Записки начинающего роболюба. 1. Начинаю semionenkov's blog / 13.09.2015 Записки начинающего, для того, чтобы зафиксировать свой опыт, поделиться своим видением, найти единомышленников. С надеждой, что "Записки" окажутся полезны таким же начинающим, а люди опытные используют их как повод для обсуждений и возможность поделиться своим багажом. "Ассоциация открытой роботехники". Размышления на пути в инженерию. Эти записки - записки не совсем молодого человека, который решил познакомиться с новой для себя областью - робототехникой. Познакомиться, чтобы быть способным приобщить, увлечь детей (хотя с поколенческой точки зрения, пора, пожалуй, начинать мыслить внуками). Почему хочется приобщить подрастающее поколение - вопрос простой. Нормальная жизнь людей во многом базируется на успешной продуктивной экономике. Основа успешной экономики - высокая производительность труда, - вот мы быстро и добрались до программирования и робототехники, которые, играют (должны играть) ключевую роль в современной экономике. Я безусловно приветствую введение роботехники в школу, равно как и новый образовательный стандарт, позволяющий уйти от единой для всех программы и позволяющий существенный уровень специализации в старших классах. Я не разделяю скепсис тех, кто считает программирование и роботехнику излишеством, которое по жизни будет нужно лишь проценту-другому выпускников. Считанные проценты - это, бесусловно, правда, но предмет вводится в школьную программу не для того, чтобы из всех детей готовить специалистов в роботехнике и программированию, а для того, чтобы всем детям дать попробовать себя в этих областях. Чтобы не потерять шанс тех детей, в которых соответствующие склонности и способности надо разбудить. Лишь небольшая часть родителей стремится к поиску способностей детей и их развитию. Большинство детей предоставлены случаю, и их шанс не раскрыть свои способности гораздо выше, чем в образованных обеспеченных семьях, которые стремятся воспроизвести и преумножить свои успехи в следующих поколениях. Образование - важнейший из социальных лифтов. Если высшее образование даёт профессию, то школа должна давать возможности раскрытия склонностей и начальной ориентации в областях, которые жизненно важны для экономического благополучия общества.Почему "Записки"? В молодости был свидетелем того, как уважаемый учёный, которому было за 50, защищал докторскую диссертацию. Не будучи специалистом в соответствующей области, легко верю коллегам учёного, которые говорили, что диссертация могла быть защищена гораздо раньше. При этом я уверен, что прекрасно понимаю причину, по которой диссертация не случилась раньше: настоящий математик стремится к полноте решения задачи, и годы, даже десятилетия, потраченные на законченное решение, его не пугают. Такая работа - красивый надгробный памятник теме, в которой другим учёным уже делать нечего. В таком математическом подходе (который мне совсем не чужд, хоть я и не профессиональный математик) жанр "Записок" противопоказан: "Записки" показывают ход мысли, отражают незнание и заблуждение, тогда как математик стремится показать законченное чистовое решение, в котором уже никто не найдёт сомнений, заблуждений, озарений. Инженерия, напротив, живёт с неполной информацией и с неизбежностью принимает несовершенство, а иногда и ошибочность, шагов непрерывной эволюции, подхлёстываемых экономическими или военно-политическими стимулами. Чтобы претендовать на то, чтобы воспитывать будущих инженеров, нужно прежде всего самому отказаться от второй части официального названия своей специальности: "Инженер-математик". "Записки" - путь в неизведанное, где результат ещё не известен и стремление вперёд важнее точности, строгости и законченности.Где приложить силы? Полагаю, логично разделить робототехнику для школьников на два уровня: Введение, первое знакомство с предметом. Занятия тех, кто освоил начальный уровень и загорелся желанием продолжить в кружках, факультативах и классах с углублённым изучением роботехники. Первый уровень - для всех. Кроме общего развития детей, этот уровень выполняет важную задачу пробуждения интереса тех детей, у которых есть склонности и способности двигаться дальше. Аппаратно и программно первый уровень хорошо "окучен" фирмами, производящими роботоконструкторы. Вклиниваться на эту территорию не имеет большого смысла: хороший конструктор можно заменить лишь другим хорошим конструктором, и это поле конкуренции компаний. Не спешу ли я следом отдать "фирмачам" и область занятия с детьми увлёченными? Вроде, логично: компании не спят и производят достаточно сложные модели и конструкторы, надо только их освоить и работать с детьми, используя готовую продукцию. Это - ловушка, которую бизнес расставляет обучению и развитию творческих способностей детей. За область занятий с детьми увлечёнными с бизнесом нужно бороться, бороться, не жалея сил. Если на первом уровне бизнес - помощник, от услуг которого неразумно отказываться, то на втором готовые конструкторы - это искусственное сужение горизонта (был донельзя огорчён, когда на сайте одного из московских технических вузов увидел объявление о соревновании роботов, в положение о котором было прописано ... требование на использование конструктора известной фирмы. Как говорится, "Без комментариев"...)Попытаюсь сформулировать основы подхода к занятиям с увлечёнными детьми, как я их вижу сегодня. Открытость программных и аппаратных средств. Использование контроллера с открытой архитектурой, который могут производить различные производители. Никакой привязки к монопольно производимым контроллерам и, тем более, конструкторам. Программироваться контроллер должен с помощь бесплатного свободно распространяемого программного обеспечения, очень желательно - с открытыми исходными текстами (последнее, впрочем, для бесплатно распространяемого софта скорее норма, чем исключение). Электроника (контроллеры и датчики) для робота, а также двигатели - это всё, что в достатке производится и свободно продаётся в торговой сети и интернет-магазанах. Элементы конструкции и крепежа: всё, что в достатке производится и свободно продаётся в торговой сети и интернет-магазанах, а также то, что может быть произведено из доступных на рынке материалов коммерчески доступными технологиями, такими как лазерная резка и печать на трёхмерном принтере. (Никаких "дедушкиных калош", "катушек для ниток" и "сломавшегося проигрывателя": воспроизводимость и технологичность, потенциал массового производства - эти идеи должны впитываться сразу). Структурированные области деятельности; Система соревнований и фестивалей.Здесь, конечно, не открываю Америку: соревнования, фестивали, олимпиады - мощное средство, которое позволяет закрепить мотивацию для повседневных упорных занятий.Эта система во многом сложилась, и надо максимально использовать её возможности и наработки. С другой стороны, некоторые ниши уже оккупированы "фирмачами", навязывающими свою продукцию. Это требует переосмысления, выработку стратегия сосуществования и одновременно борьбы за нишу открытой робототехники. В нулевом приближении это видится так: открытая робототехника может играть по правилам "фирмачей", оставляя за собой право на отсутствие привязки к конкретным комплектующим. Такая постановка оставляет площадку для совместных мероприятий, когда каждая из сторон закрывает глаза на требования к комплектующим.Области фестивалей и соревнований примерно ясны. "Гонки", начиная с движения по линии и объезда препятствий, до кроссов по пересечённой местности и далее, насколько позволяет фантазия. Сортировка и сборка. Задачи на распознавание и переупорядочивание каких-то элементов. Спортивные игры, прежде всего, робофутбол. Свободные фестивальные секции, где могут быть продемонстрированы модели, не вписывающиеся в текущую структуру соревнований. Все эти вопросы заслуживают большого отдельного обсуждения. Ещё раз - открытость!Теперь уже речь от открытости конструкций и программ членов Ассоциации Открытой Робототехники (назовём это так). Идея проста - раз в год все команды публикуют свои программы и детальное описание конструкций, включая файлы, необходимые для изготовления заказных деталей. Видится это примерно так: перед проведением главного фестиваля года в соответствующей соревновательной категории судейская коллегия собирает программы и данные о конструкциях участников, а после проведения мероприятия публикует все материалы на сайте Ассоциации. Таким образом, команда может хранить секреты только между главными фестивалями. Представляется, что такая открытость будет мощным двигателем конструкторской мысли и обострит гонку между Большими Фестивалями. Развитие Фаблабов и Кооперация членов Ассоциации.Фаблабы - замечательное международное движение: речь идёт об открытых мастерских, где школьники, студенты, представители малого бизнеса - все желающие, могут что-то изготовить на современном оборудовании самостоятельно или с помощь сотрудников фаблаба.Увы, сходу нашёл лишь единицы фаблабов в России. (А вот достаточно свежий материал Татьяны Пирог по теме) Поле для развития здесь огромное. К счастью, цены на некоторое оборудование становятся уже вполне доступны. Так, например, некоторые модели несобранных трёхмерных принтеров стоят менее 400 и даже менее 300 долларов. Принтер собирается за несколько часов, что само по себе может быть интересным проектом (в Сети уже можно найти немало материала на эту тему). В идеале фаблаб должен быть в каждом городе, создаваемый всем миром: городом, всеми учебными и детско-юношескими учреждениями при спонсорстве компаний и меценатов, а в больших городах - не один. Робототехника и фаблабы должны развиваться вместе. АРДУИНО Читатель, который хоть немного в теме, наверняка слышал это название. Ардуино (Arduino)- это разработанная в Италии серия микроконтроллеров с открытой архитектурой. Контроллер можно производить не только по лицензии, но и просто так, по опубликованной документации. Если не гнаться за фирменными и лицензиознными моделями, контроллеры можно купить за чисто символические деньги,буквально несколько долларов. Плюс, естественно, бесплатно распространяемое программное обеспечение для программирования контроллеров с открытыми исходными текстами. Масса датчиков и плат расширения по очень доступным ценам. Само собой - масса энтузиастов и море информации. С моей точки зрения - безусловный кандидат номер один для самого открытого "конструктора". Воспользуюсь нестрогостью жанра и даже не буду упоминать альтернативы (возможно, к этому разговору мы еще вернёмся).Впереди нас могут ждать следующие темы: Что такое микроконтроллер. Средства программирования контроллеров. Азы программирования. Моторы и с чем их едят. Платы расширения контроллера. Монтажная плата. Датчики. Устройства вывода. Приобретение комплектующих. А дальше как пойдёт. PS. "пока верстался этот номер", Сергей Косаченко начал активную публикацию материалов по работе с Ардуино. Чуть подумав, я решил всё-таки не подстраиваться и не менять план, хоть пересечения и неизбежны. В конце концов, в Галактике места хватит всем Ардуино робототехника