Образовательная робототехника

воспитать поколение свободных, образованных, творчески мыслящих граждан возможно только в современной образовательной среде. Программа представляет обучающимся технологии 21 века. Сегодняшним школьникам предстоит работать по профессиям, которых пока нет, использовать технологии, которые еще не созданы, решать задачи, о которых мы можем лишь догадываться. Дополнительное образование должно соответствовать целям опережающего развития. Для этого должно быть обеспечено изучение не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем, обучение, ориентированное как на знаниевый, так и деятельностный аспекты содержания дополнительного образования. Таким требованиям отвечает робототехника. Одним из динамично развивающихся направлений программирования является программное управление робототехническими системами. В период развития техники и технологий, когда роботы начинают применяться не только в науке, но и на производстве, и быту, актуальной задачей для занятий по «Робототехнике» является ознакомление обучающихся с данными инновационными технологиями. Робототехника - сравнительно новая технология обучения, позволяющая вовлечь в процесс инженерного творчества обучающихся, начиная с младшего школьного возраста, что позволит обнаружить и развить их навыки в таких направлениях как мехатроника, искусственный интеллект, программирование и т.д. Использование методик этой технологии обучения позволит существенно улучшить навыки обучающихся в таких дисциплинах как математика, физика, информатика. Возможность прикоснуться к неизведанному миру роботов для современного  ребенка является очень мощным стимулом к познанию нового, преодолению инстинкта потребителя и формированию стремления к самостоятельному созиданию. Новые принципы решения актуальных задач человечества с помощью роботов, усвоенные в школьном возрасте (пусть и в игровой форме), ко времени окончания вуза и начала работы по специальности отзовутся в принципиально новом подходе к реальным задачам.

преподаватели

Птушенко Елена Юрьевна

Содержание программы

Раздел 1. Введение в робототехнику (2 часа)

Тема 1: Применение роботов в современном мире: от детских игрушек, до серьезных научных исследовательских разработок.

Теория. Демонстрация передовых технологических разработок, представляемых в Токио на Международной выставке роботов.

История робототехники от глубокой древности до наших дней.

Определение понятия «робота». Классификация роботов по назначению. Соревнования роботов.

Тема 2: Инструктаж по ОТ, ПБ и АТЗ.

Теория. Инструктаж по охране труда, пожарной безопасности и антитеррористической защищенности. Цели и задачи объединения «Образовательная робототехника».     Планы на текущий учебный год. Возможности робототехнических устройств. Три закона роботехники.

Раздел 2: Основы робототехники (7 часов)

Тема 1: Устройство двигателей и модулей.

Знакомство с основными составляющими частями среды конструктора Знакомство детей с конструктором с РОБОТРЕК- деталями, с цветом

РОБОТРЕК-элементов.

Тема 2: Инструменты необходимые для сборки-разборки моделей

Теория. Основные меры безопасности при работе с инструментами. Разметочные измерительные инструменты, плоскогубцы, пассатижи, круглогубцы, отвёртки, шестигранные и рожковые ключи, плашки под болты и гайки и др.

Практика. Практическое использование инструментов. Продолжение знакомства детей с конструктором РОБОТРЕК, с формой РОБОТРЕК-деталей, и вариантами их скреплений. Выработка навыка различения деталей в Кулачок. Рычаг как простейший механизм, состоящий из перекладины, вращающейся вокруг опоры.

Тема 3: Изучение и правила работы с инструкцией. Схемы электрической цепи. Чтение чертежей

Теория. Обучающие инструкционные и демонстрационные диски моделей роботов. Конструкторский документ. Графическое изображение объекта. Технический чертёж. Формат, масштаб, линии       чертежа, полки-выноски, шрифт, обозначение и т.д.

Практика. Разбор чертежей и схем выбранных к дальнейшей сборке роботов. Чтение чертежей и схем. Понятие «плечо груза». Построение модели

Продолжить знакомство детей с конструктором РОБОТРЕК, с формой РОБОТРЕК-деталей, которые похожи на формочки, и вариантами их скреплений. Продолжить составление РОБОТРЕК-словаря.

Раздел 3: Сборка моделей роботов (19 часов)

Тема 1: Сборка моделей роботов

Практика. Сборка моделей роботов.

Конструктор Роботрек Стажер А.

 

Тема 2: Изучение возможности собранных моделей.

Манипуляционный робот – автоматическая машина (стационарная или передвижная)бы перемещения. Колёсные и гусеничные роботы. Шагающие роботы. Другие методы перемещения.

Системы управления: планирование положений, движений, сил и моментов, анализ динамической точности, идентификация кинематических и динамических характеристик робота.

Устранение неисправленностей.

