«По роботу в каждый дом»: образовательная робототехника родом из Петербурга

На оборудовании «РОББО», российского производителя образовательной робототехники, обучается более 50 тысяч детей в школах и кружках 21 страны мира. Продуктовая линейка «РОББО» разработана на базе свободного программного обеспечения и предназначена для комплексного оснащения любого учебного заведения и проведения занятий по робототехнике, программированию и 3D-печати. Продукты компании созданы при поддержке Фонда содействия инновациям, а производственные площадки расположены в Санкт-Петербурге и Финляндии. О продукции и деятельности компании -в материале Павла Фролова, основателя и продюсера «РОББО».

Принципы компании «РОББО»

Все оборудование и программное обеспечение «РОББО» предназначено для обновления системы технического образования детей. В нашем продуктовом портфеле — более десятка решений для подготовки юных инженеров-инноваторов по таким специальностям, как креативное программирование, схемотехника и микроэлектроника, мобильная робототехника, 3D-прототипирование, а также многим другим профессиям будущего. Эти устройства позволяют познакомить школьников с популярными способами обработки материалов и изучить основы микроэлектроники и схемотехники.

Мы выстраиваем свою продуктовую линейку, опираясь на два базовых принципа. Во-первых, инженеры «РОББО» используют только свободное программное обеспечение (СПО) или ПО с открытым исходным кодом (open source). Такие решения, на наш взгляд, больше всего подходят для обучения детей робототехнике и программированию. В отличие от изделий на базе проприетарного ПО, СПО-продукты дают возможность разобраться, как все устроено, вплоть до последней строчки кода.

Кроме того, свободная лицензия дает полную свободу ученикам и преподавателям пользоваться этим ПО как в школе, так и дома. А открытый исходный код позволяет компании постоянно модернизировать, улучшать продуктовую линейку: к примеру, адаптировать уже существующие платформы к решению новых задач в сфере образования.

Во-вторых, мы выступаем за то, чтобы каждый из продуктов «РОББО» можно было свободно разобрать, модифицировать и собрать из деталей принципиально новое устройство. Поэтому большинство наших изделий — конструкторы и наборы без точных инструкций по сборке. Такой подход заставляет детей думать нешаблонно. Поэтому в кружках и школах, где дети обучаются с использованием оборудования «РОББО», широко развита культура изобретательства. Мы хотим вырастить поколение инженеров, которые смогут самостоятельно проектировать кардинально новые ИТ-решения и двигать вперед российскую инновационную экономику.

Образовательные продукты «РОББО»

Наша линейка состоит из ряда конструкторских решений в области программирования, робототехники, 3D-печати и схемотехники. Мы производим оборудование на наших собственных площадках в Финляндии и Санкт-Петербурге небольшими партиями. Большинство из них поставляется в образовательные учреждения в составе инженерных классов «РОББО» — комплекта оборудования для проведения уроков технологии и информатики в школах. Кроме того, при приобретении франшизы на открытие кружка робототехники — «РОББО Клуба» — мы обеспечиваем франчайзи всеми продуктами, необходимыми для работы в соответствии с нашими учебно-методическими материалами.
«Робоплатформа». Еще в далеком 2010 г. у нас родилась идея совместить устройство Arduino и визуальный язык программирования Scratch. Так появился робототехнический конструктор ScratchDuino, с помощью которого можно сконструировать и запрограммировать робота. Он, впоследствии сменив название на «Робоплатформа», стал основой нашей линейки продукции.

Робототехнический конструктор предназначен для обучения школьников от шести лет основам алгоритмики и программирования на примере микроконтроллеров. Он представляет собой модульный механизм, оснащенный моторами, к которому подключаются плата и датчики. В базовой комплектации это датчики линии, касания, света, дальномер и фонарик. Запрограммировав робота, можно научить его, например, ездить вдоль черной линии или менять траекторию движения при виде препятствия. Функциональность зависит лишь от фантазии автора программы.

Программирование осуществляется на языке Scratch. Это удобная визуальная среда программирования, которую способны освоить даже ученики начальных классов. Им не нужно запоминать написание команд, достаточно лишь выбрать подходящую из списка и перетащить в нужное поле. А интерфейс программы интуитивно понятен. Благодаря этому «Робоплатформа» идеально подходит для обучения детей младшего школьного возраста как в образовательных учреждениях, так и на дому.

