Настоящее конструкторское бюро в миниатюре

На прошлой неделе в центре внимания практически всех журналистов, так или иначе связанных с дополнительным образованием и робототехникой, было проведение фестиваля PROFEST-2019. И не только потому, что это событие всероссийского масштаба. Интерес и любопытство вызвал формат и содержание соревнований.

Взять хотя бы номинации – половина из них напрямую или косвенно связана с промышленными предприятиями и производством. Инженерный проект, ИКаР-ПРОФИ, Прототипирование, Автоматизация сельскохозяйственных процессов. На последней остановимся поподробней.

Эти соревнования для старшеклассников старше 14 лет. Однако участвуют не команды, а корпорации, в составе которых специалисты разных направлений. Ребята, хорошо разбирающиеся в одной из четырех компетенций: промышленный дизайн, прототипирование, программирование, интернет вещей. Почему четыре, становится ясно из задачи, которую школьники решают на протяжении трех дней фестиваля. Рассказывает Андрей Борисович Едалов, руководитель корпорации, генеральный директор компании «Ларт-М»:

– В мировой практике для решения одной задачи заводы всегда объединяются в концерны. Так и у нас. Школьники объединяют усилия, потому что им надо создать не просто робота, а целую систему, состоящую из комбайна, заправщика и центрального пульта управления. Три элемента, каждый по отдельности выполняющий свои подзадачи, а все вместе работающие на достижение одной цели – облегчить труд комбайнера.

Как это выглядит на практике? Автономный комбайн по команде пульта управления выезжает из ангара, заезжает на заправочную станцию, заправляется и начинает двигаться в сторону сельскохозяйственного поля, по пути объезжая препятствия, встречающиеся в случайном порядке. Затем на поле убирает урожай и возвращается обратно.

Конечно, все наименования условны, ведь это учебный проект. Задача школьника – создать не реальное устройство, которое прямо с соревнований пойдет в производство, а модель работающей(!) промышленной системы.

А в чем разница?

Чем эти соревнования отличаются от традиционной соревновательной робототехники – езды по линии (аналог с/х поля) и кегельринга (аналог сбора урожая)? Здесь время перестало быть важным критерием оценки. В классических конкурсах баночки робот выталкивает или собирает на время просто так (собственно, как и ездит по линии). А здесь задача – разгрузить человека. Значит не важно, сколько потратится на это времени, важно – чтобы все три элемента системы работали слаженно и без ошибок.

– А как еще обучать детей, если не начинать с моделирования, – уверен Юрий Иванович Раздымалин, учитель МБОУ «Костенская СОШ», тренер одной из команд. – Для того чтобы запрограммировать комбайн, ребенок должен представлять из чего он состоит, процесс работы. Мы хоть и собираем макет, но жатка, которую нужно поднимать и опускать, у нас есть. Кроме того, учитываем влажность поля: если допустимые параметры превышены, комбайн уезжает и дожидается, пока поле просохнет. Таким образом, прослеживается некая связь. Начиная с игровых моментов, отрабатывая игровые операции и тренируясь на игровых вещах, мы в конечном итоге объединяем все это во вполне серьезный проект, способный автоматизировать сложные технологические операции.

Что интересно – никаких готовых решений у ребят нет. Проект и тема задания заранее вывешивается на сайте. Но в них лишь обозначается проблема, которую придется решать. На соревнованиях задание меняется на 30% (опять же исходя из мировой практики).

– Если изменить меньше – останется по сути то же самое задание, – продолжает Андрей Едалов. – Если больше – у ребят возникнут непреодолимые проблемы, с которыми за три дня они не справится. А мы должны получить результат. 30% – оптимальное значение, которое вводит определенные сложности в решении задач, но все-таки позволяет с ними справиться.

И как работать?

Автоматизация с/х процессов – это чемпионат корпораций, а значит, главное – не материалы, а что в итоге из них получится. На все про все – три соревновательных дня. Детская фантазия безгранична. В итоге, комбайны – не то, что внешне не похожи друг на друга. Они даже двигаются по-разному! Единственное, что их объединяет – это задача, колеса и четыре двигателя, которые выдаются на старте. Остальное создается с нуля!

– Как мы уже говорили, корпорация – это союз специалистов разных направлений, – присоединяется к разговору Алексей Леонидович Краминов, учитель технологии МБОУ гимназия «УВК№1» (г. Воронеж), руководитель кружков робототехники и 3D моделирования, тренер одной из команд. – Во-первых, прототипист, который изготавливает механическую основу робота – тележку, колеса, корпус. Дизайн устройства проектируется в специальной программе и тут же распечатывается. Потом все это дело собирается. Сама электронная часть также не готова. Мы не пользуемся готовым обвязанным ардуино, которое можно купить на Алиэкспресс или в любом другом магазине. У нас рассыпные элементы. То есть чип, контроллер, драйверные платы, которые управляют моторами, и вай-фай модуль – все отдельно. На этом этапе подключается электронщик, который спаивает детали на печатной плате. Чтобы заставить все это хозяйство двигаться, собирать информацию из окружающей среды, отправлять ее на сервер и на пульт управления, необходимы специалисты, разбирающиеся в программировании и интернете вещей. Они все это завязывают воедино и оживляют систему. То есть все компетенции находятся во взаимосвязи. Получается настоящее конструкторское бюро в миниатюре.

Да и сами соревнования проходят в весьма интересном формате. Здесь не увидишь традиционной сборки и отладки робота. Весь процесс поделен на этапы. Сначала – сбор вокруг стола и обдумывание общей концепции работы робота. Ребята рисуют детали: дизайн, размеры, место расположения платы и датчиков. Определив круг задач, они расходятся, и каждый берется за выполнение своей части. Через некоторое дело они вновь сходятся за столом, вносят корректировки и опять продолжают работу. Так они учатся работать в коллективе.

Таким образом, без специальной подготовки участвовать в конкурсе невозможно, а подготовка к нему выходит за рамки школьной программы. Даже если ребенок имеет твердую пятерку по информатике, здесь это ему мало поможет.

И где же учиться?

Все участники беседы обучают детей в рамках программ дополнительного образования. Просто каждый ребенок выбирает для себя предпочтительное направление. Большинство ребят уже освоили программирование EV3 и езду по линии. Теперь у них появился, что называется, профессиональный интерес, и они пытаются воплотить свои идеи в более серьезных вещах.

– Это новый, более высокий уровень робототехники, – считает Илья Юрьевич Савушкин, руководитель Центра 3D-моделирования и конструирования в Борисоглебске Воронежской области. – EV3 дети заканчивают у меня в 5-м классе. Раньше переходить к более сложному нет смысла, позднее – тоже. Поиграли в EV3 два-три месяца – и уже не интересно, а здесь пайка SMD-элементами, программирование на языке С++ и безграничное творчество!

По мнению многих руководителей предприятий, с которыми нам удалось пообщаться, чтобы организовать подготовку ребят по инженерным направлениям (не важно, в рамках школы или дома детского творчества) необходимы всего лишь две вещи – воля руководителя и наличие преподавателя. Все остальное – не важно! Главное – ребенок проходит здесь начальную профориентацию, понимает, чем ему интересно заниматься в жизни и поступает по выбранной специальности в ВУЗ. Это лучше, чем, спустя год обучения, он поймет, что выбрал не то направление!