Робототехника с чего начать
Робототехника — с чего начать? Шаг 1.
Начало робототехники
История робототехники идёт из глубокой древности и насчитывает не одну сотню лет. Еще до новой эры люди стали создавать себе автоматизированных помощников. И уже тогда было эти механизмы работали по заданному алгоритму или программе. Добро пожаловать в первую часть серии из 10 шагов. Они научат вас, как сделать своего собственного робота.
Человекообразный робот
Эти десять шагов направлены на любого желающего начать работу в робототехнике. Возможно это будет полезно для тех, у кого есть базовое понимание таких терминов, как “напряжение”, “ток”, “мотор”, и “датчики”. Конструирование роботов может показаться довольно простым делом. Хотя даже люди с опытом в создании роботов смогут найти полезную информацию относительно общего метода построения робота.
Что такое робот?
Существует множество определений робота и никакого реального консенсуса пока не достигнуто. Дадим такое определение робота:
Робот – это электромеханическое устройство, которое способно реагировать определенным образом на свое окружение, и принимать автономные решения или действия для достижения конкретной задачи.
Это означает, что тостер, лампа, или автомобиль не будет рассматриваться как роботы. Прежде всего они не имеют возможности воспринимать свое окружение. С другой стороны, пылесос, который может перемещаться по комнате или солнечная панель, которая направлена на солнце и изменяет угол наклона в зависимости от положения солнца, могут быть рассмотрены как роботизированные системы.
Важно также отметить, что “роботы” участвующие в войнах роботов, или какие-либо исключительно дистанционно управляемые устройства не подпадают под это определение. Скорее всего они будут ближе к более сложной радиоуправляемой машине. Также можно создать дистанционно управляемого робота на базе известных робототехнических конструкторов. Одним из таких конструкторов является Lego EV3.
Это определение является достаточно общим. Хотя оно может понадобиться в будущем для того чтобы понимать самые последние достижения в этой области. Робототехника в наше время стремительно развивается. Следовательно будет требоваться все больше специалистов для разработки, наладки, программирования и обслуживания роботов и роботизированных линий.
С чего начать изучение робототехники
Эта серия шагов предназначена для того, чтобы вы смогли создать своего полностью мобильного робота.
Есть 10 статей.
Каждая статья проведет вас через один шаг к созданию универсального мобильного робота. Это позволит вам создать своего собственного мобильного робота для выполнения задач по вашему выбору. Каждый урок будет проиллюстрировано примером из опыта. Статьи предназначены для того, чтобы быть изучены одна за другой и опираются на информацию, полученную раньше.
Шаг 1
Первый шаг в начало робототехники — это определить, что ваш робот должен делать (т.е. какова его цель в жизни). Роботы могут быть использованы практически в любой ситуации, и в первую очередь предназначены для того, чтобы помочь людям в некотором роде. Если Вы пока не определились какого робота и для каких целей Вы хотите сделать, то вот некоторые идеи:
Знания и Обучение
Заказать Lego Mindstorms EV3 для создания все более сложных роботов. Большинство профессионалов и любителей использует знания, которые они приобрели при создании предыдущих роботов. Вместо создания одного робота, вы сможете научиться использовать отдельные компоненты. В результате у вас появиться собственная “библиотека знаний”. Дополнительно вы сможете её использовать, чтобы собрать более сложные конструкции в будущем.
Развлечения и Общение
Например, гуманоидный робот-игрушка, который предназначен для развлечения пользователя WowWee MiP. Он может передвигаться по дому самостоятельно, ориентируется в пространстве, узнает человека. Настраивается робот со смартфона и может использоваться как личный помощник. При необходимости сообщает последние новости, может проверять почту пользователя, озвучивать прогноз погоды и многое другое.
Робот игрушка
Робототехника включает в себя аспекты многих наук. В том числе инженерных (механических, электрических, компьютерных). Также точных наук (математики и физики) и искусства (эстетика). При этом пользователи могут свободно использовать свое воображение. Забавляя окружающих своими творениями (особенно если они являются удобной и интерактивной) помогает другим, чтобы и их заинтересовать этим увлекательным видом деятельности.
Соревнования и Конкурсы
Различные типы роботов для большого множества соревнований, которые проводятся на различных уровнях. Например, соревнования по футболу для роботов андроидов.
Соревнования роботов по футболу
Многие соревнования проводятся специально для студентов и школьников как начало робототехники. Так существуют и открытые конкурсы, где взрослые и профессионалы смогут конкурировать друг с другом.
Автономная форма жизни
Это малые автономные роботы, предназначенные для выполнения простой работы.При необходимости могут объединяться в общую систему и создавать одного большого робота, управляемым объединенным мозгом. Как только пропадает необходимость в одном из роботов, он тут же покидает общую группу. Затем этот робот продолжает работать по своему прямому назначению.
Модульный робот
Следующим большим нововведением станет создание полностью автономной формой жизни.В начале развития робототехники сложно сказать какой будет эта жизнь. Возможно не уступающей или превосходящей нас в способностях и может быть в творчестве. Эта цель по-прежнему совершается мелкими шагами физических лиц, научно-исследовательских организаций и специалистов.
Бытовые или профессиональные задачи
Самые распространенные бытовые роботы, которых можно купить практически в любом торговом центре – это роботы пылесосы различных марок и видов. Бытовые и профессиональные роботы помогают освободить человека от неприятных или опасных задач.
Бытовой робот пылесос
Они дают людям больше свободы и безопасности. Профессиональные и сервисные роботы используются в различных областях применения на работе. Прежде всего в общественных местах, в опасных средах, в таких местах, как глубоководные, зараженные местности и так далее.
В дополнение к таким областям как уборка, видеонаблюдение, осмотр и техническое обслуживание, мы используем этих роботов там, где ручное выполнение задач опасно, невозможно или недопустимо. Профессиональные и сервисные роботов более функциональны, прочны и часто дороже, чем бытовые роботы.
При этом они идеально подходят для профессионального и/или коммерческого использования. Часто мобильные роботы используются, чтобы рисковать в местах, куда люди не должны или не могут пойти. Роботы различных размеров (с дистанционным управлением, полуавтономные или полностью автономные) являются идеальным выбором для этих задач.
Практическая часть
В данном цикле статей будет сделана мобильная платформа для того, чтобы понять, что такое моторы, датчики, микроконтроллеры и программирование. Мы будем использовать для создания мобильной платформы образовательный набор Lego Mindstorms EV3.
Профессия — Робототехник
Основы робототехники для начинающих: руководство изучения науки для «чайников»
XXI век стал немыслим без высоких технологий, вошедших во все сферы жизни: науку, производство, медицину, быт. В сознании современного человека компьютеры и роботы стали обыденностью, и, как следствие, растет потребность в инженерах нового поколения, в подготовке к этой профессии еще в детских образовательных учреждениях. Робототехника для начинающих – окно в мир новейших технологий как для детей, так и для взрослых.
Основы науки
Робототехника как наука зародилась сравнительно недавно (в ХХ в.), но развивается интенсивно в соответствии с потребностями общества. Она относится к разряду прикладных, потому как имеет практическое назначение.
Основы робототехники строятся на технических дисциплинах (радиотехника, электротехника, телемеханика, кибернетика, мехатроника) и фундаментальных (механика, математика, информатика, электроника).
Направления в науке
Основное назначение робототехники состоит в разработке роботов – умных механизмов, выполняющих монотонные, тяжелые и опасные для человека операции. Такая нацеленность связывает ее со многими областями деятельности.
В результате научного развития появились направления:
Кроме того, существует экстремальное направление в робототехнике. Роботизированные устройства этого типа применяются в военном деле, космических и подводных исследованиях.
С чем придется столкнуться
Путь к созданию умных машин долог и тернист, он требует много знаний и большого практического опыта, а значит переработки большого объема научно-технической информации.
Если профессионал в этой сфере решает проблемы практического значения, то «чайник» с азов осваивает робототехнику. Первая задача ученика – заставить робота, собранного своими руками, двигаться. Вторая – преодолевать препятствия. Когда начинающий решит эти задачи, можно переходить к их усложнению: например, «заставить» робота реагировать на свет, звук или прикосновение.
Постигать технические премудрости с нуля лучше в детстве, когда новая информация усваивается легче. Но и взрослым путь в робототехнику не закрыт. Имея способности и интерес к этой науке, взрослый может прийти к существенным результатам в создании роботов.
Что потребуется изучить
Робототехника современного уровня требует знаний по механике, программированию, электротехнике и автоматическому управлению.
Важно вовремя объяснить школьнику, мечтающему о специальности робототехник, что нужно знать и к чему нужно стремиться для продвижения к своей мечте. Прежде всего, нужно хорошо освоить школьную программу по физике и математике. Создать действующего робота можно, только зная физику движения, понимая основы работы механизмов и электрических двигателей.
