89b6d7a6
Поиск:  
  
Календарь
Сообщество
Панорама
Конкурсы
Проекты
Мастерская
Клуб конструкторов
Форумы
Магазин
Книжная полка
Видеотека
Доска объявлений
Контакты

  






  ***

25.11.2005 - Фред Мартин (Fred Martin). Руководство конструктора роботов курса 6.270 (The 6.270 Robot Builder’s Guide)


РобоКлуб/Новости/Книги и медиа/25.11.2005 - Фред Мартин (Fred Martin). Руководство конструктора роботов курса 6.270 (The 6.270 Robot Builder’s Guide)




Фред Мартин (Fred Martin). Руководство конструктора роботов курса 6.270 (The 6.270 Robot Builder’s Guide)

Эти записи впервые были сделаны для студентов экспериментального класса Массачусетского технологического института к соревнованиям по конструированию роботов LEGO. В 1992 году они были преобразованы в формат настоящей книги и розданы учившимся тогда студентам. Во второе издание Руководства Конструктора Роботов были внесены минимальные смысловые исправления и структурные изменения, направленные на то, чтобы сделать эту работу удобной чтения как энтузиастами-робототехниками, так и преподавателями, заинтересованными в обучении конструированию роботов. В Приложении А настоящего издания комментируется организационная структура месячного курса, а также содержится спецификация соревнований 1992 года. Если читатель заинтересован в этом, возможно, ему будет удобнее сначала изучить это приложение.

В Главе 1 представлен набор указаний по сборке всего аппаратного обеспечения из набора комплектующих элементов для нашего робота. Информация о сборке также включает короткие описания каждого из компонентов. Может так получиться, что во время чтения у большинства читателей перед глазами не будет аппаратного обеспечения. Тем не менее, нам кажется, что эта глава – наилучшее место для представления материалов. Возможно, читатель захочет пропустить раздел 1.1, где просто обсуждаются стандартные электронные компоненты. Однако если читатель приобрел набор комплектующих, то ему, безусловно, лучше сначала прочитать всю эту главу, чтобы научиться собирать его.

Конструкция, документированная в настоящем руководстве, является результатом сотрудничества многих людей, в том числе – вклада двух конкретных лиц: Рэнди Саджента (Randy Sargent) и Пэнкая Обероя (Pankaj Oberoi). Бóльшая часть описанного здесь аппаратного обеспечения была сконструирована совместно с Рэнди, а также именно он является основным автором среды «Interactive C», описанной в Главе 7. Пэнкай содействовал развитию проекта самыми разными способами, в том числе вдохновляя и организуя его участников. Участие полных энтузиазма бывших студентов также помогло разработке как технологий, так и идей о том, как их лучше всего представить в учебном процессе.

В прошлом году Кафедра электрической инженерии и информатики и Медиа Лаборатория Массачусетского технологического института, которые спонсировали разработки технологий в рамках учебных занятий, согласились на неограниченное и бесплатное распространение описанных здесь робототехнических технологий, в том числе иллюстраций печатной платы и среды программирования. Хотя материалы не были размещены на бесплатных доменах (все-таки они охраняются авторским правом), это означает, что любой человек или организация могут использовать описанные технологии в любых целях. Мы надеемся, что люди воспользуются этими данными в духе программного обеспечения GNU, которое распространяется бесплатно и поддерживается в основном сообществом заинтересованных пользователей.

Группа 1992 года работала с платой контроллера робота версии 2.1; настоящее руководство написано на основе более поздней версии 2.11, где исправлены несколько незначительных ошибок в проводке, обнаруженных в конструкции версии 2.1. Платы идентичны в терминах функциональности; версия 2.11 может быть использована для замены более старой конструкции. Информацию по получению планов и/или набора деталей для набора плат можно получить на сайте cherupakha.media.mit.edu (адрес в Internet 18.85.0.47), анонимном FTP файловом сервере, поддерживаемом Медиа Лабораторией Массачусетского технологического института, которая раньше занималась, кроме прочего, распределением этих материалов.

