Ρομποτική και Προγραμματισμός για νέους και παιδιά

Ρομποτική και Προγραμματισμός για νέους και παιδιά

Στην εποχή μας, αυγή του 21 αιώνα η τεχνολογία και τα νέα εργαλεία προσφέρονται πλέων απλόχερα και μας έχουν κατακλύσει. Δεξιότητες όπως ο προγραμματισμός υπολογιστών συνδυάζονται εύκολα και οικονομικά με τις θετικές επιστήμες δίνοντας νέα ώθηση στις δημιουργικές δυνάμεις του ανθρώπου. Εργαλεία προγραμματισμού ηλεκτρονικών υπολογιστών νέας γενιάς, βραχίονες, αισθητήρες, δομικά στοιχεία διατίθενται ως τα εργαλεία εκείνα της γέννησης νέων εφευρέσεων και βελτίωσης των παλιών.

Δειγματοληπτικά παρουσιάζονται επιγραμματικά κάποιες πλατφόρμες ανοικτές και κλειστές.

Προτιμήστε να ασχοληθείτε ανοικτές τεχνολογίες όπως Arduino, Thymio και Edison.

Arduino

Είναι πλακέτα ανοικτού υλισμικού και συμπεριλαμβάνει τα ανοικτά λογισμικά για να είναι πληρής σουϊτα ανάπτυξης ψηφιακών συσκευών και διαδραστικών αντικειμένων που αλληλεπιδρούν με τον πραγματικό κόσμο. Δημιουργήθηκε το 2005 απο τους Massimo Banzi, David Cueartielles και David Mellis. Ονομάστηκε Arduino από όνομα του μπαρ της Ιβρέα Ιταλίας, στο οποίο οι ιδρυτές του έργου Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino, και David Mellis συναντώνταν.

Το υλισμικό μίας πλακέτα Arduino και αποτελέιται από ένα μικροελεγκτή (ATMEL AVR), μονάδες εισόδου και εξόδου καθώς και από άλλα ηλεκτρονικά εξαρτήματα όπως τον γραμμικό ρυθμιστή τάσης 5Volts και τον κρυσταλλικό ταλαντωτή 16Mhz. Ο προγραμματισμός επιτυγχάνεται μέσω διεπαφής USB στα πλείστα μοντέλα. Διάφορες παραλλαγές όπως το Arduino mini ή το Boarduino προγραμματίζονται με ένα αφαιρούμενο USB-to-Serial καλώδιο. Τα Arduino Boards, κάνουν χρήση των τεχνολογιών τυπωμένων πλακέτων κυκλωμάτων "SHIELDS" που συνδέονται στα pin-headers των πλακετών arduino και μας παρέχουν επιπλέων δυνατότητες, όπως διασύνδεση με GPS, Ethernet, LCD κ.α.

https://www.youtube.com/watch?v=Pjc7LKNWTyQ

Το περιβάλλον προγραμματισμού είναι ανεπτυγμένο σε Java ώστε να είναι διαθέσιμο σε πολλές πλατφόρμες, όπως Linux, Mac OS. Προέρχεται από το ΟΠΑ (IDE) της γλώσσας προγραμματισμού Processing και το σχέδιο Wiring.

Τα προγράμματα που αναπτύσσονται για Arduino ονομάζονται "σκίτσα" (Sketch). H γλώσσα των προγραμμάτων βάσιζεται στη σύνταξη της C και C++. Η πιο απλουστευμένη μορφή προγράμματος αποτελείται από δύο (2) συναρτήσεις οι οποίες υλοποιούν τελικά ένα προγραμμα ατέρμονα βρόγχου.

• setup() : Είναι η συνάρτηση που εκτελείται μόνο μία φορά κατά την έναρξη το προγράμματος με σκοπό την ενεργοποίηση / αρχικοποίηση των αρχικών ρυθμίσεων.
• loop() : Είναι η συνάρτηση που καλείται συνέχεια μέχρι η πλακέτα να απενεργοποιηθεί ή γίνει (RESET)

Στο σύνδεσμο παρουσιάζεται το Star Wars fan builds an Arduino-powered R4-P17 replica

Καλές περιπέτειες και δημιουργίες με Arduino.

Thymio

Αναπτύχθηκε από το École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Βάσιζεται σε τεχνολογίες ανοικτού κώδικα και ανοικτού υλισμικού. Τα σπουδαιότερα χαρακτηριστικά του είναι ο μεγάλος αριθμός αισθητήρων και μηχανισμών κίνησης.

Πολλές εφαρμογές έχουν αναπτυχθεί για την εξερεύνηση των πέντε αισθήσεων, τη διδασκαλία της μουσικής, την κατανόηση της αρχής της δύναμης στη φυσική, την πρόσθεση και αφαίρεση στα μαθηματικά κ.λ.π.

https://youtu.be/RTi7DjqlGO8

Το περιβάλλον προγραμματισμού υποστηρίζεται από την οπτική γλώσσα προγραμματισμού Aseba. Με σύρσιμο και απόθεση των "μπλοκ" και την κατάλληλη προσαρμογή δημιουργούμε το βασικό πρόγραμμα, το οποίο και εκτελούμε με το πάτημα του κουμπιού [PLAY].

Επιπλέων υποστηρίζει και τη γλώσσα προγραμματισμού Blockly της GOOGLE που θεωρείται γέφυρα μεταξύ μιας οπτικοποιημένης γλώσσας προγραμματισμού και γλωσσών προγραμματισμού που χρησιμοποιούν εντολές κειμένου.

