Сравнение образовательных наборов робототехники. Обзор детских образовательных наборов робототехники

• Название: Обзор детских образовательных наборов робототехники
• Дата: 17.05.2023
• Размер: 4.4 Mb.
• Имя файла: Сравнение образовательных наборов робототехники.docx
• Тип: Обзор; #1138775

1. Обзор детских образовательных наборов робототехники

Образовательная робототехника

Робототехника - универсальный инструмент для образования. Вписывается и в дополнительное образование, и во внеурочную деятельность, и в преподавание предметов школьной программы, причем в четком соответствии с требованиями ФГОС. Подходит для всех возрастов - от дошкольников до профобразования. Причем обучение детей с использованием робототехнического оборудования - это и обучение в процессе игры и техническое творчество одновременно, что способствует воспитанию активных, увлеченных своим делом, самодостаточных людей нового типа. Немаловажно, что применение робототехники как инновационной методики на занятиях в обычных школах и в детских садах, учреждениях дополнительного образования обеспечивает равный доступ детей всех социальных слоев к современным образовательным технологиям.

Образовательная робототехника дает возможность на ранних шагах выявить технические наклонности учащихся и развивать их в этом направлении.

Робототехнику можно использовать в начальном, основном общем и среднем (полном) общем образовании, в области начального профессионального образования, а также специального (коррекционного) обучения.

Одной из важных особенностей работы с образовательной робототехникой должно стать создание непрерывной системы - робототехника должна работать на развитие технического творчества, воспитание будущего инженера, начиная с детского сада и до момента получения профессии и даже выхода на производство.

Соревнования по робототехнике

Одним из важных аспектов стимулирования детей к самостоятельному развитию творческой мыслительной деятельности и поддержанию интереса к техническому обучению является их участие в конкурсах, олимпиадах, конференциях и фестивалях технической направленности.
Существует целая система соревнований по робототехнике разного уровня: региональные, межрегиональные, всероссийские, международные.

Соревнования по робототехнике отличаются от других конкурсных мероприятий по нескольким параметрам:

Зрелищность: ребенок видит положительную работу своих сверстников, передовые инженерно-технические достижения, новые решения в области робототехники.

Состязательность: позволяет выявить наиболее подготовленную команду, способную оперативно решить поставленную тренером (организатором) задачу.

Азартность: стремление детей к лидерству, опережению своих сверстников, быстрому и бескомпромиссному решению поставленной задачи как нельзя лучше проявляется во время соревнований по робототехнике.

LEGO

LEGO Group — датская частная компания, основанная в 1932г. Занимается производством одноимённых серий развивающих игрушек, представляющих собой наборы деталей для сборки и моделирования разнообразных предметов — конструкторов.

LEGO Mindstorms - конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота. Впервые представлен компанией LEGO в 1998 году. Через 8 лет (2006) в свет вышла модель LEGO Mindstorms NXT 1.0, в 2009 — LEGO Mindstorms NXT 2.0, а в 2013 — LEGO Mindstorms EV3.

Наборы LEGO Mindstorms комплектуются набором стандартных деталей:

• 
  Строительные элементы LEGO® Technic 
  
• 
  Сервомоторы
  
• 
  Датчики: ультразвуковой, гироскопический, касания, цвета
  
• 
  Перезаряжаемая аккумуляторная батарея
  
• 
  Колеса
  
• 
  Соединительные кабели
  
• 
  Инструкции по сборке
  

Наборы делятся на базовый и ресурсный. Базовый составляется по нескольким версиям: версия для полной продажи, и версия для обучающего набора. Создание обеих версий ведет к постройке того или иного конструктора. Расширенный набор состоит из многих маленьких деталей.

ROBOTISOLLO

ROBOTIS OLLO – образовательный робототехнический конструктор с обширными возможностями для начинающих. Основной принцип наборов OLLO заключается в использовании унифицированных компонент – стандартных деталей и заклепок для их соединения. Благодаря этому можно легко объединять наборы между собой и разрабатывать удивительные конструкции и механизмы.



Наборы семейства OLLO обладают уникальными отличительными чертами, выделяющими их среди прочих наборов. Особенность OLLO заключается в крепежных элементах – конструктор состоит из перфорированных пластиковых пластин и «заклепок» для их соединения.

Уникальность «заклепок» заключается в том, что благодаря им создаются основные соединения – как фиксированные, так и подвижные. Помимо заклепок в состав наборов входят угловые скобы, шкивы и оси, а также уникальные элементы – такие как зубчатые колеса, прорезиненные колеса, батарейные отсеки и т.п.

