以積木玩具聞名全球的樂(lè)高集團(tuán)(Lego)現(xiàn)在正將機(jī)器人的玩法推向新高度。隨著新一代“樂(lè)高頭腦風(fēng)暴”(LEGO Mindstorms EV3,以下簡(jiǎn)稱“EV3”)推出,用戶對(duì)自己的機(jī)器人編輯指令更具擴(kuò)展性。
EV3本質(zhì)上是一個(gè)可遙控、可編程的積木。它由超過(guò)500個(gè)科技零件組成,裝備了3個(gè)電機(jī),4種傳感器,其核心的智能模塊采用了ARM9架構(gòu),內(nèi)置編程和界面,并可通過(guò)藍(lán)牙和Wifi與電腦連接進(jìn)行復(fù)雜的編程作業(yè)。EV3極強(qiáng)的可操作性讓機(jī)器人發(fā)燒友為之瘋狂,在他們眼中,它從來(lái)就不只是一個(gè)玩具。
上世紀(jì)80年代,樂(lè)高集團(tuán)的第三代掌門(mén)人克伊爾德·科爾克·克里斯蒂安森(Kjeld Kirk Kristiansen)找到麻省理工學(xué)院的西蒙·派珀特(Seymour Papert)教授,提出用軟件控制樂(lè)高積木的想法。1998年,樂(lè)高推出第一款機(jī)器人,將傳統(tǒng)的拼裝玩具結(jié)合計(jì)算機(jī)程序,這讓年輕玩家打造出自己的機(jī)器人成為可能。
通過(guò)研究昆蟲(chóng)的低空飛行模式,可以建造更先進(jìn)的仿生機(jī)器人。2010年,瑞士蘇黎世機(jī)器人和智能系統(tǒng)研究所的研究員昌西·格雷茨(Chauncey Graetzel)和他的團(tuán)隊(duì),用樂(lè)高M(jìn)indstorms NXT機(jī)器人完成果蠅控制機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)。他們建造了一個(gè)虛擬實(shí)境,用LED顯示的視覺(jué)圖像誘導(dǎo)果蠅的飛行方向,同時(shí)用一個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)將他們的翅膀運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成命令形式,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的操控。
樂(lè)高玩具研發(fā)通常從兒童心理學(xué)出發(fā)設(shè)計(jì)場(chǎng)景和形象,但機(jī)器人包含課程設(shè)計(jì)和編程軟件,研發(fā)過(guò)程更為復(fù)雜。從第二代機(jī)器人NXT開(kāi)始,樂(lè)高與美國(guó)國(guó)家儀器公司(National Instruments)共同成立了研發(fā)小組。由國(guó)家儀器公司提供LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)技術(shù),采用基于圖標(biāo)的編程方式,最大程度簡(jiǎn)化編程過(guò)程。“我們并不是讓孩子學(xué)習(xí)文字編程,所以要把編程難度降低,讓孩子的精力用來(lái)搭建機(jī)器人,創(chuàng)造他們想象的模型?!睒?lè)高教育中國(guó)區(qū)總經(jīng)理陳志慶對(duì)《環(huán)球企業(yè)家》說(shuō)。
挑戰(zhàn)并非都是技術(shù)問(wèn)題。雖然樂(lè)高機(jī)器人的設(shè)計(jì)面向9歲至16歲的青少年,但是從第一代機(jī)器人開(kāi)始,簇?fù)碚咧芯筒环Τ赡臧l(fā)燒友。教育工作者關(guān)注機(jī)器人諸如數(shù)據(jù)采集、基本編程等教育功能,而機(jī)器人發(fā)燒友則追求參數(shù),期待看到酷模型。如何平衡教育用戶和成年買(mǎi)家的需求?“我們從第二代開(kāi)始發(fā)布了兩版機(jī)器人—玩具版針對(duì)成年買(mǎi)家,教育版針對(duì)教育用戶?!标愔緫c說(shuō)。
外腦
事實(shí)上,樂(lè)高除了集團(tuán)內(nèi)部的Mindstorms研發(fā)團(tuán)隊(duì),還借助了外腦的力量。
樂(lè)高邀請(qǐng)大量用戶參與機(jī)器人的硬件和軟件的設(shè)計(jì)中。EV3的測(cè)試研發(fā)征詢了全球近800名教師,約200名學(xué)生以及眾多教育專家和玩家的意見(jiàn)?!霸黾油勇輧x就是老師提出來(lái)的設(shè)想。”樂(lè)高教育中國(guó)區(qū)市場(chǎng)助理經(jīng)理于琨告訴《環(huán)球企業(yè)家》,“我們都想讓機(jī)器人有更多仿人的功能。”EV3系列的“陀螺儀男孩”啟動(dòng)后,可以利用顏色傳感器接受不同顏色發(fā)出的指令,馬達(dá)和陀螺儀保持平衡,同時(shí)接收超聲波繞開(kāi)障礙物。一旦遇到問(wèn)題或倒下之后,“陀螺儀男孩”就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉所有電機(jī),屏幕上還會(huì)出現(xiàn)頭昏腦脹的表情告訴用戶自己遇上了麻煩。
