Дмитрий Овсяницкий о своей новой книге «Пропорциональное управление роботом Lego Mindstorms EV3»

Недавно в свет вышла новая книга для педагогов «Пропорциональное управление роботом Lego Mindstorms EV3». Один из ее авторов - Дмитрий Овсяницкий, известный тренер по робототехнике.  С ним мы поговорили о том, чем полезно издание педагогам, как будет развиваться образовательная робототехника и что нужно для подготовки чемпионов?

- Дмитрий Николаевич, для многих педагогов, начинающих заниматься робототехникой, книги вашего авторского коллектива являются настольными. Летом мы познакомились с вашей «Алгоритмы и программы движения по линии робота Lego Mindstorms EV3».

И вот знакомимся с новым изданием - «Пропорциональное управление роботом Lego Mindstorms EV3». Какие секреты программирования вы раскрываете в ней?

Мы очень рады, что наши книги кому-то помогают. Когда мы начинали заниматься робототехникой, никаких книг не было. Надеемся, что и дальше наши издания будут помогать детям и педагогам изучать основы робототехники и программирования.

Создание робота, двигающегося по линии - это базовые умения. С этого начинается знакомство с робототехникой. Большинство из проводимых сейчас соревнований так или иначе связано с движением по линии. Правда, линию стали рисовать «хитрой» конфигурации – прерывистую, в виде штрих-кодов, инверсии, с поворотами под острыми углами. В книге мы постарались показать подходы к решению этих задач, привели примеры прохождения реальных трасс. Идея такая: как конструкцию робота собирают из кубиков, так и прохождение сложной трассы можно собрать из готовых кубиков-подпрограмм.

Пропорциональное управление - это один из видов управления роботизированными системами. Изучают его в основном в специализированных, технических вузах. В своей книге мы рассказываем о том, что на самом деле эта система не так сложна, как кажется на первый взгляд и прекрасно работает с роботом на базе Lego Mindstorms EV3. Пропорциональное управление используется для движения по линии, движения вдоль стены, удержания тяжелого груза на весу, следования робота, как собачки за хозяином, за маячком. В книге рассмотрены несколько проектов, в том числе проект «Робо-подсолнух» – робот, который следует за движением руки человека, имитируя движения цветка подсолнечника, двигающегося по направлению к солнцу.

В своей книге, совместно с кандидатом технических наук,доцентом кафедры электроники и микроэлектроники, старшим научным сотрудником научно-исследовательского сектора ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова»  Александром Васильевым, мы постарались убедить читателей, что даже такая игрушка, как Лего, прекрасно работает и со сложными, научно обоснованными алгоритмами. Глава, посвященная реализации в среде Lego Mindstorms EV3 методики Циглера-Николса. Она позволяет теоретически рассчитывать оптимальные параметры управления, планировать и реализовывать научный эксперимент.

- Вы следите за книгами, который выпускаются по образовательной робототехнике, предложениями производителей конструкторов?

- Несомненно. Мы просмотрели все доступные книги, на разных языках. Во-первых, чтобы не повторяться. Во-вторых, есть общепринятые вещи, не включить которые в наши книги, было бы ошибкой. Читатели не должны отставать от современных идей и решений. В-третьих, мы должны быть лучшими. Например, если пропорциональное управление в движении по линии используют и описывают практически все авторы (в той или иной мере), то применительно к другим датчикам его не использует практически никто. Или просто скрывают. Ведь эта сложная, не совсем детская и не совсем игрушечная система - отличный инструмент для построения более сложных роботов. Хотя, на самом деле, всё достаточно просто и понятно.

- Какой вы видите образовательную робототехнику в будущем? Какие направления, на Ваш взгляд, становятся интересными и перспективными?

- Не простые вопросы, но постараюсь ответить так, как сам вижу данную систему. Смотрите, есть дошкольное образование, начальное, среднее, высшее. На каждом этапе ведутся разговоры о внедрении и развитии робототехники. Но нужно реально понимать, что уровни роботов, задач и их решений, уровни подготовки детей и педагогов должны соответствовать друг другу. Я не учитель, поэтому в полной мере оценить методическую составляющую, но я виду, что чисто техническая - в полном застое. Реально сложных, с технической и программной точки зрения, роботов из конструкторов Лего очень мало. Увлечение спортивными состязаниями ограничивают творческий процесс. На сегодняшний день сложных и интересных моделей роботов в России практически не делается. За них не дают грамот, медалей или кубков, но они очень нужны для развития детей. Это моё личное мнение. Мы решили делать для всех инструкции по сборке. В них пытаемся показать, какие механизмы, датчики и программы можно сделать из наборов Лего. Это чисто авторские разработки, максимально упрощенные, чтобы были понятны ребенку любого возраста. Разобрав их на узлы, а программы на блоки, можно воспользоваться ими и для других целей и задач.

