Собираем робота

  • (1)

 

Программа по робототехнике создана с целью формирования алгоритмического мышления, овладения основами моделирования, конструирования от этапа проектирования до построения действующей модели устройства.

В процессе изучения курса у обучающихся формируются навыки работы с конструктором LEGO EV3, с принципами работы датчиков: касания, освещённости, расстояния. На основе программы LEGO EV3 школьники знакомятся с блоками компьютерной программы: дисплей, движение, цикл, блок датчиков, блок переключателей.

Уникальность образовательной робототехники заключается в возможности объединить конструирование и программирование в одном курсе, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления через техническое творчество. Техническое творчество – мощный инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного мышления.

преподаватели

Тимофеев Александр Александрович, педагог дополнительного образования высшей категории

Расписание

Занятия проводятся 2 раза в неделю по 2 академических часа.

Содержание программы

Тема 1 ТБ. Вводное занятие. Основы работы с конструктором и блоком управления.

Теория: Правила техники безопасности при работе с электронными устройствами. Детали конструктора их названия и назначение.

Практика: Сборка простых конструкций с подвижными и не подвижными соединениями.

Тема 2 Среда конструирования – знакомство с деталями конструктора. Принципы крепления деталей.

Теория: Группы деталей и их назначение, названия деталей. Шарнирное и жёсткое крепление деталей.

Практика: Сборка шарнирных и жёстких конструкций из деталей набора.

Тема 3. Среда конструирования – знакомство с деталями конструктора. Механический манипулятор-хваталка. Игра "сложи колёса".

Теория: Игра: фантастическое животное. Названия деталей. Способы крепления деталей.

Практика: Сборка механического манипулятора. Игра: сложи колёса.

Тема 4 Виды механической передачи. Зубчатая, червячная, реечная, ремённая, фрикционная передачи.

Теория: Механическая передача, виды механических передач, применение в технике.

Практика: Сборка различных механических передач.

Тема 5 Передаточные соотношения. Повышение тяги – уменьшение скорости и наоборот.

Теория: Передаточные отношения между зубчатыми колёсами. Повышение мощности, повышение скорости.

Практика: Строим различные зубчатые передачи с двумя, тремя и более зубчатыми колёсами. Определяем передаточные соотношения.

Тема 6. Модели ремённой и фрикционной передач.

Теория: Применение ремённой и фрикционной передач.

Практика: Строим ремённую и фрикционную передачи. Рассчитываем передаточные отношения.

Тема 7. Соосный редуктор.

Теория: Соосный редуктор и его применение. Картер редуктора.

Практика: Строим соосный редуктор в картере.

Тема 8. Построение трёхмерной модели.

Теория: Система трёхмерного моделирования.

Практика: Проектирование механизмов в системе трёхмерного моделирования.

Тема 9. Электродвигатель и источники питания.

Теория: Электродвигатель и его устройство, источники питания электродвигателей.

Практика: Определение характеристик электродвигателя по таблице. Определение полярности источников питания и их характеристик. Зарядные устройства и время заряда источников питания.

Тема 10. Одномоторная тележка.

Теория: Передний и полный привод двух колёс одним мотором. Что может такая тележка и что не может?

Практика: Программирование движения с помощью блока управления.

Тема 11. Контроллеры и их программное обеспечение.

Теория: Контроллеры, кнопки, экран, меню, система программирования.

Практика: Программирование простейших действий на контроллере.

Тема 12. Тягловые машины.

Теория: Тягач и тележки. Применение тягачей.

Практика: Сборка и разборка тележки тягача. Программирование движения тележки вперёд и назад с помощью блока управления.

Тема 13. Тележка с блоком управления.

Теория: Одномоторная тележка тягач. Проблемы при выполнении работы.

Практика: Сборка одномоторной тележки. Программирование движения тележки вперёд и назад. Устранение недостатков конструкции для выполнения тягловой работы.

Тема 14. Перетягивание каната.

Теория: Одномоторная тележка для соревнований по перетягиванию каната.

Практика: Сборка одномоторной тележки для соревнований по перетягиванию каната. Программирование движения тележки вперёд и назад.

Тема 15. Механическое сумо.

Теория: Одномоторная тележка для соревнований "Механическое сумо«.

Практика: Сборка одномоторной тележки для соревнований «Механическое сумо». Программирование движения тележки вперёд и назад.

Тема 16. Датчики и их показания.

Теория: Виды датчиков, подключение датчиков.

Практика: Подключение разных датчиков к разным портам и просмотр показаний датчиков.

Тема 17. Среда программирования робота.

Теория: Среда программирования робота: меню, закладки, информация о роботе.

Практика: Подключение робота к системе программирования, просмотр информации о роботе и датчиках. Программирование робота для вывода информации на экран, для вывода звука и управление лампочками подсветки.

Тема 18. Сборка и разборка базы.

Теория: Двухмоторная тележка и её возможности.

Практика: Сборка и разборка двухмоторной тележки. Программирование движения тележки вперёд и назад.

Тема 19. Элементы программирования. Первая программа.

Теория:Программирование работы моторов.

Практика: Сборка базовой тележки. Программирование робота и испытание работы робота.

Тема 20. Сборка базы. Изучение управления двигателями.

