Сегодня я поведую вам о своем необычном опыте. О создании объединения(в простонародье — кружка) по робототехнике. Завязка истории начинается с моего небольшого преподавательского стажа в ВУЗ'е в качестве ассистента, в то время я вел микропроцессорную технику. Так вот, каким-то образом ВУЗ сохранил добрую память обо мне и порекомендовал в детский центр. В это время я уже работал на другой должности, в другом месте, но обучать детей таким интересностям… Тут уж не до отказов. В общем кое-как договорились на выходные дни.
Знакомство с кабинетом было примерно, как у автора (его статью я заметил значительно позже и умилялся похожим проблемам). Не было сети 12 В, только 220, но в остальном компоновка не плоха: парочка хороших приборов, компьютер, доска.
Не буду портить всем настроение и рассказывать, как я ходил по школам зазывая народ — весьма утомительное было занятие. Начну с приятного — первые занятия.
Программу кружка я смешал из методичек по микропроцессорной технике и различных статей на arduino.ru. Во время первого занятия, объяснил ребятам основы электричества, собрали макет светофора и начали его программировать. Сразу выяснялось, что с программированием у многих такие-же проблемы, как были и в ВУЗ'е, у детей младше 9 классов понимание появляется путем объяснения алгоритмов на реальных примерах, код читать не выходит. Некоторые индивиды разделились на группы по интересам, кто-то ушел в конструирование, кто-то в программирование. В течение первых занятий мы нашли и реанимировали робота, доставшегося от старых кружков. Вот видео, как оно работало:
Сразу после понимания основ, начали конструировать первого робота, занятий 2-3 было посвящено редукторам и способам передачи электроэнергии двигателям(подключение через драйвер двигателя и зачем это надо), задумка была стандартна- ездить по линии. Выявилась нехватка редукторов, моторов, батареек и прочих расходных материалов. Собирали на базе микроконтроллера arduino nano, первые двигатели робота — были хаками сервомашинок, т.к. других двигателей с редукторами у меня не было, платформу выпиливали из дерева. Путем долгих проб и ошибок был собран первый работоспособный образец:
Далее пользуясь моментом, объяснил ребятам, как можно организовать связь с компьютером посредством ком порта:
Следующие 4-5 занятий мы посвятили различным датчикам. В следствии появился апргейд робота, в результате, которого он смог останавливаться перед препятствием:
Наконец спустя 2 месяца нам пришли новые колеса и двигатели с ali. Мы решили полностью перекроить наше творение, выточили новую платформу.
Получился у нас вот такой красавец:
Программа у нас слегка там сбивается, да ещё и одно питание. Сейчас разнесли питание двигателей и логики, подправили код, видео не записывали, но двигаться стал значительно лучше. Кстати, трассу дети сделали из ватманов и черной изоленты.
Как раз под конец работы у нас проходил слет, на котором дети заняли первое место! Я был очень счастлив первым плодам.
Далее попытались собрать bluetooth робота, платформа была следующая:
К сожалению, робот у нас дальше данного вида не продвинулся, т.к. были проблемы с драйвером двигателя, возможно мы попробуем восстановить работу над ним.
Попутно, один ученик 4 класса собрал электронную игру "аккуратность", вот такой вышел экземпляр:
Т.к. мы до этих пор всё ещё изучали датчики, я начал объяснять ребятам, что возможно создавать не только роботов, на том, что они изучают, но ещё и различные умные уйстройства и приборы, отличной иллюстрацией стал собранный с учениками опытный образец измерителя влажности и температуры почвы:
Ещё мы успели блеснуть в юмористическом слете с таким видео:
После этого начались летние каникулы, во время которых пришлось немножко поработать, т.к. дети не хотели сидеть дома. С двумя самыми активными мы начали собирать трехколесную платформу для робота на базе esp8266. Программа для него совершенно нового образца, написали своего рода интерпретатор — приходящая строка формата 1:200&3:200 и т.д. разбирается на составляющие и выполняется. Первая цифра — действие(направление), вторая продолжительность. Промежуточный результат хотели записать на видео, но никак не удается вспомнит про это на занятии, уж очень мы увлечены.Главный результат этого проекта будет — Youtube трансляция, где пользователи своими комментариями смогут управлять роботом. Пока это всё в разработке и готово на 90%, не можем найти помещение для трансляции и хороший интернет.
