Kniha Sphero Bolt

1. Čo je Sphero Bolt??

Sphero BOLT je robotická loptička s podporou aplikácie, ktorá poskytuje nekonečné možnosti kreativity a zábavy pri učení. Programovanie prebieha pomocou aplikácie Sphero Edu takmer z akéhokoľvek mobilného alebo stolného zariadenia. Je možné objavovať úžasné aktivity vytvorené komunitami, ktoré sa Sphero Bolt robotom zaoberajú a inovujú jeho funkcie. Samozrejme s týmto robotom môžeme aj len jazdiť a hrať sa. 

Vďaka Sphero Bolt robotovi vieme vytvárať a prispôsobovať hry, kódovať kreslením na obrazovke, používaním blokov "Scratch" alebo písaním textových programov JavaScript.

Sphero Bolt je skonštruovaný tak, aby svietil s 8x8 LED Matrix, ktoré animuje a zobrazuje v reálnom čase. Použitím pokročilých senzorov na sledovanie rýchlosti, zrýchlenia a smeru BOLTu.  BOLT orientujeme a riadime pomocou vstavaného kompasu. BOLT tiež disponuje infračervenou komunikáciou, ktorá umožňuje „komunikovať“ s inými BOLT robotmi, čo umožňuje úplne nové hry a pokročilé taktiky kódovania.

Alternatívy Sphero Bolt robota:

Sphero mini:

Sphero Mini je menšia verzia robota Sphero s priemerom 42 milimetrov (1,7 palca) a hmotnosťou 46 gramov (0,101 lb). Je to prvý robot Sphero, ktorý má vymeniteľné škrupiny. Tieto škrupiny sú veľmi farebné a prichádzajú v bielej, modrej, ružovej, zelenej a oranžovej farbe. Mini je najlacnejší robot vyrobený spoločnosťou Sphero za 49 dolárov. Mini má novú funkciu s názvom Face Drive, ktorá používateľovi umožňuje riadiť robota cez aplikáciu rôznymi pohybmi hlavy. Mini sa nabíja pomocou micro USB portu, čo znamená, že na rozdiel od Sphero 2.0 nie je vodeodolné. V aplikácii Sphero Edu so Sphero Mini si môžete vytvárať svoje vlastné hry.

Technická špecifikácia Sphero mini:

• Model: Orbotix Sphero Mini Blue
• Farba: modrá
• Priemer: 42 mm
• Kompatibilné s: iOS & Android
• Názov základnej aplikácie: Sphero Play
• Niektoré dalšie aplikáce: Sphero Edu, ...
• Dosah Bluetooth pripojenia: cca 10 m
• Max. rýchlosť: 3,6 km/h
• Batéria: Li-Pol
• Nabíjanie: micro USB
• Doba nabíjania: cca 60 min.
• Doba provozu na 1 nabití: cca 45-60 min.
• Vodotesnosť: nie

Technické špecifikácie:

- kompatibilita s technológiou Bluetooth: Kompatibilita s Bluetooth 2.0
- zdroj energie: Energie z baterií
- batérie: dobíjacia lítium-iónová
- výdrž batérie: až jedna hodina
- doba nabíjania: tri hodiny

Sphero RVR (vyslovuje sa „rover“) je súprava programovateľného robota, ktorú spoločnosť Sphero predstavila na Kickstarteri 19. februára 2019. Inzeruje sa ako robot „choď kamkoľvek, rob čokoľvek programovateľný“. Dá sa naprogramovať pomocou aplikácie, či už vizuálne alebo prostredníctvom textového JavaScriptu . Robot je modulárny, s rôznymi senzormi a doskami, ktoré je možné pripojiť, vrátane Arduino a Raspberry Pi . Má vymeniteľnú batériu nabíjanú cez USB-C port.

• Zvládne každý terén
• Vysoko kompatibilné pre STEM Robotic
• Nabitý funkciami
• Dobré na učenie kódu

Mínusy RVR:

• finančne náročnejší
• Problémy s pripojením
• Potreba dôkladneho preštudovania pokročilých funkcií

RVR má zabudovaný Kompletný sortiment palubných senzorov. Dodáva sa s USB portom, UART portom, senzorom okolitého svetla, farebným senzorom, infračerveným senzorom, akcelerátorom a gyroskopom atď., čo pomáha deťom kódovať ich robotické autíčka neobmedzenými spôsobmi. Tvrdí sa, že ide o extrémne hacknutú platformu, malé deti môžu testovať a učiť sa od základných až po pokročilé zručnosti kódovania prostredníctvom vyhradenej aplikácie Sphero. Môžete nakódovať RVR, aby ste mohli riadiť, kresliť, písať a dokonca používať blokové kódovanie na vykonanie toho, čo chcete. K dispozícii je celý rad blokových kódov, ktoré používateľom umožňujú spájať „funkcie“ a robiť jedinečné a špeciálne pohyby.

