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學童定位的平價機器人教材Arduino Alvik
 

【作者: 陸向陽】   2024年02月27日 星期二

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圖一 : 學童手持Arduino Alvik(圖片來源:Arduino官網)
圖一 : 學童手持Arduino Alvik(圖片來源:Arduino官網)

Arduino Education推出學童定位的平價機器人教材

許多人都知道,Arduino是義大利教授為了讓沒有電子工程背景的學生也能實現電子藝術創作而提出的(原本屬意BASIC Stamp但對學生而言太貴);Raspberry Pi則是英國人著眼於讓高中以下學生便於學習電腦科學而提出的(原有的學習用單板電腦BBC Micro太老舊了)。


雖然兩者近年來都開始朝產業應用發展,但原有的STEM教育發展並未因此停歇,近期Arduino Education就推出適合給學生用來學習機器人技術領域的新硬體,稱為Arduino Alvik,以下簡稱Alvik。


Alvik外觀是一台小型的兩輪機器人,機器人上的主控電路板其實是直接取用此前已推出的Arduino Nano ESP32,板上有Wi-Fi、藍牙等無線通訊功能,然後主控板再連接Alvik內的週邊電路板。



圖二 : Arduino Alvik的主控部分直接取用Arduino Nano ESP32(圖片來源:Arduino官網)
圖二 : Arduino Alvik的主控部分直接取用Arduino Nano ESP32(圖片來源:Arduino官網)

週邊電路上設有各種機器人運用所需的感測器,如陀螺儀、加速度感測器、ToF(Time of Flight)測距器、循線(line-following)感測器、近接感測器、顏色感測器等,並配有2個微型伺服馬達。



圖三 : Arduino Alvik本體內的週邊電路板(圖片來源:Arduino官網)
圖三 : Arduino Alvik本體內的週邊電路板(圖片來源:Arduino官網)

感測器也可以進一步擴充,Alvik支援Grove、QWIIC連接器,可以用手動方式輕鬆接入數位或類比介面的感測器,省去學童額外學習用電烙鐵焊接感測器。


除了感測器外,機器人在學習與運用過程中,很可能需要擴充機構方面的設計,同樣基於給學童便利,Alvik直接支援樂高(LEGO)Technic系列的玩具積木,可以快速連接與組合出額外的機構件;然後也支援標準M3規格的螺絲,可用來牢固延伸安裝的機構件;另外也強調支援3D列印的機構件、雷射切割的機構件。



圖四 : Arduino Alvik支援樂高Technic積木零件(圖片來源:Arduino官網)
圖四 : Arduino Alvik支援樂高Technic積木零件(圖片來源:Arduino官網)

電機、機構方面都追求簡單易學,軟體方面也不例外,既然設定給學童用,程式語言方面也是加以簡化,首推給學童使用簡單的MicroPython語言,使用的開發工具自然是過去就推出過的Arduino Lab for MicroPython。


但是MicroPython還是要逐行撰寫,學童可能需要更直覺的程式開發方式,Arduino對此已著手開發新的方塊式程式語言,但相關細節尚未揭露,且不只一種方塊式程式語言,另一種方塊式程式語言稱為Arduino C,也仍在開發中,因此Alvik將支援1種文字型程式語言、2種方塊型程式語言,端看學齡合適性與學童偏好。


為了推廣Alvik,Arduino官方也已經設計了19個機器人應用相關課程,例如智慧倉儲、智慧高速公路等應用,同時已有學校對Alvik表示好評,如西班牙赫雷斯(Jerez)EI Altillo國際學校的STEAM教師Austin Gartner就已經先行試用Alvik,認為過往的機器人平台都不是理想的教材,Alvik則能兼顧功能的強大與功能的易用。


Alvik目前尚未正式出貨,仍在預告階段,但外圍網站已開始提供預購,有的網站價格為140美元,有的含加值稅為134英鎊,這價格與過往LEGO的NXT、EV3等同樣鎖定學童的機器人套件相比確實高度實惠,NXT、EV3多在萬元新台幣的價位,且2022年11月宣佈停售,接手的產品LEGO Boost、LEGO SPIKE Prime等每套也要近300美元。(雖然這樣比略不公允,因為Alvik只有裸機不含應用套件,而LEGO產品多是以包含基本應用套件方式銷售,但初步推估Alvik加入套件仍會比LEGO平價)



圖五 : LEGO Education SPIKE Prime的一種組合運用(圖片來源:RoboCube)
圖五 : LEGO Education SPIKE Prime的一種組合運用(圖片來源:RoboCube)

小結

最後,Alvik除了讓人聯想到LEGO NXT、EV3外,也容易聯想到也是用ESP32晶片為基礎所建構成的模組化、積木式創作套件M5Stack,筆者為此重新瀏覽檢視M5Stack官網,看來其發展路線已朝產業應用領域發展,如物聯網的智慧工廠、智慧農業等,相關硬體配件也朝此路線發展,教育與樂趣的色彩減淡。



圖六 : 以ESP32主控晶片建構成的積木式物聯網套件M5Stack(圖片來源:M5Stack官網)
圖六 : 以ESP32主控晶片建構成的積木式物聯網套件M5Stack(圖片來源:M5Stack官網)

既然LEGO依然是高價機器人套件定位、M5Stack偏向產業應用,故設定在學童的平價機器人套件或許有其發揮空間,且讓眾人拭目以待。


(本文由VMAKER授權轉載;連結原文網址


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