«Робоплатформа. Набор расширений». После знакомства с основным продуктом можно пойти дальше и запрограммировать робота на решение новых задач с использованием дополнительных датчиков и устройств, входящих в набор расширений для «Робоплатформы». К примеру, датчики цвета позволяют определять цвет препятствия, а захват-манипулятор «клешня» — научить робота манипулировать цилиндрическими предметами.

Одноплатный микрокомпьютер Raspberry Pi. Одноплатный микрокомпьютер Raspberry Pi позволяет программирования роботов на современной компонентной базе с поддержкой свободного программного обеспечения. Несмотря на его размер, это высокопроизводительное устройство, которое активно применяют разработчики для создания домашних и сервисных роботов: например, систем умного дома. Мы же предлагаем использовать микрокомпьютеры для обучения детей работе с сетевыми технологиями. В комплект от «РОББО» входит сама плата версии Raspberry Pi 3 Model B+, включающая микропроцессор, ОЗУ, системы ввода-вывода и другие элементы, радиатор, блок питания, кабель HDMI, а также SD-карта на 32 гигабайта с предустановленной операционной системой Linux.

Одноплатные компьютеры относятся к низкой ценовой категории. Поэтому, используя Raspberry Pi, можно с минимальными затратами обеспечить учебное заведение компьютерным классом. К примеру, при организации компьютерного класса на 15 рабочих мест можно уложиться в 300 000 рублей. Для сравнения, при использовании полноценных ПК ценник варьируется в диапазоне 1−3 млн рублей.

«РОББО Лаборатория». «РОББО Лаборатория» представляет собой электронное устройство в прозрачном корпусе, который нужен для того, чтобы дети могли разобраться в принципах его работы. Платформа на базе Arduino позволяет собирать данные об окружающей среде с помощью трех датчиков: света, звука и переменного резистора, — визуализировать их, обрабатывать на компьютере в режиме реального времени и использовать при написании компьютерных программ. Можно сказать, что это идеальный инструмент для первого погружения школьников в мир интернета вещей.

«РОББО Лаборатория» предназначена, в первую очередь, для учеников старших классов. Платформа помогает в процессе проектного обучения, курсового проектирования и проведения научно-исследовательских проектов на стыке естественно-научных дисциплин и программирования. Но по факту справиться с «РОББО Лабораторией» на базовом уровне и научиться извлекать данные с датчиков может любой ребенок от пяти лет.

«РОББО Лаборатория. Набор расширений». «РОББО Лаборатория. Набор расширений» содержит в себе два дополнительных устройства: датчик для измерения температуры в диапазоне от -40 до +125°C (±2°C) и так называемые зажимы Кельвина, или «крокодилы», для измерения напряжения. Благодаря им можно получить более детальную картину окружающей среды, например, для программирования решений категории «умный дом».

«РОББО Схемотехника». «РОББО Схемотехника» — это набор из 100 электронных компонентов, предназначенных для обучения школьников основам электроники. Все компоненты легко подключаются к микроконтроллеру Arduino через беспаечную макетную плату. Из них можно собрать более 40 учебных проектов, от простого светильника до музыкального инструмента терменвокса.

Нюансы работы с электронными компонентами подробно разбираются в руководстве «Конструируем роботов на Arduino» для начинающих, прилагающемся к набору. Поэтому набор отлично подходит для домашнего обучения схемотехнике.

«РОББО Квадрокоптер». «РОББО Квадрокоптер» — это универсальная платформа на базе открытого исходного кода и набор компонентов для сборки простейшего летательного аппарата. Несмотря на то, что аппарат весит всего 27 грамм и может уместиться на ладони, он хорошо оснащен: радио, Bluetooth LE, USB. Это позволяет использовать в качестве контроллера мобильное устройство, а для отображения данных — ПК. Впрочем, контроллером может вступать и любая игровая консоль или геймпад.