Okrem individuálneho učenia kódu sa v skutočnosti široko používa v triedach programovania. Študenti môžu spolupracovať s ostatnými a riešiť problémy spoločne kooperatívnym spôsobom. 

V prvých šiestich filmoch slávnej vesmírnej ságy Star Wars hral vedľajší robot R2-D2, ktorý vyzerá ako valcový odpadkový kôš s kupolovým vrcholom pripevnený k trojkolesovému statívu. Nová generácia pomocných robotov, astrotechnickí droidi série BB 2BB-2, BB-4, BB-8 a BB-9E, boli predstavené v siedmom a ôsmom filme, The Force Awakens a The Last Jedi. Na rozdiel od R2-D2 sa astrotechnická BB jednotka skladá z rolovacej gule na vrchu voľne sa pohybujúcim snímačom a riadiacou jednotkou, ako je znázornené na obrázku nižšie. Zatiaľ čo tieto roboty s guľatou podobou boli hračkárska spoločnosť Sphero, väčšinou počítačovo generované vo filmoch, predáva modely pracovných hračiek BB-8 a BB-9E ktoré je možné ovládať na diaľku cez aplikáciu v smartfóne.

 Guľaté roboty  však nie sú len triky používané v zábavnom a hračkárskom priemysle. Presadzovanie práva, bezpečnosť, obrana, energetika a poľnohospodárstvo -  priemyselné odvetvia sa tiež zaujímajú o využitie robotov s rotujúcou guľou vybavených senzormi, ako je napríklad Rosphere zobrazený tu:

1.1. Zaujímavosti o spoločnosti Sphero

Sphero transformuje vzdelávanie detí od materskej školy cez základné až po stredoškolské vzdelanie pomocou dostupných nástrojov, ktoré podporujú skúmanie, predstavivosť a vytrvalosť prostredníctvom informatiky. S pomocou pedagógov z celého sveta umožňuje študentom zo všetkých prostredí a schopností objaviť svoje záujmy a vášne a zároveň ich vybaviť zručnosťami, ktoré potrebujú na to, aby boli budúcimi svetovými tvorcami zmien.

1.2. História Sphero

1.3. Výskumy Sphero Bolt/SPRK+

Sphero Bolt vo filme? 

V roku 2015 film The Martian založený na rovnomennom románe Andyho Weira znovu podnietil záujem o vesmírne lety s ľudskou posádkou, ako aj o vedu, technológiu, inžinierstvo a matematiku. Strhujúci príbeh filmu poskytol úrodnú pôdu pre rozvoj tematického učebného plánu, ktorý študentom stredných a prvých ročníkov univerzít priblíži počítačové programovanie a robotiku pomocou robotickej lopty Sphero SPRK+. Toto sekvenčné kurikulum využíva pohyby, svetlá, gyroskop a akcelerometre SPRK+ na pokrok študentov od blokového programovania k textovému programovaniu pomocou JavaScriptu pomocou série cvičení a výziev založených na kľúčových udalostiach vo filme. S týmto úsilím rozvíjame učebné osnovy založené na Sphero SPRK+ na pokročilé funkcie robotickej lopty Sphero Bolt novej generácie.

Ďalšie výskumy:

