do programowania nie tylko robota LOFI, ale także każdego innego zestawu opartego na platformie Arduino.

Napotkaliśmy kilka problemów przy próbach łączenia robota z aplikacją. Ostatecznie, udało nam się połączyć jedynie za pomocą kabla USB, dzięki napisanej przez producenta wtyczce do przeglądarki Chrome. Informacje na ten temat są dostępne na stronie producenta, ale bardzo skutecznie poukrywane w różnych miejscach. Brakuje jednej jasnej instrukcji postępowania i rozwiązywania problemów.

Merytorycznie, aplikacja jest dużo uboższa niż Scratch – brakuje wielu przydatnych (a nawet kluczowych!) instrukcji, takich jak oczekiwanie na zdarzenie, zaprzeczenie wartości logicznej, pętla nieskończona (jedna jest domyślnie dodana do programu, ale nie można jej wykorzystać wewnątrz skryptu, ani dodać drugiej), czy choćby bloczek startowy. Programowanie jest zatem uciążliwe. Często zdarza się, że po prostu brakuje bloczka, by zrealizować dany pomysł i musimy szukać innej drogi, co niestety nie zawsze jest możliwe. Sytuację wyjaśnia nieco fakt, że środowisko udostępniane jest nadal w testowej wersji beta. Pozostaje mieć nadzieję, że producent pracuje nad rozwiązaniem tych wszystkich problemów.

Aplikacja jest kompatybilna z systemami mobilnymi Android i iOS, oraz z komputerami osobistymi poprzez przeglądarkę internetową Chrome. Autorzy pracują nad wersjami offline dla systemów Windows i OS X, a także nad wersją junior aplikacji, zawierającą same ikony zamiast komend tekstowych (jak w WeDo software). W kontekście tak złożonego systemu budowy robotów zastanawiamy się nad tym kto miałby pracować z tą aplikacją.

LOFI Robot ScratchX

Dużo bardziej udana aplikacja – jest dostępna online przez przeglądarkę Chrome. Konfiguracja aplikacji do pracy z robotem nie jest łatwa. Najpierw trzeba zainstalować wtyczkę LOFI Robot ScratchX CHROME, która pozwala przeglądarce na komunikację z robotem. Następnie trzeba umożliwić LOFIemu komunikację z komputerem – czeka nas zatem instalacja Arduino Software (IDE), potrzebnego do wgrania firmware’u na płytkę Arduino w robocie, oraz ściągnięcie i wgranie oprogramowania płytki. Wreszcie, korzystając z zainstalowanej wtyczki LOFI Robot ScratchX CHROME, łączymy robota z komputerem. Jeśli wszystkie te kroki udało się zrealizować prawidłowo, powinniśmy mieć możliwość programowania LOFIego przez środowisko bardzo zbliżone do klasycznego Scratcha. Znajdziemy tu zatem pole skryptów wraz z paletą kolorowych bloczków programistycznych podzielonych na 10 kategorii. Bloczki możemy przesuwać na pole skryptów i układać z nich programy. Bloczki sterujące robotem LOFI znajdziemy w ostatniej kategorii, Więcej bloków.

Aplikacja pozwala na sterowanie dwoma silnikami, czterema urządzeniami wejścia i czterema wyjścia. Możemy także sterować brzęczykiem i odczytywać wskazania czujnika odległości. Instrukcje zawarte w rozszerzeniu LOFI Robot są nieco mniej klarowne i bardziej skomplikowane niż pozostałe bloczki Scratcha, czy choćby oficjalne rozszerzenie do LEGO WeDo. Nazwy elementów którymi sterujemy są nieco abstrakcyjne, a bloczki mają też wiele parametrów. To wszystko sprawia, że ta wersja Scratcha sprawdzi się lepiej w pracy z nieco starszymi dziećmi. Poza tym aplikacja jest merytorycznie dobra, co w dużej mierze jest pochodną tego, że oparto ją na świetnym Scratchu.

MATERIAŁY DLA NAUCZYCIELA

Przy odrobinie wysiłku, na stronie producenta możemy znaleźć wiele interesujących materiałów. Między innymi, znajdują się tam dedykowane zestawowi EDUBOX instrukcje budowy sześciu ciekawych konstrukcji. Niestety same instrukcje mogłyby być lepsze. Rzuty są mało czytelne, brakuje oznaczeń długości śrubek, korzystanie z nich wymaga ciągłego przesuwania rolki strony. Niezbyt przejrzyste są także schematy elektroniczne.

Najważniejszym źródłem jakie znajdziemy jest dostępny na stronie podręcznik dla nauczyciela. Zawiera nieodzowną w pracy z tym robotem i przeznaczonymi dla niego aplikacjami, instrukcję instalacji i konfiguracji urządzeń oraz potrzebne linki. Poza tym, znajduje się tam też propozycja producenta dotycząca pracy z zestawem, która obejmuje cykl ośmiu zajęć szkolnych.

