乐高建立了一套紧密联系玩家的“生态系统”,让更棒的机器人构想借外脑诞生

机器人驾到

来源:环球企业家  |  作者:杜秀  |  阅读:

以积木玩具闻名全球的乐高集团(Lego)现在正将机器人的玩法推向新高度。随着新一代“乐高头脑风暴”(LEGO Mindstorms EV3,以下简称“EV3”)推出,用户对自己的机器人编辑指令更具扩展性。

EV3本质上是一个可遥控、可编程的积木。它由超过500个科技零件组成,装备了3个电机,4种传感器,其核心的智能模块采用了ARM9架构,内置编程和界面,并可通过蓝牙和Wifi与电脑连接进行复杂的编程作业。EV3极强的可操作性让机器人发烧友为之疯狂,在他们眼中,它从来就不只是一个玩具。

上世纪80年代,乐高集团的第三代掌门人克伊尔德·科尔克·克里斯蒂安森(Kjeld Kirk Kristiansen)找到麻省理工学院的西蒙·派珀特(Seymour Papert)教授,提出用软件控制乐高积木的想法。1998年,乐高推出第一款机器人,将传统的拼装玩具结合计算机程序,这让年轻玩家打造出自己的机器人成为可能。

通过研究昆虫的低空飞行模式,可以建造更先进的仿生机器人。2010年,瑞士苏黎世机器人和智能系统研究所的研究员昌西·格雷茨(Chauncey Graetzel)和他的团队,用乐高Mindstorms NXT机器人完成果蝇控制机器人的实验。他们建造了一个虚拟实境,用LED显示的视觉图像诱导果蝇的飞行方向,同时用一个视觉系统将他们的翅膀运动转换成命令形式,从而实现对机器人的操控。

乐高玩具研发通常从儿童心理学出发设计场景和形象,但机器人包含课程设计和编程软件,研发过程更为复杂。从第二代机器人NXT开始,乐高与美国国家仪器公司(National Instruments)共同成立了研发小组。由国家仪器公司提供LabVIEW开发平台技术,采用基于图标的编程方式,最大程度简化编程过程。“我们并不是让孩子学习文字编程,所以要把编程难度降低,让孩子的精力用来搭建机器人,创造他们想象的模型。”乐高教育中国区总经理陈志庆对《环球企业家》说。

挑战并非都是技术问题。虽然乐高机器人的设计面向9岁至16岁的青少年,但是从第一代机器人开始,簇拥者中就不乏成年发烧友。教育工作者关注机器人诸如数据采集、基本编程等教育功能,而机器人发烧友则追求参数,期待看到酷模型。如何平衡教育用户和成年买家的需求?“我们从第二代开始发布了两版机器人—玩具版针对成年买家,教育版针对教育用户。”陈志庆说。

外脑

事实上,乐高除了集团内部的Mindstorms研发团队,还借助了外脑的力量。

乐高邀请大量用户参与机器人的硬件和软件的设计中。EV3的测试研发征询了全球近800名教师,约200名学生以及众多教育专家和玩家的意见。“增加陀螺仪就是老师提出来的设想。”乐高教育中国区市场助理经理于琨告诉《环球企业家》,“我们都想让机器人有更多仿人的功能。”EV3系列的“陀螺仪男孩”启动后,可以利用颜色传感器接受不同颜色发出的指令,马达和陀螺仪保持平衡,同时接收超声波绕开障碍物。一旦遇到问题或倒下之后,“陀螺仪男孩”就会自动关闭所有电机,屏幕上还会出现头昏脑胀的表情告诉用户自己遇上了麻烦。

乐高鼓励玩家组装和分享自己构想的机器人,甚至会把玩家的作品作为标准模型推广。EV3的模型设计就由乐高与“大师”共同开发。“我们在全球有50多位机器人‘大师’,他们都有各自的职业和专长,共同点就是爱好机器人。”于琨说。“大师”会花大量的时间自己摸索研究,然后定期和乐高沟通交流。

工程师出身的中国玩家傅山,刚开始接触乐高机器人时,按照工业上的无人搬运车(Automated Guided Vehicle)原理,用乐高NXT机器人搭建了一台小车,从此他对机器人的热情一发不可收拾。后来他又仿照工业的机械手,用乐高的三个电机做了一个三轴机械手。他最得意的是做了一个能在两分钟内解魔方的机器人。“任何一个编程,包括工业上的,都是按照公式来解。魔方的解法也是一个公式。”傅山对《环球企业家》说。他把解魔方的公式编成程序,装到乐高机器人的模块里去,然后用颜色传感器扫描魔方每个面的9个块,机器人就会按照扫描结果,套进公式运算。

乐高让所有人都能接触到它的机器人软件。玩家们可以发挥想象,任意对软件进行了修改和扩展。传统的机器人多采用螺栓连接方式,组装过程复杂,同时都是单板机控制,编程语言复杂,这使机器人的扩展性成为一个大问题。“懂得工业自动化的人们都容易接受乐高的方式,因为它的变化多样。”傅山说。对于成年发烧友来说,乐高机器人的创造空间很大。

对乐高教育而言,教学也不仅是硬件和演示,还包含创新。在欧美国家,乐高机器人融入教学已成为一种普遍现象。以美国麻省理工学院为例,80%的一年级学生使用乐高机器人作为教学工具。2000年,乐高教育机器人第一次走进了中国学生的课堂。目前北京、上海、西安等地高校开始引进乐高机器人作为工程类学科入门课的辅助工具。“作为一门课程,乐高会设计一套搭建手册,老师可以参照它按步骤教学,也可以随时调整进度。”陈志庆说。为了保持产品的持续性和扩展性,乐高提供了包括可再生能源套装在内的额外配件。

事实上,乐高教育直到2011年才在中国建立自己的团队。在此之前,中国教育部和乐高在2010年签署了“技术教育创新人才培养计划”。从2010年到2014年在全国共同选择400所高中、初中和小学开展创新教育合作。现在,已经有两万多所中小学使用乐高教育课程,每隔一两年会有4000多所学校续订产品。

中国学生可参与到乐高的机器人大赛中,除了通过学校,乐高教育活动中心的会员也有资格报名。目前,乐高活动中心在中国有49所。于琨介绍,一位10岁左右的孩子拼搭一个简单的机器人只需要20分钟。而且不按照手册也能安装,只是要对乐高积木的玩法比较熟悉。其它复杂的模型,比如流水生产线可能至少需要五六个小时,拼接完后有编程和调试。

乐高不断向玩家发起挑战,促进了他们之间的相互学习。比如,乐高成立的机器人狂热爱好者社区,定期发布课题,吸引用户参与其中。活动不仅给了爱好者展示技能的机会,也促进了玩家之间的相互学习和自我提高。

最后,想象一下乐高打造的这个包括用户在内的“生态系统”的价值和威力。人们通过密切的互相学习掌握新能力,连接在一起的人越多,互动的潜力就越大,创新的速度就越快。从而也帮助乐高从玩家那里汲取灵感,生产出更好的机器人。

 

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