Кроме того, нужно изучить информатику, программирование, проектирование, компьютерные науки, информационные системы.
С чего начать
Если родители видят в сыне или дочери интерес к механическим устройствам и понимают перспективность робототехники, но не знают с чего начать обучение, они могут записать ребенка в соответствующий кружок.
Начать посещать занятия по робототехнике целесообразно с 9-12 лет, когда юный любитель механики уже способен воспринимать абстрактные понятия. Заинтересованность в техническом творчестве и дополнительные занятия по математике существенно улучшат способности к проектированию механизмов.
В ранней юности (8-9 классы) кружок уже не так важен, следует приложить усилия к изучению математики, информатики, физики, сосредоточиться на программировании, выйти за рамки школьной программы по этим предметам.
Хорошо, если будущий специалист ознакомится с линейной алгеброй, комплексным исчислением, теорией вероятности. В этом случае он будет иметь представление, для чего стоит уделять этим дисциплинам особое внимание в университете.
Роботизированные конструкторы
Развивающий конструктор следует подбирать в соответствии с возрастом ребенка, его предпочтениями и финансовыми возможностями.
Существуют конструкторы, с помощью которых можно собрать роботов, функционирующих на солнечной энергии. Такой набор поможет ребенку ознакомиться с механикой и получить представление об источниках энергии.
Высока популярность конструкторов LEGO Education, наборы этого производителя занимательны как для детсадовцев, так и для студентов. Детали LEGO интересны, легко собираются, для ребенка важна и красочность фигурок этого конструктора.
Версия Lego Mindstorms EV3 имеет двойное назначение:
Из деталей этой серии знаменитого датского производителя конструкторов ребенок может не только собрать роботов, но и помощью несложного программирования оживить свои творения.
Лего-роботы будут двигаться, преодолевать препятствия, реагировать на внешние раздражители и выполнять множество других задач, которые поставит перед ними пользователь.
Наряду с Lego Mindstorms освоить азы робоконструирования и программирования помогут конструкторы Meccanо, детали которого напоминают старый добрый советский металлический конструктор, однако, изготовлены они, в большинстве своем, из цветного пластика.
Серия этого бренда представлена роботизированными животными: пауком, который способен патрулировать местность, обходить препятствия, следовать заданному маршруту, «плеваться» паутиной, и робо-динозавром, который может утвердительно или отрицательно отвечать на вопросы, передвигаться и издавать грозный «рык».
Кроме того, производитель выпускает версию конструктора, из деталей которого можно собрать робота Мекканойда ростом с первоклассника (122 см), а также его уменьшенную копию (61 см). Робот способен гулять с хозяином, держась за руку, танцевать, показывать элементы Кунг-Фу, шутить, делать зарядку, повторять движения и многое другое.
Что интересно, характер робота формируется в соответствии с поведением пользователя. Программное обеспечение, предназначенное для робота, имеет русскоязычную версию, поэтому Мекканойд может говорить на русском языке.
Основы электроники
С основами электроники дети могут ознакомиться еще в первом классе. В этом может помочь конструктор для младшего возраста «Знаток». Результатом его освоения станет умение ребенка собирать несложные электронные схемы, такие как светодиодный фонарик, радио, охранная сигнализация и др.
Пользуются любовью среди школьников конструкторы на основе Arduino Uno серии «Матрешка». Эти обучающие наборы предназначены для детей от 14 лет. Помимо комплектующих, они оснащены отличными уроками по созданию электронных устройств.
Базовое программирование
Программирование является важнейшим навыком для инженера-робототехника. Изучать программирование, как и любую дисциплину, полагается от простого к сложному. Так, софт для Lego Mindstorms имеет интуитивно понятный интерфейс и красочную оболочку.
Пониманию базового программирования может помочь изучение языков Scratch, Blockly. Манипуляции с их интерфейсом дети воспринимают как занятную игру. Цветные блоки перемещают на компьютере или планшете в нужном порядке, тем самым устройству ставятся разные задачи.
Изучение этих языков дает возможность ребенку подняться на другую ступень сложности в программировании – созданию текстовых редакторов.
Вспомогательная литература по робототехнике
Нельзя сконструировать качественную роботизированную систему без глубоких теоретических знаний по роботостроению. Будущему профессионалу на начальном уровне также будет полезно изучение дополнительной литературы. По этой теме, кроме учебных пособий, существует множество книг.
