Инженерный проект «автоматическое движение на дорогах на базе образовательного набора Tinkamo «Tinker»»

Описание:

Каждый год в России случается порядка 150 тыс. дорожно-транспортных происшествий, и эта цифра растет ежегодно. И это только в одной стране. Причин, по которым происходят ДТП, довольно много. Среди популярных: незнание ПДД (правил дорожного движения), плохое качество дорожного полотна, недостаточный опыт водителей, большое количество отвлекающих факторов для водителя.

Как можно заметить большая часть проблем возникает из-за человеческого фактора. Поэтому для того что бы уменьшить количество аварий, связанных с человеческим фактором, необходимо уменьшить данное влияние. Поэтому для решения этой проблемы

Транспортная отрасль имеет серьезное значение, как для благополучной жизни населения страны, так и для нормального функционирования бизнеса и государства в целом.

Одна из проблем во внедрении самоуправляемых автомобилей – это создание такой системы, которая будет оперативно реагировать на изменения дорожной обстановки. Сложные метеоусловия и необходимость постоянно актуализировать данные карт могут замедлять работу системы. Так, большие технологические интернет компании тестировал своих автоботов на специально подготовленной местности и при солнечной погоде. Также важно обеспечить кибербезопасность. Хакерский взлом программного обеспечения может привести к катастрофическим последствиям. Решение для этого вопроса еще разрабатывается.

Внедрение самоуправляемых автомобилей должно пройти сложный этап психологического принятия обществом. Сложно ли человеку будет вручить свою жизнь машине? Как принять тот факт, что каждое перемещение человека на автомобиле будет контролироваться каким-то суперкомпьютером и, возможно, «большим братом»? Кроме того, автоботы могут стать причиной увольнений в транспортной, логистической и даже страховой сферах. Одновременно с этим высказываются мнения, что развитие технологий приведет к смерти автоботов: тогда рабочая сила станет настолько дешевой, что будет выгоднее нанять водителя, чем оснащать автомобиль высокотехнологичным ПО. Также конструкторы подчеркивают, что, вероятно, человек все равно останется в кабине водителя для вмешательства в управление в случае чрезвычайных ситуаций.

Преимущества автопилотируемого транспорта

• кардинальная минимизация ДТП и практически полное исключение человеческих жертв (по крайней мере, среди пассажиров, находящихся внутри автомобиля), отсюда значительное снижение расходов на страхование и медицину быстрого реагирования;
• снижение стоимости транспортировки грузов и людей за счёт экономии на заработной плате и времени отдыха водителей, а также экономии топлива;
• повышение эффективности использования дорог за счёт централизованного управления транспортным потоком.
• снижение потребности в индивидуальных автомобилях за счет развития систем типа каршеринга.
• повышение пропускной способности дорог за счёт сужения ширины дорожных полос (в более отдаленной перспективе);
• появляется возможность самостоятельно перемещаться на роботизированном автомобиле для людей без водительских прав, возможно, включая несовершеннолетних;
• экономия времени, ныне затрачиваемого на управление ТС, позволяет заняться более важными делами (например, приступить к работе за компьютером уже во время поездки в автомобиле) или отдохнуть.
• перевозка грузов в опасных зонах, во время природных и техногенных катастроф или военных действий.
• в более отдалённой перспективе снижение глобальной экологической нагрузки как за счет количественной оптимизации парка автомобилей, так и за счет более широкого использования для их передвижения альтернативных видов энергии.

Цели: 

Провести исследование и разработать инженерный проект, направленный на изучение и разработку автоматического движения на дорогах на базе образовательного набора Tinkamo «Tinker»».

Задачи:

• Проанализировать современные аспекты дорожного движения; 
• Изучить реальное применение беспилотного транспорта, посредством знакомства с разработчиками данных систем;
• Познакомится с реальным производством, с конкретным предприятием, инженерно-техническими специальностями;
• Освоить навыки проектного мышления и проектной работы в инженерной сфере;
• Стимулировать техническое творчество у детей и молодежи;
• Разработать прототип автоматизированного движения на дорогах на базе образовательного набора Tinkamo «Tinker».
• Разработать, три модели робота движущийся по черной линии на базе образовательного набора Tinkamo «Tinker».
• Изучить три подхода к программированию: «Линейное программирование», «Блочное кодирование», «Burger coding (Scratch)».
• Разработать три программы тремя способами: «Линейное программирование», «Блочное кодирование», «Burger coding (Scratch)». Что позволит взглянуть на программирование с разных сторон.

Результат:

• Создание нового механизма работы с профориентационной работой среди детей и молодежи
• Формирование механизмов поиска успешных решений актуальных для инжирных специальностей, важных для предприятий;
• Укрепление имиджа среди инженерных специальностей.
• Пропедевтика инженерных компетенций.
• Освоение навыков проектного мышления и проектной работы в инженерной сфере;
• Получить практическое решение задачи по разработке трех моделей.
• Получить три функционирующих собранных робота.
• Получить практические знания и умения по программированию одной задачи тремя способами: «Линейное программирование», «Блочное кодирование», «Burger coding (Scratch)».
• Получить три функционирующие программы, работающие на трех способах программирования.

