Видео (робот на гусеничном шасси с ультразвуковым датчиком и программой поворотов на основе генератора случайных чисел) в формате .3gp
Программа курса "Первые шаги в робототехнику"
Разработал - Игнатьев Павел Алексеевич, 2010 г.
МБОУ "Междуреченская средняя общеобразовательная школа №6", Пинежский район, Архангельская область
www.msh200723.narod.ru
Пояснительная записка
Существует множество важных проблем, на которые никто не хочет обращать внимания, до тех пор, пока ситуация не становится катастрофической. Одной из таких проблем в России являются: её недостаточная обеспеченность инженерными кадрами и низкий статус инженерного образования. Сейчас необходимо вести популяризацию профессии инженера. Интенсивное использование роботов в быту, на производстве и поле боя требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные системы. Необходимо прививать интерес учащихся к области робототехники и автоматизированных систем.
Название курса – «Первые шаги в робототехнику»
Класс – 5
Цель – обучение основам робототехники
Задачи:
1. Стимулировать мотивацию учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую личность ребенка
2. Способствовать развитию интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям, формировать навыки коллективного труда
3. Прививать навыки программирования через разработку программ в визуальной среде программирования, развивать алгоритмическое мышление
Продолжительность курса – 16 часов
Основная форма работы – практические занятия
Курс основан на использовании комплектов Lego Mindstorms NXT 2.0 и визуальной среды программирования для обучения робототехнике LEGO MINDSTORMS Education NXT.
Тематическое планирование
|
№ занятия |
Тема занятия |
Теоретическая часть |
Практическая часть |
Дата |
|
1 |
Вводное занятие |
Понятие «робот», «робототехника». Применение роботов в различных сферах жизни человека, значение робототехники. Просмотр видеофильма о роботизированных системах вооружения стран НАТО. Показ действующей модели робота и его программ: на основе датчика освещения, ультразвукового датчика, датчика касания |
Ознакомление с комплектом деталей для изучения робототехники: контроллер, сервоприводы, соединительные кабели, датчики-касания, ультразвуковой, освещения. Порты подключения. Создание колесной базы на гусеницах |
|
|
2 |
Моя первая программа |
Понятие «программа», «алгоритм». Алгоритм движения робота по кругу, вперед-назад, «восьмеркой» и пр. |
Написание программы для движения по кругу через меню контроллера. Запуск и отладка программы. Написание других простых программ на выбор учащихся и их самостоятельная отладка |
|
|
3 |
Ознакомление с визуальной средой программирования |
Понятие «среда программирования», «логические блоки». Показ написания простейшей программы для робота |
Интерфейс программы LEGO MINDSTORMS Education NXT и работа с ним. Написание программы для воспроизведения звуков и изображения по образцу
|
|
|
4 |
Робот в движении
|
Написание линейной программы. Понятие «мощность мотора», «калибровка». Применение блока «движение» в программе. |
Создание и отладка программы для движения с ускорением, вперед-назад. «Робот-волчок». Плавный поворот, движение по кривой |
|
|
5 |
Первая программа с циклом |
Написание программы с циклом. Понятие «цикл». Использование блока «цикл» в программе. |
Создание и отладка программы для движения робота по «восьмерке» |
|
|
6 |
Робот-танцор |
Понятие «генератор случайных чисел». Использование блока «случайное число» для управления движением робота |
Создание программы для движения робота по случайной траектории |
|
|
7 |
Робот рисует многоугольник |
Теория движения робота по сложной траектории |
Написание программы для движения по контуру треугольника, квадрата |
|
|
8 |
Робот, повторяющий воспроизведенные действия |
Промышленные манипуляторы и их отладка. Блок «записи/воспроизведения» |