KOSZTY

EDUBOX: 649 zł

EDUBOX mini: 449 zł (mniej elementów drewnianych i elektronicznych)

Zestaw rozszerzeniowy FLIPBOX: 249 zł

PODSUMOWANIE

LOFI Robot jest projektem z dużym potencjałem. Jednak zbyt skomplikowany system montażu niepotrzebnie rozwleka czas budowy, co stanowi nie tylko wyzwanie logistyczne, ale i przeszkadza w rozwoju kreatywności uczniów (kreatywność rozwijana jest najlepiej, gdy można szybko testować i weryfikować pomysły). Również aplikacje do programowania wymagają poprawek. Wszystko to, w połączeniu z chaosem widocznym w dostępnych materiałach sprawia, że na chwilę obecną, możemy polecić zestaw raczej do pracy na kółkach zajęciowych lub w klubach robotycznych, gdzie nie ma presji czasu, a problemy stanowią ciekawe wyzwanie, nie katastrofę.

Można oczywiście próbować korzystać z zestawu w warunkach szkolnych – proponujemy wówczas położyć nacisk na programowanie. Możemy zbudować robota na jednych zajęciach, a następnie programować go na różne sposoby na kilku kolejnych. W ten sposób maksymalnie wykorzystamy możliwości każdej konstrukcji. Taki system pracy pozytywnie wpłynie też na żywotność części. Podobną metodykę pracy proponuje też producent, który zakłada jeden “projekt” robotyczny na semestr. Oba te rozwiązania mają jednak zasadniczą wadę: zestawy muszą zostać “uziemione”, czyli przypisane do jednej grupy na długi czas. W tym systemie pracy nie poprowadzimy zajęć z robotyki z kilkoma klasami równolegle, chyba, że dysponujemy ogromną ilością sprzętu i miejscem na jego przechowywanie.

Praca z LOFIm wymaga zatem dużo miejsca, dużo czasu i jeszcze więcej cierpliwości. Warto jednak podkreślić, że system LOFI świetnie rozwija motorykę i może posłużyć jako dobre narzędzie do uczenia podstaw elektroniki i programowania. Ma też spore możliwości w porównaniu do innych zestawów w tej kategorii cenowej.

LOFI Robot to produkt z naszego, gdańskiego podwórka, tworzony przez bardzo kreatywnych ludzi. Idea, która im przyświeca przy pracy jest bliska również naszemu zespołowi, dlatego bardzo im kibicujemy i trzymamy kciuki za dalsze rozwijanie produktu.

LEGO Mindstorms EV3

LEGO Education

Polecamy dla: dzieci powyżej 10 roku życia

Przeznaczenie: dom, kółko zajęciowe, szkoła, zajęcia pozalekcyjne

LEGO Mindstorms to pionierska seria narzędzi dydaktycznych do nauczania robotyki, produkowana przez LEGO od 1998 roku. Łączy ona klocki LEGO Technic z czujnikami, silnikami w postaci serwomotorów i jednostką sterującą zwaną „kostką”. To połączenie elementów pozwala na budowanie różnych rodzajów robotów mogących wchodzić w interakcje z otoczeniem. Obecnie na rynku dostępna jest trzecia generacja tych zestawów czyli LEGO Mindstorms EV3.

Pracujemy z zestawami EV3, zarówno w wersji edukacyjnej (45544-1) jak i przeznaczonej do użytku domowego (31313-1), od momentu ich wypuszczenia na rynek w 2013 roku. Możemy zatem mówić o czteroletnich testach z naszej strony. Do zastosowań edukacyjnych, zdecydowanie polecamy wersję LEGO Education, czyli zestaw 45544-1, dlatego głównie temu zestawowi poświęcimy ten opis. Ze względu jednak na popularność i łatwą dostępność wersji domowej, krótko opowiemy także o niej.

ZESTAW

Edukacyjna wersja zestawu zapakowana jest w wygodne, szerokie i trwałe pudełko z wewnętrzną tacką do sortowania klocków. W zestawie zawierającym aż 541 elementów, w tym wiele bardzo drobnych, jest to cenne ułatwienie, umożliwiające znaczne skrócenie czasu budowy. Dodatkowo, pudełko wyposażone jest w kartonową listę klocków, która ułatwia sortowanie elementów (nawet przy usilnych staraniach, sortowanie zestawów raz na jakiś czas jest konieczne).

W pudełku znajdziemy całą gamę klocków, które świetnie działają na dziecięcą wyobraźnię. Mamy tu belki Technic o różnej długości i kształcie w jasnej kolorystyce. Do łączenia belek wykorzystywane są głównie drobne elementy zwane pinami. Do dyspozycji mamy kilka rodzajów pinów: m. in. piny gładkie i z wypustkami, pozwalające uzyskać różne rodzaje połączeń. W zestawie znajdziemy także mnóstwo osi, kół zębatych i łączników, a także szereg innych elementów takich jak felgi, opony, gąsienice, gumki, elementy obudowy itp. Ilość i różnorodność elementów sprawia, że możliwości konstrukcyjne zestawu są ogromne.