Очень надеюсь, что найду единомышленников и преподавателей опытнее меня, хотелось бы с ними пообщаться! Также если есть ребята моложе 18 лет в Волгограде, милости просим в наше бесплатное казенное учреждение дополнительного образования.
Комментарии (48)
zte189
27.09.2016 10:50Да, я бы и сам с радостью сходил в такой кружок и ребёнка взял с собой. Если вдруг в Вологде занимается кто — напишите, пожалуйста. Вам успехов, пока непонятные люди желают запихать побольше православия в школьную программу — ваша работа — по-настоящему может пригодиться в дальнейшем.
osipov_dv
27.09.2016 11:27Хорошее дело, в качестве рекламы можно еще ролики на ютюбе выкладывать. Волгоград не маленький город, скорее всего и через них привлечете аудиторию, а может и спонсоров.
sergix
27.09.2016 11:31Учту, завлекать народ у меня плохо получается. Наверное, зря я начинал рассказывать, что придется и программировать и сидеть по 5-6 часов в субботу, когда они могут бездельничать и наслаждаться компьютерными играми :) Хотя и миниигры делали в рамках изучения программирования.
Aleksandr_Zh
27.09.2016 12:50+1Автору: Сергей, напишите мне на pic-avr @ яндекс ru — может будем друг другу полезны, так как я тоже второй год работаю с детьми в бесплатном кружке при ЦДТ городка… Пока на собственной инициативе и редкой помощи спонсоров, но уже что-то!
у меня пока первый год: изучение основ электроники и простые поделки. В декабре планирую начать давать «программирование» с примерами на ПК и МК. Для детей разработал стенд. Всё под ЛУТ и DIP (правда, под платой есть два резистора и два конденсатора 0805).
руки под 3D-проектирование и изготовление чего-либо руками у меня не заточены, потому заказываю простые и дешевые механические базовые конструкции в Китае.
Хотя можем попробовать делать что-то из фанеры, как Вы поступили.
Costic
28.09.2016 16:21Какая мощная у вас платка получилась. Самому делать, конечно, интересно, но вот я для ввода-вывода использую т.н. многофункциональный шилд для Ардуино. Во всех china-shop есть. Также как и у вас, там есть 7-сегментный индикатор, кнопки, пищалка и разъёмы для ИК-датчика, датчика температуры и для сервы. Примеры, тут вот лежат на китайском :-) http://makbit.com/web/firmware/multi-function-shield-for-arduino/ На Ali сейчас уже 100р. стоит, а было все 500р.
engine9
27.09.2016 12:50+1Во, круто. Занятия трудом это профилактика всяких зависимостей и развитие воли.
Популярность handmade каналов — подтверждение наличия у людей интереса к труду и изготовлению вещей. Больше кружков — меньше проблем, больше счастливых людей.
qwertyRu
27.09.2016 13:01Добрый день, можете поделиться методичками, или отослать к ним, для начинающих детей младшего школьного возраста?
sergix
27.09.2016 13:04К сожалению, сам с трудом справляюсь с младшими школьниками, 60% работы получилось в результате определения их к какому-то проекту и объяснения нюансов в его рамках. Могу посоветовать контактировать с фгос-игра рф, они высылали мне каталог методических указаний(но они естественно платные), поэтому сами решайте нужно ли связываться. Своим опытом всегда поделюсь, пишите в личные сообщения.
qwertyRu
27.09.2016 13:12Спасибо за ссылку, их материалы, по вашему мнению, содержат полезную информацию для организации обучения?
sergix
27.09.2016 13:18К сожалению не успел ознакомиться, они лишь месяц назад вышли на меня через директора ЦДТ. Но такие указания пишут люди похожие на нас, что-то почерпнуть всегда удастся, но многое будет уже известно и так. Лучше всего найти авторов и почерпнуть от них лично, если есть возможность.