Prebehlo veľa diskusií o výraznom nedostatočnom zastúpení menšín v oblasti výpočtovej techniky. Výskum naznačuje, že faktorom, ktorý sa pripisuje tomuto deficitu, je nedostatočné vystavenie počítaču, kariéra v oblasti počítačov a nedostatočne zastúpené vzory rolí. Predpokladá sa, že oboznámenie študentov z nedostatočne zastúpených menšín do praktických aktivít v oblasti informatiky v ranom veku zlepší postoje študentov k práci s počítačom. Zlepšenie prístupu študentov k počítaču môže pomôcť podporiť participáciu a minimalizovať nedostatky v udržaní nedostatočne zastúpených menšinových študentov počítačov. Bol implementovaný interaktívny letný program na výučbu práce s počítačom pre nedostatočne zastúpených menšinových študentov v strednom veku prostredníctvom jedinečného učebného plánu s použitím robotických loptičiek Sphero a matematických a vedeckých konceptov. Študenti boli hodnotení, aby určili programy efektívnosť pri zvyšovaní počítačových prístupov a akademických výsledkov v matematike a prírodných vedách. Výsledky ukázali, že intervencia výrazne zlepšila študijné výsledky študentov a ich sebadôveru pri rozhodovaní o budúcej kariére. Je potrebné ďalšie hodnotenie, aby sa preskúmali dlhodobé účinky rôznych úrovní matematickej, vedeckej a výpočtovej prísnosti používaných v rámci tohto zásahu. Zistenia z tejto štúdie poskytujú odporúčania, ako implementovať počítačové postupy v rámci existujúcich učebných osnov matematiky a prírodných vied v perspektívnych iniciatívach. Je potrebné ďalšie hodnotenie, aby sa preskúmali dlhodobé účinky rôznych úrovní matematickej, vedeckej a výpočtovej prísnosti používaných v rámci tohto zásahu. Zistenia z tejto štúdie poskytujú odporúčania, ako implementovať počítačové postupy v rámci existujúcich učebných osnov matematiky a prírodných vied v perspektívnych iniciatívach. Je potrebné ďalšie hodnotenie, aby sa preskúmali dlhodobé účinky rôznych úrovní matematickej, vedeckej a výpočtovej prísnosti používaných v rámci tohto zásahu. Zistenia z tejto štúdie poskytujú odporúčania, ako implementovať počítačové postupy v rámci existujúcich učebných osnov matematiky a prírodných vied v perspektívnych iniciatívach.

Publikované v: 2020 Výskum rovnosti a udržateľnej účasti v inžinierstve, výpočtovej technike a technológii (RESPECT)

Virtuálny workshop pre učiteľov NASA ND s praktickou robotikou:

Aby bolo online vzdelávanie praktické a zážitkové, konzorcium North Dakota Space Grant Consortium (NDSGC) a United Tribes Technical College (UTTC) viedli 15-hodinový workshop učiteľov profesionálneho rozvoja o kódovaní, NASA a inkluzívnosti pre vidiecke a kmeňové komunity. Dvadsať učiteľov K-12 dostalo jedného robota Sphero Bolt pred začiatkom našich synchrónnych relácií Zoom. Spolupracovali sme so vzdelávacím tímom Sphero, ktorý viedol kurzy kódovania s Bolts a viedol učiteľov v reálnom čase, aby nasledovali a naučili sa blokové kódovanie, kódovanie Javascript, kódovanie špecifické pre obsah a ďalšie. Náš hlavný rečník z NASA Langley predstavil učiteľom My NASA Data, zdroj virtuálnej výučby. Učitelia odchádzali z workshopu s lepším pochopením robotov Sphero, online vyučovacích stratégií a nástrojov (ako sú chatovacie funkcie Zoom, pracovné plochy Mural, a kvízy Kahoot) a zdroje pre pedagógov NASA. Táto prezentácia sa zaoberala implementačnými stratégiami, osvedčenými postupmi a ponaučeniami získanými z tohto workshopu.

2. Opis Sphero Bolt

Roboty Sphero majú mnoho rôznych vnútorných častí, vďaka ktorým fungujú. Sú to napr.  LED diódy, kódovače, procesory, CPU a komunikačný modul Bluetooth na pripojenie k telefónom a gyroskop, ktorý ich udržiava v orientácii. Klasický okrúhly tvar Sphero je podobný loptičke pre škrečka, no je veľký asi ako tenisová loptička. Malý robot na kolieskach vo vnútri škrupiny šplhá po stenách a tlačí ich dopredu, čo spôsobí, že sa guľa začne kotúľať. Ďalšou kľúčovou vlastnosťou niektorých robotov Sphero, konkrétne Sphero BOLT , je prakticky nezničiteľný vodotesný plášť. To je možné vďaka indukčnému nabíjaniu. Medená cievka v nabíjacej stanici vytvára striedavé magnetické pole a ďalšia vo vnútri gule ho premieňa na elektrinu na napájanie vstavaných batérií. 

Rozmery Bolt-u:

2,87 × 2,87 × 2,87 palca.

Kompatibilita:

Aplikácia Sphero Edu: Kódujte pomocou aplikácie Draw, Blocks alebo Javascript. Získajte prístup k 1000 aktivitám a spravujte svoju triedu. Chrome, Mac, PC, iOS, Android, Kindle

Aplikácia Sphero Play: Deti používajú Block Drive na úvod do programovania s farebnými blokmi. iOS, Android, Kindle

• Robotická lopta Sphero BOLT
• Indukčná nabíjacia základňa s USB nabíjacím káblom
• 360-stupňový uhlomer s kurzom, smermi a hodinami
• Hárok s nálepkami Sphero
• Sprievodca rýchlym spustením
• Sprievodca domácim vzdelávaním BOLT

Roboty Sphero sú v konečnom dôsledku riadené a uvádzané do života používateľom, a to buď prostredníctvom režimu Drive, alebo prostredníctvom programovania v Blocks alebo Java v aplikácii Sphero Edu. Takže, keď uvažujeme o tom, „ako fungujú roboty Sphero“, musíme si uvedomiť, že bez človeka na druhom konci, ktorý poskytuje smer, robot vo svojej podstate nevie, čo má robiť. 

2.1. Zloženie Sphero Bolt

Bolt vyzerá ako priesvitná guľa, do ktorej vnútra vidíme. Môžeme tak aspoň z častí prísť na to ako sa dokáže pohybovať. Takýto dizajn veľmi prispieva k atraktivite robota pre deti.

Na obrázku nižšie vidíme rozložené jednotlivé časti Bolta, ktoré si priblížime a pomenujeme.

Na tomto obrázku vidíme že vrchná časť Boltu je z polykarbonového materiálu a nachádzajú sa tam dve kolieska ktoré sa nepohybujú po vnútornej stene kopuly a pohybujú Sphero Bolt ale len držia vnútornú stabilitu robota.

Ďalej sa tu nachádza aj Matrix zostava diód. Matrica pozostáva zo 64 RGB LED pixelov. Každý pixel tvoria tri samostatné diódy (červená, zelená a modrá).

Na ďalšom obrázku môžeme vidieť detailné zobrazenie zostavenia diód a taktiež umiestnenie baterky Bolta.

Na tomto obrázku môžeme vidieť umiestnenie dvoch riadiacich kolies a motorov.

Na tomto poslednom obrázku môžeme vidieť zaťažujúci prvok, ktorý dodáva Sphero Bolt potrebnú hmotnosť.

2.2. Aplikácia Sphero Edu

Aplikácia Sphero Edu obsahuje rozsiahlu knižnicu riadených lekcií, aktivít a programov v STEAM a počítačovej vede, ktoré pozostávajú z rôznych úrovní zručností a oblastí obsahu. Pýtate sa, kde začať? Pripravili sme výber aktivít na začatie činnosti, ktoré vás a vaše dieťa prevedú základmi programovania a tvorby s BOLT.

Tu je ukážka knižnice Sphero Edu:

https://edu.sphero.com/cwists/category 

Ďalšie vlastnosti aplikácie Sphero Edu:

1. Aplikácia Sphero Edu pomáha oživiť vášho robota. 
Vďaka vytvorenému účtu na Sphero Edu si môžete uložiť všetku svoju prácu.
Naučte sa programovať svojho robota nakreslením cesty, pomocou sekvencie blokov kódu alebo napísaním vlastného kódu JavaScript.
Pedagógovia môžu vytvárať a spravovať triedy a prideľovať aktivity študentom.
Rodičia majú možnosť zmeniť povolenia na zdieľanie a priradiť aktivity svojim deťom.

3. Matrix: čo je to a ako s nim pracovať ?

BOLT prináša do Sphero Edu úplne novú, plne programovateľnú maticu 8x8 LED.  Matrica prináša do vašich programov úplne nový svet farieb a obrazov. V tejto aktivite sa naučíte základy animácie snímok po snímke pomocou intuitívneho animátora Sphero Edu Matrix Animator.

S matrixom môžete robiť veľa. Začnime niečím jednoduchým, napríklad statickým obrázkom.

Na pomoc pri nasledujúcich krokoch použite obrázky nižšie. Začnite vytvorením nového programu. Budeme používať plátno Blocks a ako svojho robota určite vyberiete Bolt . Keď ste na plátne Blocks, pokračujte a pretiahnite blok maticovej animácie z kategórie Svetlá . Začnite kliknutím na maticu.

1. Klepnutím na + vytvoríte nový maticový obrázok.
2. Na výber vlastnej farby môžete použiť kvapkadlo .
3. Farebné koliesko vám umožňuje vybrať farbu na základe jej hodnoty RGB. Táto nová farba nahradí tú, ktorá už bola vybratá vo vašej palete. Ste obmedzení na 16 farieb naraz.
4. Jednoducho kliknite na pixel, aby ste ho zafarbili. Môžete kliknúť na každý pixel alebo kliknúť a podržať pri ťahaní kurzora okolo matice, aby ste zafarbili viacero pixelov. Kliknutím na šípku vľavo sa vrátite do knižnice obrázkov a kliknutím na modré začiarknutie sa vrátite na programovacie plátno.
5. Ak potrebujete odstrániť obrázok, kliknite na obrázok a potom na červený odpadkový kôš.
6. Ak ste si istí, že sa ho chcete zbaviť , kliknite na tlačidlo Odstrániť .