System budowy jest prosty i doskonale znany większości dzieci. W połączeniu z różnorodnością dostępnych elementów pozwala to na budowanie dużo ciekawszych i bardziej zaawansowanych mechanicznie konstrukcji niż większość konkurencyjnych produktów. Prostota i możliwości zestawu umożliwiają także większy rozwój kreatywności.

Wśród części elektronicznych znajdziemy dwa duże i jeden mniejszy serwomotor, kilka ciekawych czujników (dotyku, koloru, ultradźwiękowy czujnik odległości i akcelerometr), a także zestaw kabli z wygodnymi wtyczkami. Wszystkimi elementami steruje mikrokontroler w postaci kostki EV3. Ma wbudowany niewielki wyświetlacz, przyciski do poruszania się po menu, 4 porty wejścia, 4 porty wyjścia, port USB do podłączania kostki do komputera oraz gniazdo na 6 baterii AA. Do zestawu dołączony jest także dedykowany akumulator, jednak by móc z niego korzystać trzeba dokupić drogi zasilacz. Akumulator powiększa kostkę EV3 o jeden moduł, przez co nie da się go stosować we wszystkich modelach. My radzimy go nie używać, a zamiast tego wyposażyć pracownię w spory zapas dobrej jakości akumulatorów typu AA.

Kostka EV3 działa przyzwoicie, uciążliwy może być jej czas rozruchu (ok. 30 sek. od włączenia), raz na jakiś czas zdarza się jej też zawiesić. W rozwiązywaniu problemów z kostką pomocny będzie ten krótki tutorial: http://www.legoengineering.com/ev3-gone-wrong-what-to-do-when-your-ev3-stops-working/

Elementy konstrukcyjne są bardzo trwałe – LEGO skrupulatnie dba o jakość, więc plastikowe klocki są niemal niezniszczalne. Czasem łamią się jedynie piny, miażdżone bezlitośnie między zębami dzieci. Również elektronika jest bardzo dobrej jakości, a pierwsze usterki pojawiają się zazwyczaj po kilku latach intensywnej eksploatacji. W ofercie producenta znajdziemy mnóstwo części zapasowych. Warto zwrócić uwagę na możliwość dokupienia kabli, które psują się najszybciej, gumek, pojedynczych elementów elektronicznych i najczęściej gubiących się klocków. Można także dokupić uzupełnienia do zestawu, takie jak zestaw rozszerzeniowy Expansion Set, który zawiera 853 dodatkowe klocki czy dodatkowe czujniki (np. podczerwieni, temperatury). Jeśli i to nie spełnia oczekiwań, możemy przejrzeć ofertę innych producentów produkujących akcesoria do tego zestawu. Tu warto zwrócić uwagę na czujniki HiTechnic, np. kompas, czujnik położenia kątowego, żyroskop czy czujnik pola magnetycznego.

Zestaw jest świetnie przygotowany do pracy w klasie – od wygodnych opakowań, przez prosty i lubiany system budowy, dużą trwałość elementów, dostępność części zapasowych, aż po ogromne możliwości konstrukcyjne. LEGO Education Mindstorms EV3 jest bardzo przemyślanym i dopracowanym produktem.

PROGRAMOWANIE

Kostka EV3 łączy się z komputerem lub tabletem za pomocą technologii Bluetooth, WiFi (po podłączeniu zewnętrznego modułu WiFi) oraz, najprościej i bezproblemowo, za pomocą kabla USB. Po zgraniu programu na kostkę, robota można odłączyć i będzie działał autonomicznie.

Zestawy można programować w opartej na LabView aplikacji LEGO Mindstorms EV3 Software w dwóch odsłonach: na komputery i tablety. Na dalszych etapach edukacji, możemy programować także tekstowo, korzystając z dedykowanych języków EV3 Basic lub Robot-C, albo z któregoś z klasycznych języków programowania, np. Pythona (po zainstalowaniu na kostce nowego systemu operacyjnego opartego na Linuksie – patrz EV3Dev.org).

