Проект "Игры для роботов"

Введение

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. Мы решили изучить данную науку, чтобы воплощать в роботах свои фантазии. Активно участвовать в муниципальных и республиканских соревнованиях по робототехнике.

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.

Создание роботов для соревнований «РобоКарусель» на республиканском этапе по робототехнике «РобоФест-2018» в г. Чебоксары для учащихся 7-9 класов.

• 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

конструктор со средой программирования LEGO MINDSTORMS NXT.

робототехника позволяет воплощать в роботах свои фантазии.

• умение программировать в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0,

• умение конструировать различные модели роботов,

• заинтересованность обучающихся школы в изучении Робототехники.

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.

• конструктор с программным обеспечением Lego Mindstorms NXT – 2 набора,

• АРМ ученика и учителя (компьютер, проектор, сканер, принтер)

Организационный этап (октябрь, ноябрь 2017г.) Знакомство с конструктором LEGO NXT и изучение основ программирования в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 Этап реализации проекта ( декабрь 2017 г., январь 2018 г.) 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. Заключительный этап (январь 2018 г.). Защита проекта. Демонстрация модели робота

Конструирование роботов.

Наша задача была создать роботов, для игр «РобоБоулинг» и «РобоСквош». Первая игра заключается в том, что робот должен выехать из зоны старта, ударить по мячам ( 3 шт., за каждый удар даётся 10 балов). Если же робот сбивает банку (банка считается сбитой, если она сдвинулась на 2 см), даётся 10 балов. Если же робот вернулся в зону старта, ещё добавляется 10 балов. В итоги можно заработать всего 130 балов. При постройке такого робота использовались балки и соединительные втулки различной величины и формы, два сервермотора, программируемый микрокомпьютер NXT 2.0 и соединительные провода. Для увеличения скорости использовали шестерёнки, по две на каждое колесо. В конструкции робота нужно было правильно подойти: к увеличению скорости, так как удар по мячу должен быть на столько сильным чтобы мяч мог сдвинуть банки. В конструкции робота должны были учитывать то, что робот должен точно подъехать к мячу и вернутся назад, в зону старта.

При конструировании второго робота использовались те же детали, только добавился ещё один двигатель, за счёт которого осуществлялся удар по шарику. К двигателю крепилась ракетка, составленная из балок. Вторая игра заключается в том, что робот должен выехать из зоны старта, подъехать к мячу таким образом, чтобы робот смог осуществить удар по шарику (10 балов), если шар попадает в дальнюю стенку робот получает 5 балов, если же в боковую 2 балла. Поэтому нужно осуществлять подъезд таким образом, чтобы при ударе шарик смог попасть сразу в три стенки. Тогда робот заработает 19 баллов.

Программирование робота.

Программирования робота проводилось в среде программирования NXT 2.0, на моноблоке. Для разработки программы был применён линейный алгоритм. Он был составлен из блоков движения, которые управляли двигателями, которые осуществляли движение робота и удар ракеткой по шарику. В результате такого программирования мы получили программу: (смотри приложение 1).

Тестирование робота.

Для тестирования было изготовлено два игровых поля. Их размеры и виды линий совпадали с размерами и видами линий, которые используются на соревнованиях по робототехнике. (смотри приложение 3). В результате тестирования программ были сделаны выводы: подъезд робота должен быть таким, чтобы после удара шарик ударился о боковую стенку под таким углом, чтобы смог отскочить к дальней стенки, а от неё к другой боковой.

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;

• 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.).

В ходе реализации проекта у нас сформировались умения и навыки: 1)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.); 2) создавать действующие модели роботов на основе конструктора LEGO; 3) создавать программы на компьютере на основе компьютерной программы MINDSTORMS NXT 2.0; 3) передавать (загружать) программы в NXT; 4) корректировать программы при необходимости; 5) демонстрировать технические возможности роботов; 6) излагать логически правильно действие своей модели (проекта).

В результате реализации проекта «Робот, движущийся по чёрной линии» у нас получилась модели роботов, которые можно успешно использовать на соревнованиях по робототехнике. Мы получили первые навыки программирования в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0.

Библиографический список

1. Программное обеспечение MINDSTORMS NXT 2.0 .

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

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

• http://lego.rkc-74.ru/

• http://www.lego.com/education/

• http://www.wroboto.org/

• http://www.roboclub.ru/

• http://robosport.ru/

• http://www.prorobot.ru/

Приложение 1

Программа для «РобоБоулинга»

Приложение 2

Программа для «РобоСквош»

Приложение 3При

4