Курс LEGO Конструирование Роботов – это педагогический эксперимент, происходящий и в настоящее время. Класс 1993 года состоял, в основном, из выпускников, студентов предыдущих курсов. Они занимались усовершенствованием конструкций аппаратного обеспечения и переписали достаточно большую часть курса так, чтобы он был более удобен будущим поколениям студентов, как они это себе представляли. Для меня же это означало, что класс сделал важный шаг вперед в своем развитии. Привлекая таких преданных своему делу руководителей, класс сохраняет творческий азарт, которым были отмечены и годы моей работы с ним.

Фред Мартин

1 декабря 1992 года

Предисловие

Майкл Б. Паркер (Michael B. Parker), студент последнего курса («Шестой курс») Кафедры электрической инженерии и информатики, не так давно взялся проводить знаменитый курс Массачусетского технологического института «Введение в конструирование» (номер курса 2.70) на Кафедре медицинской инженерии. Во время прохождения курса 2.70 студенты используют машинный лом – метал, пластик, дерево – для сборки роботов, которые в конце курса сражаются в ближнем рукопашном бою.

Майку настолько понравился этот курс, что ему даже стало обидно: почему такой курс проходят студенты Кафедры медицинской инженерии, а студенты его кафедры – нет?

Поэтому в 1987 году Майк организовал первое соревнование 6.270 (в качестве «Ответа Шестого курса» на курс 2.70). Это были соревнования по программированию, где студенты должны были написать программу управления для смоделированных на компьютере роботов. В первые два года существования состязаний целью было сконструировать моделированного робота, который пытался найти и уничтожить своих соперников.

Через пару лет Майк познакомился с проектом Медиа Лаборатории МТИ (где я работал в то время) под названием «LEGO/Logo», где дети собирают роботов и другие механизированные приборы из блоков, моторов и электронных датчиков LEGO, а затем пишут программы управления ими с помощью специальной версии языка программирования Logo. Майку захотелось обеспечить студентов 6.270 подобными технологиями, так чтобы они могли собирать настоящих роботов, а не только моделированных на компьютере, как это делалось раньше.

Кроме меня, Майк завербовал в свои ряды однокурсника Рэнди Саджента для работы техническим консультантом на приближавшихся соревнованиях 6.270 (которые должны были пройти уже через несколько недель). Идея нас заинтересовала: это был хороший вариант, чем занять IAP [“Independent Activities Period” – одномесячный перерыв между осенним и весенним семестрами в Массачусетском технологическом институте – прим. переводчика].

Я и Рэнди провели бóльшую часть каникул, конструируя интерфейсную плату, которую можно было бы соединить с РС или Макинтошем, для управления моторами, а также обеспечивающую ввод информации с нескольких простых датчиков. Бюджет был сильно ограничен, как и время, и мы бегали по местным магазинам сети Radio Shack [сеть магазинов радиотоваров – прим. переводчика], покупая электронные детали для двадцати команд студентов, которые зарегистрировались на прохождение курса.

В тот месяц все шло не так, как было запланировано: детали LEGO пришли слишком поздно; мы не могли получить разрешение работать на рабочих станциях университетского городка Афина; из-за неразберихи в расписании пользования кабинетами нам, нескольким студентам с паяльниками в руках, приходилось бродить по кампусу в попытках найти свободные классы. И только благодаря студенческому энтузиазму мы смогли пережить этот месяц и принять участие в соревнованиях в конце IAP. Соревнования длились четыре часа – целую вечность! – но студенты наслаждались ими.

В октябре следующего года Пэнкай Оберой («П.К.»), студент класса, собрал всех бывших участников соревнований, которые ими заинтересовались, на встречу. П.К. считал, что у класса был огромный потенциал и хотел помочь им организовать занятия на будущий год.

П.К. уже работал над ключевыми административными вопросами, в том числе поиском корпоративных спонсоров. Компания Microsoft ранее пожертвовала какое-то количество денег на курс и даже собиралась выделить дополнительные средства на следующий год. П.К. также добился поддержки компании Motorola, которая согласилась внести свой вклад дорогостоящими полупроводниковыми приборами.

Итак, Рэнди и я снова объединились в команду для разработки технологий для курса. Мы разработали изобразительные чертежи для изготовленной по заказу платы с печатной схемой, которая работала с новым микропроцессором компании Motorola с огромным количеством технических функций. П.К. и я написали хэндауты [материалы с комментариями или кратким содержанием лекций, которые раздаются студентам перед началом занятий – прим. переводчика] с объяснениями как настроить датчики, зарядное устройство и прочие компоненты робота.

