- Úvod
ÚVOD
Stavebnica Robolab sa skladá sa z RCX kocky, doplnkovej súpravy, infračervenej veže (IR) a Robolab Software na CD-ROM. Základom celej súpravy je RCX kocka (obr. 1). Je to malý počítač vo vnútri veľkej LEGO kocky. Má tri vstupné porty pre senzory onačené číslami 1, 2, 3 a tri výstupné porty pre motorčeky a svetlá označené písmenami A, B, C. Kocka má v sebe odpudzovač myší, ktoráýdokáže vydávať tóny. Infračervený (IR) panel na čelnej stene prijíma a vysiela údaje, tak komunikuje s inou RCX kockou alebo IR vežou napojenou na počítač. Kocka je napájaná 6 tužkovými batériami (monočlánkami) alebo adaptérom z elektrickej siete. Nové batérie by mali vydržať asi 6 hodín plnej prevádzky. Po zapnutí má kocka predprogramovaných niekoľko demoprogramov, ktoré testujú funkčnosť portov.
obr.1
(RCX kocka)
Doplnkových súprav existuje niekoľko, líšia sa cenou, možnosťami a rozmanitosťou robotov, ktoré sa z nich dajú vyrobiť. Doplnková súprava všeobecne obsahuje materiál na stavu modelov vozidiel, vstupné a výstupné zariadenie, ktoré je možné pripojiť na porty RCX kocky. Modely sa dajú použiť na prácu, hranie, učenie.
K dispozícii sú tieto vstupné zariadenia:
- dotykový senzor - kocka s guličkou, ktorá sa dá stlačiť
- svetelný senzor rozlišujúci hodnoty 1 až 100, podľa množstva dopadajúceho svetla, naviac si na cestu svieti silnou červenou diódou
- tepelný senzor merajúci teplotu od -20 do 50 stupňov Celzia
- polohový senzor rozlišuje 16 polôh pri otáčaní osi kolies
Výstupné zariadenia sú tieto:
- elektromotorčeky, ktoré sa môžu pohybovať 2 smermi, 5 rôznymi rýchlosťami
- žiarovka
IR veža komunikujúca s počítačom RCX kockou je napájaná 9 voltovou batériou, ktorá vydrží asi 30 vysielacích hodín. Pripája sa k sériovému portu počítača.
Pomocou Robolab Software je možné vo vizuálnom ikonografickom jazyku naprogramovať správanie sa kocky na rôzne podnety. Softvér je založený na prostredí LabView firmy National Instruments, ktoré napríklad použila NASA na misiu Mars Pathfinder pre programovanie sond a robotov. Nepríjemnou vlastnosťou je nutnosť pracovať v OS Windows. K produktu sú dodávané návody na použitie. Ďalej sú uvedené príklady použitia stavebnice RoboLab.
Robot
Prvý krok je postaviť robota zo stavebnice (obr. 2). Na portoch RCX kocky sú zapojené motorčeky a dotykové senzory. Keď vozidlo narazí na prekážku, nárazník stlačí dotykový senzor. Je možné pripojiť i svetelný senzor, ktorým sa robot pozerá pred seba, pod seba, za seba atď.
obr.2 (robot)
Druhý krok je vymyslieť program riešiaci nejakú úlohu robota a naprogramovať ho v prostredí Robolab Software nainštalovanom na PC. Programovanie v Robolabe je rozdelené na dve úrovne Pilot a Inventor a každá z nich na 4 podúrovne, ktoré kontrolujú metodiku výučby aj stupeň vyspelosti programovania. Inventor Level 4 má najmenší počet obmedzení a využíva všetky dostupné funkcie. Program je postupnosť príkazov v podobe ikôn, spojených vláknom od zeleného k červenému semaforu. Každá ikona zodpovedá tomu, čo má robot vykonať.
Tretí krok je program nahrať do RCX kocky. Tá musí byť zapnutá a v dohľade IR veže. Pri prvom použití sa do kocky musí nahrať firmware, to trvá niekoľko minút až potom sa môžu nahrávať programy naprogramované v Robolabe.
