Обзор программируемого комплекта робототехники Robotis



Статья посвящена обзору робототехнического комплекта Robotis, его состав, виды. Использованию в учебном процессе.

Ключевые слова: робототехника, микроконтроллеры, программирование, Robotis.

Современному производству нужны инженерные кадры принципиально нового типа, обладающие трудовой и социальной мобильностью, способные решать технологические, эксплуатационные и управленческие задачи и имеющие глубокие профессиональные знания по ряду смежных профессий. Все это требует обновления методологии и содержания подготовки студентов инженерно-технического профиля.

Робототехника — область науки и техники, находящаяся на стыке механики, электроники и программирования. Сегодня разработки робототехники внедряют в различные направления человеческой деятельности: от военной техники и робоавтомобилей, до бытовой техники и детских игрушек. Действительно, робототехника сегодня одно из самых интенсивно развивающихся направлений науки и техники.

В связи с развитием роботов актуализировались проблемы обучения робототехнике на различных уровнях образования и различных возрастных категорий обучающихся. В колледжах, вузах внедряются курсы по робототехнике, ориентированные на условия учебного заведения: материально-техническая база, аппаратно-программное обеспечение, учебно-методическую поддержку и др.

Образовательная робототехника — сравнительно новая область, как в технике, так и в педагогической науке и занимается проблемами организации учебного процесса и внеурочной деятельности по обучению роботам. Организация процесса обучения невозможно без соответствующих образовательных ресурсов и средств.

Robotis Bioloid — набор для создания робота, производимый корейской фирмой Robotis . Набор предназначен для образовательных целей, а также для тех, кто увлекается робототехникой. Набор Bioloid включает в себя небольшие сервоприводы, называемые Dynamixels и представляющие собой самостоятельные модули, с помощью которых могут быть собраны роботы различной конструкции, например колёсные или шагающие роботы. Набор Bioloid схож с наборами LEGO Mindstorms от компании LEGO и Vex Robotics Design System от компании VEX Robotics. Набор Bioloid используется в Военно-морской академии США в качестве учебное оборудования. Набор Bioloid так же часто используют участники международных соревнований RoboCup.

В комплект Bioloid входят сервоприводы Dynamixels, набор сенсоров, программное обеспечение, включающее в себя среду 3D моделирования и среду программирования на С-подобном языке. Количество приводов достаточно, чтобы изготовить механизм с восемнадцатью степенями свободы.

Существует несколько комплектаций набора Robotis Bioloid:

 Bioloid Beginner Kit — набор, позволяющий собрать до 14 вариантов конструкции робота.

 Bioloid Comprehensive Kit — набор, позволяющий собрать до 26 вариантов конструкции робота.

 Bioloid Expert Kit — набор, предназначенный для образовательных и исследовательских целей.

 Bioloid Premium Kit — наиболее новая, модернизированная версия набора Robotis Bioloid

Рис. 1. Robotis Bioloid Comprehensive Robot Kit

The Robotis Bioloid Comprehensive Robot Kit — это первый робототехнический конструктор, основанный на «умных сервоприводах», которые позволяют пользователям создавать различные типы роботов. Этот комплект славится отличной подборкой программного обеспечения с графическими интерфейсами, что поможет легко обучаться. Конструктор идеально подходит для начинающих любителей робототехники, школ и университетов.

 Программируется с помощью интуитивно понятного графического интерфейса или на языке C

 Обрабатывает и анализирует изображение

 Возможность управления сервоприводами через USB разъём

 Алгоритм ходьбы использует машинную кинематику

Рис. 2. Функциональная схема робота

Рис. 3. ROBOTIS DARwIn-OP

DARwIn-OP — человекоподобный робот-платформа для научно-исследовательской деятельности. Отличается высокой производительностью и динамическими характеристиками, наличием зрения и встроенным ПК на базе процессора Intel. DARwIn-OP в переводе дословно расшифровывается как Динамический Антропоморфный Робот, обладающий Интеллектом, реализованный на Открытой Платформе.

DARwIn-OP — это компактный человекоподобный робот, представляющий собой уникальную робототехническую платформу, предназначенную для научных исследований, разработок в рамках образовательного процесса.

Детские конструкторы Robotis OLLO стали Robotis IDEAS и дополнились вторым уровнем Robotis Dream и третьим — Robotis Smart. Линейку Bioloid разделили на две части — Robotis Stem и Robotis Premium. Исследовательский DARwin-OP стоит особняком.

Программируются роботы Robotis OLLO, как и все другие роботы компании, с помощью фирменного программного обеспечения RoboPlus. Для программирования используется C-подобный язык. В состав ПО входят RoboPlus Task (редактор программ), RobotPlus Manager (настройка оборудования), RoboPlus Motion (программирование сложных движений робота), RoboPlus Terminal (терминал) и Dynamixel Wizard (настройка и калибровка сервоприводов).

Программа загружается в контроллер, после соединения его с компьютером (рис.4.) и, после загрузки контроллера, робот может выполнять команды. Программисты могут написать свою собственную прошивку для роботов Robotis OLLO на Embedded C.

Рис. 4. Схема соединения компьютера с контроллером

Программы для роботов Robotis можно писать на смартфоне или планшете, под управлением Android 2.3 и выше.

Применение образовательной робототехники дает возможность одновременного освоения, закрепления знаний и отработки навыков сразу по нескольким предметам: информатике, прикладной механике, электротехнике и электроники. В свою очередь, формирование комплексных знаний способствует развитию системности мышления, учит комплексно подходить к решению реальных практических задач.

Литература:

1. Абдулгалимов Г.Л, Гулюта А.А, Казагачев В.Н. Робототехника — массовый вид детского и молодежного технического творчества.// Информационные технологии в образовании. XXV Международная конференция-выставка. Сборник трудов Ч.II.-М. :Издательский отдел факультета ВМК МГУ имени М.В.Ломоносова, 2015. С. 21- 22.
2. .Абдулгалимов Г.Л, Казагачев В.Н, Гулюта А.А.Обучение робототехнике: от элементарных понятий до программирования микроконтроллеров вузов // Новые информационные технологии в образовании: Сборник научных трудов 16-й международной научно-практической конференции "Новые информационные технологии в образовании" 2-3 февраля 2016г./ Под общ. ред. проф. Д.В.Чистякова. Часть 2.- М.: ООО "1С-Паблишинг", 2016. С. 309-311.
3. Никитина Т.В. Образовательная робототехника как направление инженерно-технического творчества школьников. [Текст]: учебное пособие / Т.В. Никитина. Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та, 2014. — 169 с.
4. Толстова Н. А., Бондаренко Д. А, Ганьшин К. Ю. Образовательная робототехника как составляющая инженерно-технического образования. // «Наука. Инновации. Технологии», № 3, 2013. С.171-177.