编程知识4:乐高 机器人和少儿编程的区别

网友投稿 2019-11-17 14:13

关于乐高

乐高是丹麦一个玩具牌子,堪称“玩具之王”。它是用ABS塑料制作的高精度拼装玩具,分成几个大类,每年出很多新品,受到全世界大人孩子的欢迎。除了贵,没有别的缺点。(等我有了很多钱,哪怕老了以后,也要买下每年科技系列的旗舰产品来收藏)关于乐高有这么四点要说。
01 模型搭建

乐高产品可以按图纸构建模型。也能自己构思出自己的作品。这叫做MOC (是 My Own Creation的缩写),即跳出乐高官方 Set 的框架,完全依靠玩家自己的想象力去创造新的模型。

根据乐高积木类型分为砖块MOC、科技MOC两大类,细分为建筑物MOC、车辆MOC、飞机MOC、机甲MOC、场景MOC和人仔MOC等等许多小类。熟练的玩家小朋友,离开图纸,把很多套积木的零件拿出来拼装想像的作品,是一件十分幸福的事情。

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图片来自百度百科每个大中型城市都会有“乐高小镇”和“乐高公园”,比如北京朝阳公园里面的乐高小镇,可以用60元每套的价格,把买不起的积木借来玩玩。我们全家去过两次,每次都在那玩半天的时间。让两个孩子过过瘾。
02 科技类搭建

科技类搭建是非常有挑战性的任务。科技产品本身就是能动的,完全反映了真实的机械世界。有的同学,整个简单机械的课都搞不定,有的人都能用乐高搭建四冲程多缸的发动机系统了。人在空间思维上的差距非常大。在乐高面前孩子表现出的学习能力区别更大。

这种区别和对生活的观察体会有关,也和动手敏感期的训练有关。科技类积木的搭建是孩子成长必须体验的。我家孩子资质一般,我给两人买过几个科技类的产品,确实能提高动手能力和想象力。

下面是我买过的几款产品。

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图片来自网络 

乐高这个东东实在太贵了,在大儿子小学四年级的时候,买过这样三套产品编号为5位数的产品。编号短的零减少,价格便宜,编号长的零件多,价格贵。三套产品基本上包括了电动,气动驱动的机器,多个电动机,各种齿轮,杠杆,链条,皮带,传动轴,可以搭建气缸,离合器,差速器,变速箱这样的复杂结构。

03 乐高机器人乐高的机械系列产品非常复杂,但是毕竟是高级的模型玩具,不能自动运行。后来在MIT的媒体实验室的合作中,做出了乐高的编程机器人。现在已经是第三代产品了。

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ev3可以搭建自动平衡的两轮车


EV3的核心相当于机器人的大脑,是一台运算力一般般的电脑。它是整个用乐高积木、马达、传感器等组建搭建的机器人系统的中枢,就像大脑一样控制、指挥机器人的行为。使用ROBOLAB软件,人们可以创造、搭建、编程真正的机器人,让它做比较复杂的工作。搭建机器人身体的是一个零件库和其它各种科技零件。乐高的神奇在于它零件的兼容性。能够把不同产品的砖块拿来搭建。很多大人因此也迷上乐高。还有专业的理工科开发人士,在产品构思的时候使用乐高做模型。从RCX,到nxt再到EV3,我一直没有舍得给孩子买一套。不仅有钱的原因,也有功课多,怕耽误学习的原因。现在的一些机器人比赛,实际上就是用乐高搭建规定的任务,比赛运行的效果。

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机器人比赛,目前大部分还是用乐高的套装来搭建
04 LDD数字搭建

我后来没再买乐高产品,孩子照样玩得很开心。因为发现了一种虚拟的搭建软件-乐高的数字积木。

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比较复杂的机器人搭建在这个软件里也能实现。有兴趣的朋友可以了解一下这个好玩的东西  不会操作来问我

关于机器人

创客的兴起得益于开源硬件的普及。开源硬件打破了乐高对机器人教育的垄断,出现的入围产品越来越多,也都非常成熟。机器人并不是必须做成有腿有胳膊的样子。凡是那些自己能有点自动控制的,用到采集,判断,反馈的都能算作机器人技术的应用。

