Arduino Alvik, een doorbraak in STE(A)M onderwijs? (review)

Elke dag zijn er meer en meer technici, ingenieurs en ontwikkelaars nodig om onze voortdurend evoluerende technologie gedreven maatschappij draaiende te houden. Deze mensen moeten gevonden en opgeleid worden, een ingewikkelde taak, vooral het vinden. Ondanks de vele wetenschaps- en technologie populariserende programma's en campagnes die de afgelopen decennia zijn gelanceerd en de low-entry-level tools en platforms die zijn gecreëerd, kiezen nog steeds te weinig mensen voor een carrière in wetenschap, technologie, techniek of wiskunde, meestal afgekort tot STEM (of STEAM als we kunst toevoegen).

De Arduino Alvik voor het onderwijzen van kinderen

Eén manier om de ingenieurs van morgen te vinden is door bij onze kinderen te rade te gaan. Het idee is om ze te voorzien van leuke en makkelijk te gebruiken gereedschappen en oefeningen en dan hopen dat dit hun interne technische vlam aanwakkert of op zijn minst hun interesse wekt. De Arduino Alvik past in dit schema.

Wat is de Arduino Alvik?

De Arduino Alvik is een grotendeels wit, plat, vierkant 9,6 cm bij ___ cm (Hoe STEM bent u? Kunt u de ontbrekende afmeting invullen?) autonoom robotvoertuigplatform met een hoogte van ongeveer 45 mm (door mij gemeten, ik kon geen officiële afmetingen vinden). Op de bovenkant staan abstracte afbeeldingen in blauw gedrukt; op de voorkant staat een blij gezicht. Over het algemeen ziet de Alvik er mooi uit en voelt hij robuust aan.

Kale elektronica

Helaas wordt de indruk van robuustheid een beetje afgezwakt doordat het Arduino Nano ESP32-board onbeschermde elektronica blootlegt die bovenop de Alvik is gemonteerd met een soort 'niet aanraken'-pictogram ernaast. Het is waar dat het Nano-board verwijderd kan worden, maar het is ook de hoofdcontroller die zorgt voor Wi-Fi en Bluetooth en het laden van de accu.

De Arduino Alvik heeft sensoren

Op de vriendelijke voorkant zit een Time-of-Flight (ToF) sensor. Aan de achterkant zit een rij I²C-connectoren in Qwiic (Sparkfun) en Grove (Seeed) formaat. Daar vindt men ook de aan/uit-schuifschakelaar en een pin-header voor het aansluiten van twee servomotoren.
 

 

Als men de robot omdraait, ziet men de line-following sensor array (die, strikt genomen, aan de voorkant is gemonteerd). Ook zichtbaar zijn de versnellingsmeter, de kleurensensor met een heldere, witte LED plus twee kleine drukknopjes (Boot en Reset) onderin een vrij diep gat. Laten we hopen dat deze twee knoppen niet vaak nodig zijn.

Uitwisselbare batterij

Aan de onderkant zit ook het batterijklepje dat toegang biedt tot de uitneembare 18650-li-ioncel. Het idee is dat de leerkracht reserve opgeladen accu’s heeft, zodat een accu snel vervangen kan worden als deze leeg is in plaats van de les voortijdig te beëindigen.

Mechanische uitbreiding

De robot heeft twee wielen en een zwenkwiel van het metaalkogel-type om te voorkomen dat hij omvalt. Beide wielzijden hebben zes mechanische uitbreidingsgaten. Twee daarvan zijn compatibel met Lego Technic en de vier andere zijn voor M3 schroeven. Hoewel dit niet de bedoeling is, kan men ook iets bovenop de Alvik monteren met de bovenste bevestigingsschroeven. De bovenkant heeft ook twee ovale inkepingen, maar er wordt niet uitgelegd waar deze voor dienen.

Aanraakgevoelig aan de bovenkant van de Arduino Alvik

De bovenkant is eigenlijk de achterkant van de hoofdprint. Als u goed naar de afbeeldingen kijkt, ziet u dat ze een capacitief touchpad vormen met zeven toetsen (Omhoog, Omlaag, Links, Rechts, Enter, OK & Annuleren). Er zijn ook twee RGB-LED's (DL1 & DL2), een boven elk wiel.
 