Среди линейки этих роботов интерес для нас представляют такие виды как:

• 
  Robotis OLLO Figure (для детей от 7 лет);
  
• 
  RobotisOLLOAction (для детей от 8 лет);
  
• 
  Robotis OLLO Explorer (для детей от 10 лет);
  
• 
  Robotis OLLO Starter (для детей от 8 лет);
  

Robotis OLLO Figure - простой и доступный конструктор в линейке OLLO. Набор позволяет собрать 13 различных мультипликационных героев.

Robotis OLLO Action - недорогой конструктор в линейке OLLO, оснащенный электромотором, благодаря которому становится возможным привести в движение созданную модель. Набор позволяет собрать 8 моделей роботов и предназначен для детей возрастом от 8 лет.

Robotis OLLO Explorer - продвинутый обучающий конструктор в линейке Robotis OLLO. Данный конструктор дает возможность изучить основные принципы проектирования роботов и робототехнических систем. Комплект содержит программируемый блок управления, набор сенсоров и пару электродвигателей, приводящих любой из механизмов в движение.

Robotis OLLO Starter – младшая модель в линейке образовательных конструкторов OLLO. В комплект входит обучающее пособие с инструкциями по сборке различных моделей и комментариями, разъясняющими основные физические принципы и законы. Robotis OLLO Starter – наилучшее решение для интеграции робототехники в образовательный процесс. Набор предназначен для детей возрастом от 8 лет.

BioloidSTEM

Образовательный комплект Bioloid STEM - один из наиболее продвинутых наборов для средней возрастной категории учащихся. Комплект предназначен для детей от 10 лет и не имеет верхней возрастной планки в принципе, как любой из наборов Bioloid. Наборы Bioloid успешно применяются по всему миру, начиная со средней школы и заканчивая ВУЗами.

Отличительная особенность этого набора в том, что на его базе можно разработать и сконструировать многостепенной подвижный механизм, состоящий из 25 сочленений минимум. Подобного рода задачи невозможно решить ни на одном из наиболее популярных наборов, в том числе и на Lego NXT.

Отрицательным фактором является отсутствие простого программного обеспечения для детей 12-16 лет, которое можно было бы применять без специальных знаний языков программирования. Так же важно отметить, что процесс сборки модели достаточно трудоемкий и длительный.

Важнейшим преимуществом является расширяемость функционала набора и количества решаемых на его базе задач, совместимость с остальными наборами от ROBOTIS. Важно заметить, что наборы OLLO и Bioloid конструктивно совместимы со STEM, но не наоборот.

Программирование набора осуществляется в среде разработки RoboPlus аналогичным образом, как и для наборов OLLO.

ROBOROBO

Компания ROBOROBO известна как производитель обучающих робототехнических наборов.

Отличительная особенность конструкторов этой марки в том, что компоненты набора выполнены из текстолитовых блоков. За счет этого собранные модели отличаются хорошим запасом прочности.



Конструктор ROBOROBO существует в пяти разных комплектациях. Все наборы включают в себя текстолитовые пластинки, гусеницы, колеса, металлические крепежи, уголки, DC моторчики и сервоприводы, контроллер, пульт ДУ и программное обеспечение.

HUNA

HUNA − достаточно молодая компания из Кореи, тем не менее, уже достигшая не малых успехов на мировом рынке робототехнических конструкторов. Основное отличие наборов в том, что все конструкторы HUNA оснащены электронными составляющими.

Компания Huna выпускает наборы следующего вида:

Fun&Bot – простой и доступный набор. Включает в себя блоки из ABC-пластика, материнскую плату, пульт управления и DCдвигатели. Для детей от 4 лет. 3 разных

KICKY – продвинутый обучающий конструктор. Больше деталей, чем Fun&Bot, добавлены сенсоры: микрофон и ИК - сенсор. Для детей от 6 лет.

Class – в этом наборе начинается знакомство ребёнка с программированием. Уникальность его состоит в том, что в комплекте есть в наличии две платы - программируемая и непрограммируемая. В этом наборе добавлены новые сенсоры: CDS сенсор, сенсор касания, светодиод и гудок. Для детей от 6 лет.

TOP - данный робототехнический набор отличается от набора Class тем, что состоит из металлических блоков, крепящихся между собой с помощью болтовых соединений, больше деталей и сенсоров.

MRT3–это новая версия набора Class. В этом наборе новые материнские платы (прошитая и с возможностью прошивки).



Сравнение детских образовательных наборов робототехники

Цены взяты с интернет магазинов:

• 
  Educube образование в кубе (educube.ru)
  
• 
  Robomesto.ru игрушки нового поколения (Robomesto.ru)
  
• 
  NanoJam.ru
  
• 
  RobotGeeks.ru
  

LEGO Mindstorms Education NXT 2.0 – базовый набор

Возраст: 8+

Достоинства:

• 
  За основу взята фирменная база LEGO Techniс.
  
