Обзор конструкторов Lego Wedo. Первые шаги в робототехнике

Многие родители хотели бы приобщить детей к робототехнике. Чтобы сделать этот процесс увлекательным, а инженерные идеи интуитивно понятными, компания Lego уже несколько лет выпускает конструкторы серии Lego WeDo. Они подходят даже для дошкольников. В статье рассматриваются возможности этих конструкторов и подводные камни, возникающие при работе с ними.

Последние пять лет я время от времени подрабатываю в детском центре — веду кружок робототехники по вечерам. У меня занимаются дети от 4 до 10 лет. Мы собираем из конструкторов Lego разные двигающиеся штуки — от мельниц и дрелей до машинок и самолетиков. Изучая попутно простую механику и элементы программирования.

Я использую два конструктора — Lego Wedo 1.0 и Lego Wedo 2.0. Вообще-то, они предназначены для детей постарше, от 7 лет. Но собирать простые модельки по силам даже малышам. Обычно начинаю с конструктора WeDo 1.0. Для него есть много простых моделей, да и крупных деталей больше, малышам проще их ухватить.

Помимо привычных балок и кирпичиков в наборах есть шестеренки, шкивы, оси, втулки и кулачки.

Но главная прелесть этих конструкторов — в электрических компонентах. С помощью моторов и датчиков можно оживлять конструкции, придумывать логику их работы. Например, сделать машинку, которая будет останавливаться перед препятствием. Или шлагбаум, который будет подниматься, когда перед ним окажется машинка.

Рассказы про перспективную профессию вряд ли кто-то будет всерьез воспринимать в этом возрасте. А вот самостоятельно изготавливать шлагбаумы, погрузчики, карусели, моделировать животных или динозавров, которые сами ходят, детям интересно.

Конструктор Lego WeDo появился в 2009 году. Потом вышел новый набор, и эти конструкторы стали называться Lego WeDo 1.0 и Lego WeDo 2.0. В 2017 году Lego WeDo 1.0 выпускать перестали.

Одно из главных различий между наборами в том, что первый конструктор — проводной, а второй — беспроводный. То есть, в первом случае модельки «привязаны» к компьютеру USB-кабелем, а во втором случае — через Bluetooth, так что никаких проводов нет. Машинки можно запускать, например, на полу. Программное обеспечение для обоих конструкторов бесплатное. Представлено на официальном сайте Lego. Интерфейсы схожи.

А теперь — о других различиях.

1. Lego WeDo 1.0 получает питание от USB-порта компьютера. С одной стороны, это не очень удобно, зато не нужно подзаряжать аккумуляторы. Конструктор всегда готов к работе.

Для питания Lego WeDo 2.0 применяются 2 батарейки размером АА (пальчиковые). Они устанавливаются в смарт-хаб, а к нему уже подключаются моторы и датчики. На всякий случай нужно держать под руками новые батарейки — бывает, что на самом интересном месте вдруг перестает работать мотор. Вместо батареек можно использовать аккумуляторы аналогичного размера. Еще один вариант — докупить специальный аккумулятор для этого конструктора. У меня такого нет, но кажется, это самый удобный вариант. Сейчас, кстати, появились недорогие китайские аналоги.

2. Обмен данными с компьютером в Lego WeDo 1.0 происходит через USB-порт, а в Lego WeDo 2.0 — через Bluetooth.

Установление связи с компьютером или планшетом через Bluetooth происходит легко, проблем никогда не было. Но Bluetooth-адаптер компьютера обязательно должен поддерживать стандарт Bluetooth Low Energy (BLE). Если ноутбук не самый новый, то придется дополнительно прикупить Bluetooth адаптер («свисток»).

И еще один важный момент. Не каждый адаптер, поддерживающий стандарт Bluetooth Low Energy, совместим с операционной системой Windows 7. Для нее вообще не так много моделей, но подобрать можно.

3. В каждом конструкторе есть мотор, датчик расстояния и датчик наклона.

Разъемы у электрических компонентов в конструкторах разные, поэтому датчики и моторы не взаимозаменяемые.

