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未来领袖的童年玩具——mBot 教育机器人体验

2016-04-18  eric1007

未来领袖的童年玩具——mBot 教育机器人体验

奥巴马于2009年就任美国第43任美国总统之初,便并颁布《美国振兴及投资法案》以及“竞争卓越”计划(Race to the Top),强调科学、科技、工程及数学(science,technology,engineering and mathematic,简称STEM)的重要性,并拨款大力资助STEM教育。对STEM教育高度重视,这对确保美国在国际上的竞争力将会产生深远的影响。奥巴马表示:“目前的事实是,如果我们不做一些更好的选择,那么我们的领先优势将逐渐缩小。我们需要让孩子们参与数学和科学,而这不仅仅是一小部分孩子,而应该是所有人。所有人都应更早地学习如何编程。”

mBot 教育机器人正是为普及STEM教育,让儿童更早接触编程,培养编程思维而设计的一款机器人。同其他教育机器人不同的是除了价格更加亲民外,采用arduino开发板制作的mBot机器人编程门槛更低,这就让更多的儿童可以通过mBot 教育机器人进行编程。mBot将单片机指令通过功能函数进行封装,儿童不需要对复杂的、专业的单片机原理进行学习,而将专注于转为编程创新的应用上,这是件了不起的事情。

未来领袖的童年玩具——mBot 教育机器人体验

本次由雷锋网试用的mBot 教育机器人为蓝牙版本(有无线wifi版本),通过手机蓝牙连接到mBot实现对Mbot机器人发送控制指令。arduino开发板结合超声波测距传感器、光线传感器对周围的环境进行感知,通过RGB、声音模块对状态进行显示,最后通过arm/avr单片机下达控制指令对mBot 教育机器人两个轮子进行控制实现前进、后退、左右旋转、循迹、避障等操作。随mBot 教育机器人一起附赠的还有一本mBot教育编程书,将形象生动的故事转化为便于理解的过程,循序渐进地培养编程思维,对于小学生而言也可以轻松掌握,mBot 教育机器人的出现,让机器人、编程走进小朋友的世界变成实现!

未来领袖的童年玩具——mBot 教育机器人体验

同其他机器人相比mBot 教育机器人接线更加方便快捷!以往将机器人控制主板同传感器、执行电机、显示器等设备进行连接需要复杂的接线,不但需要耐性更需要严谨,这对于处于天性爱玩,生性活泼的小朋友来说不是那么容易的,倘若有一根线接错,机器人便会在控制中出错无法实现预定的任务而大大消弱小朋友对机器人编程的兴趣。

mBot 教育机器人将复杂的接线创新设计成网线接口形式,儿童不再为缕不清头绪的接线而烦恼,通过简单的插拔完成控制器对传感器、执行器的控制,将更多精力投入到编程思维的培养及控制功能的实现上。

mBot 教育机器人另一个优势为图形化编程,小朋友通过便于理解的图形化拖拽将功能模块指令像搭积木一样简单方式实现编程控制指令,无需掌握C、C 、JAVA、arduino等编程语音便可实现编程。由于mBot 教育机器人主板采用arduino设计制造,这也让mBot 教育机器人吸收了众多arduino开源优势,小朋友可以下载其他网友分享的开源程序对mBot 教育机器人进行控制,也可将自己设计的更加有趣好玩的程序上传到论坛同网友一同交流分享!

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▲nunulong采用arduino开发板diy的3D打印激光雕刻机。采用arduino开发板(mBot教育机器人主控板),白色激光雕刻机支架由3D打印机打印而成(3D打印机-将创意变为现实的、除了思想一切皆可打印的一种装备),将x、y轴电机以及激光发射器安装至支架上,将设备同arduino主控板连线,并把雕刻程序烧录到arduino控制板,便可实现激光雕刻的功能了。

未来领袖的童年玩具——mBot 教育机器人体验

▲mBot教育机器人系列——3D打印机。3D打印机从机械结构和控制方式上看也是机器人的一种,通过对控制喷头在x,y,z三个方向上的移动轨迹,便可生成任何复杂形状的实体。上图为mBot官网3D打印机打印的小象模型。

