Класс: 7-8
Тема урока: БПЛА. Базовые принципы, полет в автоматическом режиме, создание подставки для дрона.
DJI Ryze Tello посредством 3д печати.
Тип урока: ознакомления с новым материалом, применения новых знаний и умений на практике.
Оборудование: интерактивная доска, квадрокоптер, планшет, 3д принтер.
Цель урока – познакомить обучающихся с новым быстро развивающимся направлением 3D-моделирование и 3D-печать, познакомить учащихся с основными понятиями и принципами полёта квадрокоптера, познакомить учащихся с приложением Tello Edu
Задачи урока:
Сформировать представление о 3D-печати и 3D-принтерах;
Показать реальные модели, напечатанные на 3D-принтере;
Познакомить обучающихся со сферами применения 3D-печати;
Научить создавать простейшие 3D-модели;
Познакомить учащихся с видами квадрокоптеров;
Научить составлять простую программу для автоматического полета квадрокоптера;
Дать первоначальные знания о конструкции беспилотных летательных аппаратов;
Развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание, способность логически мыслить, анализировать, концентрировать внимание на главном;
Развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;
Характеристика учебных возможностей и предшествующих достижений обучающихся класса:
Предметные УУД:
умеют конструировать изделие на уроке технологии;
Познавательные УУД:
поиск и выделение необходимой информации; применение методов информационного поиска с помощью компьютерных средств;
осознанное и произвольное построение речевого высказывания в устной и письменной форме;
выбор наиболее современных программ для решения задач конструирования изделия;
рефлексия способов и условий действия, совместная диагностика и коррекция результатов деятельности;
постановка и формулирование проблемы, самостоятельное создание алгоритмов деятельности при решении проблем творческого и поискового характера.
Личностные УУД:
личностное, профессиональное, жизненное самоопределение;
принятие собственного независимого решения на этапах разработки и создания конструкции изделия;
формирование своего видения проблем на этапах программирования дронов.
Коммуникативные УУД:
планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками – определение целей, функций участников, способов взаимодействия;
постановка индикаторов — «наталкивание» ребенка на осознание проблемы, помощь в совместном поиске вариантов ее решения.
Ход урока.
Что такое 3D печать и 3D принтер
С начала нового тысячелетия понятие «3D» прочно вошло в нашу повседневную жизнь. В первую очередь, мы связываем его с киноискусством, фотографией или мультипликацией. Но едва ли сейчас найдётся человек, который хотя бы раз в жизни не слышал о такой новинке, как 3D-печать. Но сначала немного истории. Хоть и много стали говорить о 3D печати только последние несколько лет, на самом деле эта технология существует уже достаточно давно. В 1984 году компания Charles Hull разработала технологию трёхмерной печати для воспроизведения объектов с использованием цифровых данных, а двумя годами позже дала название и запатентовала технику стереолитографии.
Тогда же эта компания разработала и создала первый промышленный 3D принтер. Впоследствии эстафету приняла компания 3D Systems, разработавшая в 1988 году модель принтера для 3Д печати в домашних условиях SLA – 250. В том же году компанией Scott Grump было изобретено моделирование плавлеными осаждениями. После нескольких лет относительного затишья, в 1991 году компания Helisys разрабатывает и выпускает на рынок технологию для производства многослойных объектов, а через год, в 1992, в компании DTM выходит в свет первая система селективного лазерного спаивания.
Затем, в 1993 году основывается компания Solidscape, которая и приступает уже к серийному производству принтеров на струйной основе, которые способны производить небольшие детали с идеальной поверхностью, причём при относительно небольших затратах.
Тогда же Массачусетский университет патентует технологию трёхмерной печати, подобную струйной технологии обычных 2D принтеров. Но, пожалуй, пик развития и популярности 3D печати всё же пришёлся на новый, 21 век.
В 2005 году появился первый 3D принтер, способный печатать в цвете, это детище компании Z Corp под названием Spectrum Z510, а буквально через два года появился первый принтер, способный воспроизводить 50% собственных комплектующих. В настоящее время круг возможностей и сфер применения 3Д печати постоянно растёт. Этим технологиям оказалось подвластно всё — от кровеносных сосудов до коралловых рифов и мебели. Впрочем, о сферах применения данных технологий мы поговорим чуть позже.
Итак, что же представляет из себя печать на 3d принтере?
Вкратце — это построение реального объекта по созданному на компьютере образцу 3D модели. Затем цифровая трёхмерная модель сохраняется в формате STL-файла, после чего 3D принтер, на который выводится файл для печати, формирует реальное изделие.