Aplikacja LEGO Mindstorms EV3 Software – wersja na PC

Środowisko programistyczne dedykowane zestawowi pozwala na programowanie robotów w języku graficznym. Instrukcje w menu bloczków pogrupowano w sześć kategorii. Znajdziemy tu bloczki akcji, sterowania przepływem, odczytu z czujników, operacji na danych, bloczki zaawansowane oraz utworzone przez użytkownika. Program tworzymy dokładając instrukcje do bloczka startowego – są wykonywane od lewej do prawej. Każdy z bloczków można dostosować korzystając z licznych opcji (większość z nich to tak naprawdę kilka instrukcji w jednym). Środowisko umożliwia bardzo proste i precyzyjne sterowanie robotami LEGO. Programy tworzy się łatwo i intuicyjnie, a wszystkie opcje bloczków są widoczne na pierwszy rzut oka. Bloczki są jednak bardzo duże, co sprawia, że większe programy nie mieszczą się na jednym ekranie i trzeba je przewijać. Stanowi to spore ograniczenia, bo przy bardzo skomplikowanych programach, używanie tego środowiska staje się niewygodne i frustrujące. Jednak nie jest to przeszkodą w przypadku większości projektów tworzonych w ramach zajęć. Sama aplikacja jest wygodna w użyciu; poza tworzeniem programów, umożliwia też prowadzenie dokumentacji projektów i zapisywanie wyników eksperymentów.

Aplikacja LEGO Mindstorms EV3 Software – wersja na tablet

Aplikacja tabletowa ma niestety zdecydowanie mniejsze możliwości, ze względu na ograniczenie liczby bloczków. Do dyspozycji mamy tu jedynie trzy spośród sześciu palet bloczków dostępnych w wersji na komputery osobiste – zabrakło bloczków operacji na danych oraz bloczków zaawansowanych, nie ma też możliwości tworzenia własnych instrukcji. Z tej przyczyny w aplikacji możemy stworzyć tylko najprostsze programy, co bardzo zmniejsza walory edukacyjne zajęć.

MATERIAŁY DLA NAUCZYCIELA

Wraz z pobraną aplikacją LEGO Mindstorms EV3 Software otrzymujemy materiały zawierające instrukcje budowy 10 robotów. Niestety aż 6 z nich wymaga użycia dodatkowego zestawu Expansion Set. Modele są też zbyt skomplikowane by można je było zbudować w ramach pojedynczych zajęć. Instrukcje budowy są dosyć czytelne i wzorowane na klasycznych instrukcjach LEGO. Materiały nie zawierają instrukcji programowania, jedynie gotowe programy i odnośniki do ich dość powierzchownych opisów na stronie internetowej producenta. W materiałach znajdziemy też krótkie filmy pokazujące działanie robotów, ćwiczenia programistyczne zogniskowane na konkretnych bloczkach (możemy je wykorzystać do ich wprowadzenia), opis części elektronicznych, a także informacje o dostępnych w środowisku narzędziach służących do zbierania danych, zapisu dźwięków i tworzenia obrazów itp. Producent oferuje także dodatkowe pakiety ćwiczeń: Science, Space Challenge i Design Engineering Projects (otwarte projekty bez instrukcji budowy), jednak i tu większość konstrukcji wymaga użycia dodatkowych zestawów klocków.

LEGO Mindstorms EV3 home edition, 31313-1

Wersja zestawu przeznaczona dla indywidualnych użytkowników, różni się od wersji edukacyjnej nieznacznie, ale w kluczowych dla edukacji aspektach. Począwszy od jednorazowego, kartonowego opakowania (za to z atrakcyjną grafiką), które nie nadaje się do przechowywania klocków, przez czarno-czerwoną, wojowniczą kolorystykę elementów utrudniającą odnajdywanie klocków, aż po samą zawartość zestawu, wszystko jest w tym zestawie dyktowane przez marketing. I tak, wśród klocków znajdziemy tu dużo więcej elementów ozdobnych, w tym aż 6 (!) mieczy. Zbiór klocków jest niestety zupełnie inny od tego, którym dysponujemy w wersji edukacyjnej, więc nawet pomijając kolorystykę elementów, z instrukcji budowy nie można korzystać wymiennie. Słabszy niż w wersji EDU jest także czujnik odległości działający na podczerwień, dużo mniej precyzyjny od ultradźwiękowego, za to pozwalający na dodanie do zestawu pilota do zdalnego sterowania robotami. Pilot niestety nie przysparza zestawowi walorów edukacyjnych – jest to po prostu dodatkowa paleta czujników dotyku, których i tak mamy pod dostatkiem (choćby programowalne przyciski na kostce EV3). W zestawie HOME zabrakło za to akcelerometru, porządnych gąsienic, kolorowych klocków do wykorzystania z czujnikiem koloru i wielu praktycznych klocków konstrukcyjnych.

Środowisko przeznaczone do pracy z zestawem do użytku domowego (31313) jest bardzo podobne do wersji edukacyjnej – najważniejszy aspekt, czyli programowanie, odbywa się dokładnie tak samo. Dysponujemy też prawie tymi samymi bloczkami (bloczki odpowiadają nieco innym elementom elektronicznym w zestawie). Brakuje tu narzędzi do zbierania i prezentowania danych oraz materiałów dla nauczyciela. Tak jak w przypadku samego zestawu, i tu widoczne są wpływy marketingowców. Hałaśliwe lobby uruchamiane przy starcie aplikacji zachęca nas do zbudowania jednego z pięciu wojowniczych robotów: strzelającego humanoida, kobry, robota chwytającego, czołgu z wymiennymi narzędziami i skorpiona. Materiały zawierają instrukcje budowy oraz instrukcje programowania robotów krok po kroku.

