ZMROBO Innovation Storm recenzija

ZMROBO je kod nas malo poznata kineska kompanija, pa su i njihovi proizvodi potpuno van fokusa STEM publike. Ranije smo imali na recenziji njihovu WiseBot bubamaru čija je ideja da bude prvo STEM robotsko učilo kod najmlađe grupe, čak i pre osnovne škole, jer za kurs nije potrebna čak ni elementarna pismenost. Tada smo se uverili u izuzetna kvalitet i odličnu osmišljenost učila, što uopšte nije lako ako se posmatra ciljna grupa. Realno je to i za očekivati od proizvoda kompanije koja je duboko integrisana u školski sistem Kine, kroz podršku zvaničnim STEM takmičenjima, ali i direktnim plasiranjem učila u obrazovne institucije. Samo prihvatanje države koja puno ulaže u STEM obrazovanje mladih realna je potvrda kvaliteta. ZMROBO Innovation Storm je najnoviji komplet ove kompanije koji targetira učenike starije od šest godina koji je baziran na novom E7-RCU kontroleru. Cilj ove recenzije je i da upoznamo samo učilo, ali i da damo uvid u pristup STEM obrazovanju jedne visoko tehnološki razvijene zemlje kakva je Kina.

ZMROBO Innovation Storm komplet je spakovan u kvalitetnu plastičnu kutiju koja u isto vreme služi za skladištenje svih delova kit-a i štiti njegove elektronske delove. Providan poklopac se fiksira za sivo telo kutije sa dva crvena leptira, a na njemu je i ručica koja olakšava prenos i manipulaciju u STEM učionici. Oblik poklopca je takav da omogućava slaganje većeg broja kutija jedne na drugu bez klizanja, tako što dno naredne kutije ulegne u poklopac i time se fiksira. Dimenzije kutije su 30 x 43 x 15 cm, što se na slikama ne može videti, tako da je ovo nije „neki“ malo STEM učilo.

Hardver

Odmah ispod poklopca je narandžasti klaser u kome se nalaze svi elektronski delovi kita, svaki u svojoj ćeliji. Na taj način su ekrani E7 modula i AI kamere zaštićeni u transportu od masivnih delova kakvi su motori, ali i od grebanja koje be bilo neminovno da su umešani sa gradivnim elementima koji se nalaze u ostatku kutije ispod. Tu se nalaze svi senzori, prekidači, motori, ekrani, kamera i kablovi. I ovaj put se koriste kablovi sa RJ11 konektorima, ali za razliku od PlanetX standarda P4C4, ovde je nešto veći P6C6 što znači da kabl ima šest provodnika, pa time i se na svih šest mesta (P6) nalazi kontakt (zato je C6) na konektoru. Za rad sa ovim kompletom ova informacija nije bitna, jer učenik nikada ne prilazi toliko nisko softverom ka hardveru da bi se uopšte bavio signalima i provodnicima koji povezuju E7 kontroler i dodatne module. Izbor RJ11 konektora je danas postao standard u početničkim STEM učilima, pre nego se krene sa povezivanjem pojedinačnim žicama ili kasnije lemljenjem, jer omogućava lako izvodivu i sigurnu konekciju mladim učenicima. Deset kablova dolazi u nekoliko dužina od 20, 30 i 50 cm i imaju Rj11 konektor sa obe strane za povezivanje dodatnih modula sa E7 kontrolerom. Dva dodatna kabla, jedan od 20 i jedan od 50 cm imaju na jednoj strani RJ11 da bi se povezali sa E7 kontrolerom, a na drugoj beli „snap“ konektor kojim se povezuju za AI kameru.