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▲mBot教育机器人论坛网友分享的mBot点阵屏表情。

下面为本次试用对mBot 教育机器人进行深度测评体会:

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mBot教育机器人采用硬纸板外包装,正面印有mBot教育机器人外形图以及在控制上的一大创新——图形化编程界面。背面则为mBot教育机器人安装示意图,侧面有mBot教育机器人的六大产品优势特性,开启产品包装盒后,mBot教育机器人顶面及底面有泡沫垫片将元器件包裹着,科学合理的包装保证了在运输过程中元器件不被损坏。

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包装箱内有mBot教育机器人主控板mCore,为arduino开发板的设计版,编程语言同arduino开发语音兼容,一个铝合金机器人小车支架保证了mBot教育机器人的安装精度及强度。支持上有同电机、传感器安装配合孔,小车安装所用螺丝钉装在固定的袋子中便于查找,提高安装速度。一个四节5号电池盒,一个充电电池均可为机器人小车提供电力。小车上有红外接收发射模块,可通过遥控器对小车进行控制指令发送。同时mBot教育机器人配备了蓝牙模块,也可在手机端下载mbot app通过蓝牙对小车进行控制。mBlolck小创客玩转机器人更是深入浅出将编程思想通过小实验循序渐进进行讲解,小朋友可以非常容易的理解学习掌握。同时有arduino开发板的logo图纸,方便小车巡线时使用。

▲mbot功能演示

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安装调试:

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将橡胶轮组装成功后,将电机按照产品安装说明书中的位置固定在小车支架上。电机上有三个用来安装定位的点,确保在安装中电机的方向正确性,这是细节的体现。同时为便于安装,小车配备了一把两用螺丝刀,分别安装十字和内六角螺钉。mBot电机做工精良,在接线节点处有透明的橡胶密封,便于更换导线以及查看电机是否完好。同时mBot教育机器人对于电机这样的易损件多配备了一套齿轮,在承受较大应力、冲击受损后可以便于更换。

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mBot教育机器人另一个创新点就是传感器同主板mCore接线与arduino开发板的插线板不同。由于定位小朋友,为简化接线将接线采用类似于网线的插口形式,这样不考虑方向及次序,只要将连线插入接口即可完成连线,显示控制功能。当然为了增强兼容性,mBot机器人的传感器也增加了针孔接线,在焊接上插针之后也可像arduino开发板一样进行连线,非常强大。

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虽然mBot主控制板采用arduino开发板,但在mCore上集成了更多的传感器如光线、红外发射、接受传感器、蜂鸣传感器以及更多的按键。同时mCore上的接线方式也有所不同,采用编号1,2,3,4可实现4路传感器、执行元器件的连接、而arduino开发板在连线时往往需要同面包板进行配合使用才能完成接线功能。

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▲arduino开发板接线图

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▲mBot教育机器人mCore开发板接线图

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使用:

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首先用电池盒或外部电源为mBot供电,开启开关后蜂鸣器会提示开机,此时RGB彩灯也会亮起进行提示。蓝牙模块也开始闪烁,下载mBot app至手机开启蓝牙进行连接,便可通过手机对mBot进行操作。不通过蓝牙而使用遥控器,也可以实现同样的功能。

▲mBot教育机器人遥控避障模式

▲mBot教育机器人外接电源遥控模式

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通过mBot下方的光电传感器可对黑色曲线进行检测,通过图形化编程界面进行设置,当检测到超出黑色边线后便对左右轮转速进行调解以此控制mBot转向以使其沿着黑色arduino开发板的logo曲线进行循迹。同样利用mBot前方的超声波测距传感器也可以对小车前方障碍物进行检测,当距离达到设定范围时便开启转向以防撞到物体。当然传感器也可避障,同时也可以进行跟踪伴随着物体的移动而移动,这些功能均可通过mBot实现。

