VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Робототехника привлекает учащихся новизной и разнообразием методов работы, актуальностью содержания, возможностью наглядного представления результата своей знаково-символической деятельности.

В зависимости от предметной области в определении понятия «робототехника» выделяют те или иные признаки (табл. 1).

Таблица 1

Определение понятия «Робототехника»

Определение	Источник
Робототехника – производственная техника, основанная на применении роботов.	Ожегов С. И. Толковый словарь русского языка
Робототехника – область науки и техники, ориентированная на создание роботов и робототехнических систем, построенных на базе мехатронных модулей.	Приказ Минобрнауки РФ от 9.11.2009 №545 «Об утверждении и введении в действие ФГОС ВПО по направлению подготовки 221000 «Мехатроника и робототехника»
Робототехника – технические устройства, связанные с изготовлением и применением роботов.	Современный энциклопедический словарь по ред. Т.Ф. Елфимовой
Робототехника – прикладная наука, занимающаяся вопросами построения технических систем, функционально эквивалентных некоторым из важнейших систем человеческого организма.	Накано Э. Роботы и робототехника

Как видно из определений робототехники, ее основным понятием является робот– универсальный автомат, для осуществления механических действий, подобных тем, что производит человек, выполняющий физическую работу.

Для управления роботов можно использовать разные среды программирования. Данные среды можно разделить на две большие группы – это визуальные и текстовые среды программирования. Также среды управления роботами различают по тому, специализированы ли они на управление каким-либо конкретным роботом либо поддерживают ряд роботов различных производителей (рис. 1).

Рис. 1. Примеры сред программирования роботами

NXT-G – графическая среда программирования, созданная специально для популярного робототехнического комплекта Lego Mindstorms NXT. Она используется для программирования модуля NXT Brick. Данный софт имеет интуитивно понятный интерфейс, создание программ управления роботами напоминает создание блок-схем и осуществляется с помощью специальных блоков, размещаемых на LEGO-балках вдоль оси последовательности действий. Порядок выполнения программы определяется порядком следования блоков.

TrikStudio – коммерческая программа, ориентированная на программирование учебных роботов фирмы Trik. Включает в себя симулятор, который позволяет тестировать программы без использования реального робототехнического набора.

Microsoft Robotics Developer Studio (MRDS). Платформа MRDS включает в себя язык визуального программирования Visual Programming Language (VPL) и имитационную визуальную 3D-среду. Язык визуального программирования Visual Programming Language (VPL) предлагается в качестве средства описания алгоритмов поведения роботов для начинающих программистов (в том числе данный язык программирования может изучаться учащимся), язык C# – для профессиональных. Написание программы на VPL заключается в выборе подходящих компонентов для решения поставленной задачи и устанавливания связи между ними.

RobotC – является лидером среди языков программирования для изучения роботов и подготовки к соревнованиям. Он основан на языке программирования С и обладает простой в использовании средой разработки. Является платным программным обеспечением.

BricxCC – наиболее распространенный инструмент, поддерживающий язык программирования NXC. Это свободно распространяемая программа, имеющая большое число различных инструментов для работы с блоками Lego Mindstorms, фактически может полностью заменить стандартное программное обеспечение Lego (кроме драйверов). Встроенные библиотеки языка позволяют работать с устройством на различных уровнях, присутствуют низкоуровневые средства обращения к входам и выходам устройства, обращение к физическим адресам памяти, а также высокоуровневые команды управления моторами и получения данных с датчиков.

Arduino – среда программирования роботов на базе Arduino. Интерфейс среды разработки Ардуино содержит следующие основные элементы: текстовый редактор для написания кода, область для вывода сообщений, текстовая консоль, панель инструментов с традиционными кнопками и главное меню. Данный софт позволяет компьютеру взаимодействовать с Ардуино как для передачи данных, так и для прошивки кода в контроллер.

Сравнительная характеристика программ приведена в табл. 2.

Таблица 2

Сравнение сред программирования роботов

Название среды	Достоинства		Недостатки	Область применения
Визуальные среды программирования
NXT-G	Простота использования. Наглядность.		Сложность определения переменных. Громоздкость программ.	Создание несложных программ управления роботом. Подходит для младшей и средней школы.
Microsoft Robotics	Подходит для высокоуровневого программирования. Включает симулятор, что позволяет тестировать программы без реального робототехнического набора. Поддерживает управление различными роботами, в частности – Lego NXT.		Сложность определения переменных. Громоздкость программ. Невозможность загрузить программу в память робота (связь только по каналу Bluetooth)/	Данный продукт предназначен для академической, любительской или коммерческой разработки.
Trik Studio	Включает симулятор, что позволяет тестировать программы без реального робототехнического набора.		Громоздкость программ. Ориентирована под конкретного робота. Не поддерживает управление Lego.	Предназначен для обучения программированию роботов компании Trik.
Текстовые среды программирования
RobotC	Он основан на языке программирования С(СИ) и обладает простой в использовании средой разработки	Распространение программы: платная.		Предоставляет широкий спектр бесплатных уроков. Для любого возраста.
BricxCC	Удобный интерфейс. Комбинирование низкоуровневых и высокоуровневых команд. Точность управления.	Ошибки во внутреннем коде программы.		Менее распространён из-за отсутствия визуализации.
Arduino	Поддержка языка NXC. Точность управления микроконтроллером.	Ориентирован на платформу Arduino. Не поддерживает Lego. Необходимо знать основы микроэлектроники для успешного освоения программирования.		Программирование роботов на базе Arduino.

Список использованной литературы

1. Гребнева, Д. М. Изучение элементов робототехники в базовом курсе информатики / Д. М. Гребнева // Материалы междунар. фестиваля педагогических идей [Электронный ресурс]. – М.: Первое сентября, 2012. – Режим доступа: http://festival.1september.ru/articles/623491/

2. Юревич, Е. И. Основы робототехники / Е. И. Юревич. – Спб.: БХВ-Петербург, 2005. – 203 с.

3. McWhorter,W. I. The Effectiveness of Using Lego MindStorms Robotics Activities to Influence Self-Regular Learning in a University Introductory Computer Programming Course Dissertation of Doctor of Philosophy, Denton, Texas. 2008, 144 p. – Режим доступа: http://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc6077/.

5

Код для цитирования: Скопировать