«ROBOT»

Наука стремительно идет вперед, каждый день приносит новые открытия, в том числе, и в области робототехники. Эта область науки становится все более популярной, во всем мире, и в России, в том числе. Начиная от дронов, и заканчивая высокотехнологичными протезами, экзоскелетами, роботами для особо сложных и опасных работ, роботизированными автомобилями. В мире все больше роботов, и создавать более совершенные, более «умные» машины стремятся многие. Не только ученые, но и обычные люди, которым интересна робототехника. И дети тоже. Возникнув на основе кибернетики и механики, робототехника, в свою очередь, породила новые направления развития и самих этих наук.

Робототехника – это проектирование и конструирование всевозможных интеллектуальных механизмов – роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами.

На занятиях по робототехнике осуществляется работа с образовательными конструкторами серии LEGO Mindstorms NXT 2.0. Для создания программы, по которой будет действовать модель, используется специальный язык программирования NXT Program 2.0 и Robolab 2.9.4.

Образовательная программа по робототехнике «ROBOT» это один из интереснейших способов изучения компьютерных технологий и программирования. Во время занятий школьники учатся проектировать, создавать и программировать роботов. Командная работа над практическими заданиями способствует глубокому изучению составляющих современных роботов, а визуальная программная среда позволяет легко и эффективно изучать алгоритмизацию и программирование. В распоряжение детей предоставлены Лего-конструкторы, оснащенные специальным микропроцессором, позволяющим создавать программируемые модели роботов. С его помощью учащийся может запрограммировать робота на выполнение определенных функций. Дополнительным преимуществом изучения робототехники является создание команды единомышленников и ее участие в олимпиадах, конкурсах и соревнованиях по робототехнике, что значительно усиливает мотивацию учеников к получению знаний.

Актуальность программы продиктована временем. В настоящий момент в России развиваются нанотехнологии, электроника, механика и программирование. То есть созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники.

В педагогической целесообразности этой темы не приходиться сомневаться, так как дети научатся объединять реальный мир с виртуальным в процессе конструирования и программирования. Кроме этого, дети получат дополнительные знания в области физики, механики, электроники и информатики.

Отличительные особенности данной дополнительной общеобразовательной программы заключаются в том, что она предусматривает использование элементов дистанционного обучения. То есть автор размещает на специально созданном сайте программы свои мультимедийные интерактивные издания по робототехнике, как теоретической, так и практической направленности, в качестве домашней работы либо для окончательного усвоения материала полученного на очном занятии.

Педагоги

Городничева Нина Петровна, педагог дополнительного образования первой квалификационной категории

Образование высшее

Заслуженный учитель Российской Федерации, Почетный работник общего образования, награждена Почетной грамотой Министерства образования и науки Российской Федерации

Педагогический стаж 32 года

Подготовила победителей и призеров городских, областных и Всероссийских конкурсов и соревнований

Содержание программы

Учебно-тематический план 1 года обучения

Вводное занятие (в том числе техника безопасности)
Тема 1. Робототехника для начинающих, базовый уровень
Тема 2. Начало работы с конструктором
Тема 3. Червячная передача и ее свойства
Тема 4. Программное обеспечение NXT
Тема 5. Первая модель.
Тема 6. Самостоятельное конструирование робота к соревнованиям
ИТОГОВОЕ ЗАНЯТИЕ

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 2 ГОДА ОБУЧЕНИЯ

Вводное занятие. Введение в робототехнику. Инструктаж по технике безопасности.
Тема 1. Повторение изученного
Тема 2. Передаточные механизмы. Разновидности ременных и зубчатых передач
Тема 3. Червячная передача и ее свойства
Тема 4. Движение со смещенным центром: эксцентрики. Понятие кривошипно-шатунного механизма
Тема 5. Дифференциальная передача
Тема 6. Программно-управляемые модели
ИТОГОВОЕ ЗАНЯТИЕ

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ГОДА 3 ОБУЧЕНИЯ

Вводное занятие Инструктаж по технике безопасности.
Тема 1. Новое в робототехнике.
Тема 2 Червячная передача и ее свойства
Тема 3. Программно-управляемые модели
Тема 4. Знакомство с языком RobotC.
Тема 5. Применение регуляторов (задачи стабилизации, поиска объекта, движение по заданному пути).
Тема 6. Элементы ТАУ (релейный многопозиционный регулятор, пропорциональный регулятор, дифференциальный регулятор,)
Тема 7. Роботы-андроиды (построение и программирование роботов на основе сервоприводов, сервоконтроллеров и модулей датчиков)
Тема 8. Трехмерное моделирование (Создание трехмерных моделей конструкций из Lego)
Тема 9. Творческие проекты (Разработка творческих проектов на свободную тематику. Одиночные и групповые проекты.
ИТОГОВОЕ ЗАНЯТИЕ

Цели программы

Цель программы: создание условий для изучения основ алгоритмизации и программирования с использованием интеллектуального конструктора, развития научно-технического и творческого потенциала личности ребёнка путём организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно-технического конструирования и основ робототехники.

 Задачи:

1. Стимулировать мотивацию учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую личность ребенка.

2. Способствовать развитию интереса к технике, конструированию,программированию, высоким технологиям.

3. Способствовать развитию конструкторских, инженерных и вычислительных навыков.

4. Развивать мелкую моторику.

5. Способствовать формированию умения достаточно самостоятельно.

Обучающие:

- обучить учащихся комплексу базовых технологий, применяемых при создании роботов, основным принципам механики;

- обучить современным разработкам по робототехнике в области образования

- способствовать освоению конструирования роботов на базе интеллектуального робототехнического конструктора;

– помочь освоить среду программирования микроконтроллеров;

– способствовать обучению составления программ управления интеллектуальными робототехническими устройствами;

 Воспитывающие:

- формировать творческое отношение по выполняемой работе;

-способствовать воспитанию характера и самодисциплины, активной жизненной позиции детей средствами технического творчества,

- воспитывать умение работать в коллективе.

 Развивающие:

- развивать творческую инициативу и самостоятельность;

- развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание, моторику, способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном.

Результат программы

Ожидаемые результаты программы

 По окончанию 1 курса обучения учащиеся должны

ЗНАТЬ:

- 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.

УМЕТЬ:

- проводить сборку робототехнических средств с применением LEGO конструкторов;

- создавать программы для робототехнических средств при помощи специализированных визуальных конструкторов.

 По окончанию 2 курса обучения учащиеся должны

ЗНАТЬ:

- основы программирования с помощью NXT Program 2.0 и Robolab 2.9.4.

- способы программирования линейных и циклических алгоритмов;

- взаимодействия механических узлов робота с электронными и оптическими устройствами;

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

УМЕТЬ:

- выстраивать линейные и циклические алгоритмы для конкретных моделей;

- создавать программы отталкиваясь от конкретных поставленных задач;

- создавать различные модели роботов (робота-футболиста, «сумо», сортировщика, робота для кёрлинга);

- уметь программировать созданных роботов (робота-футболиста, «сумо», сортировщика, робота для кёрлинга) для выполнения конкретных задач

 По окончанию 3 курса обучения учащиеся должны:

 ЗНАТЬ:

 - микрокомпьютер устройство микрокомпьютера, датчика, сенсора, порта, разъема, USB кабель;

- основы конструирования и программирования с помощью NXT Program 2.0 и Robolab 2.9.4.роботов;

-  методы запуска прикладных программ, редакторы, тренажеры;

- создавать реально действующие модели роботов при помощи

специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

- создавать программы на компьютере для различных роботов;

- корректировать программы при необходимости;

- демонстрировать технические возможности роботов;

- запускать прикладные программы, редакторы, тренажеры;

- представлять одну и ту же информацию различными способами;

- осуществлять поиск, преобразование, хранение и передачу

информации, используя указатели, каталоги, справочники, Интернет.

- уметь пользоваться интерфейсом, иконкой, программным обеспечением;

- уметь пользоваться интерфейсом программного обеспечения Mindstorms NXT.

- способы создания программ для выполнения различных действий конкретными моделями;

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

 УМЕТЬ:

- создавать реально действующие модели роботов при помощи

- специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

- создавать программы на компьютере для различных роботов;

- корректировать программы при необходимости;

- демонстрировать технические возможности роботов;

- запускать прикладные программы, редакторы, тренажеры;

- представлять одну и ту же информацию различными способами;

- осуществлять поиск, преобразование, хранение и передачу информации, используя указатели, каталоги, справочники, Интернет.

- уметь пользоваться интерфейсом, иконкой, программным обеспечением;

- уметь пользоваться интерфейсом программного обеспечения Mindstorms NXT.

- способы создания программ для выполнения различных действий конкретными моделями;

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

Ожидаемые результаты программы и способы определения их результативности заключаются в следующем:

- результаты работы учащихся будут зафиксированы на фото и видео в момент демонстрации созданных ими роботов из имеющихся в наличии учебных конструкторов по робототехнике;

- фото и видео материалы по результатам работы учащихся будут представлены для участия на фестивалях и олимпиадах разного уровня.

Материально-техническая база

Материально-техническое обеспечение программы

1. Компьютерный класс – на момент программирования робототехнических средств, программирования контроллеров конструкторов, настройки самих конструкторов, отладки программ, проверка совместной работоспособности программного продукта и модулей конструкторов LEGO.

2. Наборы конструкторов:

- LEGO Mindstorm NXT 2.0 – 8 шт (основные);

LEGO Mindstorm NXT 2.0 – 8 шт (резервные);

- программный продукт – по количеству компьютеров в классе;

- поля для проведения соревнования роботов –1 шт.;

- зарядное устройство для конструктора – 3 шт.

- ящик для хранения конструкторов – 1 шт.