KOSZTY

LEGO Education Mindstorms EV3 Core Set, 45544: 1910 zł

LEGO Mindstorms EV3 Home Edition, 31313: ok 1300 zł

PODSUMOWANIE

Zestawy edukacyjne są bardzo dobrze dostosowane do pracy w szkole – system budowy jest prosty i szybki, a elementy trwałe. Ogromne możliwości zestawu sprawiają, że może być on wykorzystywany na różnych poziomach edukacji. Wiele wyższych uczelni technicznych wykorzystuje go w swoich laboratoriach robotyki i mechatroniki. Zróżnicowane elementy konstrukcyjne i elektroniczne zestawu pozwalają na rzetelne nauczanie podstaw mechaniki i fizyki oraz rozwijają kreatywność zachęcając do testowania własnych pomysłów. Dzięki zastosowaniu klocków LEGO, konstrukcje składa się łatwo, przyjemnie i co najważniejsze, bardzo szybko. Wpływa to korzystnie na przebieg zajęć i umożliwia przeprowadzenie pełnej lekcji robotyki (wprowadzenie, budowanie, programowanie i testy) nawet w 90 minut. Problemem może być jedynie znalezienie materiałów do zajęć przygotowanych z myślą o takich ramach czasowych. Możemy opracować taki program zajęć samodzielnie lub skorzystać z dostępnych na rynku profesjonalnych rozwiązań (np. podręczników RoboCAMP).

Taki tryb pracy z zestawami pozwala na ich efektywne wykorzystanie. Pod koniec każdych zajęć roboty można rozłożyć, a zestawy wykorzystać do pracy z kolejną grupą dzieci. Zaś po zajęciach robotyki z LEGO, pudełka z klockami można zamknąć i odłożyć na bok, a sala komputerowa może być wykorzystana do poprowadzenia innych zajęć komputerowych (np. robotyki dla młodszych dzieci lub programowania w Scratchu).

Środowisko dedykowane do programowania nadaje się świetnie do nauki programowania. Umożliwiając tworzenie zaawansowanych programów w łatwy i intuicyjny sposób, przyczynia się do rozwoju myślenia komputacyjnego i pozwala na opanowanie wielu koncepcji programistycznych bez konieczności uczenia się skomplikowanej składni języków tekstowych.

mBot Ultimate 2.0

Makeblock

Polecamy dla: dzieci 12+

Przeznaczenie: dom, kółko zajęciowe, szkoła, zajęcia pozalekcyjne

mBot to kolejna platforma do konstruowania i programowania robotów, oparta na Arduino. Producent oferuje wiele różnych zestawów z serii mBot, pozwalających na zbudowanie od jednej do kilku różnych konstrukcji.  

My przetestowaliśmy najprostszy, najbardziej popularny zestaw z tej serii, mBota V1.1, który nadaje się świetnie do poznania platformy, jest jednak niewystarczający do wykorzystania na zajęciach robotyki. Najciekawszym naszym zdaniem zestawem z oferty producenta jest mBot Ultimate 2.0, więc to ten zestaw wybraliśmy do oceny.

ZESTAW  (mBot Ultimate 2.0)

Opakowania mBotów są kartonowe, a co za tym idzie niezbyt trwałe. Wewnątrz znajdziemy ułożone warstwami elementy zestawu, zabezpieczone wypełnieniem z gąbki. Takie opakowanie nie zapewni nam niestety wygodnego korzystania z zestawu, więc by móc pracować z mBotami w pracowni robotyki, trzeba dobrać do nich odpowiednie pojemniki.

Aluminiowe elementy konstrukcyjne zestawu łączy się za pomocą różnego rodzaju śrub. W zestawie dostajemy do nich specjalne pudełko z przegródkami do ich sortowania oraz odpowiedni śrubokręt, klucz płaski, nasadowy i imbusowy. Śruby w mBocie są wygodniejsze w użyciu niż w zestawie LOFI Robot – są większe i zazwyczaj nie wymagają użycia nakrętek. Poza belkami konstrukcyjnymi, w zestawie znajdziemy plastikowe zębatki, krążki, koła i gąsienice. Wszystkie elementy wykonane są porządnie, z dbałością o szczegóły i wydają się być prawie niezniszczalne. Producent oferuję duży wybór części zamiennych i zestawów rozszerzeniowych, a wiele elementów można kupić także pojedynczo.