Датчик расстояния обнаруживает объекты, отстоящие от него примерно на 15 см. Он выдает также значение расстояния до объекта — по шкале от 0 до 10. В конструкторе Lego WeDo 1.0 значение 10 означает максимальное расстояние, а в новой версии — минимальное. Датчик расстояния — инфракрасный. Спереди у него два «глаза». Один излучает инфракрасный сигнал, второй — принимает отраженный.

Кроме того, этот датчик воспринимает черный цвет, как 10, а белый — как 0. На основе этого можно сделать, например, автомобиль, движущийся по линии.

Датчики наклона тоже немного различаются. В более старом конструкторе датчик реагирует на шесть положений — наклон в одну или в другую сторону, вправо-влево, отсутствие наклона, наклон в любую сторону. В новой версии добавляется еще тряска.

Моторы чуть отличаются по конструктиву. Работают одинаково. Скорость программно изменяется от 0 до 10.

Еще одним датчиком может служить микрофон ноутбука или компьютера. Можно запрограммировать машинку, чтобы она трогалась или останавливалась при хлопке в ладоши.

4. Программное обеспечение обоих конструкторов устанавливается на Windows 7, 10 и 11. Кроме того, новый набор можно использовать и с планшетами на базе Android или iOS.

Помимо штатного ПО от компании Lego для программирования моделей подоходит язык Scratch.

Последняя версия, Scratch 3, работает с Lego WeDo 2.0, но не работает с Lego WeDo 1.0. А предыдущая версия, Scratch 2 — наоборот, поддерживает WeDo 1.0, но не поддерживает WeDo 2.0.

Помимо ПО, с сайта можно скачать образовательные материалы — проекты с пошаговой сборкой, которым предшествуют небольшие мультфильмы по Машу и Макса, а также программы для моделей. Однако эти проекты рассчитаны на детей постарше, а для малышей приходится подыскивать что-то попроще или изобретать собственные небольшие конструкции.

5. В наборе Lego WeDo 1.0 — 150 деталей, включая электрику. Расширить возможности поможет дополнительный ресурсный набор — это еще 326 деталей. Конструктор WeDo 2.0 содержит 280 строительных элементов.

Я частенько начинаю знакомить новичков с возможностями конструктора — с мотора. Делаем простейший вентилятор: вставляем в мотор ось, а на нее — какой-нибудь пропеллер из плиток. А потом пишем простейшую программу для запуска мотора.

Юный механик держит в руке мотор и нажимает кнопку запуска на экране. Вентилятор включается. Реакция у детей обычно очень восторженная. Не ожидают, что вентилятор вдруг начнет вращаться. А когда конструкция оживает, расплываются в улыбке. На примере этого же вентилятора рассказываю про повышающую и понижающую передачу — мотор поочередно крутит большую и маленькую шестеренку.

Затем начинаем строить какие-то простые модели. Я не особенно привязываюсь к урокам, которые идут вместе с конструкторами, потому что для большинства малышей они сложноваты. Но рано или поздно мы до них доходим.

Например, изготавливаем машинку. Она едет, но перед препятствием буксует. Ставим колеса побольше. Опять проверяем. Потом превращаем ее в полноприводную с помощью шестеренок или шкивов. Я еще использую гусеницы (они в наборы не входят).

Иногда дети изготавливают машинки (я предлагаю им более-менее простые варианты), и мы устраиваем соревнования — кто кого победит. У одного машинка получается быстрая, но мощность маловата. У другого — медленная, но мощная. Кто проиграл — начинает вносить какие-то изменения в свою конструкцию. Устраиваем второй раунд. Новые модернизации и т. д.

Вот так и развиваем инженерное мышление — на практике. Так сказать, STEM в деле — наука, технология, инжиниринг и математика (англ. science, technology, engineering and mathematics, сокращенно — STEM).

Оригинальные конструкторы дорогие, но первый можно купить на Avito — периодически появляются недорогие б/у варианты. А второй начали копировать китайцы — по составу один в один. Официальное программное обеспечение Lego работает с ними нормально.

Конструктор Lego WeDo 2.0 во всех отношениях более современный. Так что, «для дома, для семьи» я бы выбрал его. Многие родители покупают детям китайские копии. Стоит такой набор примерно 6 тыс. рублей.