Презентация по Робототехнике. Анализ основных конструкторов.

Обзор современных робототехнических конструкторов

Мы живём в век стремительного развития робототехники и уже сейчас можно найти в магазинах наборы для самостоятельной сборки и программирования роботов. В основном эти наборы ориентированы для обучения детей и студентов, но и для взрослых, интересующихся робототехникой, здесь открываются большие возможности для реализации своих идей. В презентации я предлагаю краткую информацию о том, какие конструкторы для сборки программируемых роботов существуют в природе уже сегодня.

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

LEGO Education WeDo Начнём с самого известного датского брэнда - LEGO. Компания производит два типа конструкторов с возможностью программировать для образовательных целей для разных возрастов. Для детей возраста от 7 лет LEGO выпускает серию LEGO Education WeDo. Стоимость стартового набора «ПервоРобот» (около 9000 руб.) и ресурсный набор (около 4000 руб.), если деталей вам не хватило. Также дополнительно можно приобрести датчики движения и наклона, мультиплексоры, моторы и лампочки. Отдельно можно приобрести комплект учебных проектов на компакт диске (примерно 5800 руб.). Программное обеспечение LEGO Education WeDo для программирования роботов этой линейки с комплектом заданий приобретается отдельно и стоит порядка 7000 руб. Программирование здесь визуальное. Вы просто соединяете друг с другом нужные блоки-действия и таким образом составляете программу.

LEGO Education WeDo 2.0 Это вторая версия конструктора LEGO Education WeDo, Конструктор также адаптирован для детей в возрасте от 7 лет. Но, в отличие от первой версии, здесь уже можно собирать автономных роботов, ведь готовый робот работает на двух батарейках AAA, а взаимодействие с ПК происходит по Bluetooth. Стартовый набор стоит от 14600 руб. . Из него можно собрать следующие модели: Майло (научный вездеход), Тягач, Гоночная машина, Землетрясение, Лягушка, Цветок, Шлюз, Вертолёт и Мусоровоз. В комплект набора входит СмартХаб, средний мотор, датчик движения, датчик наклона и 280 разнообразных деталей. В стартовый набор уже включено бесплатное базовое ПО, в состав которого входят стартовые проекты. Русский язык есть. ПО работает на Windows (7, 8.1). Программирование здесь визуальное, аналогичное первой версии конструктора. Кроме того есть возможность программировать с помощью Scratch 2. А для особо желающих, есть SDK с открытым исходным кодом, позволяющий взаимодействовать со СмартХабом через Bluetooth.

LEGO Mindstorms NXT 2.0 Mindstorms NXT 2.0 — третий продукт в линейке Mindstorms — специальной серии конструкторов Lego, предназначенной для создания программируемых роботов. Конструктор поставляется с набором обычных деталей серии Lego Technic, а также специальных сенсоров (расстояния, освещенности, касания), нескольких двигателей-тахометров и специального блока NXT. Набор стоит (около 23000 руб.). Базовый набор Mindstorms NXT подходит для начинающих исследователей Мира Роботов в возрасте от 8-ми лет. В базовый набор входит более 600 деталей для сборки конструкции робота. Как уже было сказано, это шестерёнки и втулки, пластиковые балки различного размера, крепления, кронштейны, колёса, фиксаторы, пластины и так далее. Все они принципиально совместимы с деталями из других конструкторов Lego и могут использоваться совместно. Кроме того, в продаже имеются дополнительные наборы деталей – предназначенные для сборки особо сложных роботов.