樂(lè)高鼓勵(lì)玩家組裝和分享自己構(gòu)想的機(jī)器人,甚至?xí)淹婕业淖髌纷鳛闃?biāo)準(zhǔn)模型推廣。EV3的模型設(shè)計(jì)就由樂(lè)高與“大師”共同開(kāi)發(fā)?!拔覀?cè)谌蛴?0多位機(jī)器人‘大師’,他們都有各自的職業(yè)和專長(zhǎng),共同點(diǎn)就是愛(ài)好機(jī)器人。”于琨說(shuō)?!按髱煛睍?huì)花大量的時(shí)間自己摸索研究,然后定期和樂(lè)高溝通交流。
工程師出身的中國(guó)玩家傅山,剛開(kāi)始接觸樂(lè)高機(jī)器人時(shí),按照工業(yè)上的無(wú)人搬運(yùn)車(chē)(Automated Guided Vehicle)原理,用樂(lè)高NXT機(jī)器人搭建了一臺(tái)小車(chē),從此他對(duì)機(jī)器人的熱情一發(fā)不可收拾。后來(lái)他又仿照工業(yè)的機(jī)械手,用樂(lè)高的三個(gè)電機(jī)做了一個(gè)三軸機(jī)械手。他最得意的是做了一個(gè)能在兩分鐘內(nèi)解魔方的機(jī)器人?!叭魏我粋€(gè)編程,包括工業(yè)上的,都是按照公式來(lái)解。魔方的解法也是一個(gè)公式。”傅山對(duì)《環(huán)球企業(yè)家》說(shuō)。他把解魔方的公式編成程序,裝到樂(lè)高機(jī)器人的模塊里去,然后用顏色傳感器掃描魔方每個(gè)面的9個(gè)塊,機(jī)器人就會(huì)按照掃描結(jié)果,套進(jìn)公式運(yùn)算。
樂(lè)高讓所有人都能接觸到它的機(jī)器人軟件。玩家們可以發(fā)揮想象,任意對(duì)軟件進(jìn)行了修改和擴(kuò)展。傳統(tǒng)的機(jī)器人多采用螺栓連接方式,組裝過(guò)程復(fù)雜,同時(shí)都是單板機(jī)控制,編程語(yǔ)言復(fù)雜,這使機(jī)器人的擴(kuò)展性成為一個(gè)大問(wèn)題。“懂得工業(yè)自動(dòng)化的人們都容易接受樂(lè)高的方式,因?yàn)樗淖兓鄻印!备瞪秸f(shuō)。對(duì)于成年發(fā)燒友來(lái)說(shuō),樂(lè)高機(jī)器人的創(chuàng)造空間很大。
對(duì)樂(lè)高教育而言,教學(xué)也不僅是硬件和演示,還包含創(chuàng)新。在歐美國(guó)家,樂(lè)高機(jī)器人融入教學(xué)已成為一種普遍現(xiàn)象。以美國(guó)麻省理工學(xué)院為例,80%的一年級(jí)學(xué)生使用樂(lè)高機(jī)器人作為教學(xué)工具。2000年,樂(lè)高教育機(jī)器人第一次走進(jìn)了中國(guó)學(xué)生的課堂。目前北京、上海、西安等地高校開(kāi)始引進(jìn)樂(lè)高機(jī)器人作為工程類(lèi)學(xué)科入門(mén)課的輔助工具?!白鳛橐婚T(mén)課程,樂(lè)高會(huì)設(shè)計(jì)一套搭建手冊(cè),老師可以參照它按步驟教學(xué),也可以隨時(shí)調(diào)整進(jìn)度?!标愔緫c說(shuō)。為了保持產(chǎn)品的持續(xù)性和擴(kuò)展性,樂(lè)高提供了包括可再生能源套裝在內(nèi)的額外配件。
事實(shí)上,樂(lè)高教育直到2011年才在中國(guó)建立自己的團(tuán)隊(duì)。在此之前,中國(guó)教育部和樂(lè)高在2010年簽署了“技術(shù)教育創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃”。從2010年到2014年在全國(guó)共同選擇400所高中、初中和小學(xué)開(kāi)展創(chuàng)新教育合作?,F(xiàn)在,已經(jīng)有兩萬(wàn)多所中小學(xué)使用樂(lè)高教育課程,每隔一兩年會(huì)有4000多所學(xué)校續(xù)訂產(chǎn)品。
中國(guó)學(xué)生可參與到樂(lè)高的機(jī)器人大賽中,除了通過(guò)學(xué)校,樂(lè)高教育活動(dòng)中心的會(huì)員也有資格報(bào)名。目前,樂(lè)高活動(dòng)中心在中國(guó)有49所。于琨介紹,一位10歲左右的孩子拼搭一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人只需要20分鐘。而且不按照手冊(cè)也能安裝,只是要對(duì)樂(lè)高積木的玩法比較熟悉。其它復(fù)雜的模型,比如流水生產(chǎn)線可能至少需要五六個(gè)小時(shí),拼接完后有編程和調(diào)試。
樂(lè)高不斷向玩家發(fā)起挑戰(zhàn),促進(jìn)了他們之間的相互學(xué)習(xí)。比如,樂(lè)高成立的機(jī)器人狂熱愛(ài)好者社區(qū),定期發(fā)布課題,吸引用戶參與其中。活動(dòng)不僅給了愛(ài)好者展示技能的機(jī)會(huì),也促進(jìn)了玩家之間的相互學(xué)習(xí)和自我提高。
最后,想象一下樂(lè)高打造的這個(gè)包括用戶在內(nèi)的“生態(tài)系統(tǒng)”的價(jià)值和威力。人們通過(guò)密切的互相學(xué)習(xí)掌握新能力,連接在一起的人越多,互動(dòng)的潛力就越大,創(chuàng)新的速度就越快。從而也幫助樂(lè)高從玩家那里汲取靈感,生產(chǎn)出更好的機(jī)器人。