SPIKE Prime

SPIKE Prime의 핵심 제어 장치인 프라임 허브는 로봇의 두뇌 역할을 한다. 이 허브는 6개의 입출력 포트를 제공하여 다양한 센서와 모터를 연결할 수 있으며, 내장된 가속도계와 자이로스코프를 통해 로봇의 움직임과 기울기를 감지한다. 또한 5x5 LED 매트릭스 디스플레이, 스피커, 블루투스 연결 기능을 갖추고 있어 사용자와의 상호작용이 가능하다.

허브는 레고 테크닉 핀과 호환되는 설계로, 표준 레고 부품 및 레고 테크닉 부품과 쉽게 결합되어 강력한 구조물을 제작하는 데 적합하다. 내장된 리튬 이온 배터리는 충전식으로, USB-C 포트를 통해 충전할 수 있어 교육 현장에서 편리하게 사용된다. 이 허브의 견고한 디자인과 직관적인 인터페이스는 초보자부터 숙련자까지 폭넓은 사용자층이 접근할 수 있도록 돕는다.

프라임 허브는 SPIKE 앱 또는 기타 호환 소프트웨어를 통해 프로그래밍되며, 스크래치 기반의 블록 코딩부터 파이썬 텍스트 코딩까지 단계별 학습을 지원한다. 이를 통해 학생들은 물리적 하드웨어와 소프트웨어 로직을 통합하는 임베디드 시스템의 기본 원리를 체험하게 된다. 허브는 FIRST LEGO League와 같은 로봇 대회뿐만 아니라, 학교의 STEAM 교육 커리큘럼에서도 광범위하게 활용된다.

SPIKE Prime 키트에는 로봇이 주변 환경을 감지하고 상호작용할 수 있도록 설계된 여러 종류의 센서가 포함되어 있다. 이 센서들은 프라임 허브의 입력 포트에 연결되어 데이터를 제공하며, 이를 통해 로봇이 색상을 구분하거나, 물체와의 거리를 측정하거나, 힘을 감지하는 등의 행동을 프로그래밍할 수 있다.

주요 센서로는 색상 센서, 거리 센서, 포스 센서가 있다. 색상 센서는 표면의 색상을 감지하거나 주변 광량을 측정하는 데 사용된다. 거리 센서는 적외선을 이용해 전방 장애물까지의 거리를 센티미터 단위로 측정하며, 동시에 주변 빛의 유무도 감지할 수 있다. 포스 센서는 버튼 형태로, 눌리는 힘과 눌린 횟수를 감지하는 터치 센서 역할을 한다.

이러한 센서들은 학생들에게 입력 장치와 피드백의 개념을 가르치는 데 핵심적이다. 예를 들어, 색상 센서로 검은색 라인을 따라가도록 하거나, 거리 센서로 벽까지의 거리를 유지하며 이동하는 등의 다양한 문제 해결 과제를 설계하는 데 활용된다. 센서 데이터는 SPIKE 앱 내 스크래치 기반 블록 프로그래밍이나 파이썬 텍스트 코딩을 통해 읽고 처리할 수 있어, 단계별 학습이 가능하다.

SPIKE Prime 키트에는 두 가지 유형의 모터가 포함되어 있다. 하나는 대형 모터이고, 다른 하나는 중형 모터이다. 대형 모터는 높은 토크를 제공하여 무거운 구조물을 움직이거나 바퀴를 구동하는 데 적합하다. 중형 모터는 더 작고 정밀한 움직임이 필요한 관절이나 암을 제어하는 데 주로 사용된다. 두 모터 모두 정밀한 각도 제어가 가능하며, 회전 방향과 속도를 프로그래밍으로 정확하게 설정할 수 있다.

이 모터들은 프라임 허브의 포트에 연결하여 사용한다. 허브는 모터에 전력을 공급하고, 모터의 회전 각도나 속도 등의 데이터를 읽어 프로그래밍 환경으로 전송한다. 이를 통해 학생들은 로봇의 팔을 들어 올리거나, 차량을 전진시키는 등 다양한 물리적 작동을 구현할 수 있다. 모터의 견고한 설계는 교실 환경에서의 반복적인 사용과 조립에도 잘 견딜 수 있도록 만들어졌다.

