Почему робототехника — это круто (и даже ребенок справится!) Объясняем на примере fischertechnik

Робототехника уже повсюду — но мало кто знает, как она устроена. Самый действенный способ разобраться — попробовать запрограммировать робота самому. Вместе с компанией fischertechnik, которая выпускает конструкторы для инженерного творчества, объясняем, чему вы и ваш ребенок сможете научиться.

Сможете разобраться, как программировать при помощи блок-схем

Программирование — это, возможно, самое главное при создании робота (и вообще полезный в XXI веке навык, которому стоит учиться с детства). Чтобы разобраться в том, как оно устроено, нужно найти простой подход к созданию алгоритма. Блок-схемы — это как раз такой случай. Они представляют собой графические изображения, составленные из последовательности действий (блоков), которые должна выполнять программа. Это универсальный язык, который помогает научиться последовательно выстраивать алгоритм действий — и запрограммировать робота делать то, что от него требуется.

В конструкторах из серии «Робототехника» для программирования используется визуальный редактор ROBO Pro. В нем есть библиотека базовых элементов — переменные, таймеры, циклы, развилки, действия с выходами контроллера и другие. Все элементы можно использовать для составления собственных алгоритмов в виде блок-схем — и понять, как с ними работать, детям будет несложно. Такие конструкторы используются не только дома, но и в школе.

Научитесь создавать автоматические устройства вроде светофоров и шлагбаумов

Лучше начать программирование робота с чего-нибудь простого. К примеру, светофор или шлагбаум — это тоже роботы, автоматически выполняющие однотипные действия. Разобравшись при помощи инструкции с тем, как работает такой робот, можно понять и принцип действия его «старшего брата» в городских условиях, а также множества других подобных устройств.

Например, правильно запрограммированный шлагбаум будет подниматься и опускаться по команде, светофор — переключать свет автоматически или при нажатии на кнопку, а маяк — мигать. Из «Стартового набора» fischertechnik можно построить 12 таких устройств (последовательно, а не все вместе). Набор предназначен для учащихся начальных классов — они смогут освоить базовые области электроники, автоматики и робототехники. Интерфейс специально упрощен для детей: например, иконка с зайчиком означает «быстрее», а иконка с черепашкой — «медленнее».

Сконструируете автономного робота, который сам знает, куда ему двигаться. Например, марсоход!

Запрограммировать можно даже автономного робота, который будет двигаться по заданному алгоритму. Самый простой пример — это марсоход, который ездит по определенной траектории. Оснащенный датчиками и камерой, такой робот представляет собой простейшую систему компьютерного зрения — и может перемещаться без ручного управления.

В «Наборе первооткрывателя» есть план по сборке 14 роботизированных машин, которые управляются дистанционно или же действуют автономно. С таким набором ребенок может начать готовиться к колонизации Марса прямо у себя в комнате, но придется потрудиться как следует, чтобы запрограммировать сложный контроллер. По сравнению со «Стартовым набором» здесь гораздо больше возможностей, но лучше сперва научиться собирать простые модели, а затем уже переходить к марсоходу.

Создадите систему «умного дома» — от термометра до камеры. И сможете наблюдать за всем издалека

Когда мы говорим про роботов, все обычно представляют киборгов из будущего или кого-то вроде трансформеров. На самом деле роботом может быть даже привычное устройство, например термометр, — и задача таких роботов в том, чтобы упрощать людям жизнь. Такие устройства часто объединяют под общим названием «умный дом», потому что они могут следить за различными состояниями в доме — от температуры до качества воздуха — и передавать информацию хозяину всевозможными способами, от сообщений до фотографий.

Освоив программирование на блок-схемах, можно научить модель измерять температуру, влажность, давление и качество воздуха, а еще — определять уровень шума и освещения. Модели, собранные из конструктора «Умный дом», умеют еще и анализировать результаты измерений — и сообщать, если какие-то значения вышли из заданной нормы. Кроме того, камера может улавливать движения и включать тревогу, если заметила «нарушителей периметра». Контроллер конструктора можно подключить к интернету и просматривать графики и фотографии из любой точки мира — так ребенок сможет следить за состоянием своей комнаты, даже если уедет на каникулы.

Освоите законы физики на наглядных примерах пневматических и вакуумных машин

Детский конструктор может помочь разобраться в физических законах — и покажет, как они применяются на реальных заводах. Например, робот-сортировщик — это машина, которая сортирует детали с помощью вакуумных присосок и датчиков, определяющих цвета.

В конструкторе «Электропневматика» есть и робот-сортировщик, и пневматический мотор, и маршрут с препятствиями для шариков, а еще — пинбол-автомат. Он создан как раз для того, чтобы познакомить ребенка с устройством пневматических и вакуумных машин. Но устроен уже сложнее, чем предыдущие примеры роботов, — придется хорошо постараться. Научиться основам пневматики помогут и конструкторы из серии «Профи».

Узнаете, как действуют роботы в современной промышленности и логистике

На любом крупном производстве (будь то производство колбас или зажигалок) и на продвинутых складах большую часть работы выполняют не люди, а роботы. Например, у Amazon есть распределительные центры, где людей почти нет, а разгрузкой и сортировкой товаров занимаются автоматические машины. Но чтобы познакомиться с их базовым устройством, ехать туда не обязательно: можно собрать их игрушечные прототипы.

Из набора «Автоматические роботы» можно построить четыре манипулятора, способных по-разному захватывать и перемещать детали. Дополнить мини-завод можно роботом-сортировщиком из набора «Электропневматика».

Сможете построить собственного робота — и принять участие в соревнованиях

Собирать роботов по инструкции интересно, но делать так совсем не обязательно. Робототехника — это круто, потому что собрать можно все, на что хватит фантазии. Собрав коллекцию деталей из разных наборов, можно сконструировать собственного робота, который будет делать что-то новое и необычное — от сортировки карандашей до игр с котом. Нужно лишь подключить фантазию. К тому же рабочие тетради для некоторых конструкторов помогут освоить физику путем экспериментов значительно раньше, чем в школе начнутся уроки по этому предмету.

Все детали из конструкторов fischertechnik сконструированы по системе «ласточкин хвост»: они могут цепляться друг к другу с любой стороны в той последовательности, которая нужна начинающему инженеру. Кроме того, каждую из деталей, в том числе все датчики, камеры и контроллеры, можно докупить отдельно, заказав их по артикулу из инструкции.

Свежие идеи и вдохновение можно почерпнуть на любых робототехнических соревнованиях — их довольно много. А научившись создавать по-настоящему крутых роботов, можно принять участие в международных состязаниях вроде RoboCup.

Конструкторы fischertechnik производятся в Германии. К некоторым сериям начиная с «Профи» прилагаются рабочие тетради с информацией о предмете и заданиями — их можно скачать здесь. Узнать больше о конструкторах fischertechnik можно в блоге. А еще — принять участие в творческом конкурсе, который продлится до 10 января 2019 года. Для читателей «Медузы» до 1 января (включительно!) скидка 10% на наборы fischertechnik по промокоду meduza.