- PVCBOT机器人控制技术入门
- 梁玮 伍杰 李衡延 李震
- 2983字
- 2021-04-05 01:13:52
写在前面的话
在PVCBOT系列的第2册书出版之后,时隔3年多,第3册书终于出版了。这期间发生了不少事情,针对PVCBOT,市场上有过一些疑问,有过一些异议。为此,在本书内容正式开始之前,我想要做一下解释,希望大家能够理解并且有耐心听我啰唆几句。
1. 手工DIY过时了?
这两年恰逢“大众创业,万众创新”的创客新时代,看着大量新技术、新理念、新创意井喷式地冒出来,各种开源硬件、软件框架、编程平台层出不穷,尤其是激光切割、激光雕刻、3D打印等数字自动化制造技术蓬勃发展,我不禁问自己,我们现在做的这些低技术含量的DIY活动是否已经过时了呢?手工DIY是否还有存在的价值和意义呢?以前是因为物资匮乏,所以要自己动手丰衣足食,而在物资极为丰富的今天,手工自制相对粗糙,甚至成本还更高,还不如直接买现成的产品方便。在这样的情况下,为什么还要DIY呢?
其实每个人既是生产者,又是消费者,无论技术如何发展,自动化程度如何提高,人天生就有创造的欲望,这是作为高等生物的人类基因决定的。人的基本需求是物质,在物质得到满足之后,人就会更注重精神追求。DIY不仅能满足人的物质所需,更能满足人的精神所需。正如数码相机的拍照效果已经那么完美了,但人们还是有手工绘画的渴望。毕竟亲手完成的作品,哪怕粗糙一些,在自己眼里也是那么的赏心悦目,这其中的成就感是依赖机器自动化制造或者是买个现成产品所换不来的。所以,我觉得手工DIY的内容可能会随着时代的变迁而变化,但DIY活动本身永远不会过时。不说远的,就说自己烧菜做饭吧,难道不正是一项历史久远、范围广泛的DIY活动吗?
2. 使用工具不安全?
有人说,制作PVCBOT需要使用工具,对于小孩子来说太不安全了。我们都知道,人类与其他动物的根本区别就是人类会使用工具,而对于工具的安全问题,我始终认为不应该一味回避,反倒应该积极面对,只有主动教会孩子们安全使用工具,才能真正避免伤害。
实际上,孩子们在成长的过程中必然会面临各种风险,单靠防堵是无法解决问题的,正确的引导才是关键。我们对安全的界定越严苛,就越会切断让孩子们与外在世界相处的宝贵机会。尽管我们的本意是好的,但他们终究要学会如何应对各种环境下的所谓危险的事。要让孩子有创造力、有活力、有自信、对周遭环境有控制能力,就要放手让孩子做一些大人认为“危险”的事情,毕竟温室里的小花总是经不起风雨的[1]。
此外,或许对于孩子来说,机器人DIY活动可能只是一时的兴趣,但是工具的使用技能则可能会伴其一生。
3. 没有编程太低端?
有人说,PVCBOT太低端了,机器人应该是带智能的,要单片机控制,还要软件编程。作为一个被机械和电子耽误的资深软件工程师,我对于编程和所谓智能有着自己的理解。实际上,我们一般谈论的DIY机器人,可以说都是伪智能的,和真正的人工智能比起来都是很简单甚至低级的。比如,同样要让机器小车实现一个基础的避障功能,用单片机编程来实现,和用简单的机械加电子来实现,差别其实都不大。你可以说编程相对高级一些,我也可以说机械加电子更直接、有效,甚至可以说编程其实是把简单问题复杂化。这并不是狡辩,也并不是否认客观上的技术高低差异,我只是认为各自的侧重点不一样,实际上,目前阶段的PVCBOT项目的重点是结构和机械,还有简单的电子,主要锻炼的是手工制造的能力;而未来发展的方向肯定还是要将硬件及软件编程结合,到时候提升的则是逻辑思维的水平。
PVCBOT的内容之所以这样规划,主要还是依据人们认知水平的发展规律,年纪比较小或者是完全没有制作基础的初学者,当还不具备编程所需要的思维能力和知识水平时,就应该从可以简单练手而不需要过多动脑的手工制作开始,然后则是稍微复杂一些的电子制作,最后才是更烧脑的软硬件编程。
实际上,以上这些都是我个人的亲身体会,我的动手能力的锻炼和电子知识的积累,基本是在小学和中学初期完成的;到了中学后期以及大学,再到参加工作以后,我就完全转向了软件编程,之后几乎就没有碰过手工制作和电子电路的东西。一直到前些年,我开始DIY机器人,创建了PVCBOT网站,才把过去的积累重新用起来。
我知道,现在很多孩子在小学甚至幼儿园就开始学习编程了,对此我持保留意见,毕竟学习和认知是需要过程的,是需要循序渐进的。我觉得让孩子过早地接触与自己年龄和认知水平不相称的东西,实在是有些揠苗助长了。另外,随之而来的一个问题,就是现在的孩子动手能力严重不足,作为数码时代的“原住民”,很多孩子的注意力都过早地集中在手掌上的方寸之间,沉迷于虚拟世界中,别说动手能力,就连现实的基本生活能力都缺乏。所以,在DIY机器人活动中,孩子能够多接触机械和电子相关的内容,能够有更多的机会锻炼基本的动手能力,我觉得是非常有必要的。
4. 纯手工制作没有积木方便?
