Обзор железок для занятий робототехникой с детьми
Время на прочтение
UPD: к нижеприведенному материалу поступило множество дельных замечаний, поэтому он был полностью переработан: habrahabr.ru/company/makeitlab/blog/252015
Сейчас мы готовим новую площадку для детских занятий. В процессе подготовки стал вопрос выбора платформы, на которой будем обучать. По такому случаю мы подготовили обзор имеющихся платформ с обоснованием выбора. Документ, вроде, интересный получился, решил его здесь опубликовать. Некоторые вещи изложены сильно упрощенно, поскольку текст предназначен не только для хардкорных технарей.
Lego
По нашему опыту Лего хорош для детей до 7 класса, тем, кто постарше, лучше что-то другое.
Fishertechnic
http://habrahabr.ru/company/neuronspace/blog/243929/
В целом повторяет идеологию Lego. По сравнению с ним имеет ряд интересных дополнительных элементов: пневмоприводы, хемотроника, ионисторы, электрохимические суперконденсаторы и др. Есть специальные комплекты, моделирующие разного рода производство. Если Лего — это общеразвивающая игрушка, то fischertechnik больше инженерно развивающая, однако по прежнему игрушка.
Есть и другие конструкторы, основной смысл которых — демонстрировать детям какие-то отдельные интересные инженерные элементы. Они имеют достаточно узкое применение, мы их особо не изучали.
Стоимость Fishertechnic примерно соответствует стоимости Лего.
Arduino
Arduino — самая распространенная платформа для взрослой робототехники и электроники, вторая по распространённости среди детей. Разработка полностью открытая, у нее есть множество ответвлений.
Можно выделить три направления работы детей с Ардуино:
Raspberry Pi и аналоги
Raspberry Pi — это компьютер под управлением операционной системы Linux, имеющий размеры баковской карты. На нем можно запускать те же программы, делать те же вычисления, что и на настольном компьютере (есть видеовыходы, аудиовыходы, USB). Малые размеры вкупе с низким энергопотреблением позволяют устанавливать его на подвижных роботов.
Raspberry поддерживает язык программирования Python. Это наиболее перспективный учебный язык программирования. На западе учебные заведения постепенно переводят на него свои учебные программы. Поддержка этого языка, по нашему мнению, является главным достоинством Raspberry.
Преимущества Raspberry перед Ардуино описаны выше. Недостатки следующие:
Raspberry имеет множество аналогов, среди них Raspberry самая дешевая и распространенная. Последняя версия Raspberry по своим характеристикам ничем особо не уступает аналогам, поэтому мы работаем с ней.
Наиболее перспективным направлением сейчас является совмещение Raspberry и Ардуино. Существуют следующие варианты:
Стоимость первого варианта за западе — около 50$, второй вариант — 75$; третий — 100$; четвертый — 60$. ( Чтобы получить стоимость в России эти цены нужно умножить примерно на 2.) При этом последний вариант предоставляет наибольшие возможности и гибкость.
Например, может быть реализован следующий сценарий использования: сначала, когда ребенок только начинает заниматься робототехникой, он работает с Ардуино в графической среде программирования; далее, когда он вырастает из графической среды, подключаем к ардуине Raspberry, и ребенок начинает программировать на Python, использовать различные дополнительные возможности. Если дорогая Raspberry недоступна, ребенок может программировать имеющуюся ардуину на С++.
Механические конструкторы для Arduino и Raspberri
Наиболее известный — это Huna Тор:
По сути, это старый советский металлический конструктор на винтах (к слову у него помимо ардуины есть и собственный контроллер). Похожий на него конструктор предлагает Трик: blog.trikset.com/p/blog-page_6355.html
На наш взгляд, наиболее перспективным является недавно появившийся конструктор Multiplo. В отличии от других конструкторов у него основные детали не металлические, а вырезаны из трехмиллиметрового пластика. Благодаря этому их можно вырезать самостоятельно на специальном станке (тем более, что 3Д-модели деталей выложены в открытый доступ, проект опенсорсный). Если специальный станок недоступен, детали можно вырезать руками с помощью лобзика и дрели.
Помимо винтов в Multiplo широко используются пластиковые заклепки, благодаря этому собирать конструктор гораздо интереснее и быстрее.
Стоимость Huna с Ардуино на борту примерно соответствует стоимости Лего. Стоимость Multiplo с Ардуино на борту примерно в полтора раза ниже.
Преимущества конструкторов на винтах перед Лего:
Недостатком является то, что на винтах сборка конструктора идет несколько медленнее и менее интересно.
Заключение
Мы остановились на варианте arduino + Raspberry Pi + конструктор Multiplo.
До седьмого класса нужно что-то другое, этот вопрос мы пока мало изучали.
Если стоит задача привить интерес к каким-то узким отраслям промышленности, то нужен Fishertechnic или аналог.
Если стоит задача научить детей самих нарезать и печатать детали, то за основу лучше брать Multiplo.
