mBot2 действительно на текущий момент один из лучших роботов для домашнего творчества, учебной деятельности и участия в целом ряде спортивных дисциплин. В комментариях со мной вполне можно поспорить, но, пожалуйста, аргументировано. И хотелось бы, чтобы спорящие имели реальный опыт работы с современными роботами, предлагаемыми на рынке для данной ниши. Напомню (уже отвечал на такие вопросы) что мы пишем только о том оборудовании, на котором остановились в ходе долгой работы в рамках учебного процесса и внеурочной деятельности и которое используем "в хвост и в гриву", а иногда и пишем про него пособия, когда накапливается достаточно материалов.
Итак, знакомимся, mBot2 от компании MakeBlock.
Разработчик – компания MakeBlock (www.makeblock.com), продукцию которого мы примерно с 2018 года активно используем в школе. Заметьте, ни один робот, да и ни один отдельный блок или электронный компонент пока не вышел из строя, хотя используется это все "по цепочке" в группах ребят. Мы и сейчас активно используем контроллеры mCore, Auriga, наборы Ultimate и Ranger, но самые многочисленные наши роботы - mBot первого поколения, в основе контроллеров которых - Arduino Uno. О mBot 1 мы еще поговорим, так как в силу простоты, дешевизны и широты учебного применения это все еще очень классный робот для занятий по робототехнике, да и воспроизвести его довольно просто теперь, когда вышла плата SPBot, которая полностью повторяет (а во многом превышает) функционал контроллера mBot1.
Но сегодня поговорим о новом роботе, mBot2 и посмотрим на развитие идеи "учебного" робота. Очень хочется, чтобы и наши российские производители смотрели примерно в эту сторону, одновременно исправляя те недочеты, что всплывают (а это неизбежно) при эксплуатации перспективных моделей.
ПО для робота. mBlock5 как образец для подражания.
Начнем мы с того, что рассматривать любого "учебно"-ориентированного робота без рассмотрения среды, в которой этого робота можно программировать - подход неправильный. Именно простота освоения инструментария программирования (желательно с возможностью работать класса с 3-4 и далее) и возможность перехода от визуального, блочного языка к "взрослым" текстовым программам - одно из требований, которые мы предъявляем к наборам, идущим в школу и рассчитанным на массовое применение.
И вот тут компания MakeBlock была одним из первопроходцев, задающих стандарты "жанра". Уже с первых версий среда mBlock for PC объединила преимущества автономного и интерактивного режимов управления контроллерами роботов, детям и взрослым стало доступно программирование не только специализированных робототехнических контроллеров компании Makeblock, но и широко распространённых универсальных контроллеров Arduino. Совместимость с оборудованием других производителей является "фирменным коньком" Makeblock. Несмотря на все большее применение собственных коннекторов mBuild, разработчики сохраняют несколько универсальных и совместимых портов для соединения со сторонними компонентами. Кроме того, разработчики предоставили средства создания программных расширений (новых наборов "кирпичиков"), что позволяет любому заинтересованному добавить в mBlock поддержку оборудования сторонних производителей.
Новая версия - mBlock5 также, изначально поддерживая тех же роботов mBot2, предоставляет возможность работать с широким спектром контроллеров, а за счет механизма написания расширений - и список оборудования, и список программных возможностей непрерывно увеличивается. Подробнее о среде я уже писал недавно. Как и ранее, доступны "live" и "upload" режимы, возможность перехода с блочного программирования на текстовое (в mbot2 - python, в Arduino - C++ ), совмещение в проекте виртуальных персонажей и "железа" и т.д. Ну и новые возможности - уже в базе есть блоки для написания текстового кода, если чего то не хватило из стандартных команд, блоки работы с сетью, блоки ИИ и т.д.
Коробка - дело серьезное))))
Да, коробка - дело важное. Ведь робота надо в чем то хранить, и желательно, чтобы это что-то было уже в комплекте. Это может быть и пластиковый бокс и добротная коробка, допускающая многоразовое использование. Так же, желательно, чтобы комплект позволял не только собрать и запустить робота, но и осуществить какие то простые учебные проекты.
Набор для сборки mBot2 поставляется в удобной коробке и содержит, помимо самих блоков робота и инструкции, аккумулятор, шнур USB Type-C, отвертку и поле для езды по линии. Это позволяет после сборки "из коробки" сразу приступить к использованию робота.
Функционал и компоненты
По сути, набор mBot2 обеспечивает изучение робототехники, сетевого взаимодействия роботов, основ интернета вещей (IoT) и искусственного интеллекта (AI). Использовать можно лет с 10 и далее, вплоть до старших классов.
CyberPi
В качестве "мозга" робота используется контроллер CyberPi, на основе распространенного микропроцессора ESP32. Как обычно, разработчики из MakeBlock создали на базе распространенного процессора свой удобный модуль, который, помимо процессора, включает полноцветный ЖК дисплей, встроенный модуль Wi-Fi + Bluetooth, динамик, микрофон, датчик освещенности, гироскоп-акселерометр, джойстик, кнопки управления и ленту RGB-светодиодов в одном устройстве.