Робот, записывающий траекторию движения и потом точно её воспроизводящий |
|
|
9 |
Робот, определяющий расстояние до препятствия |
Ультразвуковой датчик |
Робот, останавливающийся на определенном расстоянии до препятствия. Робот-охранник |
|
|
10 |
Ультразвуковой датчик управляет роботом |
Роботы – пылесосы, роботы-уборщики. Цикл и прерывания |
Создание и отладка программы для движения робота внутри помещения и самостоятельно огибающего препятствия. |
|
|
11 |
Робот-прилипала |
Программа с вложенным циклом. Подпрограмма |
Робот, следящий за протянутой рукой и выдерживающий требуемое расстояние. Настройка иных действий в зависимости от показаний ультразвукового датчика |
|
|
12 |
Использование нижнего датчика освещенности |
Яркость объекта, отраженный свет, освещенность, распознавание цветов роботом |
Робот, останавливающийся на черной линии. Робот, начинающий двигаться по комнате, когда включается свет. |
|
|
13 |
Движение вдоль линии |
Калибровка датчика освещенности |
Робот, движущийся вдоль черной линии |
|
|
14 |
Соревнования роботов |
Робототехнические соревнования |
Соревнования роботов на тестовом поле № 8547. Зачет времени и количества ошибок |
|
|
15 |
Робот с несколькими датчиками |
Датчик касания, типы касания |
Создание робота и его программы с задним датчиком касания и передним ультразвуковым |
|
|
16 |
Защита проекта «Мой собственный уникальный робот» |
|
Создание собственных роботов учащимися и их презентация |
|
Тематическое планирование курса на 70 часов в год
Разработал - Игнатьев Павел Алексеевич, 2011 г.
Содержание программы
Учебно-тематический план
|
№ |
Тема |
Общее количество часов |
в том числе: |
|
|
теория |
практика |
|||
|
1 |
Вводное занятие |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
Сборка базовой модели |
2 |
- |
2 |
|
|
Моя первая программа |
2 |
0,5 |
1,5 |
|
|
Ознакомление с визуальной средой программирования |
2 |
1 |
1 |
|
|
Робот в движении
|
2 |
1 |
1 |
|
|
Первая программа с циклом |
2 |
1 |
1 |
|
|
Робот-танцор |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
Робот рисует многоугольник |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
Робот, повторяющий воспроизведенные действия |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
Робот, определяющий расстояние до препятствия |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
Ультразвуковой датчик управляет роботом |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
Робот-прилипала |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
Использование нижнего датчика освещенности |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
Движение вдоль линии |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
Отладка программы для движения вдоль линии |
1 |
- |
1 |
|
|
Соревнования роботов |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
Робот с несколькими датчиками |
2 |
1 |
1 |
|
|
Робот «Промышленный манипулятор» |
3 |
0,5 |
2,5 |
|
|
Робот «Подъемный кран» |
3 |
0,5 |
2,5 |
|
|
Робот «Стрелок» |
5 |
1 |
4 |
|
|
Робот «Крокодил» |
5 |
1 |
4 |
|
|
Шагающий робот |
8 |
1 |
7 |
|
|
Теория «роя» |
1 |
1 |
- |
|
|
Единичный робот как элемент «роя» |
4 |
- |
4 |
|
|
Робот на четырёх шагающих опорах |
4 |
- |
4 |
|
|
Робот для преодоления препятствий |
4 |
- |
4 |
|
|
Робот-погрузчик |
5 |
0,5 |
4,5 |
|
|
Робот-сортировщик |
7 |
1 |
6 |
|
|
Проект «Мой собственный уникальный робот» |
5 |
1 |
4 |
|
|
Всего часов: |
70 |
17 |
53 |
|
№ занятия |
Тема занятия |
Теоретическая часть |
Практическая часть |
|
1 |
Вводное занятие |
Понятие «робот», «робототехника». Применение роботов в различных сферах жизни человека, значение робототехники. Просмотр видеофильма о роботизированных системах вооружения стран НАТО. Показ действующей модели робота и его программ: на основе датчика освещения, ультразвукового датчика, датчика касания |