REPISOT
27.09.2016 15:32-2Что могу сказать по поводу кружка, дело нужное, полезное. Особенно когда профессия и хобби совпадает. А к гаджетам дети привыкают уже чуть ли не с пеленок. Но подавляющее большинство даже взрослых совершенно не представляют, как это все работает. Слышал, что в Японии хотят ввести в школьную программу обязательный курс программирования. Потому что устройства на контроллерах распространены повсеместно. От телефона до стиральной машины, от зубной щетки до космической станции.
А робототехника — наиболее зрелищный и интересный предмет. Который позволяет заинтересовать аудиторию.
Однако, по поводу поста есть некоторые замечания.
Во-первых выбор платформы Arduino. Понятно, что контингент — школьники. (хотя возрастной состав неизвестен). Но готовый модуль сразу режет идею, что «все можно сделать своими руками». Почему не собрать модуль на макетке из рассыпухи? Или даже навесным монтажом на куске картона? Чтобы дети увидели, из чего он состоит, освоили пайку, монтаж.
Во-вторых IDE Arduino. Да, это самый простой способ быстро написать что-нибудь.
Но в результате дети не узнают:
1 архитектуру контроллера
2 принцип работы программируемых устройств
3 способ запрограммировать контроллер (без Arduino IDE)
4 основы ассемблера и его отличие от языка высокого уровня
5 основы схемотехники
Кстати, вы объясняли детям что такое радиолампа, транзистор, логические элементы, триггеры… И зачем все это нужно. Или просто воткнули в плату USB-шнурок и запустили скетч? Ваши ученики смогут ответить на вопрос «зачем нужен резистор?»
Ну и до кучи:
1 что такое «bluetooch»
2 «ПосредствОм» пишется в одно слово и через «О»
sergix
27.09.2016 15:521. Архитектуру и принцип МП, как раз ВУЗ программа в купе с ассемблером, то что преподавал, поэтому пока не запугиваю этим, по чуток, когда появляются вопросы, объясняю начиная с основ.
2. Принцип программируемых объясняли и оперативную память и сдвиговый регистр и флэш память. Т.к. даже в arduino часто приходится сохранить данные до следующего включения и области памяти были затронуты, но боюсь что слабо поняты.
3. Способ через программатор рассказал на пальцах, имею кучу стендов с ВУЗ'а на базе pic16f873a, думаете стоит принести и показать, как писался софт на ассемблере? Я что-то сомневаюсь, что это будет полезно, потому, как банально хочется им больше результата, чем глубоких знаний. Вопрос оставляю открытым, думаете стоит? Попробуем.
4. То же что и в 3, если решу, что стоит, в подробностях объясню всё, знания для этого имеются.
5. Основы схемотехники даны очень хорошо, также изучали все датчики и как они собирают информацию. Схемотехника и радиоэлементы объяснялись на подобие «вода-электричество», зачем резистор объяснят без проблем, однако рассказать, как без даташита взять данные с неизвестного датчика путем изучения его на осциллографе… Когда я смогу объяснить такое школьнику, боюсь мне будет лет 50.
1. Блютуз обошли стороной, промах, зато историю wi-fi будем изучать, она очень интересная.
