自主學習浪潮下,如何看待物理運算的學習 (包含開發板及機器人)

[程式創客] 中學生程式自學手冊--商業教育機器人


我們是要用機器人學程式還是要學程式做機器人,我們會用這兩個角度去看市場上的機器人教具(還有一種機器人純粹是用來競賽的,這裡就暫時不討論)

“機器人學程式” 還是要”學程式做機器人” ,怎麼邏輯呈述怪怪的,我們先用 玩機器人可以學到什麼? 這篇簡要來看,

“1. 機械(機構組裝)

機械領域包含範圍很廣,像是:外觀設計、結構設計、3D繪圖、零件製作、手工具的使用等等,都可以歸類在這個範圍內。其中「機構組裝」通常是我們在學習機器人時,最早期會接觸到的領域。

2. 電機(電機控制)

電機控制在機器人的學習中,也扮演著重要的角色,其中包含了機器人的電力系統和制動器(伺服機/馬達等)。

3. 電子(電路串接)

當我們組裝好機器人的結構和制動器之後,接下來就進入處理電子相關問題的階段

4. 電腦 (程式開發)

微控制板很多時候可被視為一台小電腦。機器人所經歷的感知、判斷和執行三大步驟,這樣的架構本身就是電腦技術的延伸。其中用來控制機器人的程式碼,更被視為機器人的靈魂。

5. 仿生(仿生運動)

仿生學(Bionics)這個名詞來源於希臘文「Bio」,意思是「生命」,字尾「nic」有「具有……的性質」的意思。仿生學主要是觀察、研究和模擬自然界生物各種特殊本領的一門科學,它著重於了解生物的結構和功能原理,並利用這些原理,來研製新的機械和技術,或解決機械技術的難題 “

好精要的說明,但十分清楚! 若先不管仿生的部分,這樣的學習歷程需要學些什麼呢?

台灣的大學沒有機器人系,就只好請參考樂高的機器人課程,下面是 “玩透樂高機器人MINDSTORMS EV3:從入門、組裝到控制機器人的最佳初學與應用經典 “ 這本書的目錄,給了很完整的機器人學習的項目!

PART I 從頭開始學起

CHAPTER 1 準備好你的EV3套件組

CHAPTER 2 組裝你的第一部機器人
CHAPTER 3 程式的建立與修改,組裝好機器人之後,下一步就是寫程式
CHAPTER 4 運用程式指令塊:動作指令塊
CHAPTER 5 等待、重複、自訂指令塊、多工

PART II 為配備感測器的機器人編寫程式

Chapter 6 認識感測器
Chapter 7 運用顏色感測器
Chapter 8 運用紅外線感測器
Chapter 9 運用主機按鍵與旋轉感測器

PART III 機器人組裝技巧
Chapter 10 各種長桿、十字軸、連接器與馬達的組裝技巧
Chapter 11 齒輪的組裝技巧

PART IV 車輛型與動物型機器人

Chapter 12 EV3方程式賽車:競速機器人
Chapter 13 ANTY:機器螞蟻

PART V 進階程式設計技巧

Chapter 14 資料線的運用
Chapter 15 搭配資料線、活用資料操作指令塊與自訂指令塊
Chapter 16 常數與變數的運用
Chapter 17 用EV3玩個遊戲

PART VI 機械型與仿人型機器人

Chapter 18 SNATCH3R:具有自主能力的機器手臂

Chapter 19 LAVA R3X:會走路、會講話的仿人型機器人

先跟各位抱歉,要先讓各位看一些DM 圖片:

第一 是 Dash and Dot ,這個是這幾年掀起用機器人學程式的重要產品,當microsoft 幫 micro:bit 做好 Javascript 網站編譯環境,就幫Dash and Dot 也作了一個類似的 app. (https://makecode.com/)

From https://www.dashdot.tw/dash

From https://www.dashdot.tw/dot

Blockly

Blockly讓小朋友用堆積木的方式,架構出機器人應該要執行的動作,結合變數、事件和條件概念,再天馬行空的創意都可以實現!

這是 OZOBot 國內一些兒童補習班有在用,科技感十分好!

From : https://ozobot.com/products/ozobot-evo

這是它系列產品的比較表!

參考: 畫軌道讓它跑、用顏色下指令 Ozobot路徑機器人

以下是 對岸興起的 Makeblock 的產品,這家公司在台灣最有名的產品就是 mbot

相關參考: 程小奔(Codey Rocky)簡介

有發現什麼共同的特性嗎?

1. 可程式化的感測器高度集成

2. 外型一體成形,不能像積木般組裝或組合成不同機器人樣子

如果我們套用前面提的兩個邏輯 “用機器人學程式”還是要”學程式做機器人”,這幾個產品是符合哪個邏輯? 鋪陳到這,各位家長應該有建立起自己的判斷邏輯了! 若加上不同的年齡小孩會對不同型態的產品產生興趣這個變因,就可以幫自己的小孩選擇適合的產品及課程!

以下是在收集這文章資料想要分享給各位家長的,小孩學機器人是個中長期的教育,進行的角度也十分的多,以下是

  1. 日系機器人 (from http://www.limitlessiq.com/news/post/view/id/3117/)

4. Micro:bit 用 VEX (類 Lego) 組合的機器人軍團

https://education.lego.com/en-us/downloads/mindsto...


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