Gradivni blokovi ili elementi, koji se smeštaju ispod klasera u sivoj kutiji su samo nalik na LEGO Technic „kocke“. Njih ima nešto više od 420 u 47 tipova. Neki neodoljivo podsećaju na rešenje koje nudi LEGO, ali za razliku od drugih proizvođača koji su se trudili da oponašaju evropskog proizvođača, ZMROBO je razvio sopstvene elemente koji su prilagođeni njihovim kursevima. Najznačajnija razlika je što je promer rupe kod LEGO 4 mm, dok je kod ZMROBO to 5 mm. Svi delovi su stoga nešto veći i ipak nam se čini da mlade dečije ruke, još nespretne lakše manipulišu sa glomaznijim elementima. Sa druge strane elementi ne fituju bez lufta, već imaju mali luft. To čini da se lakše uklapaju i rasklapaju. Na sve to neke rupe su glatke i spojnice u njima se bez problema rotiraju, dok neke imaju male zupce – namerno postavljene – kako bi držale dodati element pod fiksnim uglom. Čak i ova mala razlika čini logiku sklapanja drugačijom, ali nam se dopada ideja da učenik razume upotrebu zubaca za fiksiranje položaja i sprečavanje rotacije – kada se to ne želi. U kompletu je i specijalni plavi alat za razdvajanje elemenata, koji savršeno radi, ali nije bio naročito potreban, jer se elementi razumno lako rasklapaju.

Dodatne module koji čine ovaj komplet možemo podeliti na dva osnovna tipa: ulazne i izlazne. Senzori dodira su u grupi ulaznih modula kojima se signal šalje ka E7 jedinici. U kompletu su dva ovakva modula. Ukoliko se crveni vrh pritisne senzor šalje informaciju E7 kontroleru i time se detektuje dodir. Pekidač klizi bez klika, a dizajniran je tako da se u crveni element može ubaciti gradivni blok u obliku dugačkog štapića i time, recimo povećati domet detekcije dodira.

Postoje još tri vrste ulaznih senzora. Tri su fotoelektrična senzora koji detektuju intenzitet svetlosti, odnosno mogu služiti za detekciju prisustva objekta obasjavanjem iz svog svetlosnog izvora i detekcijom reflektovanog intenziteta svetlosti. Idealno je koristiti ih za neprovidne objekte, ali se mogu koristiti i u kombinaciji sa ogledalima, odnosno pasivnim reflektorima. Za merenje udaljenosti predmeta se može, sa visokom preciznošću koristiti i posebni modul koji se nalazi u kompletu, a to je laserski merač udaljenosti.

Uobičajeno je da se u ovakvim kompletima nalazi ultrazvučni merač udaljenosti, ali je ovde iskorišćen laserski koji je precizniji i ako ništa kompaktnije rešenje. Ideja ovog kita je da su svi dodatni moduli spakovani u kućišta identične veličine i oblika, što bi bio problem za ultrazvučni senzor udaljenosti. Poslednji senzor je AHRS. To je senzor koji meri ubrzanje i rotaciju u sve tri ose. Vrlo često se koristi za detekciju pokreta i upravljanje kretanjem, odnosno za pozicioniranje objekta u prostoru. On se često u kompletima nalazi na ploči sa mikrokontrolerom, dakle ovde bi trebao da bude u E7 modulu, što je nepraktično kada treba pratiti i upravljate pokretanjem nekog dela, a ne celog uređaja.

Strogo izlazni modul je ovde samo modul sa višebojnom diodom spakovanom u standardno kućište modula. Može se koristiti za signalizaciju ili prikaz stanja sistema, kao panik lampica ili detekcija uključenosti. Upotreba je raznorodna, a mana je što imamo samo jedan ovakav modul u kompletu. Učenicima je uvek atraktivno da u radu svoj model „ukrase“ šarenim bojama, pa bi par ovakvih lampica bilo idealna dodatak. Tačno je da E7 modul ima ukupno osam portova, i da mi imamo ukupno osam dodatnih modula, ali nije u svakom projektu potrebno uključiti baš sve tipove senzora.

Jedini uslovno ulazno-izlazni modul je AI kamera koja deluje da je samostalni uređaj, ali ipak ne radi ukoliko nije povezana preko P7 ili P8 porta E7 kontrolera. Ona se za razliku od drugih modula povezuje jednim od dva „snap“ kabla. Kamera dolazi sa sopstvenim firmverom, povezuje se sama na lokalni Wi-Fi. Za razliku od E7 kontrolera, ona vidi i 2.4 GHz, ali i 5 GHz mrežu. Sa prednje strane je otvor kamere, a sa zadnje 2.4″ kapacitivni tač ekran kojim se ulazi u prilagođeni softver za biranje moda rada i podešavanja. Firmver joj se ažurira takođe iz tog lokalnog menija, a preko Wi-Fi mreže.