Можно выделить следующие книги:
10 первых шагов в робототехнике
Роботы и искусственный интеллект становятся все более исследуемыми и популярными направлениями в современном обществе. Все больше молодых людей проявляют интерес к отрасли, чтобы связать свою жизнь с инженерией и построением умных механизмов. Но с чего же начать знакомство с робототехникой, чтобы процесс обучения стал не только продуктивным, но и интересным.
Мы подготовили следующие 10 шагов, с которых нужно начинать свое знакомство с робототехникой, которые будут полезны для прочтения подростками и их родителями.
№1. Начать с самого простого конструктора роботов
Если у ребенка нет вообще никакого опыта работы с роботами, следует обратить внимание на простейшие наборы, как Huna Fun&Bot Exciting или Fischertechnik Beginner. Они имеют все необходимые детали для сборки простых механизмов и приведения их в действие, с которыми можно проводить забавные эксперименты. Это поможет ребенку понять основные принципы сборки и постичь начальные азы управления (как правило, к конструктору прилагается пульт ДУ), чтобы в дальнейшем браться за более серьезные наборы и приступать к программированию.
№2. Разобраться с базовыми типами электроники
Все роботизированные модели состоят из целого ряда отдельных деталей, которые соединены между собой по определенной схеме, разработанной специально под каждый конструктор. Для этого нужно понимать базовые типы электроники:
Какие электронные компоненты применяются в том или ином устройстве зависит от функционального назначения, сложности конструкции и среды, в которой будет использоваться робот.
Наиболее подробно позволят ознакомиться с базовыми элементами электроники такие конструкторы, как Амперка «Матрешка» или Эвольвектор. Преимущество этих наборов в том, что помимо базовых комплектующих они содержат подробные яркие уроки с примерами и моделями для создания различных электронных устройств.
№3. Освоить основы программирования
Программирование роботов только на первый взгляд кажется сложной, непосильной задачей для среднестатистического ребенка. Но, как и любая дисциплина, кодирование требует постепенного изучения, начиная с простого и заканчивая сложным.
В освоении базовых принципов программирования помогут визуальные языки, как Scratch или Blockly. Работа с интерфейсом этих языков больше напоминает интересную игру, в которой нужно на компьютере перетаскивать разноцветные блоки в заданной последовательности, и таким образом, задавать устройству различные задачи. Такой принцип программирования освоит даже 6-летный ребенок. Обучившись этим языкам, ребенок сможет перейти к более сложным схемам программирования, в частности, к написанию текстовых программ.
№ 4. Посещать выставки робототехники
Выставки – отличный шанс ознакомиться с последними достижениями в области роботостроения и автоматизации. На них различные компании демонстрируют свои высокотехнологичные устройства, которые из года в год развиваются и впечатляют своими возможностями. Даже если такая крупная и важная выставка проходит где-нибудь в другом городе страны, не теряйте возможности её посетить. Для ребенка это будет, несомненно, стимулом получать больше знаний о робототехнике и достигать новых результатов. Кто знает, может однажды на одной из таких выставок будет показано и его собственное изобретение.
№ 5. Читать книги про робототехнику
Любая практика невозможна без теории. Чтобы иметь представление о том, что представляет собой робот и как он работает, необходимо почитать немного специализированной литературы. Подойдут, как ранние издания, к примеру, «Основы робототехники», Юревич Е, 2005 г, так и более поздние – «Робототехника для детей и их родителей» Филиппов С.А., 2013.
Последняя книга дает как теоретические основы про роботов и автоматику, так и примеры для практического применения приобретенных знаний. Почитайте в Интернете, какие еще книги подойдут для изучения робототехники для разных возрастных групп.
№6. Перейти к более сложным роботам
Чтобы совершенствовать свои навыки, нужно увеличивать уровень сложности собираемых устройств. Для этого необходимо приобрести более сложные конструкторы, как Makeblock STARTER ROBOT KIT или Lego Mindstorms nxt 2.0. Эти наборы содержат больше деталей для сборки разнообразных моделей, серьезные элементы электроники, сенсоры, и требуют более сложного программирования с звуковыми эффектами и прочими дополнениями. Такой робот сможет передвигаться по прямой линии, обходить препятствия и мигать светодиодами при различных действиях. Заниматься с такими конструкторами будет не только интересно, но и очень полезно при дальнейшем изучении роботостроения.