• 
  Проводятся множество соревнований (международные, всероссийские, региональные).
  
• 
  Подходят детали и сенсоры от старой модели.
  
• 
  Управление с помощью смартфона
  

Недостатки:

• 
  Высокая цена набора (24900 руб.)
  
• 
  В набор не входит программное обеспечение и зарядка для аккумулятора (2500 руб.)
  
• 
  Высокая цена ресурсного набора (7900 руб.)
  

LEGO Mindstorms Education EV3 – базовый набор

Возраст: 10+

Достоинства:

• 
  За основу взята фирменная база LEGO Techniс.
  
• 
  Множество материалов (курсы, презентации, задания)
  
• 
  Проводятся множество соревнований (международные, всероссийские, региональные).
  
• 
  Подходят детали и сенсоры от старой модели.
  
• 
  Возможность почти безграничного конструирования.
  
• 
  Управление с помощью смартфона
  
• 
  Можно использовать другие среды программирования (RobotC, NI LabVIEWLego MINDSTORMS, ROBOLAB и т.д.)
  

Недостатки:

• 
  Высокая цена набора(31300 руб.)
  
• 
  В набор не входит программное обеспечение и зарядка для аккумулятора (2500 руб.)
  
• 
  Высокая цена ресурсного набора (9500 руб.)
  

ROBOTIS OLLO Explorer

Возраст: 10+

Достоинства:

• 
  Из набора можно собрать 24 модели робота.
  
• 
  Проводится международное дистанционное соревнование SteamCup.
  
• 
  Подходят детали и сенсоры от старой модели.
  
• 
  Бесплатное программное обеспечение
  

Недостатки:

• 
  Высокая цена набора (16000 руб.)
  
• 
  Сложная среда программирования С-подобный язык.
  
• 
  Не проводятся всероссийские и региональные (Соревнования)
  
• 
  Программное обеспечение на английском языке
  
• 
  Высокая цена ресурсного набора (14000 руб.)
  

ROBOTIS BIOLOID STEM Standard

Возраст: 10+

Достоинства:

• 
  Из набора можно собрать 16 моделей робота.
  
• 
  Проводится международное дистанционное соревнование SteamCup.
  
• 
  Подходят детали от наборов OLLO.
  
• 
  Бесплатное программное обеспечение.
  

Недостатки:

• 
  Высокая цена набора (26000 руб.)
  
• 
  Сложная среда программирования С-подобный язык.
  
• 
  Проводятся только международные соревнования.
  
• 
  Программное обеспечение на английском языке.
  
• 
  Высокая цена ресурсного набора (21000 руб.)
  

RoboRobo ROBOKIT №1

Возраст: 7+

Достоинства:

• 
  Низкая цена набора (9100) руб.
  
• 
  Конструирование с помощью металлических крепежей и текстолитовых пластинок.
  
• 
  Из набора можно собрать 12 моделей робота.
  
• 
  Бесплатное программное обеспечение
  
• 
  Имеется ресурсный набор (8000 руб.)
  

Недостатки:

• 
  Сложная среда программирования С-подобный язык.
  
• 
  Проводится мало соревнований, есть несколько региональных.
  
• 
  Программное обеспечение на английском языке
  
• 
  Программирование ограниченное.
  

Huna Robo MRT3 1+2+3+4

Возраст: 7+

Достоинства:

• 
  Возможность присоединения блоков с шести сторон
  
• 
  Из набора можно собрать 12 моделей робота.
  
• 
  Все наборы можно совместно использовать (металл и пластик)
  
• 
  Бесплатное программное обеспечение
  
• 
  Во всех наборах есть наглядные руководства по построениям моделей робота и описания деталей в виде красочных диалогов и рассказов.
  
• 
  Программное обеспечение на русском языке.
  

Недостатки:

• 
  Высокая цена набора (19900 руб.)
  
• 
  Слишком простая среда программирования по сравнению с другими наборами.
  
• 
  Проводится мало соревнований, есть несколько региональных и международных.
  
• 
  Некоторые соединенные детали невозможно разъединить без помощи взрослых.
  

1.2 Сравнительный анализ языков программирования для образовательных наборов робототехники

NXT-G

С NXT поставляется графическая среда разработки на базе LabView - NXT-G. Поддерживаемые операционные системы - Windows и Mac. Среда разработки NXT очень простая и рассчитана на ребят, не обладающих специальными знаниями по информатике и не знакомых с программированием.