SPIKE 앱의 스크래치 기반 프로그래밍 환경에서는 모터를 제어하기 위한 직관적인 블록을 제공한다. '모터를 이 방향으로 회전시키기', '모터를 특정 각도만큼 돌리기', '모터의 속도 설정하기' 등의 블록을 사용하여 복잡한 코드 없이도 로봇의 움직임을 쉽게 설계할 수 있다. 더 고급 단계에서는 파이썬 텍스트 코딩을 통해 모터의 동작을 세밀하게 제어하는 경험도 할 수 있다.

이러한 모터는 레고 테크닉 빌딩 부품과 완벽하게 호환되어 다양한 메커니즘을 구성하는 데 활용된다. 기어, 레버, 캠과 같은 표준 레고 부품과 결합하여 복잡한 동력을 전달하는 시스템을 만들 수 있어, 학생들이 기계 공학의 기본 원리를 실질적으로 학습하는 데 핵심적인 역할을 한다.

SPIKE Prime의 빌딩 부품은 표준 레고 테크닉 부품을 기반으로 구성된다. 이는 기존 레고 에듀케이션의 레고 마인드스톰 시리즈나 WeDo 2.0과 호환성을 유지하면서도, 학생들이 익숙한 조립 방식을 통해 로봇과 다양한 기계 구조물을 쉽게 만들 수 있도록 설계된 특징이다. 키트에는 빔, 커넥터, 기어, 축, 휠과 타이어 등 다양한 표준 부품이 포함되어 있어 무한한 창작의 가능성을 제공한다.

특히 SPIKE Prime는 '빌드 가이드'와 '빠른 빌드' 방식을 강조한다. 복잡한 메커니즘을 단계별로 배울 수 있는 체계적인 빌드 가이드가 제공되며, 몇 분 안에 기본 모델을 완성할 수 있는 빠른 빌드 부품 세트를 활용하여 수업 시간을 효율적으로 사용할 수 있다. 이는 초등학교 고학년 및 중학교 학생들이 로봇 공학의 기본 원리와 문제 해결 과정에 빠르게 집중할 수 있도록 돕는다.

빌딩 시스템의 핵심은 프라임 허브와 모터, 센서를 이 모든 표준 부품들에 쉽게 통합할 수 있다는 점이다. 허브와 모터는 특별한 커넥터 없이도 레고 부품에 바로 장착할 수 있어, 아이디어를 즉시 실제 작동 모델로 구현하는 데 걸리는 시간을 크게 단축시킨다. 이러한 접근성은 FIRST LEGO League와 같은 로봇 대회나 교실 내 프로젝트 기반 학습에서 빠른 프로토타이핑과 반복적인 설계 개선을 가능하게 한다.

SPIKE 앱은 SPIKE Prime 키트의 공식 프로그래밍 환경으로, 레고 에듀케이션에서 제공한다. 이 앱은 스크래치 기반의 블록 코딩과 파이썬 텍스트 코딩을 모두 지원하여 사용자의 연령과 숙련도에 따라 점진적인 학습이 가능하도록 설계되었다. 특히 초보자를 위한 직관적인 드래그 앤 드롭 방식의 블록 코딩과 더 심화된 학습을 위한 파이썬 환경이 통합되어 있어, 단일 플랫폼 내에서 코딩 실력을 확장할 수 있다.

앱은 윈도우, 맥OS, 크롬OS, iOS, 안드로이드 등 다양한 운영 체제와 태블릿, 노트북에서 사용할 수 있다. 사용자는 블록 코딩 환경에서 작성한 프로그램을 파이썬 코드로 실시간 변환하여 확인할 수 있어, 두 언어 간의 관계를 이해하는 데 도움이 된다. 또한 앱 내에는 로봇의 구동과 센서 값을 실시간으로 모니터링할 수 있는 데이터 로깅 기능과 허브의 펌웨어를 업데이트하는 도구가 포함되어 있다.

교육적 측면에서 SPIKE 앱은 단순히 코드를 작성하는 도구를 넘어, 풀어야 할 문제와 함께 단계별 가이드가 제공되는 수업 활동에 직접 연결된다. 사용자는 앱에서 제공하는 튜토리얼과 프로젝트를 따라 하면서 컴퓨팅 사고력과 공학적 설계 과정을 자연스럽게 익힐 수 있다. 이처럼 하드웨어와 소프트웨어, 교육 콘텐츠가 긴밀하게 통합된 것이 SPIKE Prime 시스템의 주요 특징이다.

