Архив Галактики

Учащиеся протестировали робоплатформу Makeblock в ТФТЛ и назвали ее плюсы и минусы

KosachenkoSV's blog / 23.06.2013

По моему разумению, знаменательное событие состоялось 19 июня 2013 г. на заключительном занятии по Робототехнике в рамках летней профильной смены. В этот день группа лицеистов ТФТЛ 6-7 классов (Булгаков Г., Айнабеков З., Варенов Д.), работающая над проектом построения самодвижущихся тележек по черной линии на основе новейших робототехнических наборов MakeBlock, которые предоставила на тестирование IT-компания Элекард, собрала механическую часть роботов, соединила ее с контроллерами Arduino (Freeduino) посредством платы MotorShield, написала программу для контроллера Arduino для движения робота по линии, которая управляла двигателями и принимала данные с самодельного датчика линии, собранного на ИК-диоде, ИК-транзисторе и паре резисторов. И хотя в этот день робот успешно прошел всего два поворота, а потом сошел с линии — это был неоспоримый личный успех наших лицеистов, которые впервые в своей практике самостоятельно разработали все компоненты робота: механическую часть, электрическую схему управления двигателями и даже простейший «сенсор линии» и написали программу, управляющую всем роботом!

В этот знаменательный день для них окончательно сложилось осознание того, что робототехника состоит из механики, программирования, электрической схемы, и все эти компоненты они создавали (впервые за историю лицея) самостоятельно! Предлагаю объявить по ТФТЛ этот день, 19 июня, как ежегодный праздник «День образовательной робототехники в ТФТЛ».
В распоряжении у нас оказалось четыре набора Makeblock, любезно предоставленных на тестирование ИТ-компанией Элекард.

Во время летней профильной смены с 3 по 19 июня 2013 г. 27 человек записалось в группу «Робототехника». Занятия этой группы строились таким образом, чтобы с наборами Makeblock (наряду с другими робонаборами) познакомились все, а на финальной неделе желающие могли использовать эти наборы в своем проекте.

В качестве итогового проекта наборы Makeblock выбрали 4 лицеиста (6-7 класс), которые уже достаточно освоили LEGO Mindstorms NXT2.0 (призеры всероссийских, межрегиональных, областных робототехнических соревнований), которые в этом учебном году занимались в ТФТЛ в кружке «Микроэлектроника» (собирали схемы на основе программируемого контроллера Arduino).

Для занятий и проектов была использована следующая комплектация:

Механика: Makeblock Ultimate Kit

Электроника:

Контроллеры: Freeduino 2009 (клон Arduino)

MotorShield DFrobot (подключается максимум 2 DC двигателя)

Сенсор линии: самодельный (ИК-диод, ИК-транзистор, стягивающий резистор 10кОм, токоограничивающий резистор 270 Ом)

Другие контроллеры и датчики не были апробированы из-за недостатка времени.

Среда программирования: IDE Arduino 1.0

Ребятам робототехнический набор Makeblock очень понравился своей прочностью и, как выразился один лицеист, «железностью». Замечу, что для наших лицеистов - это первый набор, в котором все основные компоненты робототехники (механика, программирование и электрическая схема) ребятами была выполнены самостоятельно, поэтому образовательный потенциал набора я оцениваю очень высоко.

Однако, без паяльника обойтись не удалось, т. к. не было мезонинной платы для удобного подключения сенсоров, пришлось распаивать сенсор на картонке и к соединительным проводам подпаивать штырьки для подключения к плате Arduino, а еще подобрали подходящие провода и подпаяли их к двигателям.



В итоге лицеистами было построено 4 робота-тележки различающихся конструкций. Все четыре робота ребятам удалось «оживить», т. е. они могли передвигаться по программе вперед-назад, делать повороты влево-вправо. Одного робота ребята даже успели запрограммировать на получение данных с самодельного датчика линии, чтобы он следовал по черной линии. Времени на настройку сенсора для стабильности движения робота у ребят не осталось, т. к. нужно было ехать на душезахватывающую экскурсию в экстрим-парк, но два поворота робот проходил стабильно (видно на видео), после чего сходил с линии.

Комплектация электрической части требует дополнений. Я бы предложил следующий набор:

1. Контроллер Arduino Uno (или клон Freeduino), кстати, диэлектрическая площадка для набора выполнена под крепежные отверстия Arduino Uno (нестандартные Arduino Mega уже имеют удлиненный размер, поэтому площадка для крепления контроллера потребуются другая)
2. Заменить MotorShield для 2 DC двигателей на M-Shield для 4 DC двигателей, т. к. набор позволяет строить 4WD-тележки. Например, подойдет такая плата для управления 4-х двигателей http://freeduino.ru/arduino/mshield.html
3. Два аналоговых датчика линии — они хорошо «видят» градиент освещенности на границе черной линии с белым полем, что позволяет обучающимся изучать ПИД-регулятор для управления роботом.
4. Два цифровых датчика линии (опционально) — для изучения релейного алгоритма следования вдоль линии.
5. Датчик расстояния ультразвуковой Ultrasonic для изучения целого класса алгоритмов прохождения лабиринта и ориентации в пространстве.
6. Два датчика расстояния инфракрасных для создания и программирования «бесконтактного бампера» для робота-тележки.
7. Два-три контактных датчика касания — для создания бампера и, например, «концевиков» ограничивающих поступательное движение для движущихся узлов робота.
8. Мезонинная плата (например, «Troyka Shield») для удобного подключения датчиков к Arduino с помощью трехжильных кабелей.
9. Энкодеры на каждое колесо.

• датчик акселерометр,
• датчик-компас,
• датчик ускорения,
• GPS-сенсор,
• ИК-seeker датчик для поиска объекта с ИК-излучением,
• опционально WiFi-Shield или Bluetooth Shield для беспроводной связи,
• серводвигатель SG90 (например, для крепления и поворотов сенсоров расстояния).

• Надежность и прочность деталей.
• Совмещение двигателей с редукторами.
• Детали для изучения ременной передачи.
• Простота сборки соединений узлов.
• Наличие инструментов шестигранников.
• Надежное крепление двигателей к ступицам колес.

• Пластиковые клипсы для закрепления Arduino на диэлектрической площадке коротковаты, выскакивают, поэтому для страховки контроллера мы пользовались резиновыми жгутиками.
• Батарейный отсек без крышки, поэтому при расположении отсека на днище робота «батарейками вниз» хотелось бы более надежной фиксации батареек от случайных выпаданий.
• Нет в наборе разноразмерных шестеренок и винта Архимеда, поэтому изучать зубчатую и червячную передачи на этом наборе не получится.
• Пластиковые клипсы в наборе, на мой взгляд, не очень надежны.
• Нет в наборе тонкой плоской отвертки, необходимой для подсоединения двигателей к MotorShield.
• Отсутствовали провода питания на двигателях.
• Нет в наборе диэлектрических площадок для крепления датчиковP { margin-bottom: 0.21cm; }.