Wśród elementów elektronicznych znajdziemy ultradźwiękowy czujnik odległości, akcelerometr z żyroskopem, czujnik koloru oraz wyzwalacz migawki pozwalający na integrację zestawu z aparatem fotograficznym. Możemy poszerzyć możliwości produktu dokupując do niego dodatkowe czujniki, np. czujnik gazu czy kompas. Wszystkie części są stosunkowo dobrze obudowane i zabezpieczone przed uszkodzeniem. Podobnie jest z kablami – łączenie odbywa się za pomocą wtyczek i gniazd, a nie poprzez piny, jak w klasycznym Arduino czy LOFI. Dzięki temu, ryzyko uszkodzenia elementów elektronicznych jest znacznie mniejsze. W połączeniu z wysoką jakością elementów konstrukcyjnych, sugeruje to długą żywotność zestawu.

Mikrokontroler zestawu wykorzystuje płytkę MegaPi opartą na Arduino MEGA 2560, kompatybilną zarówno z Arduino jak i Raspberry Pi. Płytka pozwala na sterowanie silnikami i czujnikami, oraz komunikację bezprzewodową. Położono tu duży nacisk na możliwości napędowe: płytka pozwala na jednoczesne sterowanie nawet 10 serwomotorami lub 8 silnikami prądu stałego. Z tego względu świetnie nadaje się do zastosowań w robotyce.

Wejścia RJ25 płytki zabezpieczono osłoną pozwalającą na podpinanie się do nich za pomocą kabli z wtyczką. Gniazda (nazwane ME) oznaczono za pomocą kolorów, co ułatwia podłączanie elementów do właściwych portów. Zestaw zawiera także odwrotną przejściówkę (ME-RJ25) pozwalającą na wykorzystanie czujników spoza zestawu.

Produkt jest dobrze przygotowany do pracy z dziećmi. Poza brakiem odpowiedniego pudełka, zestaw jest przemyślany pod kątem zastosowania w edukacji. Czas budowy konstrukcji jest tu dłuższy niż w przypadku LEGO, ale według producenta, w żadnej z proponowanych konstrukcji nie powinien przekroczyć 2 godzin (pamiętajmy, że chodzi o samo budowanie!).

PROGRAMOWANIE

Producent przygotował dla mBota aplikacje do programowania graficznego: mBlock, z którego możemy korzystać na komputerach osobistych, oraz mBlockly for mBot, przeznaczone do pracy na tabletach i smartfonach. Zestawy możemy także programować tekstowo w Arduino Software (IDE) i w Pythonie dzięki kompatybilności z Raspberry Pi.

Łączenie jest proste i możliwe zarówno z wykorzystaniem modułu Bluetooth, jak i kabla USB.

mBlock

Na komputerach możemy programować mBoty korzystając z dostosowanej do potrzeb platformy wersji Scratcha 2.0, zwanej mBlock. Interfejs środowiska wygląda dokładnie tak samo jak w Scratchu: mamy zatem paletę bloczków podzielonych na kategorie, pole skryptów, na którym z bloczków składamy programy, oraz Scenę, gdzie możemy dodawać obiekty i programować ich akcje, oraz gdzie można wyświetlić wskazania czujników lub wartości zmiennych. Język programowania jest graficzno-tekstowy – bloczki z poleceniami tekstowymi układamy w logicznej kolejności od góry do dołu. W porównaniu z oficjalną wersją Scratcha, paleta bloczków została poszerzona o dodatkowe bloczki do sterowania elementami zestawu, podobnie jak w przypadku rozszerzenia LEGO WeDo. Jest ich więcej i są one nieco bardziej zaawansowane niż w przypadku WeDo, co jest zupełnie zrozumiałe, bo sama platforma jest także bardziej złożona. Na wzór Scratcha, aplikacja mBlock dostępna jest także w wersji online (http://editor.makeblock.com/ide.html ) i działa bezproblemowo.

mBlockly for mBot

Aplikacja mBlockly for mBot pozwala na programowanie mBotów za pomocą tabletów i smartfonów. Oparta jest na inspirowanym Scratchem środowisku Google Blockly, które jest kompatybilne z systemami mobilnymi. W mBlockly nie mamy Sceny, więc ograniczamy się jedynie do sterowania zestawem. Poza tym, aplikacja jest bardzo podobna do swojego odpowiednika na komputery osobiste.

mBot App

Jest to aplikacja do zdalnego sterowania mBotem, dostępna na tablety i smartfony z systemem iOS lub Android. Umożliwia sterowanie robotem i diodami LED, ale zawiera także wbudowane programy: automatyczne śledzenie linii, czy omijanie przeszkód z wykorzystaniem czujnika odległości.

MATERIAŁY DLA NAUCZYCIELA

W zestawie znajdziemy papierową książeczkę zawierającą instrukcje budowy 10 modeli robotów. Możemy ją znaleźć także w formie .pdf na stronie producenta. W materiałach znajdziemy też spis części, opis elementów elektronicznych oraz krótkie objaśnienie aplikacji do programowania. Same instrukcje są niestety średnio czytelne, zwłaszcza w tych krokach, gdzie podłączane są elementy elektroniczne.

