Как российские инженеры расширили возможности набора SPIKE Prime от LEGO Education

11 января 2022 • 13:45

7461

Александра Гилёва

Автор Педсовета

Иллюстрации: Юлия Замжицкая

Официальный дистрибьютор LEGO® Education, компания Standart-21 LLC выпустила российский комплект для STEAM-обучения. В его составе набор SPIKE ™Prime и комплекс новых уникальных датчиков. Они созданы российскими специалистами и полностью совместимы с конструктором. Мы расспросили разработчиков и тренеров по робототехнике о новых устройствах и тех возможностях, которые они открывают.

Что в наборе

Компания Standart-21 LLC в сотрудничестве с российскими инженерами создает уникальные коробочные решения и поставляет оборудование в школы и детские сады. Новый STEAM-комплект, который она выпустила, состоит из двух коробок: в одной — уже знакомый многим педагогам набор SPIKE Prime, в другой — дополнительные датчики.

«Мы создали комплект датчиков, которые уникальны не только для российского рынка, но и для мирового. Например, датчик жестов или мультидатчик метеостанция — это разработки российских инженеров, аналогов которым в наборах LEGO Education нет», — пояснила коммерческий директор Standart-21 LLC Ксения Хмелевская.

Новых датчиков всего девять. Они полностью совместимы с базовым набором LEGO Education и крепятся на техник-кирпичиках.

Датчик линии

Позволяет роботу передвигаться в пространстве по заданной траектории. У датчика сразу шесть оптопар, и ему подойдет любая контрастная линия: черная на белом фоне или белая — на черном. По словам разработчиков, робот «видит» разметку хорошо, едет быстро и ровно, по полю не рыскает. Кроме того, у датчика есть дополнительные индикаторы, которые показывают, насколько хорошо он определяет свой путь.

Датчик звука

Наделяет роботов SPIKE Prime слухом. Речь они не распознают, но реагируют на звуковое воздействие. Например, датчик определяет уровень окружающего шума, голос человека, распознает хлопки (однократные, двукратные, трехкратные). Эта функция пригодится для моделей умного дома: робот выключит или включит свет по звуковому сигналу.

«У меня ребята с этим датчиком баловались. Сделали робота: чем громче на него кричишь, тем быстрее он едет. Конечно, можно использовать этот датчик и для других целей — например, при конструировании охранной системы. Робот будет измерять уровень шума в помещении и реагировать на него определенным образом», — рассказывает Александр Ворон, тренер по робототехнике из Нижнего Новгорода, судья международных этапов WRO.

Датчик жестов

Это уникальный датчик, которому нет аналогов в наборах LEGO Education. Он позволяет роботу считывать жесты. А именно — запрограммировать его реакцию на то или иное движение. Например, менять яркость освещения по мановению руки или наклоняться и приседать, реагируя на жесты. Последнее — задания из проекта «Робот-тренер», которые есть в учебных материалах.

Мультидатчик метеостанция

Еще одно уникальное для LEGO Education устройство. Оно объединяет в себе сразу три датчика: температуры, давления и влажности. Устройство оценивает метеоусловия, в которых находится робот, и регистрирует любые изменения среды. Мультидатчик пригодится для моделей умного дома и роботизированных теплиц.

Компас

Измеряет магнитное поле Земли по трем осям и ориентирует робота на местности. Компас пригодится в состязаниях, где задача — найти предметы на игровом поле по их координатам. Например, на соревнованиях по робофутболу.

Датчик магнитного поля

Менее чувствительный датчик по сравнению с компасом. Он регистрирует магнитное поле вокруг катушек, трансформаторов и постоянных магнитов. Есть три режима работы:

регистрирует магнитное поле;
подсчитывает количество оборотов (перемещений магнита мимо сенсора);
выступает в качестве энкодера: определяет направление движения магнита и одновременно подсчитывает обороты.

Датчик температуры

Определяет температуру воздуха, окружающих предметов и жидкости. Для погружения в жидкую среду у него есть специальный щуп. Диапазон рабочих температур внушительный: от -40 до +120 ⁰C. Датчик позволяет изучать физику тепловых процессов, следить за таянием льда. Данные собирает и обрабатывает хаб из базового набора SPIKE Prime. Устройство пригодится в цифровой лаборатории наравне с компасом и датчиком магнитного поля.

Приемник и передатчик сообщений

Позволяет роботам обмениваться данными. Работает только с двумя комплектами STEAM-обучения: по приемнику на каждый набор. Устанавливается на соответствующем блоке SPIKE Prime.

Приемник сигналов и пульт ДУ

Этот датчик управляет роботизированной моделью на расстоянии. Сигналы он принимает от пульта дистанционного управления, который есть в комплекте. Дальность действия — пять метров. Кнопки пульта можно связать с алгоритмом программы и менять параметры устройств.

В комплекте с набором есть учебно-методические материалы с готовыми проектами. Их можно скачать по QR-коду и ссылке, которые есть на коробке. Разработчики предлагают шесть различных проектов:

разработка умных устройств;
строительство автономной теплицы;
конструирование складского робота;
робота-поисковика;
навигатора;
робота-тренера.

«Я рассматриваю методические материалы как введение в набор. Они позволяют педагогу лучше изучить данные датчики, понять как они работают. Можно начать с идей из методичек, а потом подключить свое воображение, воображение ребят и делать уникальные устройства», — рассказал Александр Ворон.

Чем набор полезен

Новый комплект на базе SPIKE Prime уже оценили педагоги и тренеры по робототехнике. По мнению Александра Ворона, этот набор существенно расширяет функционал конструктора LEGO Education:

«Набор датчиков довольно интересный. Помогает проводить эксперименты, сделать учебный процесс интерактивным. Датчик магнитного поля пригодится на физике — при изучении магнитных полей, магнетизма, зависимости магнитного поля от расстояния до магнита. Датчик жестов — на технологии: он позволяет конструировать системы умного дома. Метеостанция, компас, датчик температуры пригодятся на биологии и географии».

Коммерческий директор Standart-21 LLC Ксения Хмелевская добавляет:

«Новые датчики — это дополнительные часы уроков, дополнительные возможности для изучения функций, которых не было в базовом наборе SPIKE Prime. Теперь он превратится в цифровую лабораторию с дистанционным управлением, позволит подробнее объяснить детям материал. Например, не просто рассказать про погоду и изменение влажности, а наглядно представить эти процессы».

Новые датчики полностью совместимы с программной средой SPIKE Prime. Чтобы приложение базового набора «узнало» новые устройства, нужно только скачать и установить необходимые программные блоки. Нюанс: датчики созданы только для программирования на Python. С графическим программированием они не совместимы.

«Работа с датчиками — это, по сути, следующая ступень программирования, поскольку здесь уже все заточено под Python. Комплект предназначен для средней и старшей школы, но многое еще зависит от уровня подготовки конкретного ученика. Мои ребята учатся в седьмом классе, и им понравилось решать более сложные задачи. Поэтому я рекомендую этот комплект для тех учеников, которые чувствуют себя уверенно при работе с базовым набором, хорошо его изучили и получили все необходимые знания, умения и навыки. Тогда они готовы переходить к расширенной версии», — пояснил Александр Ворон.

Новый комплект STEAM-обучения сегодня апробируют уже 15 школ. Это образовательные организации Москвы, Санкт-Петербурга, Перми, Казани и других городов.

Не исключено, что в ближайшем будущем он пополнится и еще одним решением. Как рассказала Ксения Хмелевская, в планах выпуск мультиплексора — разветвителя, который позволит подключать к одному порту хаба SPIKE Prime сразу несколько датчиков.

Материалы по теме: