Робокурс: обучаем детей программированию и робототехнике
Как то на юге седой старец дал мне совет как выбирать арбуз. Он сказал, что выбирать надо не арбуз, а продавца. Пока курсы робототехники ведут люди, выбирать надо людей. Я знаю с десяток преподавателей робототехники из разных школ и городов. Хочется рассказать про один кружок, который мне особенно понравился.
Когда я писал материал про FISCHERTECHNIK, я познакомился с замечательными людьми из детского центра инженерного творчества РОБОКУРС и побывал на одном занятии в этом центре. Потом было несколько посиделок за чаем, разговор про старые советские книги (кто помнит «Программышку»?), узнал много нового про историю блок-схем (кто знает в каком году их изобрели?), про кремниевую долину, кибернетику и будущее образования.
Видя с каким железом ловко управляются гики-малявки, возникла легкая зависть, что у них есть такие курсы. Ничего, зато у нас были видеосалоны, пистоны и пейджеры. В моем детстве было успехом прикрутить к куску пенопласта вот такой моторчик
Как раз первое сентября, мне захотелось поделиться чем-то полезным с читателями и я привожу часть моей беседы с основателем и преподавателем Робокурса. Чему учить детей, чтобы у них получился не Т-800 (или не дай бог T-1000), а как минимум TARS.
Рассказывает Григорий Зайцев, соучредитель компании.
Откуда взялся РОБОКУРС?
Начать, я думаю, стоит издалека — с того момента когда мы закончили МГТУ Баумана и, что называется, отправились в реальную жизнь работать по специальности. Однако подключиться к реальной работе у нас получилось не сразу. Вот я лично потратил, наверное, полгода на то, чтобы познакомиться с современными средствами промышленной автоматизации, которые использовались на практике на предприятии. Я бегал хвостиком за инженерами, вникал во все процессы, знакомился с железками и учился разрабатывать софт для контроллеров. Потому что ничего этого мне, к сожалению, во время учебы не дали. У нас была отличная подготовка по фундаментальным наукам, была теория автоматического управления, но эту теорию мы нигде на практике не применяли. В результате я потратил кучу времени — своего и работодателя.
Уже потом, через много лет, когда было выполнено много проектов в области автоматизации технологических процессов в промышленности, мы, путешествуя по Германии, случайно столкнулись с конструкторами FISCHERTECHNIK. Это была какая-то выставка моделей, собранных энтузиастами, и мое внимание привлек макет прокатного стана. В этот момент в голове что-то щелкнуло и в результате возникла идея — объединить модели из конструкторов и промышленные контроллеры чтобы получился единый комплекс для практикумов по промышленной автоматизации. Путь к реализации этой идеи был сложным и не таким быстрым, как этого хотелось.
В какой-то момент, когда мы уже активно занимались дистрибуцией инженерного конструктора FISCHERTECHNIK, нам стали задавать вопросы: «Вот у вас есть хорошие конструкторы, в красивых коробках, вы даже инструкцию для них перевели на русский, но как с ними работать? Как организовать образовательный процесс с их помощью?». Сначала мы наивно рассчитывали, что кто-нибудь воодушевится и разработает авторскую методику, авторский курс по использованию наших конструкторов, но через некоторое время поняли, что придется все делать самим. Решили сделать пилотную площадку, где можно было демонстрировать, как работать с конструкторами FISCHERTECHNIK. Повесили объявление и начали разрабатывать методику.
Из чего состоит программа Робокурс?
В первую очередь Робокурс — это программа занятий. Всего у нас разработано 25 занятий, сгруппированные в 5 курсов.
Первые два курса — ознакомительные. Узнаем, какие бывают роботы, чем они отличаются от тех роботов, которые встречаются в кино и компьютерных играх, узнаем, каких роботов мы будем строить. Знакомимся с основами конструирования, собираем простые модели, подключаемся к компьютеру, учимся составлять алгоритмы для управления собранными моделями. Все модели связаны с реальной жизнью. Не киборги, динозавры, птички, крокодилы, а реальные вещи — светофор, шлагбаум, стиральная машина, автоматический пресс. За одно занятие ребенок успевает собрать модель, запрограммировать ее и показать родителям результат.