KOSZTY

mBot V1.1: ok. 99 $

mBot Ultimate 2.0: ok 349 $ (w promocji!)

mBot Starter Robot Kit: 149 $

Na stronie producenta znajdziemy też tajemnicze zestawy edukacyjne dla szkoły podstawowej i gimnazjum (middle school), jednak poza cenami (odpowiednio 409$ i 689 $) i pojedynczymi zdjęciami, nie ma na ich temat żadnych informacji.

PODSUMOWANIE

mBot jest naprawdę niezłą platformą do nauczania robotyki. Zarówno części konstrukcyjne jak i obie aplikacje są bardzo dobrze dopracowane. Niestety wadą platformy są koszty. Najtańszy i najpopularniejszy obecnie zestaw mBot v1.1 zawiera elementy umożliwiające zbudowanie tylko 1 konstrukcji – mobilnego robocika wyposażonego w czujnik odległości. Jest to zatem rozwiązanie niewystarczające do prowadzenia regularnych zajęć szkolnych. Aby w pełni wykorzystać możliwości zestawu, trzeba zaopatrzyć się w zestawy mBot Ultimate 2.0 lub jeszcze droższe rozwiązania dedykowane szkołom.

Konstruowanie robotów z zestawu jest dosyć czasochłonne, ale raczej proste. Zestaw zdecydowanie pomaga w rozwijaniu motoryki i sprawności manualnych uczniów. Pozwala też na przekazanie praktycznej wiedzy z zakresu mechaniki. Dopracowane elementy konstrukcyjne i sprawnie działające aplikacje sprawiają, że jest to niezły produkt do nauczania podstaw robotyki, podstaw elektroniki i programowania, zarówno w szkole na zajęciach pozalekcyjnych, jak i na kółkach zajęciowych czy w klubach robotycznych.

Arduino

Polecamy dla: dzieci 14+

Przeznaczenie: kółko zajęciowe

Arduino to platforma open-source pozwalającą na zabawę elektroniką. Mikrokontrolery Arduino można wykorzystać do skompletowania własnego zestawu robotycznego, dobierając do nich silniki, czujniki i elementy konstrukcyjne. Jest to zgodne z promowaną przez producenta ideą “Arduino At Heart”. Dokładnie w taki sposób postąpili producenci mBota, LOFIego, polskiego LIXBOTA czy chorwackiego EMoRo, tworząc swoje produkty. Samodzielne skompletowanie części do pracowni robotyki opartej na Arduino może być jednak problematyczne dla większości nauczycieli. Nie wszyscy jesteśmy wszak specjalistami od mechaniki, fizyki, elektroniki i informatyki jednocześnie 🙂

Producent Arduino oferuje gotowe rozwiązanie przeznaczone dla szkół i kierowane do uczniów w wieku od 13 do 17 lat. Zestaw CTC 101 (Creative Technologies in the Classroom) obejmuje szereg projektów z zakresu STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts and Mathematics) oraz potrzebne do ich wykonania materiały (elektroniczne i konstrukcyjne) dla 6 grup uczniów (maksymalnie 24 osoby). Niestety zestaw ten jest obecnie niedostępny, więc nie mogliśmy go osobiście przetestować – polecamy jednak mieć go na uwadze jako ciekawe rozwiązanie.

Skupiliśmy się na testowaniu samej platformy Arduino, w jej możliwie najbardziej pierwotnej wersji, aby przypomnieć sobie jak pracuje się z płytką i dedykowaną dla niej aplikacją do programowania. Do testów wykorzystaliśmy zestaw LIXBOT produkowany przez polską firmę Propox. Zestaw ten oparty jest na czystej platformie Arduino (płytka Arduino Uno i elektronika bez modyfikacji + części konstrukcyjne). Pozwolił nam on z niezłym przybliżeniem odwzorować zestaw składany w sposób chałupniczy.

Uwaga! Arduino/Genuino Starter Kit, to zestaw służący do nauki elektroniki i programowania (nie robotyki). Elektronika w zestawie jest bardzo delikatna, w żaden sposób nie zabezpieczona. Przed przystąpieniem do pracy z tym zestawem potrzebne są podstawy wiedzy o elektronice: trzeba wiedzieć czym jest opornik, jak pracować z płytką uniwersalną, itp. Zestaw nie zawiera elementów mechanicznych – platforma Arduino z założenia koncentruje się na elektronice i softwarze, zaś części mechaniczne każdy konstruktor dobiera według swoich potrzeb. Zestaw zawiera elementy i instrukcje potrzebne do wykonania 15 projektów z zakresu elektroniki i programowania.