2. По поводу грамматики, ваша правда, стараюсь исправляться.
geisha
27.09.2016 16:07«Но в результате дети не узнают:»
Вы так говорите, как будто это что-то плохое. Ну не узнают, потратят время на что-то более полезное/интересное. Лично я получаю удовольствие от Arduino чисто из-за того, что могу сделать что-то своими руками. ИМХО по пунктам:
1. Не важно до тех пор, пока не захочешь запилить свой процессор
2. Какая-то мутная формулировка, все, что надо о программируемых устройствах они так или иначе узнают
3. См. про полезное/интересное
4. То же самое. Просто посмотрите количество кода на ассемблере на гитхабе и сами все поймете
5. Безусловно, узнают. Для этого определенно не нужно паять именно ардуину именно с нуля.sergix
27.09.2016 16:15Согласен, ассемблер в данный момент их обучения это чересчур, когда понадобится уменьшить скетч, например ну не будет хватать памяти у esp8266, тогда обратимся к C++, ну если когда им и понадобится ассемблер, то для залоченых своих устройств, типа промышленных разработок, к этому времени уже получат нехватку знаний от нудных пар в университете, если пойдут по этим стопам.
REPISOT
27.09.2016 17:422. расшифрую. Откуда процессор знает, что ему надо делать?
geisha
27.09.2016 18:07Дети пишут программу и загружают в ардуину. Я думаю на этом уровне (black box) связь понятна. Или вы хотите рассказать детям о перфокартах, оперативной памяти, трёх уровнях кэша и как куски программ кочуют между ними? Я не имею ничегошеньки против этого, но для детского железнячего кружка это ИМХО лишнее. Другими словами, средства должны всегда оправдываться целью, а моделирование процессора на FPGA, очевидно, целью не ставится.
oleamm
28.09.2016 02:45Да помню нам в универе давали море того о чем вы говорите. Ассемблер 3 семестра, архитектуры микроконтроллеров, даже курсовой был по микропроцессорным системам, потом появилась лаборатория texas instruments и профессиональные контроллеры, за семестр с которыми мы так и не смогли их инициировать (то с лицензией ПО траблы, то хрен пойми чего), несколько курсов электроники, автоматизации и т.п. В общем все как то что то списывали, решали по аналогии, никто ничего толком не понимал.
А потом на 4 курсе нам с сокурсником случайно в руки попал Arduino и вы не представляете, мы смогли помигать светодиодом, и тогда весь наш мир перевернулся!!! Пожалуй с того момента началась наша реальная учеба.
Вообще не понимаю что там в голове у всех этих преподов, толкающих про архитектуру, ассемблеры и прочую мутотень и абстракцию (начиная со школьных времен). Вы дайте детям и студентам светодиодом помигать, да базовые проекты сделать, чтобы понятно было ЗАЧЕМ вся эта электроника вообще нужна и какие задачи реальной жизни можно решить. Вообще это большая проблема школьной и универской программы — полное игнорирование вопроса мотивации ЗАЧЕМ нам все это надо и сразу сходу прыжок в дебри деталей ЧТО и КАК оно все изнутри работает на самых низких уровнях.
lolikandr
28.09.2016 07:58А если к светодиодам релюшки и моторчики добавить — то радости не будет предела!
sergix
28.09.2016 07:59Первым делом делали светофор, все сами повторяли.
Кстати, нам в ВУЗ'е повезло больше, на ассемблере даже студенты на первом занятии без проблем писали на MPLAB IDE различные мигалки!)
geisha
28.09.2016 12:50Как студента я вас понимаю. Кроме того, что образование хреновое, так еще и мотивации никакой. С другой стороны, вы сами выбрали стезю электронщика. Если бы это происходило в контексте ведущих технических университетов мира, вас бы первым делом спросили, а какого хрена вы, собственно, сюда пришли? Ардуиной помигать и платку спаять? Ну дык для этого университет совсем не нужен.
oleamm
02.10.2016 10:13Ну вообще специальность была автоматизация. Т.е. в моем понимании это должно было быть изучение доступных готовых решений (вплоть до «россыпухи» — компонентов вроде транзисторов и т.п.) чтобы собирать из них решения для автоматизации производств например.