Третий курс. Он существенно отличается от первых двух тем, что у нас больше нет инструкций по сборке моделей. На первом занятии дети получают задание одинаковое для всех, но каждый решает задачу самостоятельно. Также для решения задачи третьего курса требуется разработать пользовательский интерфейс для собственной системы управления. Дело в том, что наш «клиент», который заказал разработку, весьма далек от программирования и ничего не понимает в блок-схемах. Поэтому нам надо сделать управление удобным и понятным.
Работа над проектом идет в течение пяти занятий, а потом происходит «защита» проекта. Для этого мы изучаем алгоритм защиты проектов: как представить свой проект, что рассказывать, как взаимодействовать с аудиторией, как отвечать на вопросы, что делать если ответа на вопрос нет. На защиту мы приглашаем родителей, и перед всей аудиторией дети защищают свои проекты.
Четвертый курс посвящен технологиям управления мобильными роботами. Теперь модели начинают перемещаться в пространстве. Сначала мы строим базовую тележку, устанавливаем на нее контроллер и учимся управлять роботом, чтобы он двигался по требуемому маршруту. Сначала мы используем таймеры, чтобы измерят пройденное расстояние, но со временем мы наблюдаем, что таймер не дает желаемой точности управления. Это связано с тем, что у моторов разные характеристики. И траектория часто не совпадает с желаемым маршрутом. Мы переходим на левел глубже и разбираемся, что находится внутри игрушечного мотора. Оказывается, там есть специальные импульсные датчики — энкодеры, с помощью которых можно измерять количество оборотов мотора. Эти датчики можно использовать для синхронизации вращения колес. Мы переходим от использования таймеров к энкодерам. В результате к пятому занятию четвертого курса наш робот всегда точно приходит в указанную точку.
На пятом курсе мы оснащаем робота оптическими сенсорами и учимся разрабатывать программы и алгоритмы для управления роботом, который движется по линии. Перед этим мы знакомимся с настоящими промышленными транспортными роботами, которые катаются складу и перемещают грузы, используя в качестве ориентира магнитное поле проводника, который лежит под полом. В своих проектах вместо магнитного поля мы используем черную линию. Таким образом у нас получается система с обратной связью. Для решения задачи дети разрабатывают алгоритм, реализующий простой релейный регулятор. В результате к пятому занятию наш робот ловко бегает по линии. Пятый курс закончен, что делать дальше? Правильный ответ — участвовать в соревнованиях или творческих проектах.
Заключительная часть
Вообще, наша задача (Робокурсов) заинтересовать детей самостоятельно заниматься конструированием, показать, что это не очень сложно. Наша особенность в том, что авторы учебной программы — это инженеры с большим опытом работы в промышленности. И весь свой инженерный опыт мы использовали для подготовки программы занятий.
Например, на одном из занятий мы собираем промышленный штамповочный пресс. В его системе безопасности используется так называемое двуручное управление, когда рабочий должен обязательно использовать две руки, чтобы запустить пресс. Чтобы не было свободной руки, которую можно случайно придавить механизмом. Мы повторяем эту схему и дополняем её световым барьером, в котором используется фототранзистор. Получается двухуровневая система безопасности.
Наша методика разработана с учетом того, что конструктор — это ограниченный ресурс. Его нельзя занимать на длительное время, т.к. если мы заняли конструктор для одного проекта, то для другого нам потребуется приобрести еще один набор. Чтобы этого не происходило мы подобрали модели для сборки на занятиях таким образом чтобы дети успевали собрать конструкцию, составить и проверить алгоритм управления и затем разобрать модель за одно занятие. Это обеспечивает рациональное использование ресурсов и существенно сокращает издержки.
Любой человек или организация могут обратиться к нам за консультацией по вопросам открытия собственных Робокурсов на правах франшизы. Для этого у нас есть методика, все необходимое оборудование и автоматизированная CRM-система для управления занятиями.
Контакты
Если у вас есть малявка 7–13 лет, то вам сюда
Сайт — robokurs.ru
Группа — vk.com/robo_kurs