Зачем он нужен учреждению? (Обоснование):

В современном быстро меняющемся мире количество инженерных специальностей постоянно растет, для создания конкурентно способной среды необходимо начинать изучение инженерных специальностей с раннего возраста, иными словами. В решении этой задачи может помочь ранняя профоринтационная работа, которая проводится в инженерной школе где дети могут на реальном примере видеть связь с производством и как создаются разные технологии. Где видна связь с учения с "большой наукой". Для решения этого вопроса и разработана "инженерная школа", где обучающийся могут на базе Tinkamo «Tinker» раскрыть свой потенциал и найти свое место в "большом мире профессий".

Программирование

Программирование образовательного набора Tinkamo «TinkerKit» возможно, как через мобильное приложение, так и через персональный компьютер.

Для того что бы осуществлять программирование первым способом вам потребуется смартфон, либо планшет на базе ios или Android, с доступом в интернет для скачивания приложения и со встроенным bluetooth модулем.

Для программирования вторым способом вам потребуется персональный компьютер с модулем bluetooth, или ноутбук так же с модулем bluetooth. Оба устройства должны иметь доступ в интернет в реальном времени, так как программирование осуществляется на сайте https://code.tinkamo.com/. Так же для работы потребуется последняя версия браузера google chrome, данная программа предоставляется бесплатно и у нее нету больших требований к железу компьютера.

При переходе на сайт https://code.tinkamo.com/ у вас выскочит окно (Рисунок 1) в том случае если вы заедете не через google chrome вам будет предложено скачать через предложенную ссылку на официальный сайт.

Рисунок 1

А если вы зашли через браузер google chrome то вам будет предложено выбрать язык на котором вы будете осуществлять программирование (Рисунок 2) и просмотр короткого видео ролика про набор Tinkamo «TinkerKit».

Рисунок 2

После выбора языка необходимо пройти простую регистрацию на сайте (Рисунок 3), это делается для того что бы вы могли сохранять свои проекты и иметь к ним постоянный доступ.

Рисунок 3

После регистрации открывается окно с вашими проектами (Рисунок 4), здесь будут сохранятся все проекты в автоматическом режиме. В правом верхнем углу есть окно «Создайте», с помощью данного окна вы сможете перемещаться среди трех режимов программирования: линейное программирование, блочное кодирование и burger coding (Scratch), назван по аналогии с бургером, потому что программирование схоже, оно выкладывается сверху вниз, подобно сборке бургера, булочка, котлета и т.д.. 

Рисунок 4

Программирование в Tinkamo

Язык программирования Tinkamo предназначены для детей от 8 лет. Он соответствуют уровню знаний детей школьного возраста. Детям будет легко и весело писать код используя объектно-ориентированное программирование. Объектно-ориентированный подход в программировании преследует цель упростить структуру программы, то есть представить ее в виде меньшего количества более крупных блоков и минимизировать связи между ними. Это позволяет управлять большим объемом информации и, следовательно, успешно отлаживать более сложные программы. Технологии Scratch и Python требую уже чуть больший уровень подготовки, но также просты для усвоения детьми любого возраст.

Линейное программирование 

Линейное программирование в Tinkamo показывает простые для понимания связи между блоками, похожие на семейное древо. Дети могут перетаскивать блоки с панели инструментов на холст кода, связывать их любым удобным для них способом и наблюдать за тем, что происходит.

При переходе в меню «Создайте» открывается рабочая область в который вы осуществляете программирование. (Рисунок 5)

Рисунок 5. Рабочая область

В данном окне расположены следующие элементы:

1. Руководство позволит вам познакомится с программой лично.

2. Лупа позволит вам увеличить либо уменьшить рабочую область на один шаг.

3. Стоп/Запуск осуществляет запуск и остановку программы.

4. И палитра со всеми программируемыми блоками. 

Остановимся поподробнее на палитрах. На основном окне программирование имеется четыре световых палитры. Блоки структурированы по определённым смыслу и этот обозначено цветами. (Рисунок 6)

Рисунок 6. Палитра

Красная палитра блоки внешних устройств, данные блоки отвечают за ряд устройств, которые подключаются через Bluetooth. (Рисунок 7)

Рисунок 7. Красная палитра

Фиолетовая палитра. Отвечает за звук, воспроизведение, а также за панель с пикселями. (Рисунок 8)

Рисунок 8. Фиолетовая палитра

Синяя палитра. Отвечает за работу и настройку датчиков. (Рисунок 9)

Рисунок 9. Синяя палитра

Желтая палитра отвечает за блок математика различные математически функции. (Рисунок 10)

Рисунок 10

Необходимо запрограммировать тех роботов на движение по черной линии.