有人说,PVCBOT什么都要自己制作,难度太大,不如其他模块化的积木拼装产品用着方便。如果把最终的成品当成消费品来看,这话确实没有错,但我们实际做的不是一个直接用来消费的产品,而是一个基于过程学习的产品。最简单来说,积木拼装的产品就像是宜家(IKEA)那样的现代家具,买一套椅子的组件,按照说明书就可以自己组装起来,最终得到一把既美观又实用的椅子;而我们的PVCBOT则像是教你如何做木工,从切割一块木料开始,学会使用各种工具,中间经过各种加工环节,最终制作出一张凳子,或许这张凳子不够漂亮,也不是特别好用,但毕竟是你自己靠双手从零开始制作出来的,而且你也从中学到了很多技能。对比来说,前者虽然带有一定的DIY元素,但最终目的是得到一个实用的消费品,所以其过程要尽量简单;而后者则是一个学习的经历,最终的作品不是目的,中间的学习体会才是最重要的,所以其过程会还原最基本、最真实的东西。
通常来说,DIY的产品有两类:第一类是按照产品的特定规则进行组装,学习只限于该产品本身的知识,离开这个产品之后,学到的知识就用不上了,当然你可以说培养了逻辑思维、提高了动手能力,但这属于比较笼统和抽象的了,这种DIY产品应该属于玩具;第二类是使用产品组装通用的东西,学习通用的知识,离开这个产品之后,学到的知识依然可以用在别的地方,当然也可以培养逻辑思维和提高动手能力,这种产品应该属于教具或者学具。可以说,PVCBOT的产品应该更接近于后者。
当然也有人说,使用模块化的积木产品,可以提高DIY的效率,不要把时间过多浪费在无意义的结构搭建和机械制作上,而要将更多精力放在后面的软硬件编程上。说实话,听到这些我觉得很悲哀,作为基础中的基础,什么时候结构和机械变成无意义的了?为什么很多孩子动手能力差?很大程度就是这种错误的思想观念造成的。我记得有位资深教师曾说过:“孩子玩积木不要玩太久,到了一定程度就应该学会使用工具自己去DIY,否则孩子的思维会固化,只会用积木去解决问题,而现实生活中根本没有那么多的现成材料,很多都需要自己搞定。”对此,我深以为然。
以上是针对PVCBOT的各种疑问和异议的解释与解答,仅代表我的个人观点。虽然有着不少的误解,可能也没有得到主流观念的认同,但依然有很多小伙伴理解和支持我们。正因为如此,尽管这些年来,有各种duino、各种Pi、各种block、各种bits轮番轰炸,不断冲击和刷新大家的认知,但因为有众多朋友和读者的理解和支持,所以我们依然坚持着纯手工制作,依然坚持着最原汁原味的东西,虽然慢一点,但我们一直在前行。
感谢大家!
梁玮(Jason)
2019年3月20日
[1]引自TED to China,“东敲西打探索训练营”创始人、计算机科学家吉佛·图利在TED大会上题为《让孩子做点危险的事情》的演讲。