В тот год на курс записалось восемьдесят студентов (которых мы разбили на три команды). Еще до начала соревнований стало очевидно, что курс того года удался. Когда студенты ходили со своими наборами для конструирования роботов по кампусу, интерес к предмету со стороны других студентов только усиливался. Сами соревнования стали гвоздем сезона. К концу года курс стал мне интересен не только с точки зрения технической перспективы, но также с точки зрения особой педагогической перспективы. Студенты МТИ предпочитали проводить ночи, конструируя роботов, вместо того чтобы участвовать днем в лыжных походах. Таким образом, они получали знания об электрической инженерии и робототехнических технологиях из первых рук, ставя эксперименты в рамках курса, проводившегося на основе одного проекта. Казалось, что курс заполнил пробел в их образовании, обеспечивая необходимые практические занятия в дополнение к теоретическим основам – профильной ориентации большей части кафедр МТИ.

Подход курса к обучению также импонировал педагогическим идеям исследовательской группы Медиа Лаборатории, членом которой я был. Сеймур Пэйперт (Seymour Papert), руководитель Исследовательской группы теории познания и обучения, разработал образовательную философию, названную «конструктивизм». По теории конструктивизма обучение и приобретение знаний – это активные процессы, «запускаемые» учащимися, т.е. знание как бы создается самим учащимся. Кроме того, этот процесс в значительной степени облегчается, когда учащийся создает нечто материальное в реальном мире, вдобавок к структурированным знаниям в ее или его голове.

Курс 6.270, обеспечивая студентов инструментами и материалами для работы со сложными электронными, механическими и программными идеями, давал им возможность проводить исследования и получать знания о ключевых концептах: технологических, инженерных и конструкторских. Командная работа, обучение на собственном опыте, а также обучение у своих же сверстников имеет первостепенное значение. Курс 6.270 дает студентами конструктивистский опыт.

Класс 1990 года также добился успеха, но нам хотелось большего. Тому классу добиться еще более серьезного успеха помешала плата контроллера, которую можно было программировать только на языке ассемблера и у которой был очень небольшой объем памяти. Впоследствии мы начали работать с робототехническими технологиями, более мощными и полезными для студентов курса 6.270, позволявших им глубже изучать теорию конструирования роботов и вникать в другие технологические проблемы.

К началу занятий с классом 1991 года мы разработали набор комплектующих для построения робота с относительно высокой для нас мощностью и достаточной гибкостью. Студенты могли разрабатывать программное обеспечение для роботов с помощью языка программирования С. Новая встроенная плата контроллера, созданная нами, обладала многочисленными техническими возможностями, в том числе у нее был небольшой экран, на который выводились сообщения об ошибках. Студенты также могли работать на мощных рабочих станциях под Unix (сети Афина МТИ) разбросанных по всему кампусу, разрабатывая программы для своих роботов.

Мы много думали о том, как организовать учебный процесс таким образом, чтобы максимально использовать потенциал студентов к обучению. Мы так построили расписание занятий, что все компоненты робота начинали функционировать настолько быстро, насколько это было возможно в рамках курса. На этой точке студенты могли уже начинать вести свои проекты и радоваться тому, что их роботы становились все более и более функциональными.

Этот документы, записи курса 6.270, сделанные для группы 1992 года, - результат нескольких лет работы. Они возникли из пары страниц, на которых были изображены схемы проводки в первый год существования курса и которые затем превратились в набор диаграмм и других заметок о сборке робота, выдававшихся по частям студентам, и только потом оформленные в вид настоящей книги.

Я решил преобразовать эти записи в книгу, понаблюдав за группой прошлого года: мне показалось, что многие студенты были бы не прочь поучаствовать в более детальных обсуждениях технологий, разрабатываемых группой, и получить больше теоретических знаний, чем просто лекционный материал, преподносившийся в рамках курса. Я надеюсь, что эти записи удовлетворят их страсть к знаниям.

Фред Мартин


gale

Комментарии

Добавить комментарий