Ознакомление с комплектом деталей для изучения робототехники: контроллер, сервоприводы, соединительные кабели, датчики-касания, ультразвуковой, освещения. Порты подключения. |
|
2-3 |
Сборка базовой модели |
|
Создание колесной базы на гусеницах |
|
4-5 |
Моя первая программа |
Понятие «программа», «алгоритм». Алгоритм движения робота по кругу, вперед-назад, «восьмеркой» и пр. |
Написание программы для движения по кругу через меню контроллера. Запуск и отладка программы. Написание других простых программ на выбор учащихся и их самостоятельная отладка |
|
6-7 |
Ознакомление с визуальной средой программирования |
Понятие «среда программирования», «логические блоки». Показ написания простейшей программы для робота |
Интерфейс программы LEGO MINDSTORMS Education NXT и работа с ним. Написание программы для воспроизведения звуков и изображения по образцу
|
|
7-8 |
Робот в движении
|
Написание линейной программы. Понятие «мощность мотора», «калибровка». Применение блока «движение» в программе. |
Создание и отладка программы для движения с ускорением, вперед-назад. «Робот-волчок». Плавный поворот, движение по кривой |
|
9-10 |
Первая программа с циклом |
Написание программы с циклом. Понятие «цикл». Использование блока «цикл» в программе. |
Создание и отладка программы для движения робота по «восьмерке» |
|
11 |
Робот-танцор |
Понятие «генератор случайных чисел». Использование блока «случайное число» для управления движением робота |
Создание программы для движения робота по случайной траектории |
|
12 |
Робот рисует многоугольник |
Теория движения робота по сложной траектории |
Написание программы для движения по контуру треугольника, квадрата |
|
13 |
Робот, повторяющий воспроизведенные действия |
Блок «записи/воспроизведения» |
Робот, записывающий траекторию движения и потом точно её воспроизводящий |
|
14 |
Робот, определяющий расстояние до препятствия |
Ультразвуковой датчик |
Робот, останавливающийся на определенном расстоянии до препятствия. Робот-охранник |
|
15 |
Ультразвуковой датчик управляет роботом |
Роботы – пылесосы, роботы-уборщики. Цикл и прерывания |
Создание и отладка программы для движения робота внутри помещения и самостоятельно огибающего препятствия. |
|
16 |
Робот-прилипала |
Программа с вложенным циклом. Подпрограмма |
Робот, следящий за протянутой рукой и выдерживающий требуемое расстояние. Настройка иных действий в зависимости от показаний ультразвукового датчика |
|
17 |
Использование нижнего датчика освещенности |
Яркость объекта, отраженный свет, освещенность |
Робот, останавливающийся на черной линии. Робот, начинающий двигаться по комнате, когда включается свет. |
|
18 |
Движение вдоль линии |
|
Робот, движущийся вдоль черной линии |
|
19 |
Отладка программы для движения вдоль линии |
Калибровка датчика освещенности |
|
|
20 |
Соревнования роботов |
Робототехнические соревнования |
Соревнования роботов на тестовом поле № 8547. Зачет времени и количества ошибок |
|
15 |
Робот с несколькими датчиками |
Датчик касания, типы касания |
Создание робота и его программы с задним датчиком касания и передним ультразвуковым |
|
16 |
Робот с несколькими датчиками |
|
Создание робота использующего датчики касания, освещенности и ультразвуковой |
|
17 |
Робот «Промышленный манипулятор» |
Промышленные манипуляторы |
Создание модели манипулятора |
|
18 |
Робот «Промышленный манипулятор» |
|
Создание модели манипулятора |
|
19 |
Робот «Промышленный манипулятор» |
Запись действий |
Отладка программы с циклом «запись-воспроизведение» |
|
20 |
Робот «Подъемный кран» |
Сервопривод, угол поворота оси сервопривода, режим работы устройства |
Создание модели подъемного крана |
|
21 |
Робот «Подъемный кран» |
|
Создание модели подъемного крана |
|
22 |
Робот «Подъемный кран» |