Это, кстати, крутая фишка данного набора. Модуль CyberPi можно использовать отдельно от робота, создавая с его помощью много других проектов, от продвинутого пульта дистанционного управления и до игровой приставки, позже об этом поговорим.
CyberPi был специально разработан для образования в области искусственного интеллекта (AI) и Интернета вещей (IoT), обеспечивая возможности подключения к Интернет, распознавания речи, сетевого взаимодействия нескольких контроллеров, загрузки данных в Google таблицы (просто используя стандартные блоки среды, без бубнов!) через Интернет и т.д. Контроллер поддерживает программирование (помимо блочного "Scratch"-подобного варианта) на языке Python. Это востребованная возможность для образовательного процесса, но сразу скажу, что это не лучший выбор для спортивного применения робота. Python — интерпретируемый язык и скорость выполнения программы устройством снижается, по сравнению с тем же компилируемым С++. Это надо учитывать.
Да, кстати, при использовании внешних блоков питания следует убедиться, что их напряжение не превышает 6В, иначе можно вывести из строя электронику.
Подробные характеристики и описание контроллера на сайте производителя (англ.язык) - www.yuque.com/makeblock-help-center-en/cyberpi/cyberpi
Плата расширения mBot2 Shield
Для превращения в робота требуется дополнить "мозги" телом))) . Именно для этой цели используется плата расширения mBot2 Shield.
В этом блоке уже установлены встроенная перезаряжаемая литий-ионная батарея (2500 мАч), два порта для двигателей с энкодером, два порта для двигателей постоянного тока и четыре порта для сервоприводов (считая два многофункциональных). К части сервопортов можно подключить светодиодные ленты, а также аналоговые или цифровые датчики Arduino. Контроллер присоединятся к плате расширения с помощью специального разъема, на рисунке ниже обозначенного как порт CyberPi.
Подробные характеристики и описание платы на сайте производителя (англ.язык) - www.yuque.com/makeblock-help-center-en/cyberpi/mbot2-shield
Ультразвуковой датчик расстояния
Практически стандартный элемент для базовых наборов мобильных роботов. В наборе mBot2 он собран в закрытом корпусе и дополнительно содержит 8 светодиодов. Светодиоды – "фишка" модуля, добавляют проектам эстетичность и эмоциональность. В целом же – обычный добротный ультразвуковой датчик со своими плюсами и минусами. Позже подробнее посмотрим и обсудим.
Характеристики и описание датчика на сайте производителя (англ.язык) - www.yuque.com/makeblock-help-center-en/cyberpi/ultrasonic_sensor_2
Четырехканальный блок RGB датчиков линии
Характеристики и описание модуля на сайте производителя (англ.язык) - www.yuque.com/makeblock-help-center-en/cyberpi/quad_rgb_sensor
Очень необычный блок датчиков линии/цвета, с встроенной системой калибровки. Позже будем смотреть что и как, иначе материал становится слишком большим)
Двигатели с оптическими энкодерами
В состав набора mBot2 входят знаменитые "синие" двигатели MakeBlock. Именно эти двигатели отлично зарекомендовали себя на соревнованиях, надежные, мощные. На рисунке выше их хорошо видно. Двигатель с оптическим энкодером, имеет крутящий момент 1,5 кг/см и точность обнаружения 1°, обеспечивая стабильное и точное движение робота.
В mBot2 только одна проблема с этими двигателями, разработчики поставили всего ОДИН элемент питания 3.7В!!!!! Хотя двигатели легко выдерживают и 12В. При питании 3.7В он выдает 1-207 об/мин, при 7В уже до 350 об/мин. Но помним, что у электроники робота ограничение по питанию 6В, осторожнее с экспериментами. Жалко, что не предусмотрена схема подключения доппитания именно для двигателей. При достаточном питании эти движки великолепны и на трассах и в сумо и других соревнованиях, где требуется скорость, мощность и точность.
Характеристики и описание моторов на сайте производителя (англ.язык) - www.yuque.com/makeblock-help-center-en/cyberpi/photoelectric-encoder-motor-180rpm
Ну вот примерно так выглядит набор робота mBot2. В следующей статье цикла поговорим о сборке и далее начнем испытания робота уже в каких-нибудь интересных проектах.
Пособия к mBot2
Довольно долгое время проблемой использования робота было отсутствие развернутых учебных пособий. Но однажды, во время очередного Робофиниста в Санкт-Петербурге, мы пересеклись с Александром Черновым, команды которого активно используют mBot2 и часто становятся победителями и призерами российских и международных соревнований. Ну вот из этой встречи и вышла очень даже неплохая книга - "Секреты спортивной робототехники с mBot2 и mBlock5". Да, она больше про спортивное использование робота, но вполне может быть и просто учебным пособием.