УЧЕБНО–МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ «РОБОТОТЕХНИКА» Для MINDSTORMS Education EV3»

Министерство образования Республики Саха (Якутия)
Муниципальное казенное учреждение «Управление образования»
муниципального образования «Кобяйский улус (район)»

МКОУ-Ситтинская СОШ имени В.Е. Колмогорова

УЧЕБНО–МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

 «РОБОТОТЕХНИКА»

Для  MINDSTORMS Education EV3»

приложение к дополнительной образовательной программе

РУКОВОДИТЕЛЬ КРУЖКА: Дьяконов Н.Н
                                                           учитель физики и информатики

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка

Раздел 1. Введение в образовательную робототехнику

1.1. Введение

1.2  Введение в образовательную робототехнику

Раздел 2. Базовый набор LEGO MINDSTORMS Education EV3

2.1. Компоненты базового набора

2.2. Система программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3

Раздел 3. Практические задания для самостоятельного выполнения

3.1 Вездеход  «Тундра»

3.2 Сортировщик шариков

    3.3 Камаз

    3.4 Робот Кран

    3.5 Вездеход 4 WD

    3.6 Робот кресло

    3.7 Робот мусорная корзина

    3.8  Робот на Треножере

    3.9 Амфибия СЛ -007

    4. Ожидаемый результат

    5. Заключение

    7. Список использованной литературы.

1.1 ВВЕДЕНИЕ

Учебно-методические материалы (приложение к дополнительной образовательной программе «Робототехника») разработаны для руководителей  кружков по робототехнике и предназначена для формирования практических умений и навыков использования базового набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 v 45544.

Учебно-методические материалы документ, фотографии, иллюстрации, проекты детей, доклады  и другие графические материалы для самостоятельного выполнения.

Данный методический материал, основан  на опыте трех лет работы с детьми в кружке по робототехнике.

Современный человек участвует в разработке, создании и потреблении огромного количества артефактов: материальных, энергетических, информационных.  Соответственно, он должен ориентироваться в окружающем мире как сознательный субъект, адекватно воспринимающий появление нового, умеющий ориентироваться в окружающем, постоянно изменяющемся мире, готовый непрерывно учиться. Понимание феномена технологии, знание законов техники, позволит младшему школьнику соответствовать запросам времени и найти своё место в современной жизни. Особенно важно не упустить имеющийся у младшего школьника познавательный интерес к окружающим его рукотворным предметам, законам их функционирования, принципам, которые легли в основу их возникновения.

Программа «Робототехника» предназначена для того, чтобы положить начало формированию у учащихся начальной школы целостного представления о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире. Реализация данного курса позволяет стимулировать интерес и любознательность, развивать способности к решению проблемных ситуаций умению исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идеи, планировать решения и реализовывать их, расширить технический и математический     словари ученика.

          Кроме этого, реализация этого курса в рамках начальной школы помогает развитию коммуникативных навыков учащихся за счет активного взаимодействия детей в ходе групповой проектной деятельности.
         Курс разработан для учащихся групп начальной школы.
Учащиеся, работая по инструкциям и заданиям учителя, испытывают собранные модели и анализируют предложенные конструкции. Далее они выполняют самостоятельную работу по теме, предложенной учителем. Помощь учителя при данной форме работы сводится к определению основных направлений работы и к консультированию     учащихся.
             Самостоятельная работа выполняется учащимися в форме проектной деятельности, может быть индивидуальной, парной и групповой. Выполнение проектов требует от детей широкого поиска, структурирования и анализирования дополнительной информации по теме.

   Занятия направления «Робототехника» представляют уникальную возможность для детей младшего школьного возраста освоить основы робототехники, создав  действующие модели роботов Mindstorms WEDO и Mindstorms ev3 45544 .

   Благодаря датчикам поворота и расстояния, созданные конструкции реагируют на окружающих мир. С помощью программирования на персональном компьютере ребенок наделяет интеллектом свои модели и использует их для решения задач, которые, по сути, являются упражнениями из курсов математики, информатики.

 Программа «Робототехника»рассчитана на 9 час в неделю на протяжении всего учебного года.

Успешность изучения «Робототехника» обеспечивает результативность обучения начальной школы.

На современном этапе экономического и социального развития общества по требованиям ФГОС образования должно быть ориентировано на:

Ø формирование у подрастающего поколения адекватной современному уровню знаний картины мира;

Ø обеспечение самоопределения личности;

Ø создание условий для самореализации личности;

Ø формирование человека, интегрированного в современное общество и нацеленного на совершенствование этого общества;

Ø воспроизводство и развитие кадрового потенциала общества.

Новизна: заключается в изменении подхода к обучению ребят, а именно – внедрению в образовательный процесс новых информационных технологий, побуждающих учащихся решать самые разнообразные  логические и конструкторские проблемы

          Актуальность: в связи с современным глобальным развитием компьютеризации и роботизации данная дополнительная образовательная программа  является актуальной.