Я считаю, что педагог, который занимается с детьми, должен знать не только один предмет, например физику или информатику, он должен знать всё, что так или иначе связано с роботом. Скажем, измерительную технику для правильной работы с датчиками, электротехнику, чтобы правильно управлять моторами и грамотно заряжать аккумуляторы и т.д. При этом он должен уметь преподносить эти знания на тех уровнях детского образования, о которых я уже говорил. Такие люди несомненно есть. Мы их очень часто видим на соревнованиях. Но их, к сожалению, мало, и подготовить их очень сложно.

Что было бы интересно мне. Во-первых, более зрелищные соревнования. Более сложные, трехмерные трассы, где роботы могли бы соревноваться не по очереди по одному, а хотя бы парами. Во-вторых, нужны соревнования технически и программно сложных устройств. Например, то же сумо, но только на большом поле, чтобы можно было как-то «поуклоняться», чтобы робот мог «побегать», выбирая лучшую позицию. Сотрудники Университета Иннополис в этом году придумали интересные задания, но они все заточены под высокий уровень программирования. А робот, это не только программа, им можно управлять вручную, в то же время программа без колес и моторов не работоспособна. Для чего это нужно детям, особенно 7-8 лет (младшая категория), - непонятно. В третьих, должны быть реальные задания, как в WorldSkills. И самое, наверное, главное - это сделать переход от детских, игрушечных роботов к чему-то более серьезному. Пригласить в кружок инженеров из институтов, с предприятий, показать им детей и роботов, попросить у них задания и решать их не индивидуально, а всем кружком или большой командой. Детям будет полезно посмотреть на реальных роботов, на роботизированные системы, узнать, что такое САУ, ТАУ, ИТ. Дети должны почувствовать, все что они делают - очень важно и нужно.

- Дмитрий Николаевич, в вашей семье робототехникой увлекаются практически все. Расскажите, с чего у вас началось знакомство с роботами?

- Началось все с того, что в нашей семье родился сын. Когда он подрос, мы повели его во Дворец пионеров в кружок робототехники под руководством прекрасного педагога и инженера Павла Сергеевича Коломийца. Но мест в кружке уже не было. Тогда нам предложили самостоятельно  продемонстрировать способности и доказать, что мы достойны.  Пришлось напрячь бабушек, дедушек, самим подсуетиться и купить робота, быстренько что-то сделать и принять участие в районных соревнованиях. В результате - два первых места в 2-х из 3-х номинаций. В третьей мы не могли участвовать. После этого вопрос с кружком решился сам собой. На областных соревнованиях наша команда сразу вошла в финал. Нам понравилось, в том числе и побеждать.

Пользуясь случаем, хочу выразить благодарность Павлу Сергеевичу Коломийцу за его колоссальный труд в работе с детьми!

- Мы знаем о ваших последних достижениях как тренера. Расскажите, пожалуйста, о них нашим читателям.

- Хвалиться не очень хорошо, но успехи действительно есть. Команда «Хэдкрабы», которой мы помогали, вошла в финал в творческой категории на Всемирной олимпиаде роботов в Катаре, заняв 6-е место. До этого она становилась чемпионов в Челябинской области и вице-чемпионом в России. В конце 2015 года мы заняли первое место в сетевом конкурсе проектов WorldSkills. Еще одно достижение - мы выпустили книги по программированию и книги – инструкции по сборке роботов: «Сторожевая башня «Единорог» и «Шагающий робот «Шагозавр».

- Что вас вдохновляет, помогает развиваться, идти вперед?

Да, наверное, как и всех - желание победить в соревнованиях, банальное любопытство и белая зависть. Видя то, что делают в мире, сразу задаешь себе вопрос: «Неужели я не смогу такое же сделать?» А потом появляются другие вопросы - «Как это сделать?» и «А что будет, если …?»

- Что хотите пожелать педагогам, которые начинают работать с образовательной робототехникой?

- Учиться, учиться и учиться. Чтобы педагог, занимающийся робототехникой, был не только инженером человеческих душ, а стал инженером-механиком, измерителем, математиком, программистом, и все это хорошо оплачивалось.