Рабочая программа дополнительного образования - Робототехника LEGO

1.1. Область применения программы

Рабочая программа может быть использована в дополнительном профессиональном образовании.

Организация работы с конструкциями роботов LEGO Mindstorms Education EV 3 базируется на принципе практического обучения.

1.2. Место дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: учебная дисциплина принадлежит к обучающему циклу.

1.3. Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины:

Робототехника является одним из важнейших направлений научно-технического прогресса, в котором проблемы механики соприкасаются с проблемами управления и искусственного интеллекта. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование.

Образовательная программа «Робототехника» является актуальной и социально значимой, так как направлена на развитие созидательных способностей учащихся. Практическая работа на занятиях позволяет глубже разобраться в предмете, тем самым эффективно дополняя традиционные теоретические курсы.

Программа может помочь учащимся в выборе будущей специальности, привлечь их к получению образования по инженерным дисциплинам. Современные науки мехатроника и робототехника невозможны без хорошего понимания математики, физики, информатики, черчения. Учащимся предоставляется возможность не только узнать, где и как можно применить знания, полученные ранее, но при содействии руководителя начать самостоятельную работу, попробовать свои силы в проектной работе по конструированию элементов робототехнических и мехатронных систем.

Данная программа может являться одним из элементов подготовки к международным робототехническим соревнованиям «Евробот» (www.eurobot.org, www.eurobot-russia.ru).

Программа предназначена для учащихся общеобразовательных школ.

Основным содержанием данного курса являются постепенное усложнение занятий от технического моделирования до сборки и программирования роботов.

Актуальность курса заключается в том, что он направлен на формирование творческой личности живущей в современном мире. Технологические наборы LEGO Mindstorms Education EV 3 ориентированы на изучение основных физических принципов и базовых технических решений, лежащих в основе всех современных конструкций и устройств.

LEGO Mindstorms — это конструктор ( набор сопрягаемых деталей и электронных блоков ) для создания программируемого робота. Впервые представлен компанией LEGO в 1998 году.

Конструкторы LEGO Mindstorms позволяют высокомотивированную учебную деятельность по пространственному конструированию. моделированию, программированию и автоматическому управлению

На уроках используются конструктор серии LEGO Mindstorms Education EV3 Core Set и LEGO Mindstorms Education EV3 Expansion Set.

Используя персональный компьютер с комплектом программного обеспечения (ПО) LEGO Mindstorms EV 3 1.0 для робототехники, элементы LEGO - конструктора обучающиеся могут конструировать управляемые модели роботов. Роботы LEGO можно программировать автономно. Кроме программы для управления роботов могут быть написаны в ПО - LEGO Mindstorms EV 3 1.0 персонального компьютера и загружены в робот LEGO через кабель. После загрузки программы - робот LEGO – может совершать движения и манипуляции независимо от ноутбука. Получая информацию от различных датчиков и обрабатывая ее, робот LEGO управляет работой моторов.

Итоги изученных тем подводятся созданием учащимися собственных автоматизированных моделей, с написанием программ, используемых в своих проектах, и защитой этих проектов.

Сориентировать учащегося в области робототехники и смежных областях, заинтересовать в дальнейшем продолжении изучения предмета, углублении полученных знаний и умений.

Заложить фундамент для дальнейшей командной работы над ежегодными проектами создания спортивных роботов для международных соревнований Евробот (Eurobot) и Евробот Джуниор (Eurobot Junior).

Выявить и поддержать творческую молодежь, мотивированную на профессиональную деятельность и получение высококачественного высшего образования в современных и перспективных областях знаний инженерного профиля;

Сформировать умение самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей (выбор материала, планирование предстоящих действий, самоконтроль, умение применять полученные знания, приемы и опыт в конструировании других объектов и т.д.);

Стимулировать находчивость, изобретательность и поисковую творческую деятельность учащихся, и ориентирование на решение интересных и практически важных комплексных задач;

Познакомить учащихся с основами робототехники и существующими соревнованиями роботов;

Эстетическое, нравственное и трудовое воспитание;

Развить творческие способности;

Сформировать умение работы с научно-технической литературой;

Развить навыки поиска информации и раскрыть возможности сети Интернет для работы над проектом.

Знакомство со средой программирования LEGO Mindstorms EV 3 1.0.

Усвоение основ программирования, получить умения составления алгоритмов;

Умение использовать системы регистрации сигналов датчиков, понимание принципов обратной связи;

Проектирование роботов и программирование их действий;

Через создание собственных проектов прослеживать пользу применения роботов в реальной жизни;

Расширение области знаний о профессиях;

Умение учеников работать в группах.

Срок реализации курса

Программа рассчитана на 108 часов обучения.

Форма и режим занятий

Форма проведения занятий – групповая. Учащиеся набираются в группу без учета личных особенностей.

Учащиеся будут знать:

- правила безопасной работы;

- правила и порядок чтения чертежа схемы и наглядного изображения;

- принципы связи компьютерных и микроконтроллерных систем;

- основные этапы развития робототехники;

- уровень развития робототехники в настоящее время;

- области применения роботов;

- элементы робототехнических систем: электронные устройства управления;

- программные элементы робототехники, программные платформы, языки программирования и переносимость кода, алгоритмы и приемы разработки;

- особенности сопряжения элементов робототехнических систем;

- принципы проектирования электронных устройств;

- необходимое оборудование для реализации электронных устройств;

- регламент соревнований роботов Евроробот, как проводятся соревнования и что необходимо для участия в них.

Учащиеся будут уметь:

- читать и создавать графические чертежи и электронные схемы;

- самостоятельно решать технические задачи, связанные с разработкой электроники;

- разрабатывать программные элементы электронных устройств, создавать алгоритмы управления исполнительными устройствами, собирать информацию с датчиков;

- разрабатывать связь микроконтроллерных средств с компьютером;

- разрабатывать пользовательские интерфейсы для разработанных устройств на компьютере;

- тестировать робототехнические устройства и их элементы;

- работать с научно-технической литературой, с журналами, с каталогами, в Интернете, с видеотекой (изучать и обрабатывать информацию по теме проекта).

1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение программы дисциплины:

максимальной учебной нагрузки обучающегося 108 часов, в том числе:

- обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 108 часов.

практические занятия – 100 часов.

Наименование разделов и тем

Макс. учебная нагрузка учащихся, час

Теоретические занятия в т.ч внеаудиторные

Введение в робототехнику. Лекция. Цели и задачи курса. Что такое роботы. Рассказ о соревнованиях роботов: Евробот, фестиваль мобильных роботов, олимпиады роботов. Спортивная робототехника. Конструкторы и «самодельные» роботы. Информация о имеющихся конструкторах компании ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии, демонстрация имеющихся у нас наборов

1. Конструкторы компании ЛЕГО

Основные сведения о программе.

1.1.НаборLegoMindstorms Education EV 3

- Знакомство с набором Lego Mindstorms Education EV3. Датчики конструкторов роботов LEGO. аппаратный и программный состав конструкторов LEGO.

1.2. Конструирование первого робота.

- Практи ческое занятие. С борка перв ой модел и робота 45544_educator - робот учитель – по инструкции.

1.3.Изучение среды управления и программированияроботом -45544_educator - робот учитель.

- Изучение программного обеспечения, изучение среды программирования, управления - 45544_educator - робот учитель.

По инструкции программируем м икрокомпьютер EV3 вводим программы управления роботом с различными датчиками, тестируем их, регулируем параметры, при которых программы работают без ошибок. Анализируем плюсы и минусы конструкции.

1.4. Программирование робота-45544_educator - робот учитель.

Практическое занятие. Разработка программ на ноутбуке в ПО LEGO Mindstorms EV 3 1.0 для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий из 4-5 блоков.

Написание программы средней сложности, которая должна позволить роботу реагировать на событие срабатывания датчика.

1.5 Установка соединения через сетьbluethoos2.0

и приложение 3dbuilderна мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта управления роботом.
2. Конструирование более сложного робота.

Сборка и тестирование 45544_robotarmh25 - рука" – по инструкции.
Из инструкции вводим программы управления роботом тестируем датчики, регулируем параметры, при которых программы работают без ошибок.

2.1. Программирование более сложного робота.

Практическое задание. Разработка программ на ноутбуке в ПО LEGO Mindstorms EV 3 1.0 для выполнения поставленных задач роботом 45544_robotarmh25 - рука". Несколько коротких заданий. Количество блоков в программах более 5 штук (более сложная программа).

2.2 Установка соединения через сетьbluethoos2.0

и приложение 3dbuilderна мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта управления роботом.

3. Сборка гусеничного робота по инструкции.

С борка и тестирование " Гусеничного робота " 45544_45560_tankbot по инструкции.

Задача: необходимо научиться собирать робота на гусеницах по инструкции.

Из инструкции вводим программы управления роботом, тестируем датчики, регулируем параметры, при которых программы работают без ошибок. Анализируем плюсы и минусы конструкции.

3.1. Программирование гусеничного робота.

Практическое задание. Разработка программ на персональном компьютере в ПО LEGO Mindstorms EV 3 1.0 для выполнения поставленных задач роботом 45544_45560_tankbot – танкбот. Несколько коротких заданий. Количество блоков в программах более 5 штук (более сложная программа).

3.2 Установка соединения через сетьbluethoos2.0

и приложение 3dbuilderна мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта управления роботом.

4. Разработка проектов по группам.

