Hlavní navigace

Výukoví roboti: atraktivní programování za pár dolarů

Michal Černý 26. 11. 2014

Programátorů je málo a algoritmické myšlení je důležité. Na těchto dvou premisách se zřejmě shodnou téměř všichni. Bohužel většinu mladých lidí klasické programování nudí. Jednou z cest, jak učinit programování přitažlivějším pro děti i dospělé, je nahradit klasické programovací jazyky roboty.

Vzdělávací roboti mají podle velké části pedagogické obce velký potenciál a jak v tuzemských vzdělávacích politikách, tak také v například v Digitální agendě je problematice rozvoje algoritmického myšlení věnován poměrně velký prostor. Základním cílem výuky programování na základních a středních školách nemá být ovládnutí nějakého konkrétního jazyka (ostatně například populární Pascal či Baltazar nejsou pro nic praktického úplně vhodné nástroje), ale spíše naučit strukturovaně přemýšlet. Analyzovat problém, rozdělit jej na malé části a ty postupně zvládnout.

V případě klasického programování jde ale pro děti často o činnost nepříliš zábavnou – u většiny jazyků musí řešit spoustu formálních záležitostí a výsledek je často nemastný neslaný. Vše je navíc zatíženo notnou dávkou abstrakce (jistě, jsou i výjimky), což v mladším školním věku také není úplně praktické. Jedno z řešení, které se nepochybně nabízí, je využít výukové roboty, které by mohl student či žák jednoduše programovat.

Výhody jsou zřejmé – je zde robot, který se nějak pohybuje, chová se podle zadaných algoritmů, vše je rychlé, akční a zajímavé. Pokud chceme, můžeme do takové výuky snadno zařadit nejrůznější prvky soutěží nebo naopak kolaborativní úlohy. Ještě poměrně nedávno byl přitom problém v ceně robotů, což je parametr, který se hodně otáčí. Vývojáři (často z velkých univerzit) začali hledat cesty, jak vytvořit jednoduchého levného robota a ne přístroj typu Jimmy, který bude stát v dobrém případě tisíc dolarů. Funkční hranice je pro vzdělávací potřeby typicky asi desetkrát až dvacetkrát nižší a to v prostředí západního světa. Jestliže hledáme cestu pro vzdělávání v rozvojových zemích, je třeba jít ještě více na dřeň.

Jimmy už je „velký“ robot, patřičně drahý

Pokud jde o parametry, které takový robot musí splňovat, tak se nabízí snadné programování, slušná odolnost vůči mechanickému poškození (jde o pomůcku pro děti), bezpečnost a přitažlivost. Poslední kritérium se většinou příliš neřeší, ale dle mého soudu bude pro masivní implementaci do výuky klíčové, jestliže má práce s robotem žáky skutečně bavit.

Situace na trhu

Pokud jde o trh s roboty určenými pro vzdělávání, není vůbec malý nebo nezajímavý. Na druhou stranu mu ale (až na výjimku v podobě Lega) chybí silný hráč, který by udával směr vývoje. Z hlediska open source komunity je nesporně zajímavý také fakt, že drtivá většina strojů je open hardware a proprietární nejsou ani navazující služby či nástroje.

Shield Bot stojí 69 dolarů a nabízí poměrně pěkné a kompaktní provedení vozítka s kolečky. Technicky stojí na platformě Arduino, je vybaven pěti IR porty, USB portem pro programování a napájení a také řadou rozšiřujících slotů.

Shield Bot: powered by Arduino

MIT SEG je velice zajímavý v tom, že se neprodává jako hotový robot, ale je třeba si ho poskládat a vyrobit v podstatě na koleně. Na webu je k dispozici manuál, nákupní lístek i patřičný software pro programování. Jedno zařízení přijde na necelých 21 dolarů a stojí na Arduino Pro Mini. Výsledek působí poměrně nezvykle, ale rukodělný zážitek může být u starších žáků velice zajímavý. Důležité také je, že jde o jeden z mála projektů, které mimo hardware a software řeší i výuku, dokumenty, postupy, metodiky.