Заданные параметры |
Отладка программы |
|
23 |
Робот «Стрелок» |
Цвет объекта, распознавание цветов, машинное зрение |
Создание модели «Стрелок» |
|
24
|
Робот «Стрелок» |
|
Создание модели «Стрелок» |
|
25 |
Робот «Стрелок» |
|
Создание модели «Стрелок» |
|
26 |
Робот «Стрелок» |
|
Создание модели «Стрелок» |
|
27 |
Робот «Стрелок» |
Программа сортировки |
Написание программы для стрельбы шариками и её отладка |
|
28 |
Робот «Крокодил» |
Имитация поведения животных |
Создание модели робота «Крокодил» |
|
29 |
Робот «Крокодил» |
|
Создание модели робота «Крокодил» |
|
30 |
Робот «Крокодил» |
|
Создание модели робота «Крокодил» |
|
31 |
Робот «Крокодил» |
|
Создание модели робота «Крокодил» |
|
32 |
Робот «Крокодил» |
|
Написание программы и отладка |
|
33 |
Шагающий робот |
Устойчивость шагающей машины, концевые переключатели |
Создание модели шагающего робота |
|
34 |
Шагающий робот |
|
Создание модели шагающего робота |
|
35 |
Шагающий робот |
|
Создание модели шагающего робота |
|
36 |
Шагающий робот |
|
Создание модели шагающего робота |
|
37 |
Шагающий робот |
|
Создание модели шагающего робота |
|
38 |
Шагающий робот |
|
|
|
39 |
Шагающий робот |
|
|
|
40 |
Шагающий робот |
Вложенные циклы |
Создание программы для шагающего робота и её отладка |
|
41 |
Теория «роя» |
Групповое поведение Взаимодействие групп роботов работающих по одной программе |
|
|
42 |
Единичный робот как элемент «роя» |
|
Создание модели робота |
|
43 |
Единичный робот как элемент «роя» |
|
Создание модели робота |
|
44 |
Единичный робот как элемент «роя» |
|
Написание программы для коллективного взаимодействия |
|
45 |
Единичный робот как элемент «роя» |
|
Взаимодействие группы роботов на тестовой площадке. Отладка программы |
|
46 |
Робот на четырёх шагающих опорах |
|
Создание модели шагающего робота |
|
47 |
Робот на четырёх шагающих опорах |
|
Создание модели шагающего робота |
|
48 |
Робот на четырёх шагающих опорах |
|
Создание модели шагающего робота |
|
49 |
Робот на четырёх шагающих опорах |
|
Создание программы для шагающего робота и её отладка |
|
50 |
Робот для преодоления препятствий |
Степени свободы, проходимость |
Создание модели робота - вездехода |
|
51 |
Робот для преодоления препятствий |
|
Создание модели робота - вездехода |
|
52 |
Робот для преодоления препятствий |
|
Создание модели робота - вездехода |
|
53 |
Робот для преодоления препятствий |
|
Создание программы для робота – вездехода и её отладка |
|
54 |
Робот-погрузчик |
Вилочные погрузчики |
Создание модели робота-погрузчика |
|
55 |
Робот-погрузчик |
|
Создание модели робота-погрузчика |
|
56 |
Робот-погрузчик |
|
Создание модели робота-погрузчика |
|
57 |
Робот-погрузчик |
|
Создание модели робота-погрузчика |
|
58 |
Робот-погрузчик |
|
Создание программы для робота-погрузчика и её отладка |
|
59 |
Робот-сортировщик |
Сортировка и распознавание шариков четырех цветов. Конвейер автоматический |
Создание модели робота-сортировщика |
|
60 |
Робот-сортировщик |
|
Создание модели робота-сортировщика |
|
61 |
Робот-сортировщик |
|
Создание модели робота-сортировщика |
|
62 |
Робот-сортировщик |
|
Создание модели робота-сортировщика |
|
63 |
Робот-сортировщик |
|
Создание модели робота-сортировщика |
|
64 |
Робот-сортировщик |
|
Создание модели робота-сортировщика |
|
65 |
Робот-сортировщик |
|
Создание программы для робота-сортировщика и её отладка |
|
66 |
Проект «Мой собственный уникальный робот» |
|
Создание модели собственного робота |
|
67 |
Проект «Мой собственный уникальный робот» |
|
Создание модели собственного робота |
|
68 |
Проект «Мой собственный уникальный робот» |
|
Создание модели собственного робота |
|
69 |
Проект «Мой собственный уникальный робот» |
|
Создание модели собственного робота |
|
70 |
Защита проекта «Мой собственный уникальный робот» |
|
Защита проектов |