В среде NXT-G каждая команда роботу представлена в виде графического блока. Пример команды для мотора – включить мотор на 3 секунды или включить мотор на 4 оборота. Команда для сенсора зависит от типа сенсора. Например, для датчика освещенности команда может звучать так – скажи, какова освещенность комнаты, а для датчика расстояния – скажи, какое расстояние до препятствия. Составив последовательность таких блоков, можно создать программу – запрограммировать робота.

Русский язык поддерживается.

ROBOLAB

Программа RoboLab основана на более мощной программе LabView — это мощная среда программирования, используемая инженерами и учёными в исследовательских институтах и промышленности.

В 1997 году, когда NASA рассекретила свою программу SOJOURNER

ROVER’S, выяснилось, что для обеспечения ориентации, приземления и функционирования космических аппаратов применялась программа LabVIEWNationalInstruments (Техас, США).

Программу разработали три фирмы:

• 
  TuftsUniversityCollegeofEngineering
  
• 
  LEGO Group
  
• 
  NationalInstrumentsLabVIEW
  

RoboLab — это упрощенная модель для программирования ЛЕГО-компьютера, которая будет понятна детям. Robolab является языком высокого уровня. Язык чем-то напоминает Си, но главное отличие RoboLab в том, что он базируется на графике вместо текстовых строк. В RoboLab вы сможете строить схемы и проводить расчеты, после чего тестировать их и переносить схему в программу для NXT.



Robolab – это многофункциональная графическая среда программирования, которая создана на основе LabView и ориентирована на самые разны е возрасты — от дошкольников до студентов. Robolab позволяет программировать несколько типов микроконтроллеров - ControlLab, RCX, NXT, также проводить независимые расчеты на компьютере.

LEGOMindstormsEV3

Программирование здесь тоже визуальное блочное основанное на графическом языке программирования LabVIEW, который позволяет создавать как простые, так и сложные программы. Можно создавать свои блоки с помощью инструмента MyBlocks. Максимальный размер программы – 16 блоков не считая блок начала программы и цикла. Работает ПО на MicrosoftWindows или AppleMacintosh. Русский язык поддерживается.



Образовательная версия ПО LEGO Mindstorms EV3, кроме программирования, позволяет собирать статистические данные с датчиков и записывать их в память микрокомпьютера или в реальном времени передавать их через USB кабель, Wi-Fi или Bluetooth. Собранные данные можно анализировать, строить по ним графики. Здесь есть мультимедийные уроки в помощь ученикам и преподавателям.

Русский язык поддерживается.

RobotC

Текстовый язык программирования, основанный на С, обладающий удобной средой разработки и предназначенный для работы с популярными робототехническими комплектами. LEGO Mindstorms (NXT, RCX, EV3), Cortex, InnovationFirst VEX и некоторые другие среды для программирования роботов имеют свои собственные уникальные языки, существенно отличающиеся друг от друга.

Все желающие перейти с одной платформы на другую вынуждены тратить время и силы на их изучение. Для решения этой задачи был создан кросс-платформенный язык программирования RobotC, отличающийся от стандартного C увеличенным набором команд по работе с устройствами контроллера.

Можно тестировать созданные программы на виртуальной среде.



Среда программирования RobotC является платной. Полнофункциональную 30-дневную демоверсию программного обеспечения для интересующей платформы можно найти на сайте RobotC. По истечению этого срока необходимо приобрести лицензию. Среда программирования содержит все необходимые руководства, примеры и файлы справки.

RoboPlus

Программируются роботы Robotis OLLO, как и все другие роботы компании, с помощью фирменного программного обеспечения RoboPlus. В состав программного обеспечения входят: RoboPlusTask – программная среда для написания и редактирования управляющих программ. Данная программа является основным инструментом для разработки программ для образовательных робототехнических модулей.



Программирование в RoboPlusTask осуществляется с помощью специализированного языка, подобного языку программирования С. Для удобства пользователя в RoboPlusTask в виде графических блоков реализованы базовые возможности набора, такие так таймеры, блоки обработки данных с датчиков, блоки передачи данных между устройствами и т.п, RobotPlusManager (настройка оборудования), RoboPlusMotion (программирование сложных движений робота), RoboPlusTerminal (терминал) и DynamixelWizard (настройка и калибровка сервоприводов).

Программное обеспечение бесплатное и на английском языке.
RogicProgram

Программируются роботы этой компании с помощью графического интерфейса в программе RogicProgram.



Программирование в RogicProgram визуальное блочное, позволяет создавать как простые, так и сложные программы.

Программное обеспечение бесплатное и на английском языке
HUNA-MRT

Программирование в MRT визуальное блочное, для создания простых программ. Основные команды: повтор, задержка, переход. Основной упор делается для программирования пульта управления, в котором задаются в команды для кнопок.

Программное обеспечение переведено на русский язык и распространяется бесплатно.