Основы робототехники

При изучении программы объединения по робототехнике «Основы робототехники» учащиеся получат исходные представления и навыки моделирования, конструирования роботов и робототехнических систем, представления о мире науки и техники, влиянии технологий на общество и окружающую среду, о сферах человеческой деятельности и общественного производства. Интересы нашей страны на данном этапе развития требуют, чтобы особое внимание было обращено на ориентацию учащихся на инженерно-техническую деятельность в сфере высокотехнологичного производства.

Объединение по робототехнике «Основы робототехники» систематизирует научно-технические знания, раскрывает способы их применения в различных областях деятельности человека. Важную роль в курсе играет самостоятельная проектная и учебно-исследовательская деятельность учащихся, способствующая их творческому развитию. Дополнительная общеразвивающая программа по робототехнике «Основы робототехники» имеет техническую направленность. Это интегрированный курс, который сочетает в себе элементы механики, электроники, программирования. Дополнительная общеобразовательная программа реализуется через инженерно-техническое направление.Инженерно-техническое направление –направление, при котором происходит создание роботов, робототехнических систем для развития изобретательских и рационализаторских способностей через проектную и учебно-исследовательскую деятельность.Курс содержит 3 основных раздела: «Введение в робототехнику», «Основы программирования роботов», «Основы конструирования роботов». Основным оборудованием для организации занятий курса «Основы робототехники» является образовательный конструктор LEGO Mindstorms NXT-2,0.

 

Педагоги

  • Суставов Геннадий Геннадьевич, педагог дополнительного образования, учитель технологии, высшей квалификационной категории.

Содержание программы

Первый год обучения.

Введение в робототехнику.

История робототехники. Основные понятия робототехники. Конструктор Перворобот NXT 9797. Начало работы. Основы конструирования. Микропроцессор NXT 9797 –назначение, органы управления. Сервомотор и датчики.

Основы конструирования роботов.

Создание и программирование робота по инструкции набора конструктора. Блок цикл, его назначение и свойства. Интерфейс, командное меню и инструменты программ. Сборка модели простейшего робота по инструкции.

Создание и программирование роботов с одним датчиком. Датчик звука. Управление роботом с помощью микрофона. Блок Переключатель. "Бот внедорожник".

Датчик касания. Обнаружение препятствия с помощью датчика касания. Модель "Лабиринт".

Ультразвуковой датчик. Ультразвуковой датчик. Определение роботом расстояния до препятствия: "Робот-охранник«.

Датчик освещенности. Ограничение движения линией. «Распознаватель цветов», «Измеритель освещенности», Движение вдоль линии с применением датчика освещенности."Линейный ползун".

Творческое конструирование собственной модели. Разработка собственной конструкции модели робота и его программирование.

Управление NXT через"Bluetooth«. Конструирование модели машины. Блок «Bluetooth», установка соединения. Загрузка с компьютера. Знакомство с программой управления блоком NXT через"Bluetooth". Сборка моделей машин. Управление движением машины по прямой линии и с поворотами.Включение/выключение. Установка соединения. Закрытие соединения. Настройка концентратора данных Блока "Bluetooth соединение".

Составление программ с двумя датчиками освещённости. Движение по линии. Движение вдоль линии с применением двух датчиков освещенности.

Использование датчика расстояния. Создание многоступенчатых программ. Ультразвуковой датчик. Определение роботом расстояния до препятствия.

Изготовление робота исследователя. Ускоренное движение по криволинейной траектории. Робот, движущийся вдоль черной линии.

Движение по прерывистой линии. Принципы интегрального управления. Робот, движущийся вдоль черной линии.

Манипулятор робота. Определение касания – рычаг, определение цвета предмета. Робот для квадро-кегельринга.

Определение наклонной поверхности. Датчик наклона на сонаре, на датчике освещенности, на контактных датчиках. Робот, выбирающий дорогу по пандусам.

Конструкции роботов для поворота в ограниченном пространстве. Циркуляция гусеничной и колесной плат-форм. Платформа на шаре. Эксперименты с платформами.

Итоговый проект.

Индивидуальный проект.Разработка конструкций для соревнований. Выбор оптимальной конструкции, изготовление, испытание и внесение конструкционных изменений. Испытание робота. Проведение соревнований сконструированных моделей. Защита индивидуальных проектов.

Второй год обучения

Введение в робототехнику.

История робототехники. Основные понятия робототехники. Историческая справка, введение в курс робототехники. Подготовка конструктора к работе.

Конструирование робота по технологической карте. Общие принципы работы по технологической карте.

Язык NXTProgram.

Основы программирования роботов.

Язык программирования NXT-GОбщие сведения о языке программирования NXT-G. Общие сведения о языке программирования NXT-G. Интерфейс программного обеспечения. Основы алгоритмизации. Правила. Оформления программ на графическом языке программирования. Основные группы команд и их назначение. Составление первой про-граммы на языке NXT-G. Ускорение и остановка. Программирование поворотов. Блоки ожидания и их влияние на работу моторов.

Контроллер. Сенсорные системы. Память микроконтроллера. Графика на дис-плее микроконтроллера. Звук. Работа с динамиком микроконтроллера. Настройка Bluetooth-соединения. Сенсоры, их назначение и использование в программировании робота. Программирование датчиков и переходников, совместимых с LEGO Mindstorms NXT.

Работы с данными различных ти-пов в NXT-G.

Основы конструирования роботов.

Колесные системы передвижения роботов. Шагающие системы передвижения роботов. Манипуляционные системы.

 

Цели программы

Формирование и развитие у обучающихся системы знаний и умений, необходимых для освоения способов и средств работы с образовательными конструкторами для со-здания роботов и робототехнических систем.

Результат программы

Обучающиеся должны:

иметь представление о:

  • классификации робототехнических систем;
  • основных типах контроллеров, используемых в робототехнических системах;
  • программном обеспечении LEGO Digital Designer;
  • правилах международной олимпиады роботов;

знать:

  • виды передаточных механизмов;
  • способы передвижения мобильных машин;
  • требования к проекту;
  • алгоритм подготовки к выступлению;

уметь:

  • формулировать цели и проектировать меры по их достижению;
  • работать с информацией (поиск, обработка, анализ);
  • оценивать свою работу и корректировать деятельность с целью исправления недочетов;
  • работать индивидуально, в группе, в коллективе.

Материально-техническая база

  • Конструктор ПервоРобот "LEGOMindstormsNXT-2,0".
  • Набор ресурсный к конструктору ПервоРобот"LEGOMindstormsNXT-2,0".
  • ПервоРобот NXT "Руководство пользователя ПО".
  • ПервоРобот NXT "Программное обеспечение".
  • Блок питания 200V/10V.
  • Поле для роботов (в тубусе).
  • Ноутбук, проектор, экран.