Цель программы:

Ø организация внеурочной деятельности детей, раскрытие их творческого потенциала с использованием возможностей робототехники и практическое применение учениками знаний, полученных в ходе работы по курсу, для разработки и внедрения инноваций в дальнейшей жизни, воспитание информационной, технической и исследовательской культуры.

Задачи программы:

Ø развитие интереса к научно-техническому творчеству, технике, высоким технологиям;

Ø развитие алгоритмического и логического мышления;

Ø развитие способности учащихся творчески подходить к проблемным ситуациям и самостоятельно находить решения;

Ø умение выстраивать гипотезу и сопоставлять ее с полученным результатом;

Ø воспитание интереса к конструированию и программированию;

Ø овладение навыками научно-технического конструирования и моделирования;

Ø развитие обще учебных навыков, связанных с поиском, обработкой; информации и представлением результатов своей деятельности;

Ø формирование навыков коллективного труда;

Ø развитие коммуникативных навыков;

Ø робототехника помогает совместно обучаться в рамках одной бригады;

Ø распределять обязанности в своей бригаде;

Ø проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;

Ø проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;

Ø создавать модели реальных объектов и процессов;

Ø видеть реальный результат своей работы позволяет учащимся.

Просветительно- досуговая работа:

Ø основной задачей просветительной и досуговой работы является: знакомство детей с творчеством ведущих конструкторов, с историей развития роботов, развитие электронного творчества, формирование нравственных и эстетических взглядов, мировоззрения, расширение общего кругозора, развитие культуры общения.

Структура и содержание программы.

В программе «Робототехника»включены содержательные линии:

- аудирование (А)- умение слушать и слышать, т.е. адекватно воспринимать инструкции.

- чтение (Ч) – осознанное самостоятельное чтение языка программирования.

- говорение (Г) – умение участвовать в диалоге, отвечать на заданные вопросы, создавать монолог, высказывать свои впечатления.

- пропедевтика (П) – круг понятий для практического освоения детьми с целью ознакомления с первоначальными представлениями о робототехнике и программирование. 

- творческая деятельность(Т)- конструирование, моделирование, проектирование. 

В структуре изучаемой программы выделяются следующие основные разделы - «Конструирование» и «Программирование».

Курс носит сугубо практический характер, поэтому центральное место в программе занимают практические  умения и навыки конструирования и работы на компьютере.

Изучение каждой темы  предполагает выполнение небольших проектных заданий, реализуемых с помощью изучаемых технологий.

Программа предусматривает проведение занятий во внеурочной деятельности с нетрадиционными формами обучения (игровые упражнения, творческие упражнения, создание проектов).

Форма промежуточной аттестации – обобщающий урок рефлексии и защита проектов.

Основные методы обучения, применяемые в прохождении программы в начальной школе:

1. Устный.

2. Проблемный.

3. Частично-поисковый.

4. Исследовательский.

5. Проектный.

Раздел 1.2 Введение в образовательную робототехнику.

Образовательная робототехника — современный подход к организации детского технического творчества. Робототехника вошла в мир в 60-е годы как одно из передовых направлений машиностроения. Ее фундаментом были механика и вычислительная техника, электроника и энергетика, измерительная техника, теория управления и многие другие, научные и технические дисциплины. В начале XXI века робототехника и мехатроника пронизывают все без исключения сферы экономики. Высокопрофессиональные специалисты, обладающие знаниями в этой области, необычайно востребованы. Готовить таких специалистов, с учетом постоянного роста объемов информации, необходимо со школьной скамьи.

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. Таким образом, инженерное творчество и лабораторные исследования — многогранная деятельность, которая должна стать составной частью повседневной жизни каждого современного школьника [http://www.isphera.ru/grant2011].

Таким образом, для допрофессиональных ступеней образования востребовано и перспективно обучение, направленное на формирование и развитие конструкторских, исследовательских, технико-ориентированных компетенций обучаемых. При этом, одним из принципов построения методической системы допрофессиональной подготовки должен являться принцип преемственности при продвижении по этапам обучения.

Учебно-тематический план «Робототехника»

(2-4-е классы) (33 часа)

№	Тема	Кол-во часов
1	Раздел I. «Первые шаги в робототехнику» Роботы в нашей жизни. Понятие. Назначение. Что такое робототехника.	1
2	Виды роботов, применяемые в современном мире.	1
3	Как работать с инструкцией. Проектирование моделей-роботов. Символы. Терминология.	1
4	Раздел II. «Конструирование» Конструирование. Основная часть. Датчики.	6
5	Устройство роботов.	1
6	Раздел III. «Программирование» Знакомство со средой программирования.	1
7	Обзор библиотеки функций.	1
8	Программирование. Программы wedo	7
9	Программирование.	8
10	Итоговое занятие. Защита проектов.	4
	ИТОГО	31

Содержание программы.

Раздел I«Первые шаги в робототехнику» (3 ч).