mbot循迹模式演示nunulong

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mBot图形化编程界面有电脑版及手机ipad版本,通过无线wifi及蓝牙模块以及数据线同mBot进行通信。这些教程在随机附赠的mBlock书中有详细介绍。在下载安装好软件后首先进行arduino驱动程序安装以便电脑识别mBot数据线。然后对通信端口进行设置,端口可以在我的电脑硬件端口中进行查看,在软件端口设置中将其改为mBot端口实现通信。图形化编程非常直观,可以实现运算,逻辑控制、循环、自定义变量等设定。同时也可以对mBot机器人特定的电机,传感器等进行设定,非常的直观便捷,非常适合儿童学习使用。

未来领袖的童年玩具——mBot 教育机器人体验

当然如果编写复杂的程序,那么mBot也可以使用高效快捷的arduino开发语音进行编写。arduino语音结合了众多功能函数方便调用,同时开源的程序使得arduino成为许多创客的首先开发板。不需要知道单片机原理,内存定义,分配使用,占空比等等变可对引脚进行简单的设置接线,便可完成许多有趣的创新,是为万物互联时代而生的智能硬件。

mBot更为强大的是可将图形化后的程序自动转为成arduino开发板识别的程序代码,这也为将mBot创意同arduino开发板的创新进行互动交流,也便于后续进阶提升。

未来领袖的童年玩具——mBot 教育机器人体验

arduino开发板制造的智能机器人,可实现多种功能验证许多复杂的机器人控制算法。mBot的强大在于其源于arduino,arduino开发板的成功在于开源。

未来领袖的童年玩具——mBot 教育机器人体验

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注:图片来自百度照片

早在arduino开发板之前,国内外也有许多流行的开发板如51单片机开发板,均是通过利用单片机的逻辑特性实现控制思想,结合传感器完成对周围环境的感知最后通过执行元器件达到控制的目的。单片机编程同我们在计算机所学的c语音相同的是编程思想,不同的是计算机比单片机内存容量大的多,所以在使用单片机是就要考虑内存的分配,算法也要进行优化。上图中的单片机虽然厂商不同,但通过程序的编写往往都能达到某一控制目的。对于专业的人员来说,要精通编程,除了思维的培养外还需要多学习掌握各个厂商的单片机特点才能发挥其特长。这是个枯燥、冗长的过程。我们人类最强大的不是重复性的体力劳动,而是有创新的劳动,去发明创造。arduino的伟大之处便是将对单片机的一些非常专业的东西封存起来,我们能看到的只是很少的管脚定义以及逻辑功能函数的应用。同时开源的思想让全世界的创客一同体验编程带来的乐趣。许多有趣的产品如机器人,3D打印机,无人机都是通过arduino开发板实现的!这是个非常了不起的成就。开源的思想渐渐被人们所接受,目前intel公司也推出了开源的开发板进军机器人领域。

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青出于蓝而胜于蓝,mBOt集成了arduino开发板的优点外更加入了自己的特色,便于接线,图形化编程,自动生成arduino代码,功能模块可扩展等等都让这款售价在500左右的教育机器人成为培养儿童编程思维的首选产品。

通过试用mBot教育机器人体会如下:

优点:

  1. 图形化编程直观明了,非常适合儿童学习;

  2. 网线接口形式的接线,大大简化接线过程,提升编程正确性;

  3. 传感器模块多样,可供选择。同时传感器接线方式多样,便于同arduino开发板进行连线;

  4. 采用arduino开发板作为主控板mCore,兼容arduino开源优势;

  5. mBot教育机器人元器件包装分类清晰,便于组装及保存;

  6. 电源有电池盒及充电电池,机器人供电选择多样化,不再为电量不足困扰;

  7. 手机、电脑、遥控器三种控制方式,蓝牙,wifi无线模块可供选择;

  8. 配有产品向匹配的编程图书mBlock,深入浅出,循序渐进培养儿童编程思维;

缺点:只能说尚未形成山寨化产品,功能扩展模块产品价格率高。

推荐指数:☆☆☆☆☆☆☆

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