и. А. шимчик

Научный руководитель – А. в. гаВРИЛОВ, к. т.н., доцент

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Использование microsoft robotics studio
и Lego mindstorms nxt в качестве средств
обучения программирОванию роботов

Рассматриваются вопросы применения инструментальных средств Microsoft Robotics Developer Studio и аппаратной платформы Lego Mindstorms NXT для обучения основам робототехники.

Основываясь на результатах исследований Японской ассоциации робототехники [1], можно заключить, что в настоящее время наблюдается сильный рост использования роботов в различных сферах деятельности человека: начиная от промышленного применения до домашнего использования роботов (робот-пылесос, робот помощник по дому). Происходит мировой рост рынка робототехники, причем основной вклад в прирост вносит сектор персональной робототехники. При этом важной частью каждого робота является его программное обеспечение, с помощью которого реализуется поведение и алгоритм действий робот. Таким образом, можно сделать вывод о росте потребности в специалистах, имеющих знания и навыки в области создания программного обеспечения для персональных роботов.

Среди работ по изучению робототехнических устройств недостаточно внимания уделено быстроразвивающемуся сектору персональной робототехники. Очень сложно найти подходящую литературу по данному вопросу, особенно на русском языке. В рамках работы проводились исследования особенностей применения инструментальных средств Microsoft Robotics Developer Studio и аппаратной платформы Lego Mindstorms NXT для обучения основам робототехники. В том числе, в рамках работы создан лабораторный практикум по программированию мобильных персональных роботов к курсам: основы мехатроники [2], управление роботами.

Робот Lego хорошо подходит для обучения, для начала исследований и для начального знакомства с роботами [3]. Необходимыми начальными навыками для студента, при обучении по данному практикуму, являются: знание основ программирования, алгоритмизации, знание основных принципов объектно-ориентированного и компонентного программирования.

Вначале, в соответствии с подходом к обучению, используемым в зарекомендовавшем себя курсе по программированию роботов [4], изучается основная функциональность робота: рассматривается отдельно работа каждого сенсора, работа двигателей – а также работа с основными компонентами продукта Microsoft Robotics Developer Studio: визуальный язык программирования, среда симуляции и программирование с помощью DSS&CCR. Затем выполняются более сложные работы, направленные на обучение программированию автономной работы робота и взаимодействию робота с окружающей средой. Необходимый навык для их написания получен в предыдущих работах.

Таким образом, получены следующие результаты:

·  на основе анализа инструментальных средств программирования бытовых роботов выявлена подходящая для обучения студентов аппаратная платформа и выбраны необходимые инструментальные средства,

·  основываясь на апробированном подходе курса Bishop, разработаны сценарии изучения, позволяющие эффективно получить необходимые компетенции по основам робототехники,

·  для поддержки практической части обучения разработаны спецификации контрольных примеров и пилотных приложений для изучения основной функциональности, выполнена необходимая программная реализация,

·  написаны методические указания по обучению программированию роботов с помощью продукта Microsoft Robotics Developer Studio.

Апробация разработанного лабораторного практикума была проведена в рамках летней производственной практики школьников на базе кафедры «Кибернетика» НИЯУ МИФИ.

Список литературы

1.  Japan Robot Association. Summary Report on Technology Strategy for Creating a “Robot Society” in 21st Century. May 2001.

2.  http://*****/smallcontent/disc/3411.html.

3.  Bruno Siciliano, Oussama Khatib. Springer Handbook of Robotics.: 2008.

4.  Owen Bishop. Programming Lego Mindstorms NXT.