Ak sa chcete vrátiť a upraviť obrázok, kliknite na maticu na bloku. Vyberte obrázok, ktorý chcete upraviť, a kliknite na malú ceruzku vyššie.

4. Opis blokov v aplikácií Sphero Edu

Po otvorení aplikácií sa nám zobrazí tabuľa na ktorú môžeme vkladať jednotlivé bloky, podobne ako sme zvyknutý v iných prostrediach napr. mBlock, Scratch a pod..

V ľavom hornom rohu sa nam zobrazuje zvislý panel nástrojov. Nájdeme na ňom Navigáciu v prostredí, tlačidlo domov, pracovný zošit, "náš" Bolt, naše programy a pod.

V prvom bloku vieme zadávať pohybové ulohy Boltu napr. rýchlosť, vzdialenosť a pod.

V druhom bloku ovládame svetlá - Led Matrix Boltu. Okrem iného vieme nastavovať jas, presnú farbu a počet rozsvietených LEDiek.

V ďalšom bloku nastavujeme zvuky.

V nasledujúcom bloku nastavujeme ovládateľnosť Sphero Boltu.

Ďalšie pokročilejšie programovanie vykonávame v bloku Operators.

v Bloku Comparators sa stretávame s porovávacími znakmi. 

V ďalšom bloku nastavujeme senzory Sphero Bolt.

V tomto bloku programujeme comunikáciu Bolta s okolím. 

Ďalšie dianie nastavujeme v bloku Events.

Tvorbu premenných a funkcií zaisťujú tieto bloky.

5. Úlohy na domácu prácu

V súčasnosti existuje mnoho technologických nástrojov, zdrojov a aplikácií, ktoré môžu zlepšiť učenie študentov. Robot Sphero je jedným z takýchto nástrojov, ktorý pozitívne zlepšuje učenie študentov. Úžasne všestranný robot Sphero zapojí a umožní študentom praktické učenie. Robot veľkosti tenisovej loptičky pripojený cez Bluetooth k mobilnému zariadeniu. Sphero možno použiť na transformáciu vyučovania a učenia v rôznych oblastiach učebných osnov.

V tejto kapitole si ukážeme zopár inšpiratívnych príkladov ako efektívne a kreatívne využiť Sphero Bolt.

1. Sphero mini golf

Študenti rozvíjajú svoje kódovacie zručnosti vytváraním a hraním hry Sphero Mini Golf.

Potrebné materiály na zhotovenie Sphero mini golfu:

Sphero  (jeden na skupinu)

Maskovacia páska alebo krieda

Papierové štvorce a kruhy

Šablóna minigolfu - nájdeme ju tu - Sphero Mini Golf   

Postup:

Vytvorte okolo triedy deväť minigolfových jamiek. Pomocou lepiacej pásky, kriedy alebo iných materiálov jasne označte obrys každej dierky a pomocou krúžku očíslujte každú dieru.

Študenti kódujú Sphero v aplikácii Sphero Edu, aby sa dostali do otvoru (farebný kruh).

Študenti zaznamenajú, koľko riadkov kódu potrebovali na zakódovanie Sphero do každej diery na hodnotiacom hárku.

2. Uhly a tvary
Študenti aplikujú svoje znalosti a porozumenie tvarom a uhlom ich vytváraním pomocou Sphero.

Potrebné materiály na zhotovenie Uhlov a tvarou:

Sphero (jeden na skupinu)

Maskovacia páska alebo krieda

Uhlomer

Plánovací hárok, ktorý nájdeme tu - Sphero Angle Shape Challenge 

Rôzne umelecké a remeselné materiály - v kreativite sa medze nekladú :)



Postup:
Na papieri študenti navrhnú voz pre svoj Sphero.

Študenti si vytvoria svoj voz a umiestnia ho na svoj Sphero.

Študenti kódujú Sphero v aplikácii Sphero EDU, aby pretekali na vozoch, aby našli víťaza a otestovali, či ich výtvory zostanú poskladané.
 

4. Sférické plávanie 
Keďže je robot Sphero vodotesný, môžete navrhnúť lekcie, ktoré obsahujú vodu.

Materiály na sférické plávanie:
Sphero
Vaňa s vodou alebo školský bazén
Gumičky