"РОБОТ-СОРТИРОВЩИК" - творческий проект

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Ахматовская средняя общеобразовательная школа»

«Первый шаг в науку - 2017»

Секция естественнонаучного направления

РОБОТ-СОРТИРОВЩИК

Творческий проект

Автор проекта: Шушарин Александр Николаевич, ученик 6 класса МБОУ «Ахматовская СОШ».

Руководитель проекта: учитель математики и информатики МБОУ «Ахматовская СОШ» Кашкин Александр Валерьевич

с. Ахматово 2017

Введение.

Обоснование выбора темы

Каждый год на уровне Республики проходит олимпиада по робототехнике «РобоФест». В 2017 году в возрасте 11-12 лет проводились соревнования «Сортировщик». Чтобы принять участие в этой олимпиаде, нужно было создать робота и его запрограммировать.

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 «Сортировщик» на республиканском этапе по робототехнике «РобоФест-2017» в г. Чебоксары для младших школьников (11-12 лет). Формирование культуры конструкторско-исследовательской деятельности и освоение приемов конструирования, программирования и управления робототехническими устройствами (базовый набор конструктора LEGO MINDSTORMS Education NXT).

• 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.

Деятельность сортировщика используется во многих сферах, например, сортировка мусора, каких то готовых изделий в пищевом или промышленном производстве .

• 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)

1. Организационный этап (октябрь, ноябрь 2016г.)

• знакомство с конструктором LEGO NXT

• изучение основ программирования в среде LEGO MINDSTORMS

NXT 2.0

1. Этап реализации проекта ( декабрь 2016 г., январь 2017 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.

1. Заключительный этап (февраль 2017 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:

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 объекты (белые и чёрные банки, нужен датчик расстояния), 3) определять цвет банки (я использовал датчик освещённости), 4) забирать банку крюком (нужны балки для изготовления крюка, двигатель для движения крюка). 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) выезд из зоны старта, 2) движение по чёрной линии, 3) обнаружения банок, 4)захват роботом банок, 5) определения цвета банки, 6) движение робота по чёрной линии, в зависимости от цвета банки.

Все эти действия я запрограммировал с помощью объектного языка программирования NXT 2.0.

Тестирование робота

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

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 крюк установил с боку, тем самым роботу не нужно было делать поворот для захвата банки.

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.).

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).

В результате реализации проекта «Робот-сортировщик» у меня получилась модель робота, которую ещё нельзя использовать на соревнованиях по робототехнике. Она не оставляет банки в заданном месте. Я получили первые навыки программирования в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0.

• создание новых моделей роботов,

• участие в различных состязаниях робот,

• довести программу до конца.

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 .

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

• 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/

5