Тема 3: Работа с материнской платой

Теория. Изучение структуры материнской платы, режима работы, разъемы подключения датчиков, питания, моторов, делаем схемы работы. Знакомство с принципом работы пульта ДУ

Практика. Производство сборки робота по технологической карте, изучение подключения материнской платы и использование пульта ДУ, режима работы пульта и материнской платы с использованием датчика ДУ.

 

Тема 4: Мозг робота MCU

Практика. Производство сборки робота по технологической карте, изучение принципа работы электромотора в комплексе с датчиком ДУ, повторение режима работы материнской платы. Сборка робота осуществляется с применением различных блоков конструктора Роботрек Стажер, закрепление принципов работы пульта ДУ в комбинации с датчиком ДУ, мотором

Тема 5: Трассирующая линия.

Изучение понятия «трассирующая линия», создание черной трассирующей линии, сборка робота на базе материнской платы с применением ИК- датчика. Сборка роботов согласно технологическим картам.

Тема 6: «Сенсоры»

Изучение принципа работы сенсорного датчика, применение его на практике. Сборка роботов согласно технологическим картам.

Тема 7: Законы движения.

Изучение законов движения, принципов работы механизмов, применение их в практической области построения роботов. Сборка роботов согласно технологическим картам.

Раздел 4: Повторение. Создание своего робота (10 часов)

Цели программы

Обучение обучающихся основам робототехники, практическое освоение необходимых умений и навыков для достижения результатов в робототехническом конструировании, создание условий для развития технических, интеллектуальных, творческих способностей обучающихся.

Результат программы

Предметные:

1.     Приобретение знаний в области робототехники и создания конструкций роботов;

-       теоретические основы создания робототехнических устройств;

-       элементную базу, при помощи которой собирается устройство;

-       порядок взаимодействия механических узлов робота с электронными и оптическими устройствами;

-       порядок создания алгоритма программы действия робототехнических средств;

-       правила техники безопасности при работе с инструментом и электрическими приборами.

2.     Ознакомление с историей робототехники и основными методами их применения;

3.     Приобретение основных навыков конструирования роботов РОБОТРЕК (СТАЖЕР-А);

4.     Умение четко, понятно и правильно составить программу для навешенных датчиков;

5.     Приобретение теоретических знаний и практических навыков в программировании в среде Трекдуино

6.     Умение

-       создавать программы для робототехнических средств при помощи специализированных визуальных конструкторов

-       проводить сборку робототехнических средств с применением РОБОТРЕК конструкторов;

7.     Освоение этапов работы в информационных жанрах: создание Инженерной книги, Презентации

Метапредметные:

-       развитие эмоционально-волевой сферы, способствующей формированию активной гражданской позиции

-       развитие интереса к инженерным профессиям

-       развитие логики, расширение технического кругозова, устной и письменной речи;

-       развитие уверенности в себе

Личностные:

-       формирование коммуникативных способностей.

-       формирование культуры общения в коллективе на основе сотрудничества, взаимовыручки;

-       формирование активности и самостоятельности;

-       формирование нравственных качеств личности.

Особые условия проведения

Робототехника – это проектирование, конструирование и программирование всевозможных интеллектуальных механизмов-роботов, имеющих модульную структуру и обладающих микропроцессорами. Программа основывается на материально-технической базе роботов-конструкторов Роботрек. Наличие данной материально-технической базы, делает изучение робототехнических устройств доступным и привлекательным для обучающихся города. Линия конструкторов достаточно широкая: это и простейшие наборы с минимумом электроники, и продвинутые наборы с контроллерами, датчиками и исполнительными устройствами. Конструкторы ориентированы на детей от 6 лет и до студентов. В наличии имеются как пластиковые, так и металлические наборы. Причем, конструкторы разных ступеней совместимы между собой и можно собирать металлопластиковые конструкции. Детали, сенсоры, моторы всех серий унифицированы. Оригинальными являются и сами детали – они допускают соединение с 6 сторон и дают широкие возможности 3D моделирования объектов по своему замыслу.

Все конструкторы Роботрек имеют красочное русифицированное методическое и программное сопровождение с пошаговым сбором моделей для занятий с обучающимися. Оборудование Роботрек может использоваться в образовательных учреждениях.

Материально-техническая база

Материально-техническое обеспечение:
·     кабинет робототехники и проектной деятельности на территории Центра «Точка роста», соответствующий нормам СЭС, оборудованный рабочими местами для каждого обучающегося;

·     Конструктор «Роботрек «Стажер А»;

·     разметочные измерительные инструменты, плоскогубцы, пассатижи, круглогубцы, отвёртки, шестигранные и рожковые ключи, плашки под болты и гайки и др.;

·     столы, стулья, шкафы для хранения материалов и инструментов, шкафы выставочные;

·     компьютер, проектор, экран.