Сам процесс печати – это ряд повторяющихся циклов, связанных с созданием трёхмерных моделей, нанесением на рабочий стол (элеватор) принтера слоя расходных материалов, перемещением рабочего стола вниз на уровень готового слоя и удалением с поверхности стола отходов.
Циклы непрерывно следуют один за другим: на первый слой материала наносится следующий, элеватор снова опускается и так до тех пор, пока на рабочем столе не окажется готовое изделие.
Как работает 3D принтер?
Применение трехмерной печати – это серьезная альтернатива традиционным методам прототипирования и мелкосерийному производству. Трёхмерный, или 3д-принтер, в отличие от обычного, который выводит двухмерные рисунки, фотографии и т. д. на бумагу, даёт возможность выводить объёмную информацию, то есть создавать трёхмерные физические объекты. На данный момент оборудование данного класса может работать с фотополимерными смолами, различными видами пластиковой нити, керамическим порошком и металлоглиной. Что такое 3d принтер?
В основу принципа работы 3d принтера заложен принцип постепенного (послойного) создания твердой модели, которая как бы «выращивается» из определённого материала, о котором будет сказано немного позже. Преимущества 3D печати перед привычными, ручными способами построения моделей — высокая скорость, простота и относительно небольшая стоимость.
Например, для создания 3D модели или какой-либо детали вручную может понадобиться довольно много времени — от нескольких дней до месяцев. Ведь сюда входит не только сам процесс изготовления, но и предварительные работы — чертежи и схемы будущего изделия, которые всё равно не дают полного видения окончательного результата.
В итоге значительно возрастают расходы на разработку, увеличивается срок от разработки изделия до его серийного производства.
3D технологии же позволяют полностью исключить ручной труд и необходимость делать чертежи и расчёты на бумаге — ведь программа позволяет увидеть модель во всех ракурсах уже на экране, и устранить выявленные недостатки не в процессе создания, как это бывает при ручном изготовлении, а непосредственно при разработке и создать модель за несколько часов.
Базовые понятия
Квадрокоптеры бывают разные, но всех их объединяют четыре несущих винта: Не смотря на кажущуюся симметрию, пилоту очень важно различать, где у квадрокоптера перед (показан стрелкой). Здесь, как у радиоуправляемых моделей автомобилей: при команде «вперед» квадрокоптер летит не туда, куда смотрит пилот, а туда, куда направлен воображаемый нос квадрокоптера.
Разберемся, как наш квадрокоптер устроен внутри.
Углы тангажа, крена и рыскания (pitch, roll, yaw) — углы, которыми принято определять и задавать ориентацию квадрокоптера в пространстве.
Иногда слово «угол» опускают и просто говорят: тангаж, крен, рыскание. Но согласно Википедии это не совсем точно. Полет квадрокоптера в необходимом направлении достигается изменением этих трех углов. Например, чтобы полететь вперед квадрокоптер должен наклониться за счет того, что задние моторы закрутятся чуть сильнее передних:
Газ квадрокоптера — среднее арифметическое между скоростями вращения всех моторов. Чем больше газ, тем больше суммарная тяга моторов, тем сильнее они тащат квадрокоптер вверх (НЕ ВПЕРЕД!!! «Тапок в пол» здесь означает наискорейший подъем). Обычно измеряется в процентах: 0% — моторы остановлены, 100% — вращаются с максимальной скоростью. Газ висения — минимальный уровень газа, который необходим, чтобы квадрокоптер не терял высоту.
Квадрокоптер держит те углы, которые ему задаются с пульта не зависимо от внешних факторов.
Направление вращения винтов выбирается не случайно. Если бы все моторы вращались в одну сторону, квадрокоптер вращался бы в противоположную из-за создаваемых моментов. Поэтому одна пара противостоящих моторов всегда вращается в одну сторону, а другая пара — в другую. Эффект возникновения моментов вращения используется, чтобы изменять угол рыскания: одна пара моторов начинает вращаться чуть быстрее другой.
LFW — left front clockwise rotation (левый передний, вращение по часовой стрелке)
RFC — right front counter clockwise rotation (правый передний, вращение против часовой стрелке)
LBC — left back counter clockwise rotation (левый задний, вращение против часовой стрелке)
RBW — right back clockwise rotation (правый задний, вращение по часовой стрелке)
Ребята, собранные вместе за круглым столом,
высказываются одним предложением, выбирая начало фразы из рефлексивного экрана на доске:
сегодня я узнал…
было интересно…
было трудно…
я выполнял задания…
я понял, что…
теперь я могу…
я почувствовал, что…
я приобрел…
я научился…
у меня получилось …
я смог…
я попробую…
меня удивило…
урок дал мне для жизни…
мне захотелось…
525
83 293 
