Слива М.В., доцент НГУ, кандидат педагогических

Роботы
они заполонили все…
Платформы
• Lego.
• Intel Galileo.
• Android IOIO / IOIO OTG.
• Arduino.
• Raspberry Pi.
LEGO
Самая простая из представленных платформ, позволяет
создавать из базовых блоков как простейших, так и более
сложных роботов.
LEGO
Программирование осуществляется с помощью графического
языка в среде LabVIEW, языка RobotC (расширение языка С) и
языка Java.
LEGO




Достоинства:
Проста для изучения (можно изучать в школе).
Не нужно ничего паять.
Недостатки:
Цена. На официальном сайте основной модуль стоит
от $170 до $180. Датчики еще обойдутся от $25 до
$50. Если покупать в России – еще плюс 20% как
минимум. Ссылка на стоимость.
Нет возможности для прямого доступа к
программируемым пинам, чтобы создавать и
подключать свои устройства.
Android IOIO OTG
Плата, расширяющая функционал android-смартфона для
нужд робототехники. Можно подключать как к смартфону, так
и к ПК.
Android IOIO OTG
Достоинства:
 Можно использовать вычислительные мощности
современных смартфонов.
 Стандартные GPIO пины с поддержкой протоколов UART, SPI,
I2C.
 Привычный для android-программистов способ
программирования.
Недостатки:
 Изначально нельзя использовать без соединения с
компьютером или android-смартфоном (хотя можно
перепрошить для этих целей его микроконтроллер, но тогда
теряются некоторые преимущества).
 Не очень большое сообщество пользователей.
Arduino
Одна из самых распространённых на данный момент
платформ для разноуровневых групп пользователей.
Есть несколько разновидностей базовых плат,
отличающихся количеством разъемов, тактовой частотой и
разрядностью процессора, размером оперативной памяти,
параметрами питания.
Arduino
Программируется как с помощью графического языка
(Scratch), так и с помощью немного измененного языка С.
Arduino







Достоинства:
Относительно недорогая в использовании платформа (оригинальные базовые
платы стоят от $12).
Можно использовать как на начальном уровне (в школе), так и на более
профессиональном (в вузе).
Есть собственная IDE.
Стандартные GPIO пины с поддержкой протоколов UART, SPI, I2C.
Существует много китайских клонов большинства плат данной платформы,
которые в несколько раз дешевле оригиналов с сохранением приемлемого
качества (от 3$).
Очень много совместимых с данной платформой датчиков и плат для нужд
робототехники.
Можно создавать свои собственные платы для расширения данной
платформы.
Недостатки:
 Малая процессорная мощность (максимум 84 MГц).
 Мало памяти (максимум 256 КБ).
 Нельзя «из коробки» использовать стандартную компьютерную периферию
(клавиатура, мышь, «флешки», веб-камеры, внешние жесткие диски), хотя
многое можно подключить с помощью плат расширения, которые
приобретаются отдельно.
Arduino-проекты
Arduino-проекты
Arduino-проекты
Arduino-проекты
Arduino-проекты
Intel Galileo
Одна из самых молодых на данный момент платформ, но,
как видно из названия, продвигается одним из IT-гигантов в
области современных процессоров, так что можно ожидать
увеличения популярности.
Совместима с платами Arduino и может работать с Arduino
IDE.
Intel Galileo










Достоинства:
Архитектура x86.
Достаточно мощный процессор – 400 МГц.
256 Мб оперативной памяти.
Можно установить ОС Linux для работы на самой плате.
Стандартные GPIO пины с поддержкой протоколов UART, SPI,
I2C.
Есть порты USB-клиент и USB-хост.
Есть разъем Ethernet.
Разъём для карт Micro-SD.
Разъём Mini-PCI Express.
Последовательный порт RS-232.
Недостатки:
 Цена – от $70.
 Пока что малое сообщество энтузиастов.
Raspberry Pi
Это одноплатный компьютер размером с
банковскую карту, изначально разработанный как
бюджетная система для обучения информатике.
Впоследствии получил намного более широкое
применение и популярность, чем ожидали его
авторы.
Модели
Модели
Технические характеристики модели В
• размеры – 8,6 см × 5,4 см × 1,7 см (примерно
как кредитная карточка);
• центральный процессор – Broadcom BCM2835
SOC 700MHz ARM11;
• графический процессор – Dual Core VideoCore
IV;
• оперативная память – 512 мб (совместно с
видеопамятью, можно самостоятельно
выбирать соотношение);
• жесткий диск – отсутствует, вместо него
используются sd-карты;
• периферия – 2 порта USB, по 1 порту Ethernet,
HDMI, RCA, 3.5мм аудиовыход, специальные
порты для подключения экрана и камеры;
• питание – через порт microUSB – подходит
практически любой блок питания от
современного смартфона.
Порты GPIO
Операционные системы для Raspberry Pi
• Linux:
• Raspbian
• Arch Linux ARM
• Moebius
• Raspbmc
• XBian
• Android
• RISC OS
Raspberry Pi как обычный компьютер
Монитор
Интернет
Клавиатура
Мышь
Raspberry Pi и робототехника
• программирование на языках высокого уровня (С,
Java, Python, PHP, C#, Ruby, Perl, Scratch, Lazarus / Free
Pascal, BASIC) – 2 подхода:
• делаем все на Raspberry Pi;
• совмещаем обычный компьютер и Raspberry Pi;
• использование готовых узлов (например, от Arduino);
• создание собственных электронных компонент:
• паяние собственных плат;
• с использованием беспаечных макетных плат;
• поддержка промышленных интерфейсов SPI, I2C,
UART через порты GPIO.
Проекты на основе Raspberry Pi:
• портативный компьютер;
Проекты на основе Raspberry Pi:
• автономное плавательное средство;
Проекты на основе Raspberry Pi:
• игровой автомат;
Проекты на основе Raspberry Pi:
• умный дом;
Проекты на основе Raspberry Pi:
• робот-бармен;
Проекты на основе Raspberry Pi:
• кластер;
Проекты на основе Raspberry Pi:
• веб-хостинг;
Проекты на основе Raspberry Pi:
• портативный компьютер;
Проекты на основе Raspberry Pi:
• интернет-радио;
Проекты на основе Raspberry Pi:
• подвесной плоттер;
Проекты на основе Raspberry Pi:
• метеостанция;
Проанализировав представленные платформы, можно
сделать следующие выводы:
 Для преподавания в школе подходят платформы LEGO и
Arduino в виду своей распространённости и простоты.
 Для преподавания в вузе в принципе подходят все
платформы, но можно выделить различные категории
платформ в зависимости от уровня студентов: LEGO и
Arduino – для будущих учителей информатики; Arduino,
Raspberry Pi, Intel Galileo, Android IOIO / IOIO OTG – для
будущих инженеров различных направлений обучения.
 Платформу Android IOIO / IOIO OTG можно использовать
во время преподавания программирования для ОС
Android.
В связи с вышеописанными выводами нужно
уточнить важность школьной робототехники в
перспективе дальнейшего технического образования, а
именно:
• привлечение школьников к точным наукам;
• развитие алгоритмических навыков;
• развитие технического творчества;
• раскрытие изобретательского потенциала учащегося;
• развитие навыков программирования.
Спасибо за внимание!