目前主要的几种,梳理一下。已经学习和希望学习的朋友们,可以对号入座。

01 Micro:bit

这是英国BBC出品的,哈哈,就是拍“动物世界“的那个广播公司。非常便宜,送给全英国的小学生一人一个。 理念是改变学习,推动英国重新成为科技强国。这个远景非常感人。也可见这个产品有多么大的价值。

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理念

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这个产品的来头不小,微软给它开发的编程环境。也是微软大力支持的青少年一直到大学的机器人入门产品。价格非常便宜。套装在100-500不等,可以在某宝联系客服问问。客服都是好老师。耐心又细致。编程界面和scratch差不多,硬件连接有图纸和实物模拟图。不需要很高的水平就能顺利搭建成功。硬件的稳定性很好,不太会出错。接线方式巧妙的用到了面包板和鳄鱼夹。对低龄的孩子也没有多大的障碍,反而是我这样的“老眼昏花”的人要摘下眼镜才能操作。

02 树莓派

树莓派是包含各种传感器和接口的微型电脑。我家孩子暑假前申请买一个,信心满满地和小网友一起做机器人。还分了工,有主创,有编程,有硬件设计,有测试员,有UI设计。规划的是用python语言。他们群里人人都下载了人工智能库。

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一个暑假过去了,没有成果。几个关键的小孩,都被家长带去上辅导班了。

树莓派的来头不小,也是英国的产品。树莓派运算力是常见机器人产品力最强大的。装上屏幕就是全功能的电脑。自从我家乐乐用上树莓派以后,电视机当了显示器,再也不看电视了。有需要电脑的地方,直接在树莓派上用。一下从windows系统投入到linux系统上。

树莓派对外控制功能比较强大,适合当高级智能硬件的核心。目前在机器人教育上还只是少数高端玩家自己孤岛。初中以下的孩子很难接受。

03 arduino

最叫好,却颇不叫座的是arduino。 早在2012年,第一次创客风气的时候,开源硬件,智能控制的核心就是这个东东。现在有些国内的机器人套装厂商以它为核心,开发自己的套件。

创客网站上最多的就是好用这个硬件为核心的作品。

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创客时代,一个新工科人士,或者一个动手能力强的人,如果不会arduino简直不好意思出门见人。可喜的是,我昨天在工程学院看到展示的学生创造发明项目,发现几个这种项目。我们顾老师闺女去珠海参加一个高中生的创新发明比赛,还获得了全国二等奖,也是arduino的物联网应用。


04 makeblock

这是一个很有趣的智能车项目,是机器人的小学生入门项目。价格很公道,比乐高便宜了太多太多。几乎能够人手一台了。

我个人认为,将来最火的机器人套件就会是这个东西。

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因为这个东西比乐高便宜,比树莓派简单,比microbiti功能强大。作为一个爱好者和爱好者的爸爸,我真希望国产的东西能好用。乐高的高价格和昂贵培训费确实阻碍了很多孩子的发展。 

而开源的硬件因为便宜,给所有中学生小学生一个相同的平台。大家比拼创造力,不再受到经济条件的明显限制。往大了说,开源硬件是深化中国教学改革的一个契机。

机器人和编程的关系

机器人和编程有着关联和区别。机器人重视硬件的搭建和传感器,驱动器的使用,用到物理学,电学,电子电工这些技术,自动化的特征比较明显。编程更显得是基础学科,和数学的关系更大些。关于编程的介绍在 C++的介绍里有,在以后会更多篇目以例题的形式做详细的介绍。

编程用的是脑,机器人用的是手,人的双手和大脑本质上是受到大脑指挥的。高端的机器人科学也是编程科学,编程科学发展到很高的高度,也是驱动先进的硬件去工作。编程和机器人学习,就是双手和大脑的共同训练。

各有侧重,因人而异,因材施教。

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机器人和编程教育的普及,短期会推动教育教学改革工作。长期会改变人类的思维方式。科技改变生活,科技让这个社会更加美好。

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