Обучение сборке и программированию квадрокоптера может быть полезно не только в процессе освоения навыков работы с электроникой, но и для развития координации и моторики. Так, ребенок учится управлять полетом беспилотника, в том числе поворотам, движению по фигуре, посадке. Все это обязательно пригодится в будущем, ведь, как известно, профессия пилота БПЛА уже через несколько лет станет одной из самых востребованных в сфере ИТ.

Технологическое оборудование компании «РОББО»

С помощью наших технологических решений, например, 3D-принтеров и центров прототипирования, дети воплощают в жизнь самые смелые креативные проекты. Они могут самостоятельно проектировать роботов, вручную вырезать объемные детали из пластика и собирать из них готовые устройства. При этом на разработку 3D-компонентов уходит минимальное количество времени и ресурсов, поэтому ошибки не только не возбраняются, но и всячески поощряются: на них школьники учатся и совершенствуются.

«РОББО 3D-принтер Mini». «РОББО 3D-принтер Mini» спроектирован как учебное пособие по 3D-печати. Любую задумку ребенка, от наброска фантастического зверя до деталей робота, 3D-принтер может превратить в реальный трехмерный предмет из безопасного биоразлагаемого пластика полилактида (PLA). Последний изготавливается из растительного сырья, а значит, безвреден как для пользователей, так и для окружающей среды.

Максимальный размер 3D-моделей, которые можно напечатать на принтере, — 170×100×100 мм. При этом габариты самого портативного устройства лишь немногим больше: 370×280×350 мм, а вес — всего 3,5 кг. В комплект, поставляемый «РОББО», помимо принтера входят USB-носитель с программным обеспечением на базе открытого кода, фильтр для прутка, блок питания и USB-кабель.

Принтер отправляется пользователю в разобранном виде, однако к нему прилагается подробная инструкция о сборке. Поэтому проблем с тем, чтобы начать использование оборудования, обычно не возникает.

«Центр 3D-прототипирования Q-Fab». Еще один инструмент «РОББО» для работы с 3D-моделями — универсальный многофункциональный «Центр 3D-прототипирования Q-Fab». Он позволяет изготавливать макеты и компоненты методом 3D-печати из ABS и PLA пластика, выполнять фрезерную резку и наносить лазерную гравировку. Для этого устройство оснащено двумя экструдерами, то есть машинами переработки, для пластика, а также фрезером с воздушным охлаждением и лазерным модулем. В процессе фрезеровки используется твердосплавная спиральная двухзаходная фреза. И в отличие от обычного 3D-принтера, у центра прототипирования есть съемные детали: подогреваемый рабочий стол и закрытая термокамера с безопасным смотровым окном.

Один из самых частых сценариев использования Центра прототипирования — создание макетов будущих роботов. С помощью технологий 3D-прототипирования можно подготовить образец, протестировать его, отработать погрешности в расчетах. Не реже дети вырезают и сами детали, например, для корпуса робота.

Что дальше?

Изначально наши обучающие наборы и робототехнические комплекты штучно приобретали любители роботов. А с 2013 г. после масштабного турне по России, в рамках которого сотрудники компании проводили открытые мастер-классы и демонстрировали наши продукты, мы начали поставлять в школы «инженерные классы» — комплекты оборудования для полноценного технического оснащения помещений. Еще годом позже «РОББО» стала обучать детей робототехнике, самостоятельно и через франчайзи. Для партнеров, открывающих «РОББО Клубы» по модели франшизы, мы обеспечиваем не только маркетинговое и бизнес-сопровождение, но и техническую поддержку. В частности, предоставляем полный комплект необходимого оборудования. Затраты франчайзи на запуск кружка с учетом поставок продукции «РОББО» составляют в среднем от от 900 тыс. до 1,5 млн рублей.

Сейчас на нашем оборудовании обучается более 50 тысяч детей в школах и кружках 21 страны мира. И это только начало. Мы надеемся, что уже через десять лет «РОББО Клубы» будут открыты во всех крупных населенных пунктах страны и в большинстве регионов мира, а оборудованием «РОББО» школьники, заинтересованные в изучении робототехники, начнут пользоваться по всему земному шару. Поэтому мы постоянно совершенствуем нашу текущую продуктовую линейку. В частности, прямо сейчас идет работа над новой моделью 3D-принтера и набором IoT.