Nutikad seadmed, mis suhtlevad omavahel: mikrokraadiprogramm „Integreeritud nutikad süsteemid“
Meie ümber on järjest rohkem seadmeid, mis tajuvad keskkonda, teevad otsuseid ja suhtlevad üksteisega. Tallinna Ülikooli mikrokraadiprogramm „Integreeritud nutikad süsteemid“ pakub praktilist kogemust, kuidas selliseid seadmeid kavandada ja tööle panna, ühendades robootika ja asjade interneti üheks tervikuks.
TLÜ mikrokraadiprogrammis "Integreeritud nutikad süsteemid" õpitakse, kuidas kavandada ja arendada seadmeid, mis koguvad andmeid, suhtlevad omavahel ja reageerivad keskkonnale. Mikrokraadiprogrammi üks koolitajatest, Tanel Toova, räägib lähemalt, mida mikrokraad endas sisaldab, milliseid oskusi saab omandada ning milliseid põnevaid projekte õppijad seal luua saavad.
Kirjelda palun, mida mikrokraad „Integreeritud nutikad süsteemid“ endas sisaldab ja mis on selle eesmärk?
Sellel on kaks poolt, mis käivad käsikäes. Nende puhul on siis tegu erinevate integreeritud seadmetega, mis on mikrokontrolleri arenduspõhised, kus ühendatakse sensorid või täitur – asjad, mis mõõdavad keskkonnast midagi, või asjad, mis mõjutavad keskkonda. Sellega on seotud ka robootika. Nii ongi mikrokraadiprogrammis kaks osa: robootika ja asjade internet.
Asjade internet tähendab, et kui seadmed midagi keskkonnast tunnetavad või keskkonnale mõjuvad, siis nad peavad ka omavahel suhtlema – ja seda mõistlikult. Asjade internet tegeleb seega rohkem sellega, kuidas seadmetelt andmeid kätte saada, neid kuskil keskelt hoida ja esitada ning vajadusel ka suunata teistele seadmetele kasutamiseks.
Need kaks ainet on omavahel tihedalt seotud – robootika vajab asjade interneti lahendusi ja vastupidi. Robootikas keskendume rohkem sellele, kuidas mikrokontrolleri ja tema komponentide abil panna seadmed tööle: kuidas ühendada sensorid, täiturid, kirjutada esmane kood ja panna süsteem toimima. Mina tegelen programmis robootika poole õpetamisega, kus on palju praktilist ehitamist ja programmeerimist.
Asjade interneti pool tegeleb rohkem sellega, kuidas seadmed kogutud andmed üle interneti teistele süsteemidele edastaksid, kuidas neid andmeid salvestada ja vajadusel töödelda.
Mõlemad pooled on väga praktilised – saab ise ehitada, kirjutada koodi, leiutada, katsetada! Lisaks praktilisele oskusele saab ka teoreetilise teadmise sellest, kuidas selliseid lahendusi arendada, millised on võimalused ja piirangud, millised on eetilised standardid ning kuidas andmekasutus ja protokollid toimivad.
Milliseid oskusi saab praktiliselt kohe õppe käigus rakendada?
Õppijad saavad õppe käigus elektroonikakomponentidest seadmeid kokku panna. Robootika kursuse lõpp-projekt on praktiline ja seal saab kohe kirjutada koodi seadmele, mis juhib loodud süsteemi. Asjade interneti kursusel keskendutakse sellele, kuidas seadmed interneti kaudu omavahel suhtlevad ja kuidas kasutada erinevaid vahendavaid keskkondi.
Näiteks saab ehitada seadme, mis mõõdab toas valgust ja otsustab selle põhjal, kas avada kardinad või lülitada sisse valgus. Eesmärk on luua süsteeme, mis omavahel koostöös töötavad ja keskkonnaga suhtlevad.
Millised on tüüpilised ülesanded robootikas?
Robootikas alustame põhitõdedest – räägime elektroonikakomponentidest, nende tööpõhimõtetest ja kasutusest. Tutvume mikrokontrollerite ja väikeste arvutitega, näiteks Arduinoga.
Õpime tundma erinevaid sensoreid: temperatuuri-, niiskus-, valgus-, painde-, magnet- ja liikumisandureid. Kui sensorid selged, liigume edasi täiturite juurde: mootorid, samm-mootorid, releed, LED-id ja muud mehhanismid.
Kõigepealt õpitakse komponendid eraldi tööle panema, seejärel kombineerima neid ühtseks süsteemiks. Näiteks: kui vajutan nuppu, lülitub tuli sisse; kui keeran potentsiomeetrit, muutub mootori kiirus. Lõpuks ehitatakse oma projekt algusest lõpuni – pannakse kirja nõuded, valitakse komponendid, ehitatakse ja programmeeritakse ning lõpuks esitletakse töötav seade koos dokumentatsiooniga.
Kas varasemalt olnud ka eriti põnevaid või ootamatuid projekte?
Jah, neid on palju! Näiteks tehti kord dekoratiivne “lillekast” kolme taimega. Igal taimel oli oma niiskusandur ja kui mulla niiskus langes alla teatud taseme, käivitati automaatselt kastmissüsteem. Lisaks oli loodud “erirežiim”, kus taimede kohal liikuv valgusti nihkus vastavalt vajadusele.
On tehtud ka väga praktilisi lahendusi: automaatseid ukselukke, roboteid, mis liiguvad ja väldivad takistusi või jälgivad kindlat joont. Väga palju on liikuvaid ja interaktiivseid seadmeid – iga õppija saab oma ideid ellu viia ja tehnoloogiat loominguliselt kasutada.
Mikrokraadiprogramm "Integreeritud nutikad süsteemid" toimub 01.09.2025–30.01.2026.
Mikrokraadiprogrammiga on oodatud liituma informaatikaõpetajad, ringijuhendajad ja IT-erialadel edasiõppimist plaanivad huvilised.
Tutvu TLÜ digitehnoloogiate instituudi teiste koolituste ja mikrokraadiprogrammidega