(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