Муниципальное
казенное общеобразовательное учреждение "Колодезянская СОШ"
Конспект
урока робототехники
на
тему:
«Движение
по линии: релейный регулятор»
учитель
робототехники
Дорошина
А. М.
2015
Конспект
урока на тему: «Движение по линии: релейный регулятор»
Урок из курса
робототехники, раздел – «Датчики». На уроке ученики строят робота, используя
датчик освещенности, из конструктора LEGO Mindstorms 9797. Затем составляют в
среде программирования NXT-G программу, загружают ее в робота и демонстрируют
выполнение составленной программы. Далее обучающиеся модифицируют программу,
добиваясь при этом большей скорости движения робота. В конце урока проходят
минисоревнования.
Цели:
- ознакомление с
робототехникой с помощью конструктора LEGO Mindstorms 9797;
- ознакомление с
датчиком освещенности, принципом его работы конструктора LEGO Mindstorms
9797;
- систематизация
знаний по теме «Алгоритмы» (на примере составленной программы для работы Робота NXT);
- усвоение понятий
алгоритм, исполнитель, дать представление о составлении простейших
алгоритмов в среде NXT-G.
В ходе
занятия обучающиеся должны продемонстрировать следующие результаты в виде
универсальных учебных действий:
- Регулятивные:
- систематизировать
и обобщить знания по теме «Алгоритмы» для успешной реализации
алгоритма работы собранного робота;
- Научиться
программировать роботов с помощью среды программированияNXT-G.
- Познавательные:
- Изучение
робототехники, знакомство с датчиком освещенности, создание собственного
робота, умение программировать с помощью среды
программирования NXT-G;
- экспериментальное
исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов на скорость
движения робота.
- Коммуникативные: развить
коммуникативные умения при работе в группе или команде.
- Личностные: развитие
памяти и мышления, возможность изучения робототехники в старших классах.
Тип урока: комбинированный
Вид урока: практическая
работа
Оборудование:
мультимедиа проектор, секундомеры, конструктор LEGO Mindstorms 9797 (5 шт.), в набор
которого входят 431 элемент, включая программируемый блок управления NXT, 3
сервомотора, датчики звука, расстояния, касания и освещенности.
План
урока:
1.
Организационный момент (2 мин)
2.
Повторение теоретического материала предыдущего урока (5 мин)
3.
Практическая работа: разработка алгоритма для робота (21 мин)
4.
Подведение итогов урока. Минисоревнования. Рефлексия (10 мин)
5.
Этап информации о домашнем задании (2 мин)
Ход урока:
1.
I.
Организационный момент.
Проверка присутствующих.
Раздача роботов, собранных на прошлом уроке.
Учитель:
Добрый день, ребята! На прошлом уроке мы с вами собирали трехколесных роботов,
используя датчик освещенности.
Сегодня мы продолжим
изучение темы «Датчики», познакомимся с одним из самых распространенных
исполнителей алгоритмов «вживую» - настоящим роботом, составим для него
простейшую программу для движения по линии. Затем будем изменять параметры
программы, чтобы добиться большей скорости движения. А в конце урока проведем
минисоревнования, чтобы выяснить, чей робот едет быстрее.
II.
Повторение теоретического материала предыдущего урока.
Учитель:
Ребята, на прошлом уроке мы рассмотрели простейший алгоритм движения (мы его
назвали «Алгоритм №1») по линии и собрали роботов. Прежде чем
начать составлять программу, давайте ответим на следующие вопросы:
1.
Что выполняет датчик освещенности?
2.
На какой высоте от поверхности поля и под каким углом лучше всего
его крепить?
3.
По какой траектории едет робот при исполнении простейшей программы
(алгоритм №1) движения по линии и почему?
4.
Что такое средняя освещенность и по какой формуле она
рассчитывается?
Обучающиеся отвечают на
предложенные вопросы, а учитель демонстрирует правильные ответы на слайдах.
III.
Практическая работа: разработка алгоритма для робота
Учитель: Теперь
давайте обратимся к нашим роботам (на данном уроке это трехколесные роботы,
созданные по принципу робота-пятиминутки, которые мы собирали на прошлом
занятии). Предлагаю вам составить для них программу для движения по линии
(релейный регулятор) и продемонстрировать ее выполнение.
Рекомендации: Показания
датчиков снимаются на учительском компьютере, т.к. там расположено поле (или в
другом более удобном месте, которое выберет учитель) и уровень освещенности
может меняться. Стоит обратить внимание на погоду: при солнечной погоде
необходимо затемнить окна и постараться создать максимально равномерный уровень
освещенности хотя бы в зоне расположения поля с траекторией движения.
Учитель: Сначала
определим, какие команды нам понадобятся, как и какие сервомоторы должны
вращаться и, какое время, а также последовательность выполнения команд. Также
нам предстоит откалибровать датчик освещенности: снять показания датчика на
самом светлом и самом темном (на линии) месте поля для расчета средней
освещенности, на которую будет ориентироваться робот при движении.
Средний уровень
освещенности будем рассчитывать по формуле:
Iср=(Iсв+Iтем)/2
Далее нам это значение
понадобится в переключателе, настроенном на датчик освещенности.
Примечание: возможные
причины, по которым обучающиеся не смогут снять показания с датчика
освещенности:
1. Не включен
блок NXT.
2. Не загружена пробная
программа.
3. Номер порта датчика в
программе не соответствует номеру порта датчика на роботе.
Задание 1:
написать программу релейного регулятора (алгоритм №1) для движения по линии.
Правильный вариант:
Примечание: скорость
движения в каждом отдельном случае будет разная во всех группах, т.к.
расположение датчиков скорее всего будет разное (конструкционное различие). А
также, точность измерений тоже будет разная.
Траектория движения робота
будет следующая:
Задание 2: изменить
созданный алгоритм таким образом, чтобы скорость движения робота по заданной
траектории увеличилась, а амплитуда линии движения уменьшилась (стала более
сглаженной).
Правильный вариант:
Примечание: в
представленном в задании 1 алгоритме, вместо остановки колес, их включаем, но с
очень маленькой мощностью (например 10). Скорость же другого колеса
выставляется максимальной – 100. Подбирая мощность медленно вращающегося
колеса, можно добиться большей скорости движения, используя данный алгоритм.
Траектория движения робота
будет следующая:
IV.
Подведение итогов урока. Минисоревнования. Рефлексия.
Итак, ребята, давайте
подведем итоги нашей работы. Для этого мы проверим, какое время требуется
каждому роботу для проезда линии на нашем поле. Приготовьте секундомеры и по
очереди запускаем роботов.
В ходе данного мероприятия
командам присваиваются места: 1,2,3,4,5.
V. Этап
информации о домашнем задании.
Запишите домашнее задание: Изобразить
рассмотренный на уроке алгоритм в виде блок-схемы.
Задание обязательно будет
оценено!
Спасибо за урок! До
свидания, ребята.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.