Робототехника

Цель программы: развитие навыков начального технического конструирования с использованием оборудования LEGO и программирования в среде NXT-G и Robolab.

Задачи:

1.  Ознакомление с основными принципами механики;

2. Ознакомление с основами программирования в компьютерной среде моделирования LEGO Robolab и NXT-G;

3. Развитие умения работать по предложенным инструкциям;

4. Развитие умения творчески подходить к решению задачи;

5. Развитие умения довести решение задачи до работающей модели;

6. Развитие умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

7. Развитие умения работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.

В процессе решения практических задач и поиска оптимальных решений школьники осваивают понятия баланса конструкции, ее оптимальной формы, прочности, устойчивости, жесткости и подвижности, а также передачи движения внутри конструкции. Изучая простые механизмы, дети учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию.

Педагоги

Кучкашев Айсур Александрович

Содержание программы

Тема 1. Техника безопасности на занятии. Введение в Робототехнику. Области использования роботов.

Тема 2. Что такое робот? Органы чувств робота. Какие органы чувств есть у человека, какие органы «чувств» могут быть у роботов – домашних, промышленных, в будущем. Работа с датчиками измерения параметров окружающей среды.

Тема 3. Практическая работа. Сборка робота с двумя моторами. Приёмы соединения деталей. Сборка учебного робота.

Тема 4. Практическая работа. Установка программы. Установка программного обеспечение на компьютер. Управление контроллером. Интерфейс программы управления. Окно программы, палитра команд, пульт управления.

Тема 5. Практическая работа. Встроенное программное обеспечение («прошивка»). Загрузка программы. Загрузка управляющего кода в робота. Движение вперёд. Загрузка «прошивки» в блок EV3. Создание кода управляющей программы для прямолинейного движения вперёд. Настройка блока движения на заданное расстояние и заданное время. Настройка направления движения.

Тема 6. Практическая работа. Программирование в среде разработки. Правила программирования. Основные правила написания программ: синтаксис и пунктуация.

Тема 7. Практическая работа. Движение по лабиринту. Скорость и направление. Мощность мотора. Улучшение программы управления для точного прямолинейного движения робота методом снижения его скорости.

Тема 8. Скорость и направление. Поворот и разворот.

Практическая работа. Подбор различных комбинаций мощности моторов робота для выполнения поворота или разворота. Выполнение последовательности движений.

Тема 9. Точное движение. Ручная подстройка мощности моторов. Практическая работа. Ручная корректировка мощности моторов для точного прямолинейного движения.

Тема 10. Контроль сигналов, управляющих моторами. Встроенный в мотор датчик оборотов. Настройка моторов.

Тема 11. Практическая работа. Синхронизация моторов при движении вперёд. Использование команды «Синхронизация моторов» для равномерного движения робота без ускорения и замедления.

Тема 12. Синхронизация моторов при движении по лабиринту. Практическая работа.

Алгоритм точного движения на повороте.

Тема 13. Практическая работа. Датчик касания. Обнаружение препятствия. Выбор расположения датчиков касания для обнаружения препятствия.

Тема 14. Практическая работа. Структуры: цикл While. Изучение цикла While.

Тема 15. Датчик ультразвуковой. Обнаружение препятствия. Получение данных от датчика расстояния.

Тема 16. Датчик света. Работа с датчиком света: измерение изменений освещённости в классе, исследование отражающей способности разных поверхностей.

Практическая работа. Обнаружение линии. Особенности применения датчика света (освещённости) в отличие от датчиков касания или расстояния.

Тема 17. Как работает датчик освещённости. Физические процессы работы датчика освещённости. Задание порога освещённости для определения белого и чёрного.

Тема 18. Практическая работа. Обнаружение чёрной линии. Применение датчика света и подбор порога уровня освещённости для обнаружения чёрной линии.

Тема 19. Отслеживание линии. Построение алгоритма отслеживания края линии, используя блоки «Жди темноты» и «Жди света».

Тема 20. Движение вдоль линии с одним датчиком.

Практическая работа. Создание программы движения вдоль линии. Создание оптимального алгоритма, используя условие (Если-Иначе, if-else).

Тема 21. Движение вдоль линии с двумя датчиками света. Алгоритм движения робота с двумя датчиками.

Практическая работа. Создание программы с более эффективным алгоритмом для движения по линии. Преодоление перекрёстков и сложных поворотов становится возможным для робота.