Таким образом я абсолютно не понимаю почему вместо нормального объяснения в стиле: если вам необходимо собрать простейшую схему включения-выключения например света (конкретная задача), вы можете использовать:
а) ручной ключ (посадить работать человека)
б) реле
ц) транзистор
д) и т.п.
У каждого из этих способов есть свои достоинства или недостатки, реле медленное, транзистор быстрый, посадить работать человека в китайский реалиях может быть дешевле и т.п. Уже немного вдаваясь в детали каждого из компонентов, между делом рассказали бы что транзистор может быть не просто ключом, но в то же время и прибором схожим с реостатом, а значит можно собирать схемы усилителей и т.п.
Нет вместо этого нам полоскали мозги морем разной ерунды про внутреннее устройство транзистора на уровне электронов и гоняли на экзаменах про дырочные проводимости, вместо того чтобы взять этот транзистор и показать как он элементарно в жизни работает (с батарейкой, резистором и светодиодом хотя бы).
То же самое в курсе про микропроцессоры — ну возьми ты блин ардуину и покажи что это по сути мини компьютер, на котором можно не просто светодиодик включать, а можно заложить определенную логику, т.е. включать светодиодик в зависимости от каких то других факторов (таймеров, датчиков, логических условий и т.п.). Объясни ключевую мысль, что использование большого персонального компьютера оказывается можно заменить микроконтроллером, который стоит 50 руб, создать обвес, написать несколько строк простого когда и вот тебе готовый простейший прибор для решения производственной задачи. Что мы делали вместо этого? Лезли в дебри архитектуры МК, изучали как там у них шины данных с регистрами работают, учили ассемблер, и прочую ахинею, абсолютно не понимая что вообще есть микроконтроллеры (какие уж там сдвиги регистров) и для чего оно надо.
Я не спорю, все надо понимать, и внутреннее устройство тоже, но ты покажи для начала что это вообще такое и где его использовать. Я все таки не на создание электроники из песка и химии учился, и не на разработку новых процессоров, а на создание автоматизированных решений из готовых компонентов. Внутреннее устройство я и сам изучу когда придет время и будут проекты такой сложности где важно понимать внутреннее устройство.sergix
02.10.2016 11:04Интересная точка зрения. В общем-то в чем-то согласен в чем-то нет, в любом случае при возможности, донесу её до преподавателей в университете. Спасибо, за столь развернутое описание вашей позиции.
Т.к. первый диплом у меня, как раз по автоматизации c/х
FForth
02.10.2016 13:26Со степенью понимания и использования ассемблерного ядра контроллера может быть достигнут некоторый компромис, как в ниже приведённой методичке.
Алпатов Г.Р. «Применение PIC-контроллеров в измерительной технике»
«Южный Федеральный Университет» Ростов-на-Дону 2008
http://iitt.fvt.sfedu.ru/files/documents/ump/UMP_PIC-kontrollery.pdf
P.S. По аналогии тоже самое можно оформить для AVR, STM32, MSP430 и др. контроллерных архитектурах с существующими Форт-системами для них. Для AVR наиболее популярен amForth.
На все контроллерные архитектуры есть большой выбор Форт (Forth) реализаций.
В каких то учебных программах Форт(Forth) так или иначе присутствует.
andreybotanic
27.09.2016 17:08Тема ардуино была и будет оставаться актуальной. Примерно через месяц сам буду вести подобные занятия.
sergix
27.09.2016 17:11Удачного начала вам! Ардуина хорошо воспринимается, особенно если уже проходили основы информатики.
Если нужна будет какая-то информация пишите в личные сообщения.
REPISOT
27.09.2016 17:31Никто не просит заставлять детей писать на ассемблере.
