Использование среды разработки робототехники в процессе подготовки IT-специалистов

Одним из направления работы в области информатики является робототехника. При разработке роботов можно использовать платформу для сбора и программирования робототехники Lego Mindstorms EV3. Данная платформа позволяет легко и быстро разработать прототип робота и запрограммировать его с минимальным количеством знаний по программированию. В среде Lego Mindstorms используется визуальный язык программирования, который основан на языке G, разработанный компанией National Instruments для программирования в среде LabView. Данный язык основан на блоках, которые соответствуют как операторам, переменным и управляющим структурам традиционных языков программирования, так и специфичным для среды вещам, таким как считывание показаний с датчиков и использование двигателей в различных режимах. Кроме того, можно создавать свои блоки, необходимые для выполнения различных задач, возникающих в процессе работы [1].

На кафедре математического моделирования и информационных технологии института математики, естествознания и информационных технологий Тамбовского государственного университета имени Г.Р. Державина студентами третьего курса направления подготовки бакалавров «Прикладная информатика» разрабатывается прототип робота, передвигающегося на гусеничной тяге. Ключевая особенность этого проекта - использование двухмерного акустического радара для определения препятствий, помех и резких перепадов высоты. Робот имеет платформу для установки протопипа башенного крана, который может использоваться отдельно в стационарном режиме. Основной робот работает в двух режимах: ручном и автоматическом. В ручном режиме робот управляется с устройств на операционной системе Google Android при помощи беспроводного Bluetooth-соединения. В этом режиме оператор управляет двигателями напрямую и может считывать показания с радара. В автоматическом режиме робот начинает передвигаться по помещению в случайном направлении, избегая препятствия, до тех пор, пока не будет выключен или разряжен.

Сконструированную модель можно разделить на несколько частей: блок управления, гусеничная платформа, защитный корпус и датчики расстояния. В свою очередь гусеничная платформа состоит из двух больших двигателей, по одному на гусеницу, собранную из запчастей Лего. Сверху крепится блок управления, а вокруг - корпус, также собранный из обычных деталей. На корпусе закреплены два ультразвуковых датчика расстояния, один из которых неподвижен. Неподвижный датчик направлен вертикально вниз, чтобы отслеживать ямы и резкие обрывы. Подвижный датчик работает в качестве радара, при помощи которого робот ориентируется в горизонтальной плоскости. После конструирования модели была написана программа, которая, в зависимости от показаний датчиков, управляет двигателями. Например, если робот не видит перед собой дороги или видит препятствие, то он попытается объехать его.

Работа над подобным проектом даёт толчок к творческому саморазвитию студентов и предполагает самостоятельное изучение вопроса и поиск решения. В процессе работы, продумывая как лучше сделать тот или иной шаг, происходит совершенствование навыков по моделированию, программированию, умению работать с различными источниками информации.