MIT SEG: nejdřív postavit, pak programovat

Jeden z nejlevnějších je Tiny CNC, což je Plotterbot, tedy kreslící robot. Pomocí programování mu můžete říci, co a jak má nakreslit a on dílo realizuje. Cena je od 6,40 do 15 dolarů v závislosti na komponentách a pohodlnosti ovládání po sestavení. Také si jej každý uživatel musí sestavit sám. Manuál v tomto případě rozhodně stojí za přečtení, protože dopodrobna řeší vše – jak sestavit, co koupit, kde ušetřit, jaké jsou možné alternativy atp.

Tiny CNC: velké kreslení v malém

Pi-bot stojí 99 dolarů a je tak na hranici levných zařízení. Na druhou stranu není třeba nic sestavovat a vše má člověk v jednom balení. Uvnitř také tepe Arduino a výsledek vypadá jako závodní autíčko. Autoři si dali práci nejen s pěkným provedením a dobrou manuálovou podporou, ale také s pohodlným a plnohodnotným programátorským přístupem. Otázkou je, zda je C to pravé pro začátek programování.

Pi-Bot: kompletní robot s malinou

AERobot pochází z MIT a jde vlastně jen o jeden plošný spoj s procesorem ATmega168 na frekvenci 20 MHz. Cena je 10,70 USD a jde o variantu, kdy si robota uživatel poskládá zčásti sám. Vše je ale jednoduché a podle videa by to neměla být záležitost delší než deset minut i pro naprostého laika. Programuje se skrze prostředí Minibloq, které je určené dětem. Nechybí zde dioda pro binární stav ani IR ovládání i s čidly (včetně optických) a USB výstup.

AERobot: poskládat zvládne každý

Nabídka je ale samozřejmě mnohem širší a neustále se hledají nápady, jak spojit softwarové, hardwarové a vzdělávací aspekty dohromady tak, aby byl výsledek co možná nejlepší. Faktem je, že necelé tři stokoruny může škola na žáka bez větších potíží do jedné nebo dvou učeben věnovat už nyní. Pro děti bude ale asi nejpřitažlivější Lego Mindstorm, což je vizuálně velice pěkná řada od Lega, ke které se dá dokupovat spousta komponent. Nevýhodou je ale cena, která začíná okolo devíti tisíc za robota.

Že je Lego pro děti? Ale kdeže! Tohle je plné motorků, elektroniky, hejblátek a čidel. Řízené je to počítačem s Linuxem a možnosti jsou prakticky neomezené.
Autor: Lego

Že je Lego pro děti? Ale kdeže! Tohle je plné motorků, elektroniky, hejblátek a čidel. Řízené je to počítačem s Linuxem a možnosti jsou prakticky neomezené.

Patří budoucnost robotům?

Naučit robota překonat překážku, projít bludištěm nebo přivést pomeranč může být pro žáky mnohem zajímavější než psát „hello world“ v libovolném programu. Tak jako Karel nebo Baltazar představovali programování, kde chodila postavička ploše a něco dělala, tak výukoví roboti tuto činnost převádějí do fyzického světa, což jistě zvyšuje atraktivitu celého procesu. Naučit se algoritmicky přemýšlet (alespoň v základech) tak vlastně přichází samo a hrou. V tomto ohledu lze rozhodně říci, že podobným systémům budoucnost patří.

Na druhou stranu zde stále neexistuje dostatečně školsky funkční a použitelné seskládané řešení za rozumnou cenu. Tak, jak se trh bude zvětšovat, můžeme se dočkat pohledných provedení. Možná by nebylo od věci dát k dispozici alespoň model karoserie pro tisk na 3D tiskárně, která se přece jen šíří rychleji. Jde každopádně o trend, který se vyplatí sledovat.

Našli jste v článku chybu?

26. 11. 2014 8:45

Ray (neregistrovaný)

Hoj vespolek, dovolim si s autorem nesouhlasit. Soude ciste podle sebe a svych deti, je ve veku, kdyz je clvevk neceho takoveho schopen pozde (a podotykam, ze svou prvni trafopajku jsem dostal ve 4rech letech). Rekl bych, ze zaklad pro logicke mysleni a algoritmizaci se formuje uz mnohem driv. Je to o fantazii a to se dostavame nekam do veku 2-3 let. Apriori je to o case, kterej nekdo nekomu venuje, pro jeji rozvoj. A kdo ma dneska cas ? Dneska hracky delaj vsechno. K tomu idealne tablet pro det…

26. 11. 2014 9:38

scd (neregistrovaný)

tož díky chlape, krajšie by som to nedokázal napísať. Úplne s tebou súhlasím. A s tým formovaním logického myslenia v už tak malom veku úplne. Toto keď ale komusi poviem tak si myslia že to je blbosť, že človek má už inteligenciu vrodenú a že IQ sa už mení len veľmi málo. Ale podľa mňa IQ narastá práve v tomto nízkom veku, keď rodič nechá dieťa rozvíjať svoju fantáziu a podporuje ho v tom, vymýšľa mu všelijaké úlohy a hádanky. No dnes je to bohužiaľ tak, že rodičia nemajú čas a radšej dajú decku…

Podnikatel.cz: Vládu obejde, kvůli EET rovnou do sněmovny

Vládu obejde, kvůli EET rovnou do sněmovny

120na80.cz: Bojíte se encefalitidy?

Bojíte se encefalitidy?

DigiZone.cz: Česká televize mění schéma ČT :D

Česká televize mění schéma ČT :D

Lupa.cz: Slevové šílenství je tu. Kde nakoupit na Black Friday?

Slevové šílenství je tu. Kde nakoupit na Black Friday?

Podnikatel.cz: Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Přehledná titulka, průvodci, responzivita

DigiZone.cz: ČT má dalšího zástupce v EBU

ČT má dalšího zástupce v EBU

Lupa.cz: Není sleva jako sleva. Jak obchodům nenaletět?

Není sleva jako sleva. Jak obchodům nenaletět?

Podnikatel.cz: Prodává přes internet. Kdy platí zdravotko?

Prodává přes internet. Kdy platí zdravotko?

Měšec.cz: Kdy vám stát dá na stěhování 50 000 Kč?

Kdy vám stát dá na stěhování 50 000 Kč?

Podnikatel.cz: 1. den EET? Problémy s pokladnami

1. den EET? Problémy s pokladnami

Lupa.cz: Co se dá měřit přes Internet věcí

Co se dá měřit přes Internet věcí

120na80.cz: Rakovina oka. Jak ji poznáte?

Rakovina oka. Jak ji poznáte?

Lupa.cz: UX přestává pro firmy být magie

UX přestává pro firmy být magie

Lupa.cz: Proč firmy málo chrání data? Chovají se logicky

Proč firmy málo chrání data? Chovají se logicky

Vitalia.cz: Láska na vozíku: Přitažliví jsme pro tzv. pečovatelky

Láska na vozíku: Přitažliví jsme pro tzv. pečovatelky

DigiZone.cz: NG natáčí v Praze seriál o Einsteinovi

NG natáčí v Praze seriál o Einsteinovi

Vitalia.cz: To není kašel! Správná diagnóza zachrání život

To není kašel! Správná diagnóza zachrání život

Root.cz: Vypadl Google a rozbilo se toho hodně

Vypadl Google a rozbilo se toho hodně

Lupa.cz: Babiš: E-shopů se EET možná nebude týkat

Babiš: E-shopů se EET možná nebude týkat

Vitalia.cz: Chtějí si léčit kvasinky. Lék je jen v Německu

Chtějí si léčit kvasinky. Lék je jen v Německu