Если электроника в курсе была дана, это очень хорошо. (но в статье об этом слишком мало сказано)
Архитектура mcu нужна для любого «реального» проекта.
syslinux
Эх встретить бы такой кружок в моём детстве. Респект Вам и удачи в работе!
sergix
Большое спасибо! Я тоже об этом думал глядя на Московские и Питерские кружки. А когда предложили сделать такой на базе бесплатного образования, был очень рад за тех, кто сможет посетить даже пару занятий и понять, что это всё они могут, пусть даже не научаться тут, но увидеть, что в нашем городе и без особых затрат можно заниматься разработкой высоких технологий.
Costic
Рад, что у вас такой хороший кружок.
Думаю, школьникам будет также интересно сделать дистанционное управление роботом через ИК-датчик. Пульты на там же Ali продаются или от телевизора подойдут. Или телевизором управлять через Arduino. Для малышей игрушки-пишалки с фоторезисторами. А для тех кто постарше — можно сделать манипулятор, тут и прямая и обратная задача динамики и сервоприводы с обратной связью. И как дальняя цель — роботизированное управление танком, как в МГТУ им. Баумана, проект сейчас называется «Алиса». Хотя проект древний, лет 30+. Тут детали: http://strangernn.livejournal.com/868624.html
Удачи вам! Публикуйте успехи.
sergix
Спасибо, попробуем!
На счет пищалок уже есть небольшие сподвижки, ребята написали на дальномере мини звуковой инструмент) Чем дальше, тем выше пищит, будут делать коробочку и красиво оформлять)
azsx
В моём детстве такой кружок был.
Удачи Вам и стабильного финансирования!
sergix
Спасибо! Про финансирование — это больная тема, но и большой стимул не уйти в легостроение, а заниматься актуальными контроллерами достойными нынешнего века и интернета вещей.
Geotyper
не в обиду будет сказано/ легостроение далеко ушло от этих примитивов/ по уровню чем-то похоже на мое детство 1980х/ когда бегал по помойкам НИИ и искал детали )
sergix
я понимаю, что у них есть очень шикарные примеры. Но написание кода, например для дальномера, очень способствует пониманию его работы, в отличии от готового блока в лего. Молодому поколению, конечно было бы легче, но стоимость у таких наборов ууух.
К тому-же вай-фай технологию постараюсь показать в следующей статье, там по новее будет)
Geotyper
Самому иногда хочется с детьми повозиться в рамках кружка/ много сейчас всего интересного для работы с детьми/ 3d печать/ микрокомпьютеры/ и остальная красота в виде нейронных сетей и тд.
Причем все это уже доступно относительно цены коммерческой аренды помещения для кружка. Мне кажется надо развивать кругозор/ всего понемногу/ каждый выберет что ближе/ паять или программировать или все вместе.
Еще химию довесить в виде ракет и полный улет )
А так удачи и респект что для детей время есть.
sergix
Спасибо! На счет нейроных сетей хочу рассказать, но я там сам «плаваю», поэтому по мере повышения квалификации. Из ракет — запускали водяные летом!)
geisha
Главное — не путайте то, что интересно вам лично с тем, что интересно детям. Даже в ВУЗах самые унылые преподователи — те, кто читают свой диссер в качестве курса/спецкурса. Кроме того, дети уже сделали свой (довольно тяжелый) выбор, придя в какой-то кружок и заставить их дополнительно выбирать — паять или программировать — это уже слишком ИМХО.
sergix
Учту, спасибо.
Не то чтобы кто-то их заставлял, они сами распределяются, но в общем то вы правы, стоит всем давать ровно, тогда не будет лишних недопониманий, ВУЗ'овскую информацию даю лишь в случае её необходимости, например, когда одному участнику было интересно, как выпрямить прыгающее напряжение. Информация по емкостным и другим видам фильтров.
На счет того, что им интересно, очень сложно, старался идти этим путем… У них просто очень быстро меняется интерес, от электрошокеров до глушилок wi-fi, от бегающих роботов до ездящих, от манипуляторов до… Ну вы поняли. В общем приходится тормозится на одной затее и пытаться её объяснить с разных сторон.
REPISOT
Ракетный кружок с пожарными задолбаешься согласовывать.