Trenutni firmver joj omogućava da radi kao obična kamera i prikazuje sliku na svom ekranu ili da koristeći već implementiran AI model prepoznaje lica, skenira QR kod, detektuje boje i objekte, prepoznaje putanju u vidu crne linije na beloj podlozi, prepoznaje gestove šake, prepoznaje i klasifikuje objekte ili slike u skladu sa zadatim uzorima i najzad detektuje ključne čvorove ljuske figure i izgradi mrežu tela. To je veliki broj opcija koje su podržane i kroz softverske biblioteke. Nema sopstveno napajanje i potreban joj je eksterni izvor za koji se spaja USB-C kablom.

Za realizaciju pokreta i oživljavanje izgrađenih modela koriste se motori. U ovom kompletu imamo dva standardna DC motora sa crvenim „vratilom“ na koja se mogu montirati gradivni blokovi. Oni se standardnim kablovima priključuju na posebne ulaze za motore na E7 kontroleru kojim se upravlja brzinom i smerom rotacije. Služe kao pogonski motori, beskonačnog ugla rotacije.

Plavi motor je pak digitalni servo motor. On se povezuje na P utičnice na E7 kontroleru i digitalno se precizno kontroliše ugao rotacije, koji može biti u rasponu -180 do +180 stepeni. Ne može se rotirati beskonačno u krug i njegova namena je precizno ugaono pozicioniranje elementa.

Sada kada smo predstavili sve elemente ovog seta, red je da progovorimo i o, toliko puta spomenutom E7 kontroleru, koji je srce ovog sistema. To je sasvim novi model kontrolera sedme generacije baziran na STM32H743ZI mikrokontroleru. STM kao da je ovaj mikrokontroler osmislio za E7 kontroler. U njemu je ARM Cortex-M7 koji radi na 480 MHz, nema potrebe za aktivnim hlađenjem, i ima 2 MB Flash i 1 MB RAM memorije. Ono što ga čini idealnim pored brojnih standardnih komunikacionih interfejsa je Chrom-ART Accelerator i TFT LCD kontroler idealno za kontrolu i prikaz na kapacitivnom tač ekranu koji je ugrađen na E7 RCU kontroleru.

Ono što izdvaja ovaj E7 kontroler je što on u sebi poseduje mikrokontroler. Kod Elecfreaks Nezha Pro modela, iako su funkcionalno slični, neophodno je dodati micro:bit kako bi Nezha Pro mogao da se programira. To je sa jedne strane dodatni trošak, a sa druge u tom slučaju ipak ne dobijate završen proizvod o čijem ažuriranju i softverskoj podršci u potpunosti brine proizvođač. Smatramo da je za učenike u ovom uzrastu koji započinju sa STEM edukacijom, odličan pristup da učilo posmatraju kao integralni sistem koji se ne modifikuje.

ZMROBO je napisao posebnu aplikaciju za svoj E7 kontroler koja olakšava učenicima rad i testiranje. Meni vodi na jednu od četiri osnovne strane. Prva je inicijalna strana sa koje je moguće pokrenuti bilo koji od programa u memoriji kontrolera. Druga strana služi za testiranje svih dodatnih modula. Modul je potrebno samo povezati kablom na E7 kontroler i u aplikaciji očitati vrednost sa senzora, zadati boju svetleće diode ili proveriti funkcionisanje motora zadavanjem radnih parametara.

Data strana služi za pregled svih 156 data registara koji su dostupni učeniku prilikom programiranja. Njihova vrednost se čuva i kada se E7 kontroler ugasi, tako da su pogodni za smeštanje parametara rada programa, odnosno čuvanje podešavanja u nekom projektu. Poslednji ekran je sa podešavanjima E7 kontrolera. Tu se on povezuje na 2.4 GHz Wi-Fi, Bluetooth mrežu, menja jezik interfejsa ili se ažurira njegov firmver. Sve ovo je dato detaljno u uputstvu koje dolazi u Innovation Storm kompletu.

Sam ZMROBO E7 kontroler ispod ekrana ima tri dugmeta. Srednje za uključivanje, a druga dva su korisnička za kretanje kroz menije ili za podešavanja. Ispod njih je, unutar tela, ali se svetlost probija kroz belo kućište višebojna dioda. Zelena je kada kontroler radi, narandžasta kada se dopunjuje preko USB-C porta njegova interna baterija, a crvena kada je ta baterija veoma niskog nivoa.

Bočno se nalaze RJ11 utičnice. One označene sa M1 do M8 su za motore. U kompletu su samo dva motora, ali iz ovoga zaključujemo da bi sistem mogao da pokreće njih osam. Ulazi označeni od P1 do P8 su za dodatne module, sa tim da P7 i P8 mogu da se jedini koriste za AI kameru. Sistem sam prepoznaje koji modul je povezan na koji ulaz i to signalizira u softveru.

Softver

A softvera su dva. Glavni koji se sve vreme ažurira i koji je grafički daleko moderniji je RoboCode. Najnovija verzija 1.1.5 sa ekstenzijom 1.39 koja podržava E7 RCU i AI kameru postoji samo za Windows. Verzija za Linux je stala na 1.0.73 sa ekstenzijom 1.23 i ona nema podršku za ovaj komplet. MacOS verzija je 1.0.73 sa ekstenzijom 1.39, podržava Innovation Storm, ali nije najnovija i imali smo problema sa stalnom diskonekcijom uređaja, tako da nismo uspeli da radimo bez prekida, te je za sada ne preporučujemo. Nju nije moguće ažurirati na 1.1.5 verziju jer sistem javlja internet grešku.

Nakon instalacije i pokretanja, biramo da li ćemo raditi hardverski projekat, animaciju ili pisati kod u Python-u. Za animaciju nemamo hardver i taj deo nije koristan, mada bi bio interesantan za učenike da shvate osnovne koncepte programiranja kroz animaciju crtanog lika.

Ako odaberemo Hardware, otvoriće se novi prozor u kome se pišu, pre bi rekli slažu blokovi koda i generiše rutina koja se kasnije prebacuje na kontroler. Sa leve strane su biblioteke, a blokovi iz svake od njih se slažu u vidu algoritma u desnom polju. Standardno rešenje koje znamo iz sličnih editora koda, a koji se koriste za učenike u ovom uzrastu. Oni tada ne pišu kod, već prepoznaju i slaću blokove, a nakon toga podešavaju parametre u svakom od blokova. Poslednji korak pred stvarno programiranje pisanjem koda.

Pre nego što flšujemo program, tj prebacimo ga na E7 kontroler, potrebno je dodati E7 ekstenziju. To je ono što nedostaje Linux verziji i zašto se na tom OS-u ne može koristit ovaj softver za Innovation Storm.

Kako AI kamera i neki senzori, poput AHRS senzora ili čitanja QR koda kamerom zahtevaju dodatnu biblioteku, treba instalirati i AI CAM i More Sensors. U More Sensors vidimo da pokriva senzore koje nemamo u kompletu, poput IC čitača kartica, detektora kišnih kapi ili kvaliteta vazduha. Šteta što i oni nisu u kompletu. Ista priča je i sa More Actuators bibliotekom, mada iz nje nažalost nemamo ni jedan modul te je i ne treba instalirati.

Ukoliko se odabere Code na ulaznom ekranu, dobija se editor u kome se može pisati Python kod. Detaljni opis Python funkcija možete naći na ZMROBO sajtu. Problem je što nisu sve funkcije zaista i podržane u E7 verziji Python-a, a neke imaju malo izmenjeno ime ili parametre. Da li je realno da će učenici programirati u Python-u je veliko pitanje. Divno je da postoji mogućnost. Ovo nas je podsetilo na DFRobots Unihiker M10. Platforma koja je zamišljena za razvoj programa u Python-u, a bazirana je na RK3308 čipu. To je čak mnogo snažniji procesor sa ARM Cortex-A35 jezgrima, ali mu je namena u ovom smislu slična, a u radu nema velike razlike, ako se posmatra isključivo Python programiranje. Ovo razmatranje dovodi do zaključka da se E7 uz RoboCode može koristiti i za učenje Python-a, gde bi uz postojeću biblioteku učenici mogli i da vizuelizuju efekte rada svog koda.

Drugi programski paket, koji je stariji i deluje kompleksnije i grafički daleko neatraktivnije je RoboEXP. I on ima svoj grafički editor, to se zove G language u njemu u kome se moduli prebacuju iz leve kolone u srednji deo ekrana. Podešavaju se parametri, a onda se funkcionalno povezuju blokovi linijama, koje predstavljaju protok vrednosti promenjivih iz jednog u drugi blok. Taj koncept se posle Microsoft-ovog presinga sa Makecode online blok editorom retko koristi. Međutim ZMROBO je ostavio ovo okruženje, jer ono podržava E7.

Međutim, možda postoji još jedan razlog, pomalo skriven što je ovaj IDE ostavljen. Pogledajte sliku iznad i videćete, skroz desno, kod napisan u C jeziku. Videćete i da povlači standardnu STM HAL biblioteku. Ovaj RoboEXP može da se programira grafički u „G jeziku“, ali može se započeti projekat i u standardnom C jeziku. Ozbiljna kontrola, najbliža hardveru, odnosno STM32H743ZI mikrokontroleru upravo je preko STM HAL biblioteke. Ako bi ga u ovom trenutku posmatrali kao razvojni sistem, a ovaj RoboEXP kao IDE, mogli bi i u višim razredima sa učenicima višeg nivoa znanja da realizujemo složene robotske projekte. Ovo sve prevazilazi osnovni STEM kurs za učenike starije od 6 godina, ali otvara sasvim nove STEM primene u višim razredima.

Zaključak

ZMROBO je Innovation Storm zamislio kao STEM učilo za učenike u osnovnoj školi koji njime treba da se upoznaju sa osnovnim konceptima programiranja, robotike i AI tehnikama kroz jednostavno programiranje blokovima. Imaju i svoje RoboCode okruženje koje je moderno i vizuelno usaglašeno sa sadašnjim standardima za softver u obrazovanju. Njime je dodatno napravljena veza ka Python programiranju, jer samo generiše kod koji učenik može da pogleda i uporedi sa kodom u blokovima. Postoji i mogućnost direktnog pisanja u Python-u, pa je moguće okruženje, ali ceo Innovation Storm za podučavanje tog jezika u sledećem koraku.

Osnovni kurs, koji je dostupan kroz više od 50 lekcija, za svaki dodatni modul po nekoliko njih. Ono što je bitno za nastavnike, je da su svi modeli u lekcijama veoma jednostavni za gradnju. Iako ZMROBO u svojim promo kampanjama uz Innovation Storm pokazuje složene robote, za njih na sajtu nećete naći uputstva ili korišćenje u lekcijama. Oni se zaista mogu napraviti od gradivnih elemenata u kompletu, ali su se u ZMROBO-u odlučili za daleko jednostavnije gradnje, što je logično. Cilj STEM nastave sa ovim kompletom nije trening sastavljanja „kockica“, već proučavanje i rešavanje robotskih i automatizacionih izazova kroz programiranje blokovima i uz upotrebu prigodnih AI tehnologija, poput prepoznavanja objekata ili ML-a pri razvrstavanju.

Cena ovog kompleta nije naznačena na sajtu proizvođača, ali smo pronašli na drugim mestima da je ona oko 600 USD ukoliko se nabavlja od 4 do 100 komada, oko 500 USD ako se kupuje do 200 primeraka i onda oko 400 USD po komadu ako se uzima preko 200 kompleta. Ovo su potpuno nezvanične cene i nemamo potvrde od ZMROBOT-a za njih. Indikativno je da je najmanji broj kompleta četiri. Tako bi generalno dobili osam motora, pa bi mogli da izgradimo vrlo složenu robotsku ruku, a popunili bi sve M kontakte – no, šalu na stranu. Ovaj komplet i nije zamišljen za kupovinu od strane pojedinaca za kućnu upotrebu. Ideja je da bude učilo, a svaka STEM učionica bi morala da ima bar četiri mesta da bi optimizovala troškove nastave.

Na kraju, ovo je zaista po našim standardima odličan STEM komplet, pametno osmišljen i prilagođen uzrastu učenika koji zadovoljava njihove potrebe u osnovnom STEM obrazovanju. Nadovezao bi se na ZMROBOT WiseBot-a kao sledeći logični korak – programiranje na računaru u blokovima. Koliko nam se dopala bubamarica, isto toliko nam je divan i ovaj Innovation Storm.