№7. Участвовать в соревнованиях
Конкурсы и соревнования робототехники важны для того, чтобы попробовать свои силы, оценить свои возможности, поучиться чему-то новому и получить стимул для совершенствования своих знаний и навыков. И речь идет не только о привлекательных призах, но и о внутренней мотивации стать лучше, умнее и изобретательней. Кроме того, для детей это очень интересные и веселые мероприятия, на которых они смогут познакомиться с другими ребятами и найти новых друзей.
№ 8. Более глубоко изучить механику, электронику и программирование
Благодаря современным информационным технологиям каждый из нас имеет доступ для более глубокого изучения робототехники. Посещайте различные сайты, где подробно рассказывается о механике и технике, смотрите видео с наглядной демонстрацией принципов работы робототехнических устройств, участвуйте в форумах. На них многие пользователи делятся своим опытом в создании роботов и к тому же, здесь можно задавать различные вопросы, на которые вам обязательно ответят. Сообщество робототехников со своего мира на самом деле очень дружное, поэтому научиться делать роботов помогут каждому.
№ 9. Собрать андроидного или промышленного робота
После простых конструкторов и наборов со средним уровнем сложности можно приступать и к более продвинутым. Значимым результатом в постижении робототехники является сборка человекоподобного робота, например из набора Bioloid Premium Kit, или Meccanoid G15KS. Из последнего вообще получается робот ростом с 10-летнего ребенка, которым можно удивить даже взрослого опытного робототехника.
Такие наборы, как правило, требуют длительного времени провождения над сборкой, внимательности, усидчивости. Кроме того, они программируются с помощью написанного для них ПО, которое не сложное, но требует понимания в написании кода и программы.
Также можно поучиться собирать модели небольших промышленных роботов, например, Fischertechnik ROBO TX ElectroPneumatic, который ознакомит учащегося с принципами работы пневматических и вакуумных машин с программным управлением. Это будет устройство, которое с гордостью можно показать всем.
№ 10. Делиться своими результатами с друзьями и сообществом
Как мы уже упоминали ранее, участие на форумах очень полезное при обучении робототехнике. Кроме получения ценных знаний это возможность показать результаты своих достижений перед большой аудиторией. Даже если это только начальный уровень, мнение других энтузиастов робототехники очень важно. Они укажут, где плюсы и где минусы вашего изобретения, и подбодрят на следующие этапы развития. В дальнейшем можно уже будет участвовать в выставках и конкурсах для школьников и студентов, добиваясь всеобщего признания.
Это были 10 базовых шагов для постижения робототехники. Как видите, чтобы стать молодым специалистом в этой отрасли, требуется не так уж много усилий и материальных затрат. Самое главное — искреннее желание, но немаловажно и наличие необходимых ресурсов.
Следите за нашими обновлениями и получайте больше интересных материалов из мира роботов и искусственного разума.
С чего начать учить ребенка робототехнике: интервью с создателем «РОББО Клубов»
Естественное стремление айтишника — приобщить ребенка к программированию и робототехнике как можно раньше. О том, как это сделать и с чего начинать, мы спросили Павла Фролова, основателя компании «РОББО» и сети образовательных клубов «РОББО Клуб», а с недавнего времени — и сети частных школ ROBBO Academy Future Skills.
Павел собаку съел на обучении детей разных возрастов сложным техническим концепциям. Под катом — о том, как лучше преподнести технические знания ребенку, а также о его личном подходе к школьному образованию.
Но сначала несколько слов о «РОББО». Изначально это разработчик и производитель образовательной робототехники на свободном программном и аппаратном обеспечении. Лидерский проект Агентства стратегических инициатив (АСИ). По факту свои продукты они разрабатывали при поддержке Фонда содействия инновациям.
С помощью ROBBO 50 000 детей обучаются в 130+ кружках ROBBOClub.Ru и более чем в 300 школах 20 стран мира (США, Европа, СНГ, Азия).
«РОББО» дважды выигрывала конкурс Google RISE Awards, конкурсы правительств Финляндии (FinLanding) и Японии (Fukuoka Startup Day). И до кучи получила премию правительства Санкт-Петербурга за лучший инновационный продукт и звание «Лучший социальный проект — 2018». Ну а Павел Фролов — создатель и вдохновитель всей этой истории.
— Начнем с главного вопроса: есть ли у вас готовый рецепт, как увлечь, допустим, пятилетнего ребенка технологиями?
— Готовой пошаговой инструкции, которая подошла бы на любые случаи жизни, вам, конечно, никто не предложит. Но к изучению технологий стоит подходить с того же ракурса, что и к любому другому предмету, — с заинтересованности. Надо показать, например, что намного интереснее не играть в компьютерные игры, а создавать их. И конечно, надо действовать последовательно. Дети в таком возрасте в наших клубах сначала играют в технологии, потом начинают их изучать, а потом — создавать.
— А есть базовый набор знаний, необходимый на старте для развития в этой сфере?
— Здесь первичны знания в области программирования, схемотехники и микроэлектроники. Важны навыки работы с компонентами электронных устройств, программирования электронных устройств, в том числе роботов.
— Насколько рано можно изучать программирование и с чего начинать?
— В своих образовательных учреждениях мы с пятилетними детьми изучаем визуальный язык программирования Scratch, базовый для изучения «взрослых» языков.
Интерфейс редактора Scratch 3.0
Scratch помогает заложить основы составления алгоритмов и подходов. На этом этапе важно развивать логику и математическое мышление. А также понять основы создания компонентов любой программы (кодирование, отладка, модульное и интеграционное тестирование).
Когда ребенок еще не умеет читать, можно начать с Scratch Junior, добавить 3D-ручку и разные конструкторы для развития моторики и логики. Тут важно понимать, что что-то серьезное давать не стоит.
Начиная с 7 лет идеальны Scratch, Arduino. Когда возможности Scratch будут исчерпаны (это 10 лет и выше), можно переходить на Arduino IDE, Python, C# и все, что душе угодно.
Снимок экрана Arduino IDE с примером кода
По контроллерам это ESP и продвинутые версии Arduino. Что именно выбрать в том или ином случае, зависит от задачи. Под одни хорошо подходят чистые языки, под другие — игровые движки, эмуляторы, фреймворки и много-много всего.
Одна из популярных версий Arduino — микропроцессорная плата Arduino nano
— Все рекомендованные вами платформы широко доступны. Почему же у нас до сих пор нет повального увлечения робототехникой, сравнимого с компьютерными играми?
— Arduino, Scratch все же не так доступны и распространены, как компьютерные игры. Про игры знает каждый школьник. Они вовлекают друг друга, а родителям не надо прилагать никаких усилий, чтобы занять ребенка. В программировании и робототехнике все наоборот: дети узнают об этих направлениях преимущественно от взрослых — от родителей, которые приводят детей в кружок или на онлайн-курс, или от продвинутого учителя технологии. Чтобы освоить те же Arduino и Scratch, нужны помощь и объяснения взрослых. В итоге, чтобы увлечься, и родителям, и детям нужно приложить больше усилий, чем они тратят, когда просто скачивают очередную компьютерную игру.
В последние несколько лет ситуация стала меняться. Открывается больше кружков программирования и робототехники. Дети, которые их посещают, делятся своими впечатлениями и проектами со сверстниками, те, в свою очередь, тоже приходят заниматься. Появился большой запрос со стороны родителей, которые хотят дать ребенку всестороннее образование и сами ищут и изучают информацию по теме. Много делается для популяризации технического образования в рамках Национальной технологической инициативы: проходят Олимпиада НТИ, соревнования WorldSkills, мероприятия Кружкового движения НТИ.
В рамках нацпроекта «Образование» школы должны модернизировать уроки технологии — перейти на современные программы и оборудование.
Процесс идет медленнее, чем хотелось бы. Но это важнейший фактор для популяризации программирования и робототехники.
— Вы активно выступаете за использование свободного аппаратного и программного обеспечения в таком «тематическом» образовании. Чем оно лучше?
— Статус СПО означает, что все схемы и коды бесплатные и лежат в открытом доступе.
Большинство робототехнических кружков использует оборудование на закрытых технологиях — так ребенок не может разобрать «до винтика» конструктор, на котором учится, и понять, как он работает.
Мы стараемся учить детей так, чтобы каждый мог разобраться в устройстве программного и аппаратного обеспечения, причем не только по схеме «разобрал и собрал», а разобрал, улучшил и собрал что-то принципиально новое.
Свободное программное обеспечение как раз и предполагает выход за рамки каких-то платформ и лицензионных решений. Это свобода для творчества и изобретателя. Это возможность докопаться до сути технологии. Поэтому мы в своих кружках и в ROBBO Academy Future Skills используем СПО.
— А что именно вы используете? Какие-то собственные наработки?
— В первую очередь это «РОББО Робоплатформа» и «РОББО Лаборатория». Для тех, кто еще с ними не сталкивался, «Робоплатформа» — это модульный конструктор, использующийся в обучении программированию и робототехнике. Он помогает как детям, так и взрослым быстрее понять идеи, лежащие в основе работы с микроконтроллерами и обработки информации с датчиков.
«РОББО Платформа» и «РОББО Лаборатория»
«РОББО Лаборатория» затрагивает немного иной аспект. Она состоит из платы с датчиками и программируемыми сенсорами, которая упакована в прочный прозрачный картридж, чтобы дети могли видеть содержимое и разобраться в микроэлектронной части. Собирая с датчиков информацию и обрабатывая ее на компьютере, учащиеся могут лучше понять суть «интернета вещей».
Дополнительно мы планируем использовать центр прототипирования «РОББО Протос», включающий помимо 3D-принтера лазерный гравер и фрезерный станок, а заодно 3D-принтер Mini и наборы схемотехники на базе Arduino.
Павел на стенде демонстрирует работу «РОББО Платформы» и 3D-принтера Mini
— Есть ли какие-то наборы, кроме ваших, которые вы можете порекомендовать для обучения?
— Вот тут как раз в конце июля подвели итоги конкурса на лучшее учебное оборудование, который проводили Агентство стратегических инициатив и Ассоциация рынка артиндустрии. По его итогам 35 средств обучения и воспитания будут включены в каталог «Рекомендовано для обучения и воспитания детей». Могу посоветовать руководствоваться этим рейтингом. Пока официально каталог не опубликован, но список оборудования, которое будет включено, можно найти в протоколе конкурса.
Я рекомендую собирать наборы для обучения программированию самим, на открытом коде и свободном оборудовании. Это немного сложнее, но в дальнейшем принесет гораздо больше пользы.
— А можете посоветовать обучающие приложения по программированию, чтобы именно они (а не родитель) вели ребенка по предмету?
— По Scratch приложений нет, есть множество программ по C++ и C#. Но, честно говоря, не могу что-то рекомендовать.
Я убежден, что намного эффективнее для детей начинать осваивать программирование с хорошим преподавателем и в группе сверстников. В нормальном кружке или онлайн-курсе 100% детей получают результат — не просто знание, а самостоятельно написанные программы.
Доля детей, которые действительно могут освоить программирование самостоятельно, с помощью обучающих симуляторов, очень мала.
Чаще всего это зря потраченное время. К обучающим программам можно переходить в подростковом возрасте после прохождения ряда курсов и освоения азов программирования.
— Тогда, может быть, есть что-то, что поможет родителям не «плавать» в предмете, помогая ребенку?
— Да, в зависимости от выбранной сферы есть множество литературы. Вот несколько примеров:
— За робототехникой стоит физика, но ее вы не упоминали среди предметов, на которых стоит фокусироваться. Почему?
— Это лишь вопрос разделения на тематики. Для своих кружков в клубах РОББО, а теперь и для частных школ ROBBO Academy Future Skills, мы прорабатывали учебные программы, в рамках которых необходимые разделы физики затрагиваются в курсах по схемотехнике и микроэлектронике. Мы зашли именно с этой стороны, поскольку такие уроки закрепляют знания на практике. Мы объясняем, что такое сопротивление, сила тока и напряжение не абстрактно, а в действии. И ребенок, используя полученный опыт, может создать собственное электронное устройство. Дети начинают понимать, что находится внутри тех электрических приборов, которые они видят вокруг себя, как они работают, и учатся создавать их своими руками. Дети старшей группы работают непосредственно с «мозгом» электроники — платой Arduino.
Фактически мы учим тому, чтобы наши ученики могли понять суть любого устройства и собрать такое же, купив в магазине или напечатав на 3D-принтере необходимые детали и элементы. И я думаю, что, если вы хотите самостоятельно приобщить ребенка к технике, надо начинать именно с этого.
Зачем открывать свои школы
Дальнейший разговор — это не реклама школ Павла (скажу сразу: я повырезала из нашего интервью много всякого «лишнего», и Павел вроде не обиделся). С моей точки зрения, и не только моей, школьная система образования давно нуждается в апгрейде. Тут речь не только про новые или дополнительные направления, но и про систему подачи, методики, осмысленность и заинтересованность. И в этой связи мне был интересен общий взгляд на процессы обучения человека, который в этом вопросе далеко не любитель и последние годы как раз работал над открытием собственных школ.
— Вы недавно объявили об открытии ROBBO Academy Future Skills. В чем принципиальное отличие от ваших кружков?
— ROBBO Academy Future Skills — это уже не кружки, а полноценные школы, мы называем их центрами семейного образования. Они рассчитаны на детей от 5 до 15 лет. Программа предполагает подготовку к освоению школьной программы, а потом и расширение привычного списка предметов уроками эмоционального интеллекта, финансовой грамотности, математики и английского языка для инженеров и программистов. Задача этой программы — развивать мышление, интеллект, воображение, внимание и память, а также приучать детей к финансовой независимости.
В школах будут преподавать гуманитарные и технические предметы. После занятий ученики смогут посещать профильные кружки. Удобство в том, что школу и дополнительное образование можно совместить в одной локации, уже оснащенной нашим собственным оборудованием. Так дети получат общее образование с уклоном в ИТ и математику. И логистически это будет удобно родителям.
Совсем недавно мы запустили школы в Москве, Санкт-Петербурге и пригороде Питера — Пушкине. Одновременно мы запускаем франшизу, так что надеемся, что скоро школы появятся и в других городах.
— А где взять учителей для таких школ, тем более если школа по франшизе?
— Почву для появления частных школ уже подготовили наши кружки РОББО. Сеть уже насчитывает более 130 штук, так что вопрос с обучением педагогов нам уже пришлось решать ранее. Для этого у нас есть курсы подготовки и переквалификации, разработанные совместно с РГПУ им. Герцена. И система отбора налажена: зарплата выше рыночной позволяет проводить серьезную фильтрацию на входе, так что мы не роняем качество.
— Образовательные программы тоже наследуются из кружков и клубов РОББО?
— Конечно. Программы готовы и уже проверены в 20 странах мира, участвуют в программах Евросоюза, признаны на уровне правительства Японии (нам субсидируют открытие РОББО Классов в японских школах из госбюджета). По нашим методикам обучаются 50 тысяч детей. Это «Занимательная и олимпиадная математика», «Алгоритмика и программирование от Scratch Junior до Unity и Python», «Робототехника, схемотехника и микроэлектроника», «3D-моделирование и 3D-печать» и другие направления.
Урок робототехники со Scratch и РОББО Платформой
В свои образовательные методики мы вложили несколько миллионов долларов. Они базируются на принципах финской системы образования, которая считается лучшей в мире, и один из ее принципов состоит в том, что дети как бы занимаются мини-расследованиями. Кроме того, в разработке наших методик принимали участие специалисты РГПУ им. Герцена. Думаю, на данный момент у нас одна из лучших в мире программ по робототехнике и смежным дисциплинам. И мы постоянно ее совершенствуем.
— Программы и учителя не являются гарантом успеха. Нужно, чтобы у ребенка к тому же программированию «лежала душа»?
— Дисциплина может увлекать детей в разной степени, и это нормально. Конечно, кому-то может больше нравится танцевать, а кто-то мечтает быть врачом. От того, насколько увлечен ребенок, зависит, что мы получим на выходе — воодушевленного изобретателя или человека, хорошо ориентирующегося в цифровых технологиях. Хороши оба результата. Потому что даже врачам, учителям и представителям всех традиционных профессий в скором времени придется столкнуться с тем, что в их сферу проникнут цифровые технологии. Нужно быть готовыми к этому. Да и в быту пригодится, учитывая бурное развитие интернета вещей. Так что мы стараемся увлечь ребенка технологиями.
— Почему в списке предполагаемых предметов появился эмоциональный интеллект? Чему и как предполагается учить?
— Эмоциональный интеллект необходим для формирования сильной самодостаточной личности, гармонично взаимодействующей с миром. Дети с высоким EQ более уверены в себе, имеют более высокую самооценку, что способствует самостоятельности и успеху в том, что они делают.
Мы учим легко осваивать любой образовательный материал, учиться на своих ошибках и делать конструктивные выводы из неудач, оставаться самим собой и делать осознанный выбор в любой ситуации, улаживать конфликты, а не создавать их, эмоционально заряжать и вести за собой других.
Что нам кажется важным развивать: коммуникативные навыки, познавательные способности, навыки целеполагания и достижения целей, стрессоустойчивость, навыки адаптации к новым обстоятельствам, навыки разрешения конфликтов.
Хорошо, если эти навыки развивают в семье и школе, но это бывает крайне редко. Так что я хочу пожелать родителям думать не только о том, какие знания дать ребенку, но и как развить гармоничную, самодостаточную, успешную личность.