Понятие «робот», «робототехника». Применение роботов в различных сферах жизни человека, значение робототехники. Просмотр видеофильмов о роботизированных системах. История развития технологий: от механических устройств до современных роботов.

РазделII«Конструирование» (7ч)

Ознакомление с комплектом деталей Mindstorms Wedo для изучения робототехники: контроллер, сервоприводы, соединительные кабели, датчики-касания, ультразвуковой, освещения. Порты подключения. Создание колесной базы на гусеницах.

Раздел III«Программирование» (21 ч)

Понятие «программа», «алгоритм». Чтение языка программирования. Символы. Термины. Интерфейс программного обеспечения Mindstorms Wedo. Принципы составления программы. Программы «Вперёд», «Назад», «Поворот», «Обнаружить звук», «Определить расстояние», «Ехать по квадрату», «Обнаружить чёрную линию», «Игра в гольф», «Препятствие». Алгоритм движения робота по кругу, вперед-назад, «восьмеркой» и пр.

Учебно-тематический план «Робототехника»

(5-7  классы)(124 часа)

№	Тема	Кол-во часов
1	Раздел I. «Mindstorms ev3 45544» Знакомство с новой моделью робота. Значение.	1
2	Как работать с инструкцией.	4
3	Раздел II. «Конструирование» Проектирование моделей-роботов. Символы. Терминология.	4
4	Конструирование. Основная часть.	24
5	Датчики. Устройство роботов.	20
6	Раздел III. «Программирование» Знакомство со средой программирования.	10
7	Обзор библиотеки функций.	1
8	Программирование. Программы.	12
9	Программирование.	22
10	Итоговое занятие. Защита проектов.	16
	ИТОГО	124

Содержание программы..

Раздел I «Mindstorms ev3 45544»(5 ч)

Знакомство с новыми моделями робота Mindstorms ev3 45544 .

Раздел II«Конструирование» (48ч)

Сборка моделей : основная часть, ультразвуковой датчик, датчик света и цвет;: основная часть, датчик ультразвуковой.

Раздел lII«Программирование» (61 ч)

Программирование «Mindstorms ev3 45544»: Программирование моделей «Mindstorms ev3 45544»: «Датчик на движение».

Учебно-тематический план «Робототехника»

 (8-10-е классы) (31 ч.)

№	Тема	Кол-во часов
1	Раздел I«Конструирование» Знакомство с новой моделью робота	1
2	Как работать с инструкцией.	4
3	Проектирование моделей-роботов. Символы. Терминология.	4
4	Конструирование. Основная часть.	24
5	Датчики. Устройство роботов.	20
6	Раздел II. «Программирование» Знакомство со средой программирования.	10
7	Обзор библиотеки функций.	1
8	Программирование. Программы.	12
9	Программирование.	22
10	Итоговое занятие. Защита проектов.	16
	ИТОГО	124

Содержание программы.

Раздел I«Конструирование» (53ч)

Конструирование моделей роботов.

Раздел II«Программирование» (61ч)

Программирование .

Программы. Создание собственных программ.

Описание материально – технического обеспечения программы

№	Наименование объектов и средств материально-технического обеспечения	Количество
	Интернет ресурсы
1 2 3 4 5 6 7	http://www.gruppa-prolif.ru/content/view/23/44/  http://robotics.ru/  http://moodle.uni-altai.ru/mod/forum/discuss.php?d=17  http://ar.rise-tech.com/Home/Introduction http://www.prorobot.ru/lego/robototehnika_v_shkole_6-8_klass.php  http://www.prorobot.ru/lego.php http://robotor.ru
	2. Технические средства обучения.
1	Инструкции роботов
2	программа к конструктору Mindstorms Lego ev3 45544, инструкции, справки и тд.	Свободная программа
3	Базовый  набор к конструктору Mindstorms Lego ev3 45544	3
4	Конструктор перворобот LEGO Wedo 9580	3
5	ПК	9
6	Мультимедийный проектор. Интерактивная доска	1
7	Принтер hp 1356 mfp	1
	3. Оборудование класса
1	Ученические одноместныеместные столы	9
2	Стулья	9
3	Шкафы для хранения материалов и пособий	4
4	Самодельный стол для полей	1
5	Самодельный лабиринт	1
6	Поля « шорт- трек», сумо, « следования по линии» кеглинг	4
7	Станок самодельный  для соревнования « Харбас харата»	1

План работы

№	Содержание занятий	Сроки проведения
1	Набор учащихся с 2-10 классы	Сентябрь - октябрь
2	Создание групп	октябрь
3	Участие в дистанционных соревнованиях	Ноябрь-декабрь
4	Проведение школьных соревнований	Весь год
5	Участие межшкольных соревнованиях	Весь год
6	Участие в Республиканском соревновании по РОБОФЕСТУ	февраль
7	Участие в Республиканском соревновании по РОБО-ОСТу	Март - апрель
8	Участие в кустовых и улусном НПК	Март- апрель
9	Провести соревнования по робототехнике в школе в день космонавтики. План.	Апрель, май

Приобретение новых моделей и полей.