Цель: Сформировать задачу на разработку проекта группе учеников.
На занятии учащиеся делятся на группы по 2-3 человека.
Шаг 1. Каждая группа сама придумывает себе проект автоматизированного устройства/установки или робота. У чащиеся обязаны описать данные решения в виде блок-схем. текста в виде презентации, а также в редакторе Word и распечатать.

Шаг 2. При готовности описательной части проекта приступить к созданию действующей модели.
Шаг 3. Уточня ются параметры проекта. Он при необходимости д ополняе тся схемами, блок-схемами программ, описательной частью. Дорабатывается презентация

Шаг 4. При готовности модели проводится программирование запланированных ранее функций.

Шаг 5. Оформл ение проекта. Окончательно определяемся с названием проекта, разрабатывае тся окончательная презентаци я для защиты проекта. Распечатывается проект в редакторе Word с титульным листом ( название, ФИО авторов ). описательной частью, рисунками, литературой.

Шаг 6. Защита проекта.

5. Сбор модели и исследование датчиков робота.

Сбор и исследование датчиков в модели робота 45544_educator - робот учитель:

? датчик цвета - возможность удалённого управления и программирования робота для движения по цветным линиям на полу!

? инфракрасный датчик – возможность удаленного управления и программирования в трех разных режимах: приближения, в режиме маяка и в дистанционном режиме.

? робот с датчиком касания - робот с программой, использующей датчик касания в качестве инструмента для определения препятствий.

? ро бот с датчиком для следования по линии - робот, программа которого настроена на его движение по чёрной линии.

Тест должен содержать простые и чётко сформулированные вопросы о конструкторе, о лего, о законах физики, математики и т.д. Рекомендуемое количество примерно 20 вопросов. В тест включены несколько вопросов на смекалку из цикла: "А что если. ". Выбор учеников, способных изучать робототехнику на повышенном уровне.

7. Сборка проектаEL3CTRIC GUITAR.

С борка и тестирование проекта EL3CTRIC GUITAR по инструкции.

Из инструкции вводим программы управления проектом, тестируем датчики, регулируем параметры, при которых программы работают без ошибок. Анализируем плюсы и минусы конструкции.

7.1. ПрограммированиеEL3CTRIC GUITAR.

Практическое задание. Разработка программ на персональном компьютере в ПО LEGO Mindstorms EV 3 1.0 для выполнения поставленных задач роботом EL3CTRIC GUITAR. Несколько коротких заданий. Количество блоков в программах более 5 штук (более сложная программа).

7.2. Установка соединения через сетьbluethoos2.0

и приложение 3dbuilderна мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта управления роботом.

С борка и тестирование робота принтер баннеров (banner print3r) по инструкции.

Из инструкции вводим программы управления проектом, тестируем датчики, регулируем параметры, при которых программы работают без ошибок. Анализируем плюсы и минусы конструкции.

8.1.Программированиеробота принтер баннеров (banner print3r).

Практическое задание. Разработка программ на персональном компьютере в ПО LEGO Mindstorms EV 3 1.0 для выполнения поставленных задач роботом принтер баннеров (banner print3r). Несколько коротких заданий. Количество блоков в программах более 5 штук (более сложная программа).

8.2 Установка соединения через сетьbluethoos2.0

и приложение 3dbuilderна мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта управления роботом.

С борка и тестирование робота EV 3 MEG по инструкции.

Из инструкции вводим программы управления проектом, тестируем датчики, регулируем параметры, при которых программы работают без ошибок. Анализируем плюсы и минусы конструкции.

9.1.ПрограммированиероботаEV3MEG

Практическое задание. Разработка программ на персональном компьютере в ПО LEGO Mindstorms EV 3 1.0 для выполнения поставленных задач роботом EV 3 MEG Несколько коротких заданий. Количество блоков в программах более 5 штук (более сложная программа).

9.2 Установка соединения через сетьbluethoos2.0

и приложение 3dbuilderна мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта управления роботом.

10. Сборка робота высокой сложности.

Сборка робота 45544_colorsorter - цветосортировщик по
инструкции.

10.1Программирование робота высоко сложности.

Практическое задание. Разработка программ на ноутбуке в ПО LEGO Mindstorms EV 3 1.0 для выполнения поставленных задач роботом 45544_colorsorter – цветосортировщик. Несколько коротких заданий. Количество блоков в программах более 5 штук (более сложная программа). Пишем программу средней сложности, которая должна позволить роботу реагировать на событие срабатывания датчика. Тестируем робот на соответствии программе.

10.2 Установка соединения через сетьbluethoos2.0

и приложение 3dbuilderна мобильном устройстве, проектирование индивидуального пульта управления роботом.

11. Сбор готовой модели на выбор.

Сбор и исследование одной из моделей роботов на выбор.

12. Анализ всех изученных функций датчиков и возможностей конструкции, подготовка к внутрекружковому соревнованию.

13. Сборка своего проекта с учетом полученных навыков, с применением всевозможных датчиков, и программирование наибольшее количество функций изученных ранее.

14. Проведение конкурса среди учащихся

14.1 1этап: «Лучшие функции»

14.2 2этап: «лучший спроектированный пульт управления роботом»

15. Заключительное занятие, подведение итогов.

3. условия реализации программы дисциплины

3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению

Реализация программы дисциплины требует наличия лабораторий «Робототехники».

Оборудование лаборатории и рабочих мест лаборатории:

- посадочные места по количеству студентов;

- рабочее место преподавателя;

Используется компьютерный класс на 10 компьютеров с необходимым лицензионным программным обеспечением, а также проекционной техникой.

3.2. Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

а) основная литература:

Робототехника для детей и их родителей. Книга для учителя. С.А. Филиппов, - 263 с. илл. Руководство пользователя LEGO MINDSTORMS - 64 стр. илл.

Комплект методических материалов «Перворобот». Институт новых технологий.

Чехлова А. В. Якушкин П. А.«Конструкторы LEGO DAKTA в курсе информационных технологий. Введение в робототехнику». - М. ИНТ, 2001 г.

Белиовская Л. Г. Белиовский А. Е. Программируем микрокомпьютер в LabVIEW// М. ДМК Пресс, 2010.

16+ Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015.

Лицензия на осуществление образовательной деятельности: № 5201 от 20.05.2016.

Адрес редакции: 214011, РФ,
г. Смоленск, ул. Верхне-Сенная, 4.
Контакты: info@infourok.ru

Правообладатель товарного знака ИНФОУРОК: ООО «Инфоурок» (Свидетельство № 581999 )

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.

Пневматика Лего - Набор Элементов 9641 Lego Education Pneumatics с Описанием, Видео

Набор "Пневматика" является дополнением к 9686 "Базовому набору" и дает возможность построить пять базовых и четыре настоящих пневматических модели.

В набор входят цветные иллюстрированные инструкции, насосы, пневмоцилиндры, воздушные клапаны, воздушный баллон и манометр.

К комплекту заданий. включающему 14 проектов с базовыми моделями и 4 расширенных занятия, прилагаются рекомендации педагогу, наглядные материалы, видеоролики.

Основные принципы обучения:

- Сборка реальных моделей и исследование на их основе темы «Пневматика»;
- Изучение силовых установок и их компонентов;
- Измерение давления в паскалях и барах;
- Изучение кинетической и потенциальной энергии.

Инструкция для учителя (ru) Инструкция: компрессор Ножничный подъёмник.pdf Основной принцип.pdf Пресс.pdf Роборука.pdf

Показать описание полностью

Дополнительные инструкции к существующим наборам - Форум о LEGO

Буквально несколько дней назад размышляя над тем, каков же должен быть первый шаг Лего на пути к действительному обновлению концепции современного реального (не виртуального) конструктора, возникла эта же мысль: выпуск дополнительных инструкцих к существующим наборам. Выходит новый набор, и через 6 мес. выпускается дополнительная инструкция. Затрат почти никаких, и саму концепцию (большой набор-много инструкций) проверить можно.

Может в Лего начали понимать ценность инструкций для существующих наборов и хотят не просто прикрыть их распространение, но и начать самим зарабатывать на их продаже? Тогда дело идет в правильном направлении, но только при условии что кирпичи начнут дешеветь.

Hor

LeRuAn писал(а): А BrickShelf.com не работает.

Может в Лего начали понимать ценность инструкций для существующих наборов и хотят не просто прикрыть их распространение, но и начать самим зарабатывать на их продаже? Тогда дело идет в правильном направлении, но только при условии что кирпичи начнут дешеветь.

Насколько я понимаю, практически все содержимое BrickShelf (инструкции), теперь хостится на Peeron-е .

Да, увидел.
А кто им ограничил срок - 5 лет и старше?

Hor

LeRuAn писал(а): А кто им ограничил срок - 5 лет и старше?

Компания LEGO. Это еще когда она спонсировала содержаний BrickShelf-а. Только я припоминаю про 3 года (среднее "время жизни" набора 1.5-2 года).

Раньше для набора 8279 4WD X-track
на официальном сайте был раздел с дополнительной инструкцией.
Сейчас его нет.
Может кто подскажет где найти.

Dan

А на пироне смотрел?

Dan спасибо за ссылку, но она на основную инструкцию.

Для модели 8279 4WD X-track
на http://www.legotechnic.com (сейчас такого нет)
была on-line дополнительная инстpукция
для сборки 2-х моделей,
одна называлась bumpercar, вот она и нужна.