Главная страница
Анализ
Анкета
архив
Бизнес-план
Биография
Бюллетень
Викторина
Глава
Диплом
Доклад
Задача

Программируемые роботы


Скачать 83.91 Kb.
НазваниеПрограммируемые роботы
Дата29.04.2016
Размер83.91 Kb.
ТипДокументы



Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 3 п.Советский»
Программируемые роботы

творческий проект

Авторы проекта:

обучающиеся 11Б класса

Григорьев Алексей,

Казанцев Сергей,

Ряпасов Антон,

Софронов Сергей
Руководитель:
учитель физики и информатики
Костюнина Ольга Анатольевна

Советский, 2013

Оглавление


Оглавление 2

Введение 3

Обоснование выбора темы 3

Актуальность 3

Цель проекта: 3

Задачи проекта: 3

Предмет исследования: 4

Гипотеза: 4

Ожидаемые результаты 4

Методы реализации проекта: 4

Материальные ресурсы: 4

Этапы разработки проекта: 4

Основная часть 6

Теоретические положения 6

Реализация проекта 6

Заключение 12

Вывод 12

Перспективы развития проекта 12

Библиографический список 13

Список литературы для учителя: 13

Список литературы для школьников: 13

Интернет ресурсы: 13



Введение

Обоснование выбора темы


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 язык. Мы решили изучить данную науку, чтобы воплощать в роботах свои фантазии.

Актуальность


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.

Цель проекта:


обучение основам робототехники и создание действующий модели программируемого робота

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

  • испытать полученного робота



Предмет исследования:


конструктор со средой программирования LEGO MINDSTORMS NXT.

Гипотеза:


робототехника позволяет воплощать в роботах свои фантазии.

Ожидаемые результаты


  • умение программировать в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0,

  • умение конструировать различные модели роботов,

  • 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:


  1. Организационный этап (сентябрь-октябрь 2012 г)

  • знакомство с конструктором LEGO NXT

  • изучение основ программирования в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0

  1. Этап реализации проекта (ноябрь-декабрь 2012 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 (январь 2013 г)

  • защита проекта

  • демонстрация модели робота



Основная часть

Теоретические положения


Робототехника – прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование.

Робототехника является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. Активное участие и поддержка Российских и международных научно-технических и образовательных проектов в области робототехники позволит ускорить подготовку кадров, развитие новых научно-технических идей, обмен технической информацией и инженерными знаниями, реализацию инновационных разработок в области робототехники в России и по всему миру.

Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом. Кроме того, по мере развития и совершенствования робототехнических устройств возникла необходимость в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей людей: роботах-сиделках, роботах-нянечках, роботах-домработницах, роботах - всевозможных детских и взрослых игрушках и т.д. И уже сейчас в современном производстве и промышленности востребованы специалисты обладающие знаниями в этой области. Начинать готовить таких специалистов нужно в школе и с самого младшего возраста. Поэтому, образовательная робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время. В качестве основного оборудования при обучении детей робототехнике в школах предлагаются конструкторы LEGO MINDSTORMS NXT.

LEGO Mindstorms NXT – это конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота.

Впервые представлен компанией LEGO в 1998 году.

С помощью этих наборов можно организовать высокомотивированную учебную деятельность по пространственному конструированию, моделированию и автоматическому управлению.

Реализация проекта


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;

  • 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.).



Изучаем литературу по основам робототехники



Изучаем программирование в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0

На этапе непосредственной реализации проекта мы занимались разработкой механизма робота на основе конструктора LEGO NXT.



Старались составить программу для управления роботом в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0. Здесь столкнулись с небольшой проблемой, вся программа только на английском языке и нужно было переводить все термины и команды с английского языка на русский.

Итак, мы получили первую нашу модель робота и составили программу для управления им.


Протестировали эту модель робота, нам она показалась слишком простой. Мы решили ее усовершенствовать. Для этой работы нам помог Интернет.

Получилась машина управляемая пультом, соединенным с ней.



Сборка новой машины.


Результат новых усилий.
Провода оказались короткими, и пользоваться таким пультом неудобно. Так возникла новая проблема, которую нужно было решить.

Мы изменили пульт управления и сделали его беспроводным. Составили программы для управления машиной и работы пульта. Но в этот раз машина могла двигаться только вперед и поворачивать вправо-влево. Опять проблема – как заставить ее двигаться еще и назад?

Пришлось еще раз изменять устройство пульта и менять программу.



Очень сложная задача – составление и изменение программы.
Ну, вот и получилась машина, которая была в наших фантазиях. Она управляется дистанционно с помощью пульта, может двигаться во всех направлениях.


Теперь нужно протестировать ее работу.

Мы довольны результатом. Получилось то, что мы хотели.

Заключение


В ходе реализации проекта у нас сформированные 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 «Программируемые роботы» у нас получилась модель автомобиля, которая управляется дистанционно с помощью пульта. Мы получили первые навыки программирования в среде LEGO MINDSTORMS NXT 2.0.

Перспективы развития проекта


  • создание новых моделей роботов,

  • участие в различных состязаниях робот,

  • оказание помочь младшим школьникам в освоении данной программы.

Библиографический список

Список литературы для учителя:


  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 .

Список литературы для школьников:


  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

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/