Robotický LEGO seminář pro učitele základních škol očima účastníka

Roboti jako součást studia už v dnešní době nejsou jen záležitostí úzkého okruhu specializovaných škol. Kantorům na všech stupních školního systému se nabízí široká paleta robotických pomůcek a nástrojů, které můžou zapojit nejen do hodin informatiky nebo pracovní výchovy. Je tedy na samotných učitelích, jak roboty a jejich nespornou atraktivitu v očích dětí dokážou využít.

Doma u LEGO robotů

Roboti jsou na katedře řídicí techniky na domácí půdě. Právě tady vznikla v rámci studentských projektů celá řada robotů v čele s Ludvíkem, robotem, který uváděl několik představení nebo dirigoval filharmonii. Kantoři a studenti z této katedry také organizují každoroční Robosoutěž, jež má motivovat týmy ke stavbě a programování poměrně složitých robotů vytvořených z lega. Mnozí studenti katedry (často fungovali i jako konzultanti v rámci Robosemináře) se rekrutovali právě z řad účastníků soutěže. V kategorii středních škol je totiž jednou z hlavních cen pro vítězný tým přijetí na FEL bez přijímacích zkoušek.

Roboseminář měl tři části, které se částečně prolínaly. Úvod se věnoval teorii – novinkám v oblasti programování, budoucnosti a současnosti stavebnic lego, především sady LEGO MINDSTORMS Education EV3, které se při robosoutěži používají. Ačkoliv můžeme tuto část označit jako teoretickou, přednášející studenti své příspěvky maximální možnou mírou propojovali s praxí.

Jarní seminář je každoročně startem prvního kola Robosoutěže určené pro žáky základních škol a studenty víceletých gymnázií. Jeho druhá část tak představila úkol, který budou přihlášené týmy řešit. Letos spočívá v projetí speciální dráhy, na níž musí robot nalézt díru, udržet se na mostě a opět najít cestu dolů. Problém je, že roboti nemají žádnou čáru, podle které by se orientovali, a mantinely jen v jedné části dráhy. Týmy tedy musí vymyslet, jak robota naučit „koukat se“ kolem sebe.

Stavíš, staví, stavíme

Většinu času semináře zabrala přímo stavba robota. Účastníci se rozdělili do dvou až tříčlenných týmů a začali na robotovi pracovat. Hned z počátku se projevila jistá dvojjakost, která je kouzlem robotiky. Je totiž potřeba přemýšlet, jak nad programem robota, tak především nad tím, jak bude fyzicky vypadat, jaká bude jeho konstrukce, rozložení kol a jaká čidla, kterých je ve stavebnici omezený počet, bude ke své činnosti používat.

Bylo by zajímavé tvůrčí proces zachytit do grafu. V prvních hodinách převažuje práce na konstrukci, která se postupně vylepšuje a programování se omezí na několik základních úkonů. S dalšími a dalšími testy pak práce na podobě robota ustávala, a naopak ji nahrazovalo kódování. V samém závěru pak hrálo prim upravování drobnějších parametrů. Výše popsaný proces trval přibližně šest hodin, a pokud bychom chtěli mít robota skutečně vyladěného, trvalo by to nejmíň třikrát delší dobu.

Na začátku projektu jsou základní otázky typu – kolik bude mít robot kol, jak to udělat, aby se dokázal co nejlépe vytočit v poměrně úzkém prostoru. Postupně pak přibývají čidla a další důležité komponenty. I v krátké době několika hodin dokáže jeden z týmů přijít s originálním řešením – robota vybaví předním motorem v ose děla a na ni dá tenkou „hůlku“. Motor má nastaveno, že ve chvíli zaseknutí automaticky změní směr otáčení. Tímto způsobem robot „oťukává“ prostor před sebou a podle otáčky, kterou musel motor vykonat, lze změřit, jaký terén má před sebou, a na to reagovat. Robot tak určuje prostor kolem sebe podobně jako zrakově postižený pomocí své hole.

Kód vs. Realita

Kouzlo robotiky je, jak už bylo řečeno, v její komplexnosti. Tento obor nutí tvůrce přemýšlet na několika úrovních zároveň, a navíc trochu „out of the box“. Někomu, kdo umí alespoň základy programování, navíc nabízí zkušenost v reálném světě, který je všechno jen ne ideální. Zatímco u kódu, který je psaný pro PC, se vše děje přesně tak, jak má, podle příkazů, u robotiky je potřeba počítat s mnohem více faktory, jako jsou materiál, tření, úroveň osvětlení nebo třeba úroveň nabití baterie. Všem problémům se dá zabránit, avšak je nutné pro to vymyslet odpovídající řešení.

Finální test robotů, kteří o víkendu vznikli, skončil špatně, protože čidla začala detekovat spojnice mezi deskami trati, což se před tím nikdy nestalo. Tento problém by šel jednoduše ošetřit opakovaným měřením, avšak na změnu kódu už nebyl čas. Roboti tak ukázali, jak záludný může jejich vývoj být. Jeden z týmů, jež se pravidelně účastní robosoutěže, se jmenuje Včera to fungovalo. Asi nic nemůže vystihnout myšlenky mnohých soutěžících líp.