SPIKE Prime의 프로그래밍은 스크래치 기반의 블록 코딩과 텍스트 기반의 파이썬이라는 두 가지 주요 언어를 지원한다. 이를 통해 사용자는 단계별로 프로그래밍 실력을 발전시킬 수 있으며, 다양한 학습 단계와 선호도에 맞는 접근 방식을 선택할 수 있다.

주요 프로그래밍 환경은 스크래치를 기반으로 한 시각적 블록 코딩이다. 이 방식은 코드 블록을 끌어다 놓아 직관적으로 프로그램을 구성할 수 있어, 초보자나 저연령층 학습자에게 적합하다. 복잡한 로직과 센서 및 모터 제어도 이 블록 환경에서 완전히 구현 가능하다. 사용자는 SPIKE 앱 내에서 이 블록 코딩 인터페이스를 사용하여 로봇을 제어한다.

보다 고급 사용자를 위해 SPIKE Prime는 파이썬 프로그래밍을 공식적으로 지원한다. 같은 SPIKE 앱 내에서 블록 코딩과 파이썬 코드를 전환하여 볼 수 있으며, 이는 블록 코딩에서 텍스트 코딩으로의 자연스러운 전환을 가능하게 한다. 파이썬을 사용하면 더 정교한 알고리즘 구현과 데이터 처리, 그리고 표준 프로그래밍 언어의 문법과 개념을 학습하는 데 도움이 된다. 이 이중 언어 지원 구조는 레고 에듀케이션의 점진적 학습 철학을 잘 반영하고 있다.

SPIKE Prime는 레고 에듀케이션의 플래그십 교육용 로봇 키트로서, 특히 FIRST LEGO League (FLL) 대회에서 널리 사용되는 공식 플랫폼이다. FLL은 9세에서 16세 사이의 학생들을 대상으로 하는 글로벌 STEM 교육 및 로봇 경진 대회로, 팀이 SPIKE Prime 키트를 활용하여 주어진 과제를 해결하는 로봇을 설계, 제작, 프로그래밍해야 한다. 이 대회는 로봇 게임과 혁신 프로젝트로 구성되어 참가자들의 문제 해결 능력, 공학적 사고, 팀워크를 종합적으로 평가한다.

SPIKE Prime는 FLL 참가 팀들에게 이상적인 도구를 제공한다. 키트의 핵심인 프라임 허브는 강력한 프로세서와 다양한 연결 포트를 갖추고 있어 복잡한 로봇 메커니즘을 제어하는 데 적합하다. 정밀한 모터와 색상 센서, 거리 센서, 힘 센서 등을 조합하여 경기장의 다양한 미션을 정확하게 수행하는 로봇을 만들 수 있다. 또한 모든 부품이 표준 레고 부품과 호환되어 무한한 확장성과 창의적인 디자인을 가능하게 한다.

FLL 팀은 주로 스크래치 기반의 블록 프로그래밍 환경을 사용하여 로봇을 코딩하지만, 더 고급 참가자들은 파이썬 텍스트 코딩으로 전환하여 더 정교한 알고리즘과 데이터 처리 로직을 구현할 수 있다. 이는 초등학교 고학년부터 중학생에 이르는 참가자들의 다양한 프로그래밍 수준을 모두 수용할 수 있는 SPIKE Prime 플랫폼의 강점을 보여준다. FLL을 통한 SPIKE Prime의 활용은 단순한 로봇 조립을 넘어 실생활 문제를 탐구하고 기술적 해결책을 모색하는 포괄적인 학습 경험을 제공한다.

SPIKE Prime는 레고 에듀케이션이 개발한 교육용 로봇 키트로, 초등학교 6학년 이상 및 중학교 학생들을 위한 공식 커리큘럼과 수업 활동 자료를 제공한다. 이 커리큘럼은 STEAM 교육을 지향하며, 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 개념을 실생활 문제 해결과 결합한 프로젝트 기반 학습을 강조한다. 수업 활동은 일반적으로 문제 정의, 로봇 설계 및 조립, 프로그래밍, 테스트 및 개선의 단계로 구성되어 학생들의 창의력과 비판적 사고 능력을 키우도록 설계되었다.