LEGO Mindstorms Education EV3 Этот конструктор роботов подходит для детей от 10 лет, хотя и взрослые используют его достаточно активно. Начинающим можно купить стартовый образовательный набор примерно за 30000 руб.  (см. картинку), из которого вы сможете собрать балансирующего робота, щенка, ступенехода, сортировщика деталей по цветам и многое другое, что вам подскажет фантазия. В стартовый набор входит 541 деталь LEGO Technic и два лотка для их хранения, микрокомпьютер EV3 (с поддержкой Wi-Fi и Bluetooth), аккумулятор, три сервомотора (2 больших и один средний), ультразвуковой датчик, датчик цвета, гироскопический датчик и два датчика касания. В набор не входят программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3 и зарядка для аккумулятора. Отдельно хочу заметить, что EV3 – это уже третья версия конструктора. Предыдущие версии назывались NXT (вторая версия) и RCX(первая версия). Версия NXT до сих пор продаётся наравне с EV3 версией. При желании вы можете купить дополнительный ресурсный набор примерно за 9000 руб., в комплект которого входят 853 дополнительные детали LEGO Technic. 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.

HUNA-MRT Под корейским брендом «HUNA-MRT» скрываются наборы для конструирования механизмов и роботов. Наборы FUN&BOT (MyRobotTime) и KICKY (MRT2) – это наборы для начинающих (на возраст 6-8 лет) из пластмассовых деталей и здесь нет программирования. А вот в наборах серий CLASS (MRT3) (на возраст 7-11 лет) и TOP (на возраст 9-11 лет) уже есть программируемая плата и есть возможность программировать роботов с помощью простой графической среды программирования. Есть также более продвинутый набор HUNITRONIC (для возраста 12-18 лет), который укомплектован аналогом микроконтроллера Arduino UNO и платой Extension IO Shield, для подключения датчиков.    Все наборы комплектуются графической средой программирования. Цены на программируемые наборы в магазинах начинаются от 15000 руб. (за Huna MRT3 1+2) до 36000 руб. (за TOP FULL KIT 2).

Robotis Bioloid  С этой серией корейской компании Robotis с помощью наборов Premium Kit (около 98000 руб.) и GP (около 234 тыс. руб.) вы сможете собрать человекоподобных роботов. Также в серии есть и другие наборы: STEM Standard (10+) (стоит около 26000 руб.), STEM Expansion (10+) (дополняет набор STEM Standard, стоит около 21000 руб.), Beginner (стоит около 34000 руб.). Из набора STEM Standard можно сделать 16 различных роботов по схемам, а с набором STEM Expansion можно сделать ещё 9 моделей. В наборе идёт также 48 заданий. Программирование роботов серии Robotis Bioloid осуществляется в среде ПО RoboPlus

TETRIX С помощью конструктора этой серии вы сможете строить прочных металлических роботов на радиоуправлении, в том числе и различные средства передвижения и механизмы. А чтобы создавать программируемых роботов из этого конструктора вам понадобится оборудование и программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3 или NXT. В этой серии вы можете купить разные наборы содержащие двигатели, сервомоторы, колёса, шестерни, Omni-колёса, скобы, муфты, соединители, пластины, кабели, контроллеры, соединители LEGO-TETRIX, контроллеры DC-двигателей для EV3 и NXT, контроллеры серводвигателей для EV3 и NXT, аккумуляторные батареи и многое другое. Стоимость (около 25000 руб.).

MATRIX Конструктор MATRIX очень похож на конструктор TETRIX. Здесь тоже используются металлические детали, есть сервомоторы, двигатели, контроллеры, колёса, Omni-колёса и многое другое. И также, для создания программируемых роботов, используется оборудование и программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3 или NXT. В этом конструкторе, в отличие от TETRIX нет пультов управления. Продаётся конструктор MATRIX только тремя наборами: стартовый набор, ресурсный набор и ресурсный набор для соревнований. Стоимость (около 40000 руб.).

Arduino Торговая марка Arduino – это инструменты для создания не только роботов, но и множества различных гаджетов. Для роботостроителей здесь есть микроконтроллеры, всевозможные датчики, двигатели, сервомоторы, платы расширений, LCD дисплеи, светодиоды. Но под этой торговой маркой не производятся элементы корпусов или каркасов для сборки роботов. Здесь также нет элементов для монтажа. Единственное исключение - Arduino Robot (см. картинку). Платформа Arduino поддерживается большим количеством сторонних производителей, поэтому найти комплектующие для сборки роботов можно.     Программировать микроконтроллеры Arduino можно с помощью бесплатной среды разработки Arduino IDE с открытым исходным кодом (см. первую картинку снизу). Написана Arduino IDE на Java и работает на компьютерах под управлением Windows, Mac OS X иLinux. В Arduino IDE используется язык программирования Processing (язык основанный на Java). Кроме того некоторые микроконтроллеры Arduino можно запрограммировать с помощью RobotC, Flowol, Minibloq.

