Программируемые роботы

Тематика: 
Автор: 
Мищенкова Полина, Гостев Герхард, Дроботов Артур, Серов Арсений
Руководитель: 
Озерова Екатерина Андреевна
Учреждение: 
МОУ «СОШ № 10» г. Ухта
Класс: 
4

В данном творческом проекте по робототехнике на тему "Программируемые роботы" ученики 4 класса школы дают краткое изложение теории робототехники, изучают програмирование роботов и создают программирование для сделанного ими робота.

Созданный учащимися проект по робототехнике "Программируемые роботы" направлен на реализацию поставленной цели - обучение основам робототехники и создание действующий модели программируемого робота.


Тема работы, выбранная автором проекта, очень актуальна, так как робототехника быстро становится неотъемлемой частью учебного процесса, она легко вписывается в школьную программу обучения по техническим предметам. Ключевые опыты в физике и математике можно наглядно показать с помощью LEGO роботов.

Предложенная автором исследовательская работа по робототехнике на тему "Программируемые роботы" будет интересна для учеников 3, 4 и 5 класса школы, увлекающихся робототехникой и лего-конструированием, поможет выявить у них интерес к роботостроению, програмированию и конструированию.

Оглавление

Введение
1. Теоретические сведения о робототехнике.
2. Работа над програмируемыми роботами.
Заключение
Библиографический список

Введение

Обоснование выбора темы. Появление в школе комплектов Робототехники LEGO Mindstorms NXT нас очень заинтересовало. Это не просто детская игра, а целая наука, объединяющая в себя физику, математику, информатику, английский язык. Мы решили изучить данную науку, чтобы воплощать в роботах свои фантазии.


Актуальность. Робототехника быстро становится неотъемлемой частью учебного процесса, она легко вписывается в школьную программу обучения по техническим предметам. Ключевые опыты в физике и математике можно наглядно показать с помощью LEGO роботов.

Робототехника поощряет мыслить творчески, анализировать ситуацию и применять критическое мышление для решения реальных проблем. Работа в команде и сотрудничество укрепляет коллектив, а соперничество на соревнованиях дает стимул к учебе. Возможность делать и исправлять ошибки в работе самостоятельно заставляет школьников находить решения без потери уважения среди сверстников. Робот не ставит оценок и не дает домашних заданий, но заставляет работать умственно и постоянно.

Различные языки программирования графическими элементами помогают школьникам мыслить логически и рассматривать вариантность действия робота. Обработка информации с помощью датчиков и настройка датчиков дают школьникам представление о различных вариантах понимания и восприятия мира живыми системами.

Цель проекта: обучение основам робототехники и создание действующий модели программируемого робота.

Задачи проекта:

  • познакомиться с конструктором LEGO NXT
  • изучить основы программирования в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0
  • сконструировать модель робота
  • создать программу для управления роботом
  • испытать полученного робота

Предмет исследования: конструктор со средой программирования LEGO MINDSTORMS NXT.

Гипотеза: робототехника позволяет воплощать в роботах свои фантазии.

Ожидаемые результаты:

  • умение программировать в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0;
  • умение конструировать различные модели роботов;
  • заинтересованность обучающихся школы в изучении Робототехники.

Методы реализации проекта:

1. Объяснительно-иллюстративный – предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с литературой и др);

2. Эвристический – метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.);

3. Проблемный – постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения;

4. Программированный – набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (компьютерный практикум);

5. Репродуктивный – воспроизводство знаний и способов деятельности (собирание моделей и конструкций по образцу, упражнения по аналогу);

6. Частично-поисковый – решение проблемных задач с помощью педагога;

7. Поисковый – самостоятельное решение проблем.

Материальные ресурсы:

  1. конструктор с программным обеспечением Lego Mindstorms NXT – 2 набора,
  2. АРМ ученика и учителя (компьютер, проектор, сканер, принтер)

Этапы разработки проекта:

I. Организационный этап

  • знакомство с конструктором LEGO NXT
  • изучение основ программирования в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0

II. Этап реализации проекта

  • разработка механизма робота на основе конструктора LEGO NXT.
  • составление программы для управления роботом в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0
  • тестирование модели робота, устранение дефектов и неисправностей.

III. Заключительный этап

  • защита проекта
  • демонстрация модели робота

Теоретические сведения о робототехнике

Робототехника – прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование.


Робототехника является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.

Активное участие и поддержка Российских и международных научно-технических и образовательных проектов в области робототехники позволит ускорить подготовку кадров, развитие новых научно-технических идей, обмен технической информацией и инженерными знаниями, реализацию инновационных разработок в области робототехники в России и по всему миру.

Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом.

Кроме того, по мере развития и совершенствования робототехнических устройств возникла необходимость в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей людей: роботах-сиделках, роботах-нянечках, роботах-домработницах, роботах - всевозможных детских и взрослых игрушках и т.д.

И уже сейчас в современном производстве и промышленности востребованы специалисты обладающие знаниями в этой области. Начинать готовить таких специалистов нужно в школе и с самого младшего возраста.

Поэтому, образовательная робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время. В качестве основного оборудования при обучении детей робототехнике в школах предлагаются конструкторы LEGO MINDSTORMS NXT.

LEGO Mindstorms NXT – это конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота.

Впервые представлен компанией LEGO в 1998 году.

С помощью этих наборов можно организовать высокомотивированную учебную деятельность по пространственному конструированию, моделированию и автоматическому управлению.

Программируемые роботы

На ступени реализации организационного этапа мы изучили:

  • основные компоненты конструкторов LEGO;
  • конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;
  • компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;
  • виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
  • виды имеющихся датчиков и принцип их работы;
  • основные приемы конструирования роботов;
  • конструктивные особенности различных роботов;
  • как передавать программы в NXT;
  • как использовать созданные программы;
  • приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.).

литература по робототехнике


Изучаем литературу по основам робототехники

программирование робота


Изучаем программирование в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0.

механизм робота


На этапе непосредственной реализации проекта мы занимались разработкой механизма робота на основе конструктора LEGO NXT.

Старались составить программу для управления роботом в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0. Здесь столкнулись с небольшой проблемой, вся программа только на английском языке и нужно было переводить все термины и команды с английского языка на русский.

Итак, мы получили первую нашу модель робота и составили программу для управления им.

Протестировали эту модель робота, нам она показалась слишком простой. Мы решили ее усовершенствовать. Для этой работы нам помог Интернет.

Очень сложная задача – составление и изменение программы.

Ну, вот и получилась машина, которая была в наших фантазиях. Она может двигаться во всех направлениях.

Теперь нужно протестировать ее работу.

тестирование машины

Мы довольны результатом. Получилось то, что мы хотели.

Заключение

В ходе реализации проекта у нас сформировались умения и навыки:

  • самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов и т.д.);
  • создавать действующие модели роботов на основе конструктора LEGO;
  • создавать программы на компьютере на основе компьютерной программы MINDSTORMS NXT 2.0;
  • передавать (загружать) программы в NXT;
  • корректировать программы при необходимости;
  • демонстрировать технические возможности роботов;
  • излагать логически правильно действие своей модели (проекта).

Вывод:
В результате реализации проекта «Программируемые роботы» у нас получилась модель автомобиля. Мы получили первые навыки программирования в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0.

Перспективы развития проекта

  • создание новых моделей роботов,
  • участие в различных состязаниях робот.

Библиографический список

Список литературы для учителя:

1. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 классов/Д.Г. Копосов. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 87 стр.

2. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.: Наука, 2010, 195 стр.

3. Образовательная робототехника в дополнительном образовании школьников: Методическое пособие/ Гинзбург Е.Е., Винокурова А.В. – Йошкар-Ола: ОАНО «Инфосфера», 2011. – 32 стр.

4. Программное обеспечение MINDSTORMS NXT 2.0 .

Список литературы для школьников:

1. Первый шаг в робототехнику: рабочая тетрадь для 5-6 классов / Д.Г. Копосов. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012

2. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.: Наука, 2010,

3. Образовательная робототехника в дополнительном образовании школьников: рабочая тетрадь/ Гинзбург Е.Е., Винокурова А.В. – Йошкар-Ола: ОАНО «Инфосфера», 2011


Если страница Вам понравилась, поделитесь ссылкой с друзьями: