Лего робототехника что это
Обзор Lego робототехника
Многим Lego известно в качестве самой классной и интересной игрушки для ребенка. Что уж тут говорить, многие взрослые не отказались бы пособирать что-нибудь интересное из данного красочного конструктора. Данное направление крайне широко распространилось во многие развлекательные сферы: лего мультики, герой различных фильмов, прототипы звездолетов из Star Wars, и огромное множество других известных творений человечества можно видеть в форме конструктора Lego. Данная компания всегда держит руку на пульсе и старается быть в тренде. Не удивительно, что на данный момент они всерьез занялись робототехникой для детей и представляют свои наборы для любого возрастного уровня. Давайте разберемся во всех плюсах и минусах такого направления, как Lego робототехника.
Теперь разберемся во всем подробнее.
Кратко изложим минусы и плюсы набора:
Данный набор отличный вариант для первых шагов будущих робототехников. Подробнее о Lego WeDo написано в этой статье.
LEGO Education WeDo 2.0
В 2016 году Lego выпустило обновленный конструктор WeDo, в котором компания убрала поставленный нами первый минус. Теперь прошивка робота идет через Bluetooth, что убирает зависимость от провода! И это очень круто, подробнее читайте в отдельной статье.
Lego Mindstorms
Теперь поговорим о более серьезной игрушке для детей, занимающихся робототехникой, Mindstorms EV3.
Характеристики микрокомпьютера Lego EV3:
Как и в случае с WeDo комплект состоит из красивой удобной коробки, внутри которой качественные детали, позволяющие мастерить нескольких роботов, различные датчики, делающие их умными и, чего нет у младшей версии, микрокомпьютер. Lego решили разделить данный продукт на образовательную версию и для домашнего пользования. Они отличаются составом. Также имеется ресурсный набор, расширяющий спектр деталей.
Комплектация образовательной версии Lego Mindstorms EV3:
Комплектация домашней версии Lego Mindstorms EV3:
Получается отличный набор для детей, планирующих продолжать заниматься робототехникой после освоения WeDo. Но, к сожалению, после сборки нескольких моделей и полного их изучения, данное занятие превращается в забаву. Пройдя все курсы, невозможно сделать что-то новое, так как и начинка микрокомпьютера, и ПО слишком закрыты и не рассчитаны на уход от коробочного шаблона. Да и навыкам написания кода дети не учатся, только логике строения блоков.
Таким образом, спустя пару-тройку лет (в зависимости от начального возраста ребенка) данный робототехнический комплект превращается в стандартный супер дорогой конструктор Lego с современными фишками. Тем не менее, большинство соревнований по-прежнему проходит именно на этой платформе, несмотря на то, что активно развивается платформа Arduino и 3d печать, позволяющие творить что угодно за копейки. Поэтому не удивительно, что Lego робототехника в Нижнем Новгороде также находится на лидирующих позициях.
LEGO: больше чем конструктор
Какой самый самый известный конструктор в мире? Конечно Lego! А какая самая известная платформа для обучения робототехнике? Конечно Lego Mindstorms! Разберемся почему.
Lego: от ремесла плотника к лидерству в мире игрушек
Компания Lego основана в 1932 году. Ее основатель — датчанин Оле Кирк Кристиансен. Будучи плотником, он сначала основал фирму по производству изделий для дома, а позже занялся еще и производством деревянных кубиков для детей. Фирма получила название Lego, соединив датские слова leg — играть и godt — хорошо.
В 1947 году компания Lego начала выпуск пластиковых игрушек и уже в 1949 появились знаменитые защелкивающиеся кирпичики Lego.
Основными идеями Lego являются модульность и совместимость. Хотя кирпичики за 65 лет своего существования меняли дизайн и форму, они абсолютно совместимы между собой. Современные элементы вполне можно присоединить к элементам 40-летней давности.
Сегодня сфера деятельности Lego конечно много шире, чем производство игрушек. Компания создает одежду, фильмы, игры, организует конкурсы, в том числе робототехнические. В мире открыты музеи Lego тематические парки развлечений — леголенды, которые практически полностью построены из кубиков Lego.
Леголенд в Малайзии
Из Lego можно собирать модели автомобилей, самолетов, кораблей, зданий, и, конечно, роботов. С конца прошлого века Lego выпускает специальный робототехнический конструктор, который сегодня стал лидером образовательной робототехники.
Lego Mindstorms: робототехника для всех
Идея добавить к стандартным деталям Lego электронный программируемый блок, датчики и электродвигатели, сделать программирование простым и понятным детям и разработать специальный конструктор для создания роботов оживила не только Lego-конструкции, но и всю компанию. С 1991 года 11 лет подряд компания несла убытки. И именно робототехническое направление спасло ситуацию.
Впервые робототехнический конструктор Lego Mindstorms был представлен в 1998 году. B 2006 году вышла вторая версия конструктора — NXT, и в начале 2013 года появился EV3 (сокращение от Evolution 3).
Слева направо коробочные версии Lego Minstorms 1998 г, 2006 г, 2013 г
Сердцем конструктора является микрокомпьютер (микроконтроллер), он же P-brick, или Р-кирпич (от Programmable brick — программируемый кирпич). Стандартные детали Lego (балки, шестерни, оси, колеса) мало изменяются с развитием конструктора, наибольшие изменения претерпевает именно микрокомпьютер.
Первую версию конструктора комплектовали микрокомпьютером RCX, вторую — NXT, а в составе современной версии — EV3.
Слева направо микрокомпьютеры Lego: RCX (1998 г.), NXT (2006 г.), EV3 (2013 г.)
С развитием конструктора производитель придерживается политики обратной совместимости, т.е. детали от старых версий могут использоваться совместно с новым конструктором. Так, например, датчики от NXT-версии могут использоваться с EV3. Развитие конструктора в ногу со временем — это прежде всего развитие микрокомпьютера и среды программирования. Важным отличием современного блока EV3 является то, что он работает на свободно распространяемой операционной системе Linux.
Технические характеристики микрокомпьютера Lego EV3:
Видео-обзор микрокомпьютера Lego EV3:
Состав Lego Mindstorms EV3
Конструктор Lego Mindstorms — это набор стандартных деталей Lego, микрокомпьютер и датчики.
Компоненты Lego Mindstorms EV3
Конструктор был разработан для двух целевых аудиторий: для домашнего пользования (дети и любители) и для использования в образовательных учреждениях (ученики и преподаватели). Для каждой группы создан базовый набор — соответственно коробочная версия Lego EV3 и образовательная версия Lego EV3.
Также для каждой группы выпускается несколько дополнительных наборов. Например, ресурсный набор, являющийся дополнительным, — это просто набор дополнительных стандартных деталей Lego, расширяющий возможности конструктора. Четкой границы между коробочной и образовательной версией нет — это один и тот же конструктор, имеющий немного разную комплектацию.
Подробное сравнение коробочной и образовательной версии есть на сайте интернет-магазина ХочуРобота.рф.
Образовательная версия Lego Mindstorms EV3
Состав образовательной версии Lego Mindstorms EV3:
Коробочная версия Lego Mindstorms EV3 и электронные компоненты, входящие в комплект
Состав коробочной версии Lego Mindstorms EV3:
Lego WeDo: робототехника для самых маленьких
Робототехнический конструктор Lego Mindstorms предназначен для детей от 10 лет (хотя можно использовать его и раньше). Для детей младшего возраста, интересующихся робототехникой, Lego выпускает набор WeDo.
Сегодня этот набор достаточно активно внедряется в России в образовательную робототехнику для дошкольников и младших школьников.
Такой конструктор позволяет собрать и запрограммировать при помощи компьютера множество базовых моделей по инструкции, а также придумывать свои. В наборе детали, совместимые со стандартными кирпичиками Lego.
Состав набора Lego Education WeDo:
Через коммутатор осуществляется управление датчиками и моторами при помощи программного обеспечения WeDo. Через разъемы коммутатора подается питание на моторы и осуществляется обмен данными между датчиками и компьютером.
Видео презентация набора Lego WeDo:
Lego Education WeDo — не только конструктор, но полное методическое обеспечение, готовое к внедрению в учебный процесс. Это отличное начало для занятий робототехникой.
Найти кружки робототехники, где используется Lego WeDo, можно в нашем каталоге кружков.
LEGO Education WeDo 2.0
Upd. 4.12.2017: LEGO Education в начале 2016 года выпустила новую версию образовательного конструктора робототехники для детей WeDo 2.0 (арт.45300).
В состав базового набора Lego WeDo 2.0 входят новые версии коммутатора, датчиков наклона и движения, двигателя. К сожалению, новый конструктор не совместим с моторами и датчиками Lego WeDo предыдущей версии, т.к его микропроцессор (СмартХаб) имеет другие разъемы подключения. СмартХаб WeDo 2.0 подключается к компьютеру или планшету по протоколу Bluetooth 4.0.
LEGO Education Spike Prime
Upd. 20.04.2019: Весной 2019 года Lego Education анонсировала новый робототехнический набор Spike Prime. Конструктор ориентирован на школьников 5-7 классов. В наборе три двигателя, три датчика и блок Smart Hub с шестью портами, динамиком, световой матрицей 5×5, 6-осевым гироскопом, аккумулятором. Связь Smart Hub с приложением через Bluetooth.
Приложение SPIKE использует язык программирования Scratch. В России решение можно будет приобрести с августа 2019 года, рекомендованная розничная цена – 29 900 руб. Подробнее о наборе здесь.
Есть ли альтернатива Lego в образовательной робототехнике?
Сегодня платформа Lego является безусловным лидером образовательной робототехники. Наборами Lego Mindstorms оснащены кружки робототехники во многих странах мира. На лидирующих позициях Lego Mindstorms и в российских секциях робототехники.
Каковы причины такого лидерства? Их несколько.
Во-первых, это безусловно качество платформы, ее, с одной стороны, обучающие, с другой — конструкторские возможности. Из этого конструктора можно построить не только игрушечных роботов, но и прототипы таких серьезных конструкций как, например, принтер Брайля, космическая станция, космический самолет, солнечные панели и т.п. Причем придумывать и реализовывать все это могут дети. А еще из Mindstorms можно сделать робота, который соберет кубик Рубика за 3 секунды!
Робот-венероход на WRO-2014 в Казани
Во-вторых, это мощное олимпиадное робототехническое движение на основе Lego. Конкурсы мирового уровня — такие как WRO и FIRST, а также множество региональных мероприятий и фестивалей содержат в своих регламентах требование использовать Lego.
Производители альтернативных Lego конструкторов также продвигают соревнования на основе своих платформ — так молодежные соревнования по робототехнике IYRC полностью основываются на конструкторах HUNA. Набирают популярность и мультиплатформенные соревнования. В России это Робофинист и только что объявленный ИКаР.
В-третьих, преемственность Lego Mindstorms. До него может быть описанный выше WeDo, после — TETRIX и MATRIX. Последние два используют контроллеры NXT и EV3, но предлагают значительное механическое и конструктивное расширение. С учетом того, что современные дети знакомятся с Lego в возрасте еще до года, то продолжать с ним работать и дальше кажется естественным и более простым.
В-четвертых, на популярность Lego играет и фактор времени — он просто был первым в этой области и завоевал рынок. Есть сложившиеся сообщества в разных странах, есть множество разработок, есть значительный опыт по использованию в образовании.
И, наконец, как говорят англичане, last but not least — это все-таки особая философия, которая сопровождает Lego. Особое настроение. Особая миссия.
Где купить Lego WeDo и Lego Mindstorms EV3
Цена Lego Mindstorms EV3 зависит от комплектации набора.
Коробочная версия для домашнего использования стоит сегодня около 20 тыс. рублей, ее можно купить в магазинах игрушек и многих интернет-магазинах, например, OZON.
Более интересные комплектации Lego Mindstorms, его образовательные версии, наборы Lego WeDo можно приобрести у специализированных продавцов Lego Education, например, Educube, Ptuka.ru (для образовательных учреждений действуют специальные условия).
Базовая образовательная версия Lego Mindstorms EV3 стоит около 36 000 рублей.
Дополнительный ресурсный набор, содержащий множество дополнительных элементов (более 800 деталей, в том числе шестерни, большие поворотные элементы, элементы для персонализации роботов и другие уникальные строительные элементы), стоит 10 000 рублей. Ресурсный набор позволит вам построить более сложных и функциональных роботов.
Конструктор Перворобот Lego Wedo стоит 11 220 рублей. LEGO WeDo 2.0 — около 17 000 рублей. К нему также можно купить множество дополнений.
LEGO® Education WeDo™ Construction Set
Lego — истинное золото!
Этот кирпичик Lego сделан из чистого золота, но благодаря стандартным размерам его можно использовать в комплекте с обычными пластмассовыми деталями!
Все цены приведены на дату публикации статьи.
Занимательная робототехника — образовательный и просветительский проект: обучающие курсы по робототехнике, каталог кружков, новости робототехники, анонсы мероприятий, специализированный каталог магазинов, обзоры и проекты.
Подпишитесь на нас в социальных сетях и расскажите друзьям.
Робототехника для малышей с Lego WeDo. Часть 1: обзор и возможности
Мы начинаем серию публикаций про конструкторы Lego WeDo. Сегодня первая часть — обзор базового и ресурсного наборов, основные характеристики и возможности платформы.
Робототехника для начинающих
Lego Education WeDo позиционируется как образовательная робототехническая платформа для детей от 7 лет. На самом деле конструкторы можно использовать и раньше (об этом будет отдельная вторая часть нашего мини-сериала).
Что в коробках этих лего-наборов и чему можно научить мальчиков и девочек младше 10 лет? В основе конструктора WeDo фирменная база Lego System — кирпичи с шипами, с которыми современные дети, как правило, знакомятся очень рано. К ним добавлены датчики и USB-коммутатор для подключения к компьютеру и оживления создаваемых конструкций.
Конструктор выпускается в двух версиях — базовой и ресурсной.
Перворобот Lego WeDo
Базовый набор Lego WeDo называется также Перворобот. В нем содержатся:
Набор выпускается в пластиковом ящике с крышкой, что конечно очень удобно для хранения мелких деталей.
Базовый набор Lego WeDo
Лего-кирпичики в наборе яркие и разноцветные: красные, желтые, зеленые и белые. Часть деталей и датчики традиционных для Mindstorms серых цветов. (На фото детали обоих наборов).
Разноцветные кирпичики Lego WeDo
В наборе нет полноценного контроллера. Управление моторами и датчиками осуществляется через USB-коммутатор с помощью программного обеспечения, которое выполняется на компьютере.
Датчик расстояния позволяет обнаружить объекты на расстоянии до 15 см, соответственно можно запрограммировать выполнение каких-либо действий при наступлении этого события. Например, чтобы машинка при обнаружении препятствия не сталкивалась с ним, а ехала в обратную сторону.
Датчик наклона различает шесть положений: «носом вверх», «носом вниз», «на левый бок», «на правый бок», «нет наклона» и «любой наклон». На каждое такое событие можно задать свое действие.
Через USB-порт компьютера подается питание на моторы, а также осуществляется обмен данными между датчиками и компьютером.
USB-коммутатор, мотор, датчики Lego WeDo
Таким образом, построенные с Lego WeDo модели не являются автономными роботами, для их работы требуется компьютер. Но зато такой подход позволяет снизить стоимость конструктора.
Совет от Занимательной робототехники: лучше купить длинный USB-удлинитель, чтобы ребенок мог играть с созданными роботами на полу (на расстоянии от компьютера).
Состав ресурсного набора Lego WeDo
Ресурсный набор WeDo приобретается дополнительно к базовому и расширяет его технические и образовательные возможности. Этот набор не содержит электроники, зато в него входят 326 дополнительных элементов. Обойтись без него вполне можно, но количество моделей, которые можно построить, имея обе версии, значительно возрастает.
Ресурсный набор Lego WeDo
Строительные элементы в этом наборе — это не только кирпичики, но и различные структурные детали, шестеренки и роторы, колеса и оси, соединительные и поворотные звенья, резинки. Вот такие колеса, например, входят в набор:
Ресурсный набор также продается в удобном пластмассовом контейнере с крышкой:
Ресурсный набор Lego WeDo
Каких роботов можно создать с Lego WeDo
Из конструктора можно создавать разные модели, как по инструкциям Lego, так и придумывая самостоятельно. В форме игры можно знакомиться с различными механизмами и даже учиться проектировать.
Из базового набора Lego предлагает собрать 12 моделей (4 темы, по 3 модели на каждую тему).
«Танцующие птицы», «Умный волчок», «Обезьянка-барабанщик» — модели темы «Удивительные механизмы».
Проекты Lego WeDo. Тема «Удивительные механизмы». Фото education.lego.com
«Голодный крокодил», «Рычащий лев», «Летящая птица» — модели темы «Дикие животные».
Проекты Lego WeDo. Тема «Дикие животные». Фото education.lego.com
«Нападающий», «Вратарь», «Веселые болельщики» — модели темы «Игра в футбол».
Проекты Lego WeDo. Тема «Игра в футбол». Фото education.lego.com
«Спасение самолета», «Большое бегство», «Лодка на бурном море» — модели темы «Приключения».
Проекты Lego WeDo. Тема «Приключения». Фото education.lego.com
Приобретение ресурсного набора существенно расширяет возможности. С ним дополнительно можно собрать проекты: «Кран», «Колесо обозрения», «Дом и машина» и другие.
Проекты Lego WeDo: «Колесо», «Кран», «Машина и дом». Фото education.lego.com
Программирование Lego WeDo
Программная среда Lego Education WeDo (Lego Education WeDo Software) графическая. В ней не нужно писать код — только drag-and-drop перетаскивание блоков. Это, безусловно, более понятный формат программирования для детей — начинающих робототехников.
Программирование в среде Lego WeDo
Программное обеспечение Lego Education WeDo создано на основе LabVIEW. Возможность создания циклов, ветвлений присутствует. Конечно, нет никаких массивов и сложной математики. Этакое введение в программирование в форме игры.
Например, у мотора в программе можно менять направление вращения и мощность, задать издаваемые звуковые сигналы и вывод сообщений на экран.
Программирование с Lego WeDo
Программное обеспечение не входит в базовый набор, его нужно приобретать отдельно. Если в процессе обучения будет использоваться один компьютер, требуется приобрести лицензию на одно рабочее место. Использовать программное обеспечение на всех компьютерах учебного заведения позволяет многопользовательская лицензия.
Upd. 16.03.2017: С января 2017 года все программные продукты и методические материалы LEGO Education стали распространяться бесплатно. Их можно скачать с сайта LEGO Education.
Программное обеспечение Lego WeDo
Совет от Занимательной робототехники: можно использовать и ПО сторонних производителей. Например, Скретч, который бесплатен и открывает пользователям больше возможностей. Правда, он немного сложнее для освоения.
Учебные материалы Lego Education WeDo
Лего традиционно отличается не только качественной механикой конструкторов, но и проработанными методическими материалами.
Используя созданные Lego Education учебные материалы, можно не только научить детей собирать модели по инструкции, но и дать знания из многих областей. Например, тема «Удивительные механизмы» знакомит детей с механикой. Ученики изучают ременные, зубчатые, кулачковые передачи, рычаги. На занятиях темы «Дикие животные» дети «оживляют» игрушки с помощью датчиков. Тема «Игра в футбол» посвящена изучению математики. Тема «Приключения» развивает языковые навыки. Разработанные Lego Education занятия используют проектный формат учебной деятельности.
Комплект занятий и книга учителя входят в состав программного обеспечения. Для занятий с детьми старше 8 лет можно дополнительно приобрести методические материалы, содержащие усложненные задания.
Upd. 16.03.2017: С января 2017 года методические материалы LEGO Education стали распространяться бесплатно. Их можно скачать с сайта LEGO Education.
Комплект учебных проектов Lego WeDo 8+
На сайте Lego есть цитата Митча Резника, профессора педагогики, директора Педагогической медиалаборатории Массачусетского технологического института:
LEGO Education WeDo служит отличной платформой для развития у учеников ключевых навыков XXI века, являясь несомненно лучшей робототехнической системой для начальной школы.
Где купить и сколько стоит Lego WeDo
Образовательный конструктор Lego WeDo, ресурсные наборы и программное обеспечение, а также другие образовательные наборы лего можно приобрести у специализированных продавцов Lego Education. В магазинах игрушек продукция Lego Educatiom встречается реже. Например, по специальной цене WeDo продает Ptuka.ru.
Рекомендованные Lego Education цены: базовый набор 9500 рублей, ресурсный — 4100 рублей, однопользовательская лицензия ПО — 7000 рублей, многопользовательская — 19 300 рублей.
Upd. 16.03.2017: С января 2017 года все программные продукты и методические материалы LEGO Education стали распространяться бесплатно. Их можно скачать с сайта LEGO Education.
Для образовательных учреждений чаще всего действуют специальные условия.
В следующей серии…
Мы решили попробовать освоить конструктор Lego WeDo с ребенком 3,5 лет. Что из этого вышло, а также ответ на вопрос, стоит ли покупать WeDo для домашнего использования, читайте в следующей части.
Александр С. Гагарин
Читайте также
14 комментариев к статье “Робототехника для малышей с Lego WeDo. Часть 1: обзор и возможности”
В нашем центре мы преподаём робототехнику уже для детей с 4 лет (в качестве эксперимента) на базе конструктора Lego Education WeDo. Дети такого возраста хорошо находят и классифицируют нужные детали, могут собрать простые конструкции. Проблема возникает при сборке, где для соединения деталей надо приложить некоторое усилие (например, два блока соединяются двумя соединительными штифтами с втулками) — это связано со слабо развитой костной и мышечной системой рук (согласно возрастной физиологии). В программировании тоже минус — так как никакого чёткого осмысления в этом возрасте нет (по определению логических связей и умении ими оперировать), так как в возрасте от 3 лет, согласно методическим рекомендациям, начинаются занятия на развитие когнитивного мышления, мелкой моторики, наглядно-образного мышления (всё это развивается в детском саду или детских центрах, или дома при интенсивном участии родителей). И в ходе этих занятий, в среднем, только к 5 годам уже сформировывается фундамент в физическом и умственном развитии. Как раз для сравнения ребёнок 5 лет к такому конструктору уже подходит осмысленнее, возникает сильный интерес в графическом программировании, доминирует также и исследовательская часть. По нашему опыту — минимальный порог 5 лет. Все говорят что данный конструктор только для малышей — это не так, он и для взрослого поколения тоже полезен…
У знакомых ребенок (5 лет) занимается в кружке с леговиду, им очень нравится. Я решила попробовать позаниматься дома, посмотрим что из этого выйдет))