Fischertechnik Конструкторы fischertechnik выпускает немецкая фирма. Детали конструктора пластмассовые. Разные наборы конструктора рассчитаны на разный возраст. Наборы серии JUNIOR (5+) не имеют ни моторов, ни батареек, это просто конструкторы для малышей. С наборами серии BASIC (7+) и ADVANCED (7+), PROFI (8+) вы можете собирать различные машины и механизмы, они уже могут комплектоваться моторами, солнечными батареями, блоками питания и др. А вот сборка роботов и их программирование начинается в наборах серии ROBOTICS (8+).   ROBOTICS LT Beginner Set (ROBOTICS LT Стартовый набор) (стартовый набор для создания 8-ми автоматических устройств стоимостью 11130 руб.), ROBOTICS TXT Discovery Set (ROBOTICS TXT Набор первооткрывателя) (для создания 11-ти механизмов и автономных роботов стоимостью 28500 руб.). Контроллер ROBOTICS TXT программируется с помощью ROBO Pro, C-Compiler, PC-Library, MS-RDS.

ТРИК Кибернетический конструктор ТРИК – это российский конструктор, металлические детали которого совместимы с совметалконструктором (та же перфорация M4 c шагом 10мм). Цены примерно следующего порядка: стартовый набор - 25000 руб., образовательный – 35000 руб., школьный – 45000, соревновательный – 58000 руб. Разница между наборами в количестве датчиков и деталей, но в каждом наборе есть контроллер ТРИК, видеокамера и микрофон. Все наборы (кроме стартового) комплектуются пластиковой коробкой с отделениями для хранения деталей. Программирование возможно на С, С++/Qt, JavaScript, С#/F# (.NET), Python и Java. Есть также собственная среда разработки - TRIK Studio, которая работает на Windows и Linux. Для дистанционного управления разработано приложение TRIK gamepad для Android. Подключение к контроллеру происходит через Wi-Fi.

MOSS Конструктор MOSS, созданный американской компанией Modular Robotics, самый необычный конструктор из всех здесь перечисленных. Здесь нет ни проводов и ни привычных способов соединения деталей. Весь конструктор состоит из модулей кубической формы с гранями разных цветов и различных соединительных элементов, таких как, скобы и уголки. Все они крепятся друг к другу с помощью шариков-магнитов, которые позволяют создавать жёсткие или шарнирные соединения. Разные цвета граней модулей сделаны не только для красоты, они ещё обозначают характеристики. Зелёные грани проводят электричество. В продаже  два набора MOSS Zombonitron 1600 (199,95 долларов) и MOSS Exofabulatronixx 5200 (599,95 долларов) и большое количество отдельно продающихся модулей и деталей. Что касается аудитории, на которую рассчитан конструктор MOSS, то разработчики уверяют, что он подойдёт как детям в возрасте от 8-х лет, так и взрослым. Есть ещё наборы Cubelets для детей в возрасте от 4-х лет, в которых нет шариков.

Технолаб Под этой торговой маркой скрываются всё те же наборы от компаний Robotis и VEX Robotics, о которых было написано выше. Наборы локализованы и собраны для желающих заниматься робототехникой в зависимости от возраста и степень подготовленности и называются модулями. Компания занимается поставкой модулей для образовательных учреждений, но при желании модули можно найти и в розничной продаже по цене от 65000 руб. за модуль предварительного уровня рассчитанного на возраст 5-8 лет и до 398 тыс. руб. за модуль экспертного уровня (14+). Программирование роботов доступно во всех модулях кроме модуля предварительного уровня. Всего модулей семь. Это модули предварительного, начального,  базового, базового соревновательного, профессионального, исследовательского и экспертного уровней.

Заключение