№		количество	дата
1	Набор базовый	3	2016
2	Поля	3	2016
3	Ресурсный набор	3	2017
4	Набор ardino	3	2017

Раздел 2. Базовый набор LEGO MINDSTORMS Education EV3

Базовый набор оптимизирован для использования в классе и содержит все необходимое для обучения с помощью технологий LEGO® MINDSTORMS®. Он позволяет ученикам конструировать, программировать и тестировать их решения, используя настоящие технологии робототехники. Набор включает в себя мощный микрокомпьютер EV3, контролирующий моторы и собирающий данные с датчиков. Стартовый набор поставляется в коробке, удобной для хранения элементов и использования в классе. Программное обеспечение и зарядное устройство продаются отдельно.

2.1. Компоненты базового набора

В набор входят [http://education.lego.com/ru-ru/lego-education-product-database/mindstorms-ev3]:

1.       Микрокомпьютер EV3.

Спецификации микрокомпьютера EV3:

·      процессор типа ARM 9 с Linux-образной операционной системой

·      4 порта ввода информации с частотой работы до 1 кГц

·      4 порта вывода для выполнения команд

·      встроенная память, включающая 16 МБ флеш-памяти и 64 МБ оперативной памяти

·      слот для чтения карт памяти формата Mini SDHC с поддержкой чтения карт объемом до 32 ГБ

·      шестикнопочный интерфейс управления с функцией изменения подсветки (3 цвета) для индикации режима работы микрокомпьютера

·      монохромный дисплей с разрешением 178 x 128 пикселей позволит осуществлять детальный просмотр графиков и чтение данных с датчиков

·      высококачественный встроенный динамик

·      возможность программирования и регистрации данных с помощью микрокомпьютера, созданные программы и полученные данные могут быть экспортированы в программное обеспечение EV3

·      поддержка связи с компьютерами через встроенный порт USB или подключаемые приемники WiFi или Bluetooth

·      режим USB 2.0 хостинга, позволяющий соединять микрокомпьютеры в последовательную цепь

·      поддержка WiFi и поддержка подключения USB флеш-карт

·      питание от 6 батарей типа АА или от аккумуляторной батареи постоянного тока EV3 емкостью 2050 мАч

2.       Аккумулятор EV3.

Литий-ионная аккумуляторная батарея постоянного тока EV3 имеет емкость 2050 мАч и специально созданная для работы с новыми микрокомпьютерами EV3

3.       Два больших серво мотора.

·     встроенный датчик вращения с точностью измерений до 1 град

·     максимальные обороты до 160-170 об/мин

·     максимальный крутящий момент в 40 Нсм

·     автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

4.       Средний серво мотор.

·     встроенный датчик вращения с точностью измерений до 1 град

·     максимальные обороты до 240-250 об/мин

·     максимальный крутящий момент в 12 Нсм

·     автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

5.       Ультразвуковой датчик.

·     измеряет расстояния в пределах от 1 до 250 см

·     точность измерений составляет +/- 1 см

·     в режиме прослушивания внешний светодиод постоянно мигает, в режиме излучения светодиод постоянно горит

·     если ультразвуковой сигнал распознан, датчик возвращает логическое значение "Истина"

·     автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

6.       Датчик цвета.

·     измеряет отраженный красный свет и внешнее рассеянное освещение, от полной темноты до яркого солнечного света

·     фиксирует и определяет 8 цветов

·     частота опроса до 1 кГц

·     автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

7.       Гироскопический датчик.

·     режим измерения углов с точностью до +/- 3 градуса

·     встроенный гироскоп улавливает вращения с моментом до 440 град/с

·     частота опроса до 1 кГц

·     автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

8.       Два датчика касания.

·     встроенная фронтовая кнопка

·     автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

9.       Сборочные элементы LEGO Technic (541 деталь) и два пластиковых лотка – органайзера для хранения и сортировки деталей.

2.2. Система программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3

Система программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3 поставляется по лицензии либо на 1 персональный компьютер, либо для класса ПК (групповая лицензия). Групповая лицензия позволяет инсталлировать и использовать программное обеспечение EV3 на всех компьютерах, находящихся по адресу организации-покупателя.

Система программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3 основана на программном пакете National Instruments LabVIEW и имеет понятный графический интерфейс. Пользователь формирует программу, перетаскивая иконки, отвечающие за те или иные функции робота.

Функционал регистрации данных, включенный в систему программирования, является мощным инструментом для проведения различной экспериментальной работы. С помощью него можно собирать, анализировать и использовать данные, поступающие с датчиков. Ученики также могут строить интерактивные графики, используя полученные данные.

Встроенный редактор контента позволяет учителям модифицировать имеющиеся учебные курсы и создавать свои собственные. Кроме того, редактор позволяет ученикам фиксировать свои успехи с помощью создания и заполнения электронных тетрадей, которые также являются частью программного окружения EV3. Эта функция упрощает процесс проверки успеваемости и контроля знаний.