Теория: Движение двухмоторной тележки: вперёд, назад, по дуге, развороты на месте.

Практика: Сборка и разборка двухмоторной тележки. Программирование движения тележки в разных направлениях.

Тема 21. Измерение и расчёт пройденного расстояния.

Теория: Расчёт пройденного расстояния в зависимости от диаметра колеса.

Практика: Программирование движения тележки в разных направлениях. Измерение пройденного расстояния, сравнение с расчётным расстоянием.

Тема 22. Точные перемещения.

Теория: Расчёт пройденного расстояния в зависимости от диаметра колеса. Расчёт поворота на заданный угол.

Практика: Программирование движения тележки в разных направлениях. Измерение пройденного расстояния, измерение угла поворота, сравнение с расчётным расстоянием и углом.

Тема 23. Добавление в базу датчиков.

Теория: Принципы работы различных датчиков (касания, цвета, освещённости, инфракрасного).

Добавление к базовой модели поочерёдно различных датчиков и программирование ожидания реакции этих датчиков.

Практика: Программирование движения тележки в разных направлениях в зависимости от полученных данных от датчиков.

Тема 24. Дистанционное управление роботом.

Теория: Принципы управления роботом с помощью инфракрасного излучения. Инфракрасный передатчик и приёмник.

Практика: Программирование движения тележки в разных направлениях в зависимости от полученных данных от инфракрасного датчика.

Тема 25. Возвратно-поступательное движение.

Теория: Редуктор и мультипликатор. Маятник Капицы и его практическое применение.

Практика: Сборка волчка и пускового механизма с зубчатой передачей. Сборка и программирование маятника Капицы.

Тема 26. Шагающие роботы.

Теория: Принцип движения шагающего робота: преобразование вращательного движения в поступательное. Кривошипно-шатунный механизм.

Практика: Создание моделей шагающих роботов, программирование шагающих роботов.

Тема 27. Путешествия в лабиринте.

Теория: Принципы движения в лабиринте, правило правой руки.

Практика: Сборка модели робота для путешествия в лабиринте, программирование робота по правилу правой руки.

Тема 28. Простейшие регуляторы.

Теория: Представление о простейших регуляторах, их устройстве и принципах работы.

Практика: Программирование простейшего регулятор, расположить балку под определённым углом.

Тема 29. Движение по линии.

Теория: Принципы движения по линии с одним и двумя датчиками освещённости, применение регуляторов для движения по линии.

Практика: Сборка модели робота и его программирование для движения по линии.

Тема 30. Перекрёстки.

Теория: Принципы определения роботом, что он находится на перекрёстке, реакция на перекрёстки.

Практика: Сборка модели робота и его программирование для движения по линии, реакция на перекрёстки.

Тема 31. Безаварийное движение.

Теория: Принципы объезда препятствий или другие реакции на препятствия

Практика: Сборка модели робота и его программирование для движения по линии, реакция на перекрёстки и реакция на препятствия.

Тема 32 Подготовка модели робота и программы для научно-практической конференции.

Теория: Определение модели робота для итоговой конференции

Практика: Сборка модели робота и его программирование.

Цели программы

Развитие личности ребенка, его творческих способностей в процессе создания моделей с помощью конструктора ЛЕГО и системы программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3.

Результат программы

· личностные:

формирование устойчивой учебно-познавательной мотивации учения;

· метапредметные:

освоенные обучающимися универсальные учебные действия: самостоятельность планирования и осуществления учебной деятельности (в процессе создания модели и программы), организация учебного сотрудничества с педагогами и сверстниками, сопоставление информации, полученной из нескольких источников.

· предметные:

после изучения программы учащиеся должны знать:

· правила техники безопасности при работе с конструктором;

· основные компоненты конструкторов ЛЕГО;

· конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

· компьютерную среду, включающую в себя визуальный графический язык программирования;

· виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

· основные приемы конструирования роботов;

· конструктивные особенности различных роботов;

· как передавать программы в блок управления;

· как контролировать порты ввода;

· порядок создания алгоритма программы, действия робототехнических средств;

· как использовать созданные программы;

· создавать программы на компьютере для различных роботов;

· корректировать программы при необходимости.

после изучения программы учащиеся должны уметь:

· принимать или намечать учебную задачу, ее конечную цель;

· проводить сборку робототехнических средств, с применением LEGO конструкторов;

· создавать программы для робототехнических средств;

· прогнозировать результаты работы;

· планировать ход выполнения задания;

· рационально выполнять задание;

· руководить работой группы или коллектива;

· высказываться устно в виде сообщения или доклада;

· высказываться устно в виде рецензии ответа товарища;

· представлять одну и ту же информацию различными способами.

 

Материально-техническая база

Персональные компьютеры с процессорами класса Intel Core с тактовой частотой не ниже 2 ГГц, оперативной памятью не ниже 1Гб, объем жесткого диска не менее 40 ГБ, объединенные в локальную сеть и содержащие на жестких дисках необходимое программное обеспечение с выходом в сеть интернет.

Сканер, принтер (цветной и черно-белый), наушники, цифровые фото-, видеокамеры, мультимедиа проектор, экран, школьная доска, локальная сеть.

Наборы для конструирования роботов, содержащие основные компоненты конструкторов ЛЕГО.