Олимпиады для учителей, учеников и дошкольников! Специальные наградные, результаты сразу, комфортное участие.

СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Выбрать материалы

Скидки до 50 % на комплекты
только до

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Был в сети 19.06.2024 12:20

Кашкин Александр Валерьевич

учитель математики

58 лет

1 459

35 408

Подписчики

Подписки

Местоположение

Россия, Ахматово

Специализация

Информатика

Математика

Физика

Обо мне Блог Файлы Тесты Галерея Активность Награды

Проект "Робот-счётчик"

Категория: Внеурочка

09.10.2022 16:40

Проект был реализован на соревнованиях по робототехнике.

Просмотр содержимого документа
«Проект "Робот-счётчик"»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Ахматовская средняя общеобразовательная школа»

Алатырского района Чувашской Республики

«Робот-счётчик»

Выполнили: Шушарин Александр, ученик 7-го класса МБОУ «Ахматовская СОШ» Алатырского района ЧР.

Научный руководитель: Кашкин А.В., учитель математики и информатики МБОУ «Ахматовская СОШ» Алатырского района ЧР.

с. Ахматово 2018

Введение.

Обоснование выбора темы

Каждый год на уровне Республики проходит олимпиада по робототехнике «РобоФест». В 2018 году для учащихся 7-9 классов проводились соревнования «РобоКарусель». Чтобы принять участие в этой категории, нужно было создать три робота и запрограммировать их. Одним из трёх роботов был создан робот-счётчик

Актуальность

«РобоФест» – крупнейший в Европе и один из крупнейших в мире фестивалей, ежегодно собирающий лучших участников научно-технического творчества в возрасте от 6 до 30 лет, которые представляют свои уникальные разработки. Идея его проведения родилась у Олега Дерипаска в 2007 году при посещении Североамериканских всемирных соревнований роботов FIRST (For Inspiration and Recognition of Science and Technology – «Развитие и поощрение интереса к науке и технике»). В России на тот момент не было единой программы поддержки робототехники и инженерных специальностей. При этом наша страна всегда была знаменита своими физиками, математиками, изобретателями, инженерами. Возродить престиж инженерных профессий в России, привить интерес к ним со школьной скамьи – ключевые задачи «РобоФеста». XXI век немыслим без роботов. Они работают повсюду: в космосе, военной промышленности, медицине, во всех отраслях производства, в образовании и быту. Для создания механизмов, оживленных компьютерным интеллектом (роботов), необходимо новое поколение инженеров. Один из способов повысить престиж инженерных профессий и поддержать талантливую молодежь – это Всероссийский робототехнический фестиваль «РобоФест».

Цель проекта:

Создание робота для соревнований «РобоКарусель» на республиканском этапе по робототехнике «РобоФест-2018» в г. Чебоксары для учащихся 7-9 классов. Формирование культуры конструкторско-исследовательской деятельности и освоение приемов конструирования, программирования и управления робототехническими устройствами (базовый набор конструктора LEGO MINDSTORMS Education NXT).

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
получить навык в работе с датчиками освещённости, проанализировать их работу.
испытать полученного робота

Предмет исследования:

конструктор со средой программирования LEGO MINDSTORMS NXT.

Гипотеза: Робототехника – область техники, связанная с разработкой и применением роботов, также компьютерных систем для управления ими, сенсорной обратной связи и обработки информации. Роботы и робототехнические системы предназначены для выполнения рабочих операций от микро до макро размерностей, в том числе с заменой человека на тяжелых, утомительных и опасных работах. Существует много типов робототехнических устройств: роботы-манипуляторы, мобильные роботы, шагающие роботы, средства помощи инвалидам и др. Робот представляет собой машину автоматического действия, которая объединяет в себе свойства машин рабочих и информационных, являясь таким образом принципиально новым видом машин. К функциям, которыми в первую очередь должен обладать робот, можно отнести следующие четыре. Первая – функция манипулирования и перемещения. Манипулируя предметами, робот должен выполнять полезную работу и обеспечивать свое перемещение. Второй функцией является функция определения состояния внешней среды. Робот должен обладать органами чувств, позволяющими ему «видеть», «осязать», «чувствовать» силу, «распознавать» объекты и др. К третьей функции относится функция осмысления и принятия решения. Она даѐт возможность планировать последовательность операций, необходимых для достижения цели, заданной человеком, а также для осуществления соответствующего управления. И наконец, четвертой функцией является функция диалога, при реализации которой обеспечивается эффективная связь человека с роботом. С помощью комплексной реализации этих четырех функций можно создать робота. Ожидаемые результаты

умение программировать в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0,
умение конструировать различные модели роботов,
получить навыки в работе с датчиками освещённости,
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:

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

Этапы разработки проекта:

Организационный этап (октябрь, ноябрь, декабрь 2017г.)

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

NXT 2.0

Этап реализации проекта ( 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

Основная часть.

Теоретические положения

В результате изучения конструктора LEGO MINDSTORMS NXT я выяснил, что конструктор состоит из 431 элемента ( смотри приложение 1).

Конструирование.

Сначала я создал робота теоретически, т.е. я определил, какие операции он будет выполнять: 1) двигаться по чёрной линии (нужно два датчика освещённости, два двигателя), 2) определять перекрёстки, где расположены белые и чёрные банки ( определяют те же два датчика освещённости), 3) определять цвет банки (я использовал датчик освещённости), 4) для нахождения банок нужен третий двигатель, на котором с помощью балки закреплён датчик освещённости. Потом я продумал, как соединить все эти элементы с помощью различных соединительных втулок и балок.

Программирование.

При написании программы я учёл все те действия, которые должен выполнять робот и их последовательность. В результате у меня программа была разбита на части: 1) проезд по чёрной линии, 2) остановка на поперечной чёрной линии, 3) подведение датчика освещённости к банкам, 4)определение цвета банки, 5) подсчёт количества банок определённого цвета, 6) вывод результатов на экран дисплея NXТ, 7) остановка за чертой финиша. Все эти действия я запрограммировал с помощью объектного языка программирования NXT 2.0. ( смотри приложение 2).

Тестирование робота

Для тестирования робота было сделано игровое поле (близкое к настоящему). (Смотри приложение 3).

В результате тестирования я сделал вывод, что для плавного движения робота по чёрной линии нужно использовать программу, в которой мощность двигателей устанавливается в результате показания датчиков освещённости. Так же я установил, что точность определения цвета банки зависит от точности подвода датчика освещённости к банке. Для этого робот должен встать ровнее на чёрной линии.

Реализация проекта

На ступени реализации организационного этапа я изучил:

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.).

Заключение

В ходе реализации проекта у меня 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 «Робот-счётчик» у меня получилась модель робота, которую ещё нельзя использовать на соревнованиях по робототехнике. Она определяет только белые и чёрные банки в заданном месте, а на соревнованиях кроме белых и чёрных выставляются красные, синие, зелёные и жёлтые. Для определения других цветов нужен датчик цвета, которого у нас нет. Я получил первые навыки программирования в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0.. Глубоко изучил датчики освещённости.

Перспективы развития проекта

создание новых моделей роботов,
участие в различных состязаниях по робототехнике,
довести программу до конца.

Библиографический список

Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.: Наука, 2010, 195 стр.
Образовательная робототехника в дополнительном образовании школьников: Методическое пособие/ Гинзбург Е.Е., Винокурова А.В. – Йошкар-Ола: ОАНО «Инфосфера», 2011. – 32 стр.

Интернет ресурсы:

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/.