Программное обеспечение EV3 поставляется со специальным инструментом по обучению Robot Educator, включающим 48 пошаговых мультимедийных обучающих урока, созданных для помощи ученикам и преподавателям в обучении основам робототехники. Эти уроки также обучают использованию функционала регистрации данных и поясняют свойства аппаратного обеспечения EV3.

После запуска программного обеспечения LEGO MINDSTORMS Education EV3 открывается основное окно программы (лобби).

Это окно содержит меню, позволяющие работать:

·     с основным и расширенным набором компонентов (описание наборов и инструкции по сборке моделей);

·     кратким руководством пользователя (теория и базовые примеры программирования);

·     проектом;

·     самоучителем.

Основным для работы с моделью является окно проекта. Проект может содержать программы управления роботом. В этом случае открывается окно, показанное ниже:

Кроме этого, проект может подразумевать проведение эксперимента по обработке данных. Тогда открывается следующее окно:

2.3. Основные программные блоки

1. Палитра блоков «Действие»

2. Палитра блоков «Управление операторами»

3. Палитра блоков «Датчик»

1.     Палитра блоков «Операции с данными»

2.     Палитра блоков «Дополнения»

Раздел 3. Практические задания для самостоятельного выполнения.

3.1 Вездеход  «Тундра»

Описание разработки.

Название разработки вездеход «Тундра»

·        Высокая проходимость, Робот может управляться дистанционно сотовым телефоном (сенсорный) через блютуз (Приложение в телефоне называется Commander).

Функциональные возможности разработанной модели робота

(роботизированного устройства).

·        Дистанционное управление с помощью сотового телефона программой может управляться дистанционно сотовым телефоном (сенсорный) через блютуз (Приложение в телефоне называется Commander).

Технические характеристики разработанной модели робота

Перечень основных механических, электронных и других деталей и устройств, использованных в конструкции разработки.

2  больших мотора, датчик касания ,

Описание программы управления роботом (роботизированным устройством)

 LEGO MINDSTORMS EV3 45544 (базовая).

3.2 Сортировщик шариков

Описание разработки.

Название разработки Сортировщик шариков

Функциональные возможности разработанной модели робота

(роботизированного устройства).

Движение ленты при определении шарика и распределение вправо и влево. Возвращение  в исходное положение .Технические характеристики разработанной модели робота сделана по программе LEGO MINDSTORMS EV3 45544 (базовая)

Перечень основных механических, электронных и других деталей и устройств, использованных в конструкции разработки.

2  больших мотора, датчик касания , средний мотор, датчик цвета

Описание программы управления роботом (роботизированным устройством)

 LEGO MINDSTORMS EV3 45544 (базовая)

 3.3 Камаз

Название разработки Кран

              Дистанционное управление с помощью сотового телефона, движение по линии.

Технические характеристики разработанной модели робота движение по линии , поворот крана и подъем,

              Перечень основных механических, электронных и других деталей и устройств, использованных в конструкции разработки.

2 больших мотора, датчик касания, средний мотор, два датчика цвета.

Описание программы управления роботом (роботизированным устройством)

 LEGO MINDSTORMS EV3 45544 (базовая).

    3.4 Робот Кран

Описание разработки.

Название разработки Кран

Дистансионное управление с помощью сотового телефона, высокая проходимость.

Функциональные возможности разработанной модели робота

(роботизированного устройства).

              Дистанционное управление с помощью сотового телефона

Технические характеристики разработанной модели робота движение по линии , поворот крана и подъем,

Перечень основных механических, электронных и других деталей и устройств, использованных в конструкции разработки.

3 больших мотора, датчик касания, средний мотор.

Описание программы управления роботом (роботизированным устройством)

 LEGO MINDSTORMS EV3 45544 (базовая).

    3.5 Вездеход 4 WD

Описание разработки.

Название разработки: Вездеход 4 WD

Технические характеристики разработанной модели.(роботизированного устройства)

число степеней подвижности  робота 3

Возможность передвижения  стационарные и подвижные.

Способ установки  напольный.

Вид систем координат  прямоугольный

Вид привода  электромеханический

Вид управления робота с программным управлением и дистанционным.

Способ программирования  комбинированный, робот с дистанционным управлением с помощью сотового телефона с помощью приложения « Commander».

Перечень основных механических, электронных и других деталей и устройств, использованных в конструкции разработки.

·        Два Датчик цвета

·        Датчик касания

·        Четыре больших мотора

·        Модульный блок

·        Средний мотор

 

 3.6 Робот кресло

Описание разработки.

Название разработки: «Робот кресло»

Актуальность, назначение и уникальность разработки.

Я представляю Вашему вниманию созданную нами действующую модель робота  «Робот кресло», предназначенную для людей с ограниченными возможностями передвижения. Работая над проектом, мы изучили понятие инвалидности и различные подходы к нему, проблемы с которыми сталкиваются инвалиды и предложили свой способ решения одной из них, передвижения для людей с ограниченными возможностями создании модели робота с помощью.