ZESTAW

Sercem platformy są płytki Arduino (na rynku dostępne są różne typy) składające się z prostego mikrokontrolera oraz dodatków ułatwiających dodawanie innych modułów i programowanie. Istotną rolę pełnią tu standaryzowane złącza, dzięki którym możemy kupić pasujące do zestawu czujniki czy silniki.

Pozostałe części elektroniczne i konstrukcyjne zestawu dobieramy samodzielnie z dostępnych na rynku elementów. Skład zestawu należy dopasować do materiałów, z których planujemy korzystać na zajęciach.

PROGRAMOWANIE

Oficjalną aplikacją do programowania płytek Arduino jest Arduino Software (IDE). Możemy jednak skorzystać z wielu innych aplikacji takich jak opisane wyżej środowiska mBlock i LOFI Block, Scratch4Arduino, Snap4Arduino, Johny-Five dla JavaScript i wiele innych. 

Arduino Software (IDE)

Arduino Integrated Development Environment (IDE) lub Arduino Software to środowisko przeznaczone do programowania płytek Arduino. Dostępne jest zarówno w wersji online, przez przeglądarkę internetową, jak i w postaci aplikacji do pobrania.

Główne miejsce w środowisku zajmuje edytor tekstu, gdzie wpisuje się kod programu. Znajdziemy tu także pole wiadomości, na którym wyświetlane są komunikaty o zdarzeniach takich jak zapis programu, konsolę tekstową pokazującą błędy czy pasek zadań zawierający często używane funkcje takie jak zapis, weryfikacja kodu, zgranie kodu do płytki, itp.

Do programowania w Arduino wykorzystujemy język C lub C++, z pewnymi ograniczeniami strukturalnymi. Warto zauważyć, że podobnie jak w innych językach tekstowych, programowanie odbywa się tu na niższym poziomie niż przypadku języków graficznych. Zrealizowanie prostego, jak mogłoby się wydawać, zadania, jak zapalenie diody na płytce Arduino, wymaga tu trochę pracy. Z tej przyczyny nie polecamy środowiska do pracy z dziećmi, szczególnie w warunkach szkolnych. Warto je jednak wykorzystać do pracy ze zdolnymi uczniami na kółkach zajęciowych.

MATERIAŁY DLA NAUCZYCIELA

Producent oferuje platformę do wymiany materiałów (http://playground.arduino.cc/), na której użytkownicy udostępniają wiele informacji dotyczących konfiguracji płytek, hardware’u, software’u i bibliotek, a także wielką liczbę projektów, które można spróbować wykorzystać na zajęciach z dziećmi. Można tu znaleźć nawet całe plany zajęć – jednak większość z nich skupia się na elektronice i programowaniu. Pełne materiały do nauki robotyki z wykorzystaniem Arduino zawiera zestaw CTC 101 umożliwiający wykonanie z uczniami 25 projektów i eksperymentów.

KOSZTY

Arduino/Genuino Starter Kit: ok. € 80

Arduino CTC 101: € 1,750 (bez VAT)

PODSUMOWANIE

Arduino, jako czysta platforma, naszym zdaniem nie nadaje się do wykorzystania na zajęciach robotyki. Samodzielne kompletowanie zestawu jest zbyt trudne, czasochłonne i można przy tym popełnić całą masę kosztownych błędów – pozostawmy to hobbystom. W kontekście szkolnym lepiej skorzystać z gotowych rozwiązań, czyli proponowanego przez producenta Arduino zestawu CTC 101 dla szkół, bądź jednego z zestawów zbudowanych w oparciu o tę platformę czyli mBota, LOFIego czy EMoRo. Poza kompletem przemyślanych i kompatybilnych ze sobą części konstrukcyjnych, produkty te oferują także dedykowane środowiska do programowania graficzno-tekstowego, które umożliwiają pracę na Arduino z dziećmi.

Arduino było ostatnim z zestawów przeznaczonych dla dzieci powyżej 10 roku życia, które poddaliśmy testom. Już niebawem na blogu kolejny post z tej serii, tym razem o narzędziach przeznaczonych do pracy z młodszymi dziećmi.

Mamy nadzieję, że nasze wnioski i oceny będą dla Was pomocne i pomogą w wyborze sprzętu do pracowni robotyki. Jeżeli pracujecie, bądź pracowaliście na omawianych zestawach, powiedzcie – co myślicie na ich temat? Zgadzacie się z nami, czy też macie zupełnie inne doświadczenia? A może chcielibyście, żebyśmy przetestowali jeszcze inne zestawy? Podzielcie się z nami przemyśleniami w komentarzach, bądź napiszcie do nas maila na support@robocamp.eu.

Zapisz się na bezpłatne szkolenie: ZAKODUJ SWOJEGO PIERWSZEGO ROBOTA
By | 2017-12-18T17:23:41+00:00 Wrzesień 15, 2017|