Štvrtý a posledný krok je program spustiť na RCX kocke zeleným tlačidlom Run a naháňať robota po celom dvore.
RCX kocka môže obsahovať až 5 rôznych programov. Každý z nich môže mať až 10 rôznych vlákien, ktoré môžu fungovať súčastne - multitasking. Spolu sa do RCX kocky vojde 1500 príkazov.
Šikovné roboty
Robolab Software verzia 1.x umožňuje naprogramovať len reaktívne správanie sa, robot iba reaguje na podnety podľa programu, nepoužíva žiadne plánovanie, nevytvára si mapy preskúmaného okolia, aby sa v ňom dokázal lepšie a rýchlejšie orientovať. Na to ani RCX kocka neposkytuje dostatok dátových štruktúr.Isté vylepšenie prináša verzia Robolab Software 2.0. Umožňuje naprogramovať spätnú komunikáciu z RCX kocky do IR veže. RCX kocka pošle namerané hodnoty počítaču, ten ich spracuje a analyzuje, môže výsledok poslať späť RCX kocke. Táto verzia sa začína distribuovať. Určite sa tu otvára možnosť programovať plánovanie a múdrejšie správanie robota. Ale ako zdôrazňujú predstavitelia firmy LEGO: "Nechceme vyrábať inteligentné hračky, ale hračky, ktoré robia inteligentným svojho používateľa." Pri programovaní skutočných robotov sa používa mnoho znakov z rôznych vedných odborov. Robot získa informácie zo svojho okolia pomocou senzorov, ktoré mu vracajú hodnoty nameraných fyzikálnych veličín. Robot sa, ako každé iné zariadenie, riadi pri pohybe i v kľude rôznymi fyzikálnymi zákonmi. Preto stavebnica Robolab môže slúžiť nielen na výučbu programovania, ale i fyziky alebo technickej výchovy. Nepohrdnú ňou ale ani učiteľky Slovenského jazyka, veď napríklad slovo Robot poskytuje mnoho možností pre mladých veršotepcov a môžu teda na hodinách literatúry tepať verše.
Univerzálny robot?
Keď sa predávali prvé domáce osembitové počítače, existovalo mnoho výrobcov. Mnoho rôznych systémov nebolo vzájomne kompaktibilných. Čo bolo vyrobené pre jeden počítač, nedalo sa použiť pre iný. Za to človek draho platil. Dnes sú skoro všetky PC kompatibilné, procesory používajú rovnaké alebo podobné inštrukcie, môžeme si vybrať periférne zariadenia od rôznych výrobcov a napísať si vlastné ovládače bez obavy o funkčnosť na našom konkrétnom PC. Podobný vývoj by sa mohol odohrať i v oblasti robotiky. Jadro každého robota by mohlo byť univerzálne so vstupnými a výstupnými portami pre pripojenie všeobecných zariadení a až podľa druhu pripojenia sa k jadru robota dodajú náradie, potrebné snímače, softvér, servis. S touto myšlienkou sa Robolab vyrába a dodáva ako učebná pomôcka. Zatiaľ nie sú roboty lacné a ich správanie je málo inteligentné. Budúcnosť bude určite zložitá. Ale už dnes sa s nimi môžu hrať detičky na základných a materských školách, a tým sa skoro nevedomky učiť množstvu nových vecí.Stavebnica RoboLab podporuje súčasnú koncepciu vzdelávania smerom k posilneniu záujmov detí, posúva vzdelávanie bližšie k tomu, čo bude žiak v živote potrebovať (okrem pestovania banánov v našej Slovenskej republike). V prípade, že základná škola stavebnicu RoboLab nevlastní, odporúčam využiť voľne šíriteľné výučbové programovacie prostredie mini-jazyka Robot Karel (viď sekcia Informačné technológie a ich využitie v predmete technická výchova).