Функциональные возможности разработанной модели робота

(роботизированного устройства).

·        Робот может общаться.( приветствие как дела, спасибо и тд)

·        Может найти и приблизиться с помощью ультразвукового датчика.

·        Реагирует на звук (датчик звука NXT) . Едет при хлопаний ладонью.

·        Можно заранее запрограммировать перемещение робота наложить маршрут.

·        Робот может непосредственно подчиняться командам оператора, может работать по заранее составленной программе.

·        Работает датчик цвета, убеждается сел ли объект.

·        Робот кресло может управляться дистанционно сотовым телефоном (сенсорный) через блютуз (Приложение в телефоне называется Commander).

Технические характеристики разработанной модели.(роботизированного устройства)

Грузоподъемность до 0,5 кг

число степеней подвижности  робота 2.

Возможность передвижения  стационарные и подвижные.

Способ установки  напольный.

Вид систем координат  прямоугольный

Вид привода  электромеханический

Вид управления робота с программным управлением и дистанционным.

Способ программирования  комбинированный, робот с дистанционным управлением с помощью сотового телефона с помощью приложения « Commander».

Перечень основных механических, электронных и других деталей и устройств, использованных в конструкции разработки.

·        Датчик цвета

·        Датчик касания

·        Датчик звука NXT

·        Два больших мотора

·        Ультразвуковой датчик

·        Модульный блок

Программа робота кресла.

 

 3.7 Робот мусорная корзина

Описание разработки.

Название разработки: «Робот мусорная корзина»

Актуальность, назначение и уникальность разработки.

·     Одна из острых проблем человечество это загрязнение окружающей среды. Мы должны изготовить робот «робот  мусорная корзина», чтобы наша среда была экологически чистой.

Функциональные возможности разработанной модели робота

(роботизированного устройства).

—  Может найти объект и приблизиться;

—   Робот может общаться;( приветствие и  т.д)

—  Умный робот мусорная корзина может управляться дистанционно сотовым телефоном через блютуз с помощью программы для андроид телефонов мобильного приложения «Commander».

                   Технические характеристики разработанной модели (роботизированного устройства)

Грузоподъемность до 0,3 кг

число степеней подвижности  робота 2.

Возможность передвижения  стационарные и подвижные.

Способ установки  напольный.

Вид систем координат  прямоугольный

Вид привода  электромеханический

Вид управления робота с программным управлением и дистанционным

Способ программирования  комбинированный, робот с дистанционным управлением с помощью сотового телефона с помощью приложения « Commander».

                   Перечень основных механических, электронных и других деталей и устройств, использованных в конструкции разработки.

                   Робот собран из  технологического набора LEGO MINDSTORMS EV-3 45544 с использованием двух больших и одного среднего моторов. Используемые датчики: два датчика касания, ультразвуковой датчик.

Программа робота мусорная корзина.

 

    3.8  Робот на Треножере

    Описание разработки.

Название разработки: Робот бегущий на тренажере

Актуальность, назначение и уникальность разработки.

              На севере очень холодно,  потому данная модель предназначена для тренировки в помещении в тепле. И мы думаем данная модель очень актуально для крайнего севера, для поддержки организма в отличном физическом состоянии.

Функциональные возможности разработанной модели робота

(роботизированного устройства). Данная модель показывает пройденный путь, скорость .

Технические характеристики разработанной модели.(роботизированного устройства)

Перечень основных механических, электронных и других деталей и устройств, использованных в конструкции разработки.

Робот состоит из модульного блока ,4 серво мотора, 1 датчика касания и ультразвукового.

3.9 Амфибия СЛ -007

Описание разработки.

Технические характеристики разработанной модели.(роботизированного устройства)

Грузоподъемность до 0,5 кг

число степеней подвижности  робота 2.

Возможность передвижения  стационарные и подвижные.

Способ установки  напольный.

Вид систем координат  прямоугольный

Вид привода  электромеханический

Вид управления робота с программным управлением и дистанционным.

Способ программирования  комбинированный, робот с дистанционным управлением с помощью сотового телефона с помощью приложения « Commander».

Перечень основных механических, электронных и других деталей и устройств, использованных в конструкции разработки.

·        Датчик касания

·         Один Средний мотор

·        Два больших мотора

·        Модульный блок

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РОБОТА ВЕЗДЕХОДА ДВУЦИКЛА.

Робот вездеход двуцикл состоит из двух сделанных из гусениц колес, двух больших сервомоторов, одного модульного блока. Моторы подключены к A  и D портам. Ультразвуковой датчик подключен к порту 1 , и датчик касания к порту 2.  Моторы могут вращать в любом направлении. Уникально, что она может развернуться на месте. Управляется дистанционно и может по программе.

 робот вездеход двуцикл.

 

Робот марсоход.

Технические характеристики марсохода.

—  Робот собран из  технологического набора LEGO MINDSTORMS EV-3 45544 с Робот «марсоход» состоит из одного модульного блока ,двух больших и двух среднего мотора. Использовали  2-х датчика цвета, 1 ультразвуковой датчик,1 датчика касания. Состоит из 6 колес подключенных шестеренками. Все 3 колеса левого движутся одинаково и правого тоже. 6 колес являются ведущими. Антенна передами приема сигнала и прибор для «собиратель» проб и анализа  грунта вращается при движении робота. Держатель камеры ( сотового телефона). Датчик касания и ультразвуковой датчик делают анализ глубокого грунта.

—  Сделали программу имитации движения. На программе LEGO MINDSTORMS EV-3. Мы связали через мобильную точку доступа два телефона с помощью программы robocam. Подключили через блютуз робот марсоход. Можно управлять и видеть изображение камеры на марсоходе в другом сотовом телефоне.

 

2.3     Технические характеристики робота рыбы – карася из Lego

1.       Робот собран из  технологического набора LEGO MINDSTORMS EV-3 45544 с  Робот « Карась» одного модульного блока, из одного большого и одного  среднего мотора.

2.      Подключен  к большому сервомотору, который  имитирует движение рыбы. Плавники, жабры и хвост рыбы движутся свободно. Средний мотор имитирует движение рта рыбы.

3.      Сделали программу имитации движения. На программе LEGO MINDSTORMS EV-3.

Робот собран из  технологического набора LEGO MINDSTORMS EV-3 45544 робот « Карась» состоит из одного модульного блока, из одного большого и одного  среднего мотора.

Робот подключен к большому сервомотору, который  имитирует движение рыбы. Плавники, жабры и хвост рыбы движутся свободно. Средний мотор имитирует движение рта рыбы.

Сделал программу имитации движения на программе LEGO MINDSTORMS EV-3.

 

Робот собран из  технологического набора LEGO MINDSTORMS EV-3 45544 с использованием  1 модульного блока, из одного большого и одного среднего мотора. Используемые датчики: 3 датчика цвета ( см приложение №1).

Мы знаем, что из экологии все растения движутся,  очень медленно. Можно увидеть при замедленной съемке камерой 1 кадр в час. При просмотре нормальном режиме будет видно движение объекта. Робот «цветок Сардаана» движется в зависимости от отраженного света с помощью цветовых датчиков. Отрывается и закрывается, движется налево и направо с помощью большого мотора. С помощью двух датчиков цвета сравниваем освещенность, где больше туда движется цветок.

 

Техническая характеристика вертолета из LEGO MINDSTORMS Education EV3

            Для создания вертолета из базового набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 нужны моторы. Для несущего винта нужен мотор с большими оборотами. Проблема в винте  и мощности ( в обороте) двигателя. Модульных блок и сервомоторы имеют большой вес. Мы пытались увеличить количество оборотов шестеренками но она плохо крепится дает мало оборотов.

            Мы решили . что вертолет не будет летать. Будет показывать основные принципы работы механизмов. И объяснять основы вертолета.

            Основы: Вертикальный вал, упругая муфта, главный редуктор, главные несущий винты, хвостовой редуктор, хвостовой вал. Модульному блоку. Подключен средний мотор ( главный редуктор и винтовой редуктор) который отвечает за обороты в главном редукторе и в хвостовом. Винты в главном редукторе три, в хвостовом 4 винта. Имеются стабилизаторы. Два сервомотора отвечающие за движение по земле. Обороты в главном и хвостовом редукторе разные , благодаря шестеренкам. Имеется кабина пилота с кресло, пультом управления. По два пулемета и ракет. Ультразвуковой датчик заменяет видеонаблюдение. И может видит разными спектрами. Датчик касание запускает программу.

Ожидаемый результат программы:

Работа с предлагаемыми конструкторами способствует развитию воображения, пространственной ориентации, формированию абстрактного и логического мышления, накоплению полезных знаний, дает возможность по максимуму реализовать творческие способности. Каждый ученик может работать в собственном темпе, переходя от простых задач к более сложным. Опираясь на такие научные дисциплины, как информатика, математика, физика, биология, робототехника активизирует развитие учебно-познавательных компетенций учащихся, способствует развитию технического творчества детей.

В результате работы по программе курса дети получат:

Ø умения осуществлять компьютерное моделирование с помощью современных программных средств;

Ø навыки коллективного творческого труда, умение работать в команде над решением поставленной задачи;

Ø развитие способностей творчески подходить к проблемным ситуациям;

Ø расширять знания об основных особенностях конструкций, механизмов и машин;

Ø участие в выставках, фестивалях, соревнованиях, учебно - исследовательских конференциях и т.д;

Ø умение работать по предложенным инструкциям;

Ø умения творчески подходить к решению задачи;

Ø умения довести решение задачи до работающей модели;

Ø умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

 

Технические характеристики модели робота – тираннозавра.

Робот собран из  технологического набора LEGO MINDSTORMS EV-3 45544 с использованием  1 модульного блока , из двух  больших и одного среднего мотора. Используемые датчики: ультразвуковой и датчики цвета.