Тема 22. Таймер. Отслеживание линии. Изучение команды «Таймер» для движения робота на заданное время.

Тема 23. Датчик оборотов. Как устроен датчик оборотов. Решение задач с использованием датчика оборотов.

Практическая работа. Отслеживание линии. Использование датчика оборотов для движения робота на заданное расстояние.

Тема 24. Переменные. Введение понятия переменных для представления данных с датчиков.

Практическая работа. Автоматическое нахождение порога. Изучение мира значений и особенно «структур», которые используются для представления и хранения значений, называемых «переменными». Использование значения датчика света для тёмного и светлого участков, которые были сохранены в переменных, для вычисления среднего значения.

Тема 25. Переменные и функции. Введение понятий «переменные» и «функции» для представления связи между данными с датчиков и выполняемыми действиями.

Тема 26. Принципы автоматического регулирования.

Практическая работа. Включение ПИД-контроля скорости моторов робота для более эффективного и точного движения робота вдоль линии.

Цели программы

Цель программы: развитие навыков начального технического конструирования с использованием оборудования LEGO и программирования в среде NXT-G и Robolab.

Результат программы

Личностные результаты:

-  наличие представлений об информации как важнейшем стратегическом ресурсе развития личности, государства, общества;

-  понимание роли информационных процессов в современном мире;

-  владение первичными навыками анализа и критичной оценки получаемой информации;

-  ответственное отношение к информации с учетом правовых и этических аспектов ее распространения;

-  развитие чувства личной ответственности за качество окружающей информационной среды;

-  способность увязать учебное содержание с собственным жизненным опытом, понять значимость подготовки в области информатики и ИКТ в условиях развития информационного общества;

-  готовность к повышению своего образовательного уровня и продолжению обучения с использованием средств и методов информатики и ИКТ;

-  способность и готовность к общению и сотрудничеству со сверстниками и взрослыми в процессе образовательной, общественно-полезной, учебно- исследовательской, творческой деятельности;

-  способность и готовность к принятию ценностей здорового образа жизни за счет знания основных гигиенических, эргономических и технических условий безопасной эксплуатации средств ИКТ.

Метапредметные результаты:

-  владение общепредметными понятиями «объект», «система», «модель», «алгоритм», «исполнитель» и др.;

-  владение информационно-логическими умениями: определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы;

-  владение умениями самостоятельно планировать пути достижения целей; соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности, определять способы действий в рамках предложенных условий, корректировать свои действия в соответствии изменяющейся ситуацией; оценивать правильность выполнения учебной задачи;

-  владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности; владение основными универсальными умениями информационного характера: постановка и формулирование проблемы; поиск и выделение необходимой информации, применение методов информационного поиска; структурирование и визуализация информации; выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий; самостоятельное создание алгоритмов деятельности при решении проблем творческого и поискового характера;

-  владение информационным моделированием как основным методом приобретения знаний: умение преобразовывать объект из чувственной формы в пространственно- графическую или знаково-символическую модель; умение строить разнообразные информационные структуры для описания объектов; умение «читать» таблицы, графики, диаграммы, схемы и т.д., самостоятельно перекодировать информацию из одной знаковой системы в другую; умение выбирать

Предметные результаты

Ученик научится:

-  правилам безопасной работы;

-  основным компонентам конструкторов ЛЕГО;

-  конструктивным особенностям различных моделей, сооружений и механизмов;

-  выявлять особенности компьютерной среды, включающей в себя графический язык программирования;

-  видам подвижных и неподвижных соединений в конструкторе; основным приемам конструирования роботов;

-  определять конструктивные особенности различных роботов; особенностям передачи программы в RCX;

-  использованию написанных программ;

-  самостоятельному решению технических задач в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);

-  процессу создания реально действующих моделей роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

-  создавать программы на компьютере для различных роботов; корректировать программы при необходимости;

-  демонстрировать технические возможности роботов;

Получит возможность научиться:

-  работать с литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать, анализировать и обрабатывать информацию);

-  самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов и т.д.);

-  создавать действующие модели роботов на основе конструктора ЛЕГО;

-  создавать программы на компьютере на основе компьютерной программы Robolab и EV-3;

-  передавать собственно-написанные программы в RСX; корректировать программы при необходимости; демонстрировать технические возможности роботов.