Περισσότερες πληροφορίες στο www.thymio.org

Edison

Tesla is the way to go.

LEGO® Education WeDo

Η πλατφόρμα LEGO® Education WeDo παρέχει τη δυνατότητα σε νεαρούς μαθητές να κατασκευάζουν μοντέλα και ακολούθως να τα "προγραμματίζουν" και ελέγχουν τη συμπεριφορά τους.

Το μοντέλο υλοποιείται μέσω δομικών στοιχείων όπως "τουβλάκια", τροχαλίες, μηχανισμούς κίνησης, μοχλούς, κάμερες κ.τ.λ με βάση συγκεκριμένων έργων που λειτουργούν ως παράδειγμα και βασίζονται σε συγκεκριμένο αναλυτικό πρόγραμμα.

Το περιβάλλον προγραμματισμού είναι αρκετά απλό με σχετικά παραδείγματα. Οι νεαροί μαθητές έχουν τη δυνατότητα να προγραμματίζουν πάνω σε ένα καμβά. Με την μετακίνηση του ποντικιού πάνω σε ένα μπλοκ, εμφανίζεται αυτόματα η περιγραφή και η λειτουργία του πριν την εφαρμογή του στο υπό ανάπτυξη πρόγραμμα.

https://www.youtube.com/watch?v=CsWSDOoxouM

Η έκδοση "WeDo 2.0" διαθέτει προγραμματιζόμενο SmartHUB, επιπλέων κινητήρες και αισθητήρες και παρέχει τ η δυνατότητα διασύνδεσης με ηλεκτρονικό υπολογιστή μέσω bluetooth.

LEGO Mindstorm

Η εκπαιδευτική πλατφόρμα LEGO Mindstorms ΝΧΤ της ομώνυμης εταιρείας Lego αποτελεί το βασικό πακέτο εκπαιδευτικής ρομποτικής LEGO MINDSTORMS. Μια ομάδα 2-6 μαθητών (από 8 ετών και άνω) έχει τη δυνατότητα να εξομοιώσει σύγχρονους αυτοματισμούς και να προσεγγίσει συστήματα αυτόματου ελέγχου μέσα από ένα δημιουργικό και ευχάριστο μαθησιακό περιβάλλον.

Τα μοντέλα υλοποιούνται μέσω της σύνθεσης από διάφορα υλικά, όπως όπως πλαστικά τουβλάκια (τουβλάκια- σύνδεσμοι), άξονες, γρανάζια και άλλα εξαρτήματα σε διάφορα μεγέθη και χρώματα. Συμπεριλαμβάνονται επίσης και τα ηλεκτρονικά μέρη, τα οποία χρησιμοποιούνται ως αισθητήρες και μηχανισμοί κίνησης με σκοπό την επιτυχία στην εκτέλεση των διαδικασιών που θα προγραμματίσουν οι μαθητές.

• Αισθητήρες : Ήχου, φωτός, αφής, κ.τ.λ.
• Μηχανισμοί κίνησης : Κινητήρες.
• Μικροελεγκτής (MCU) : NXT

Τα πλαστικά και ηλεκτρονικά κομμάτια μπορούν να συναρμολογηθούν και να συνδεθούν με πολλούς τρόπους για την κατασκευή ποικίλων αντικειμένων όπως ρομποτικά οχήματα, κτήρια, ακόμα και ρομπότ που κάνουν διάφορες εργασίες. Οι κατασκευές στη συνέχεια μπορούν να αποσυναρμολογηθούν και τα κομμάτια να χρησιμοποιηθούν εκ νέου για την κατασκευή άλλων μοντέλων. Για την κατασκευή πιο πολύπλοκων ρομπότ NXT διατίθεται στην αγορά ποικιλία δομικών στοιχείων LEGO (ή τρίτων κατασκευαστών) όπως διαφορικό, κανόνι, ερπύστριες, δαγκάνες κ.α. καθώς και αισθητήρες για να επεκτείνετε τις χρήσεις του ρομπότ σας όπως ο αισθητήρας πυξίδας, αισθητήρας επιτάχυνσης (μετράει επιταχύνσεις στους άξονες x, y, z και έτσι είναι σε θέση να αναγνωρίσει κίνηση προς τα εμπρός ή πίσω, προς τα δεξιά ή αριστερά, προς τα επάνω ή κάτω και συνδυασμό των παραπάνω), αισθητήρας χρώματος κ.α. που μπορούν να συνδυαστούν με το βασικό πακέτο δίνοντας τη δυνατότητα για περισσότερες υλοποιήσεις.

https://youtu.be/AzRRulYvVdY

Το περιβάλλον προγραμματισμού βασίζεται στην εκπαιδευτική γλώσσα οπτικού προγραμματισμού που έχει εκδώσει η εταιρεία LEGO σε συνεργασία με την εταιρεία λογισμικού National Instruments (Βασίζεται στο λογισμικό LabView). Ο προγραμματισμός γίνεται εύκολα με την "οπτική" γλώσσα [LEGO Mindstorms Edu NXT Software]. Οι προγραμματιζόμενες εντολές για τα μοντέλα, βασίζονται στη χρήση εικονιδίων - εντολών. Με την τοποθέτηση τους με τη σειρά εκτέλεσης, έχουμε το μηχανικό μοντέλο "ΝΧΤ" να εκτελεί τις ανάλογες εντολές.

Υπάρχει η δυνατότητα να προγραμματιστεί ο μικροελεγκτής ΝΧΤ, με κοινές γλώσσες προγραμματισμού όπως (C, C++, Java, .NET).