 

            Повторить движение животного очень трудно, так как имеет много суставов и мышц. То есть , понятие по физике как  степени свободы. Для фиксации одного однородного твердого тела Нужно 3 степени свободы, следовательно очень много степеней свободы для сложного тела. Мы просто будем имитировать основные движения динозавра тираннозавра рекс. Ноги , туловища ( основного массы тела), хвоста, и головы.

            Для этого мы подключили  большой мотор к порту А и этот мотор будет двигать только две ноги. Мотор подключенный к порту D будет двигать туловище. Средний мотор двигает рот тираннозавра. Движение на двух ногах сильно отличается от движения на четырех. Расположения центра тяжести, длины ступни и тд. Центр тяжести в данной модели чуть перемещено вперед.

            Самое сложное это написание программы в LEGO MINDSTORMS EV-3, но не то, что в других языка программирования. ( Например В Паскале, СИ и тд), то есть легче.

            Вот пример простой программы.

            Программа состоит из двух циклов. Мощность и число оборотов поставили на малую величину, так  как при больших может сломать конструкцию.

Заключение.

Таким образом, в течение трех лет данный проект дал положительные результаты. Посещая кружок по робототехнике, у учащихся повысился уровень общего кругозора, культура общения, навыки коллективного творческого труда.

Дети стали творчески подходить к моделированию, выстраивать гипотезу и видеть реальный результат своей работы. И это положительно влияет на формирование личностного роста учащихся.

Однако, данный методическая разработка не является чем-то однажды написанным и далее живущим в законченном виде. Он может видоизменяться из года в год, от урока к уроку, корректироваться, дописываться, иногда исчезать целыми фрагментами. Непрерывность модификации материалов этого курса — естественный процесс. Это требования времени, ведь информационные и компьютерные технологии, все, что с ними связано, переживают взрывообразное развитие. Поэтому изменения и дополнения в эти материалы вносятся, и будут вноситься, постоянно.

Привлечение школьников к исследованиям в области робототехники, обмену технической информацией и начальными инженерными знаниями, развитию новых научно-технических идей позволит создать необходимые условия для высокого качества образования, за счет использования в образовательном процессе новых педагогических подходов и применение новых информационных и коммуникационных технологий. Понимание феномена технологии, знание законов техники, позволит выпускнику школы соответствовать запросам времени и найти своё место в современной жизни.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.                 Конституция РФ

2.                 Закон РФ «Об образовании» № 122-ФЗ в  действующей  редакции (Консультант плюс)

3.                 Федеральный компонент государственного стандарта общего образования. (Приказ МО от 5 марта 2004 г. № 1089);

4.                 Зверева В.И. Образовательная программа школы: структура, содержание, технология разработки/ М., педагогический поиск. Приложение к журналу «Завуч», 2008.

5.                 Кружок робототехники, [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/-lego-

6.                 В.А. Козлова, Робототехника в образовании [электронный ресурс]//http://lego.rkc-74.ru/index.php/2009-04-03-08-35-17, Пермь, 2011 г.

7.                  Lego Mindstorms Lego Mindstorms ev3 45544: Создавайте и программируйте роботов по вашему желанию. Руководство пользователя.

8.            Lego Mindstorms Lego Mindstorms ev3 45544: Создавайте и программируйте роботов по вашему желанию. Руководство пользователя

9.                  Методические аспекты изучения темы «Основы робототехники» с использованием Lego Mindstorms,

10.             Программа «Основы робототехники»,

Краткое описание документа:

Учебно-методические материалы (приложение к дополнительной образовательной программе «Робототехника») разработаны для руководителей кружков по робототехнике и предназначена для формирования практических умений и навыков использования базового набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 v 45544.

Учебно-методические материалы документ, фотографии, иллюстрации, проекты детей, доклады и другие графические материалы для самостоятельного выполнения.

Данный методический материал, основан на опыте трех лет работы с детьми в кружке по робототехнике.

Современный человек участвует в разработке, создании и потреблении огромного количества артефактов: материальных, энергетических, информационных. Соответственно, он должен ориентироваться в окружающем мире как сознательный субъект, адекватно воспринимающий появление нового, умеющий ориентироваться в окружающем, постоянно изменяющемся мире, готовый непрерывно учиться. Понимание феномена технологии, знание законов техники, позволит младшему школьнику соответствовать запросам времени и найти своё место в современной жизни. Особенно важно не упустить имеющийся у младшего школьника познавательный интерес к окружающим его рукотворным предметам, законам их функционирования, принципам, которые легли в основу их возникновения.

Программа «Робототехника» предназначена для того, чтобы положить начало формированию у учащихся начальной школы целостного представления о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире. Реализация данного курса позволяет стимулировать интерес и любознательность, развивать способности к решению проблемных ситуаций умению исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идеи, планировать решения и реализовывать их, расширить технический и математический словари ученика.