Het Nano-board is aan beide kanten voorzien van een rij gaten die gebruikt kunnen worden voor breadboard draden (ook wel Dupont- of jumper-draden genoemd). Hierdoor kan de Nano samenwerken met externe schakelingen op bijvoorbeeld een breadboard. Interessant genoeg is dat de TX1 pin van het Nano-board niet toegankelijk is op deze manier. Ik weet zeker dat daar een goede reden voor is.

Achter de overige kleine gaatjes zitten geen sensoren of LED's verborgen, maar het zijn gewoon bevestigings- en uitlijngaten voor onderdelen die aan de andere kant van het board zijn gemonteerd.
 

Wat kan men ermee doen?

Na het opladen van de accu (de LED op het Nano-board geeft de oplaadstatus aan) en het inschakelen van de robot, gebeurt er niets behalve dat de LEDs knipperen. Dit is echter niet helemaal waar, want als de LEDs DL1 en D2 uiteindelijk blauw worden, wacht de robot op invoer. Met de toetsen Omhoog en Omlaag kan men nu een van de drie demo's selecteren: Rood (programmeer een route en laat de robot dit volgen), Blauw (zwarte lijnvolger) en Groen (handvolger). Leuke demo's die prima werken. Het zijn geen game changers, maar men kan er wel meteen mee aan de slag.

MicroPython invoeren

Als u klaar bent met spelen, kunt u doorgaan naar de volgende oefening, die een diepe duik in MicroPython is. Men installeert de Arduino Lab ontwikkelomgeving voor het maken van Alvik programma's en probeert een voorbeeld. Mensen die nieuw zijn in het programmeren voelen zich hier misschien een beetje verloren.
 

Als u na het beklimmen van deze heuvel nog steeds geïnteresseerd bent, kunt u doorgaan naar de gratis programmeerlessen. Op het moment van schrijven van deze recensie waren er elf, van LED-knipperen tot het vinden van een (virtueel) laadstation. Dit alles is in MicroPython, en een handige generieke MicroPython beginnerscursus is niet vergeten.

Lesplan

Er zijn meer cursussen opgenomen in het Arduino-cloudgebaseerde lesplan, maar omdat ik er geen heb (het is niet gratis), kon ik ze niet bekijken.
 

 

Andere programmeertalen

Hoewel ik overal heb gezocht (denk ik), heb ik niet veel technische informatie over de Alvik gevonden. Het programmeren van de Alvik in een andere taal dan MicroPython is mogelijk (natuurlijk), maar hoe? Een schema zou bijvoorbeeld leuk zijn geweest, of een document dat uitlegt hoe de Nano communiceert met de STM32.

Conclusie

De Arduino Alvik is een charmant en zorgvuldig ontworpen, veelzijdig en uitbreidbaar mobiel robotplatform met draadloze functies en genoeg rekenkracht om leuke experimenten en andere dingen mee te doen. Eerlijk gezegd geloof ik niet dat er iets mis is met het product zelf (ook al vind ik het wat duur voor € 150 of zo). Misschien een bescherming voor het Nano-board toevoegen?
 

 

Is de Arduino Alvik een Game Changer?

De Arduino Alvik wordt echter verondersteld meer te zijn dan alleen maar een robotje. Er wordt beweerd dat het een educatieve gamechanger is voor STE(A)M-opleidingen, en dat zie ik niet. Het is geen nieuw concept; ik heb dit soort producten al vaker gezien.

Is MicroPython de oplossing?

Verder begrijp ik echt niet hoe men kinderen (of wie dan ook) kan motiveren voor techniek, wetenschap of kunst door ze MicroPython-code voor te schotelen (of welke programmeertaal dan ook). Men heeft geen robots nodig om te leren programmeren:
 
Herschrijf dit nu in een programmeertaal naar keuze zonder ook maar één typefout te maken.

Jeetje! Zo saai! Wat is er op TikTok?

AI-ondersteuning?

Hoewel Arduino behoorlijk wat documentatie en oefeningen heeft gemaakt voor de Alvik, wat geweldig is, is het onvolledig en richt het zich alleen op MicroPython. Ondersteuning voor Arduino zelf zou natuurlijk logisch zijn geweest, maar ook wat meer details over de onderliggende hardware zou handig zijn voor geïnteresseerde gebruikers. Eigenlijk voelt het een beetje alsof de Alvik-hardware werd gelanceerd voordat de contentproducenten er klaar voor waren. En hoe zit het met ChatGPT-achtige programmeerondersteuning?


Vertaling: Willem den Hollander