교실에서의 구체적인 활동 예로는 '자율 주행 차량', '공장 자동화 시스템', '재활용품 분류기' 등의 프로젝트가 있다. 학생들은 프라임 허브, 모터, 다양한 센서 및 표준 레고 부품을 활용하여 모델을 구축하고, 스크래치 기반의 블록 코딩 또는 파이썬 텍스트 코딩을 통해 로봇에 명령을 내린다. 이를 통해 기계공학, 센서 원리, 제어 시스템, 알고리즘 설계 등 복합적인 개념을 체험적으로 학습할 수 있다.

교사용 자료에는 상세한 수업 계획서, 학생용 활동지, 평가 루브릭, 동영상 튜토리얼 등이 포함되어 있어, 교사가 효과적으로 수업을 진행할 수 있도록 지원한다. 이러한 구조화된 활동은 단순한 코딩 교육을 넘어, 협력적 문제 해결과 공학 설계 과정을 경험하게 하는 데 초점을 맞추고 있다.

레고 마인드스톰은 레고와 매사추세츠 공과대학교가 공동 개발한 교육용 로봇 플랫폼이다. 이 시리즈는 1998년 첫 번째 세대인 RCX를 시작으로, NXT, EV3를 거쳐 발전해왔다. 주로 중고등학생 이상의 학습자를 대상으로 한 로봇공학 및 프로그래밍 교육 도구로 널리 사용되어 왔다. SPIKE Prime은 이 마인드스톰 시리즈의 정신을 이어받으면서도, 더 낮은 연령대와 초심자에 초점을 맞춘 새로운 제품 라인으로 볼 수 있다.

SPIKE Prime과 마인드스톰의 가장 큰 차이는 대상 연령과 접근성에 있다. 마인드스톰 EV3는 복잡한 센서와 모터, 그리고 로보틱스에 대한 심화 학습을 지원하는 반면, SPIKE Prime은 초등학교 6학년 이상부터 중학생까지를 주요 대상으로 하여 보다 직관적인 프라임 허브와 스크래치 기반의 프로그래밍 환경을 제공한다. 이는 로봇 교육의 진입 장벽을 낮추고, STEAM 교육을 더 폭넓은 학생들에게 확산시키기 위한 전략이다.

두 제품 라인 모두 레고 테크닉 부품과 호환되며, 확장성을 갖추고 있다. 그러나 SPIKE Prime의 프라임 허브는 컬러 LED 매트릭스와 내장 자이로스코프 센서 등이 포함되어 있어 즉각적인 피드백과 상호작용이 용이하다는 특징이 있다. 또한, SPIKE Prime은 파이썬으로의 전환 학습을 공식적으로 지원하여, 블록 코딩에서 텍스트 기반 코딩으로의 자연스러운 진행을 돕는다.

레고 에듀케이션의 LEGO Education WeDo 2.0은 초등학교 6학년 이상 및 중학생을 주요 대상으로 하는 교육용 로봇 키트이다. 이 제품은 STEAM 교육을 위한 도구로, 학생들이 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 개념을 탐구하고 문제 해결 능력을 기르도록 설계되었다.

WeDo 2.0의 핵심 구성품은 프라임 허브, 모터, 센서 그리고 표준 레고 부품들로 이루어져 있다. 사용자는 이러한 부품들을 조립하여 간단한 로봇이나 기계 모델을 만들고, 이를 프로그래밍하여 동작시킬 수 있다. 이 과정에서 학생들은 물리적 구조와 동작 원리에 대한 이해를 자연스럽게 습득하게 된다.

이 키트의 프로그래밍은 스크래치 기반의 블록 코딩 환경을 통해 이루어진다. 직관적인 드래그 앤 드롭 방식으로 명령 블록을 조합하여 모터와 센서를 제어하는 프로그램을 작성할 수 있어, 코딩 초보자도 쉽게 접근할 수 있다. 또한, 더 고급 학습을 위해 파이썬 언어로도 프로그래밍이 가능하다는 점이 특징이다.

WeDo 2.0은 주로 교실 수업 활동에 활용되며, 과학 탐구 프로젝트나 코딩 입문 교육에 적합하다. SPIKE Prime가 보다 복잡한 로봇 공학과 프로그래밍을 다루는 데 중점을 둔다면, WeDo 2.0은 그보다 한 단계 낮은 연령대와 난이도에서 창의적인 모델 빌딩과 기본적인 코딩 개념을 소개하는 역할을 한다.