Пандемия коронавируса COVID-19 внесла большие коррективы в разные сферы жизнедеятельности человека и сфера образования не исключение. Повсеместный переход на дистанционное обучение создает не мало трудностей как для учащихся, так и для преподавателей. Последние несколько месяцев одним из важных вопросов для преподавателей образовательной робототехники являются вопрос «Как работать?»
Уже несколько лет рассматриваются разные варианты для проведения занятий по робототехнике не только с реальными конструкторами, но и с использованием разных симуляторов и других инструментов. Нельзя сказать, что выбор доступных средств достаточно широк. Однако, за последнее время наблюдается тенденция развития данных направлений.
Даже при наличии реальных конструкторов, использование эмуляторов и других инструментов конструирования развивает ряд других навыков, добавляет новые возможности при изучении робототехники.
Образовательная робототехника включает в себя две главные части: конструирование и программирование.
Систем автоматизированного проектирования (САПР), используемых в образовательной робототехнике, немало, и выбор инструмента зачастую зависит от робототехнической платформы, на которой работает преподаватель, возраста учащихся и целей занятий [1].
Например, для подготовки проектной документации для Lego существует Lego Digital Designer (LDD) (Рисунок 1). Программа достаточно проста в освоении и имеет интуитивно понятный интерфейс. Функционала программы вполне достаточно для сборки роботов Lego. Полезной функцией является то, что после полной сборки робота формируется инструкция, которую можно выгрузить из программы и просматривать через текстовые редакторы [2].
Рис. 1. Интерфейс программы Lego Digital Desinger
Для конструкторов VEX используют другие САПР. Наиболее популярная система на текущий момент SnapCAD для VEX IQ (Рисунок 2). Достаточно простая в использования, содержит библиотеку элементов VEX IQ, есть возможность создать свои детали и распечатать их на 3D-принтере.
Если же занятия проходят на конструкторах «старших» серий VEX, то для проектирования можно использовать САПР с расширенным функционалом, такие как Inventor [3].
Рис. 2. SnapCAD для VEX IQ
Однако, и работая с другими робототехническими конструкторами, можно использовать симуляторы, где можно отрабатывать как простые, так и сложные действия. В основном, все симуляторы, обладающие расширенным функционалом (возможностью создавать физическую среду, загружать собственные полигоны и модели роботов), можно назвать «условно бесплатными», т. е. у них есть бесплатный период использования.
Симуляторы Virtual Robotics Toolkit (Рисунок 3). Имеет возможность импорта моделей из LEGO Digital Designer, что является безусловным плюсом если использовать LDD в качестве конструктора. Поддержка программирования роботов комплекта EV3G, так же в программе есть базовые симуляции (полигоны).
Рисунок 3. Virtual Robotics Toolkit
Отдельно стоит отметить среду программирования роботов с интерактивным режимом имитационного моделирования TRIK Studio (Рисунок 4). Разработана на русском языке имеется реализация для конструкторов ТРИК, Lego Mindstorms, большая библиотека методических разработок может послужить отличным справочным и дидактическим материалом при проведении занятий. Так же есть возможность загрузки собственных полигонов. Программирование осуществляется в Scratch-подобной среде или на текстовых языках программирования.
Рис. 4. TRIK Studio
Безусловно, использование симуляторов не сможет заменить живого занятия с конструкторами, но это может являться отличным аналогом в силу определенных обстоятельств. В виртуальных средах возможно изучать конструирование без оборудования, при наличии только интернет-соединения и ПК. Изучение возможностей систем автоматизированного проектирования (САПР) дает возможности дальнейшего улучшения моделей [4].
Виртуальные программные симуляторы позволяют отлаживать программы быстрее, что в последствии дает возможность тестировать их реальных роботах.
Дети с повышенной мотивацией к изучению дисциплины имеют возможность дома в любое время заниматься проектированием, конструированием и написанием кода. Что, несомненно, ускоряет усвоение материала. Изучение САПР стимулирует развитие различных навыков, умений, развивает кругозор.
Литература:
- Корягин, А. В. Образовательная робототехника (Lego WeDo) / А. В. Корягин, Н. М. Смольянинова. — Москва: ДМК-пресс, 2016. — 254 c. — Текст: непосредственный.
- LEGO Digital Designer. — Текст: электронный // https://www.lego.com/en-us/ldd: [сайт]. — URL: https://www.lego.com/en-us/ldd (дата обращения: 26.11.2020).
- VEX Roboticx. — Текст: электронный // https://www.vexrobotics.com/: [сайт]. — URL: https://www.vexrobotics.com/ (дата обращения: 30.11.2020).
- SIMULATE LEGO® MINDSTORMS® ROBOTS. — Текст: электронный // https://www.virtualroboticstoolkit.com/: [сайт]. — URL: https://www.virtualroboticstoolkit.com/ (дата обращения: 02.12.2020).
- Бесплатная среда программирования роботов с интерактивным режимом имитационного моделирования. — Текст: электронный // https://trikset.com/products/trik-studio: [сайт]. — URL: https://trikset.com/products/trik-studio (дата обращения: 12.12.2020).
