Навигация:   ГлавнаяОпыт внедрения ИКТОпыт базовых площадокМатериалы по робототехнике

Материалы по робототехнике

Автор: Алексей Александрович Ушаков
Просмотров: 233
Печать

Муниципальный этап конкурса для одаренных школьников и молодежи  «Будущее Алтая -  2017», 

секция: информатика и ИКТ, экономика

Выполнил проект Рыжков Роман, ученик 5 класса, 

МКОУ «Светловская СОШ Завьяловского района»

Руководитель: Тютерев Сергей Александрович, учитель информатики и ИКТ

МКОУ "Светловская СОШ"

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Занятия конструированием, программированием, исследованиями, а также общение в процессе работы способствуют разностороннему развитию учащихся. Соединение различных школьных предметов в учебном курсе ЛЕГО открывает для учащихся новые возможности и расширяет круг их интересов. Комплект заданий ЛЕГО позволяет учащимся работать в качестве юных исследователей, инженеров, математиков.

Учащиеся собирают и программируют действующие модели, а затем используют их для выполнения задач, по сути, являющихся упражнениями из курсов естественных наук, технологии, математики, развития речи. Работа с ЛЕГО предоставляет учащимся средства для развития достижения целого комплекса образовательных целей.

Тема исследовательской работы была выбрана следующая:  Конструируем в среде «Logo. Тема данного исследования представляется своевременной и актуальной, так как работа с конструктором LEGOWeDo стала неотъемлемой частью нашей школьной жизни, мы работаем над темой конструирования третий год, тема имеет перспективу развития.  В 2015 году мы не выступали с исследованием, в 2016 году мы работали по теме исследования «Мои первые шаги в конструировании», разрабатывали модель самолета по заданному алгоритму и предложенному к методическим рекомендациям конструктора.  В 2016 году мы усложняем задачу, создаем «Голодного аллигатора» по алгоритму и заставляем его выполнять наши команды. В 2017 году мы, используя детали ЛЕГО, конструируем свою модель «Трактор (бульдозер)».

 

Цель данного исследования : создать собственную действующую модель трактора (бульдозера) с помощью конструктора ПервоРобот ЛЕГО, используя только те детали, которые входят в конструктор, и запрограммироватьзаданное поведение модели.

 

 Исходя из поставленной цели, в исследовании определены следующие задачи:

·         спроектировать модель для создания;

·         сконструировать модель «Трактора»;

·         создать программу для выполнения моделью наших команд;

·         экспериментально исследовать, оценить (измерить) влияние алгоритма на поведение модели;

·         записать новый звук, чтобы использовать его в своих программах; 

·         установить влияние алгоритма на качество работы в среде LEGOEducation;

·         анализировать результаты и осуществлять поиск новых решений.

Объект исследования: трактор, создание которого мы рассмотрим, как процесс реализации конструкторской идеи.

Предмет исследования: алгоритм реализации конструкторской идеи, как особая проблема, отдельная сторона объекта, его свойства и особенности, которые, не выходя за рамки исследуемого объекта, будут исследованы в работе.

Гипотеза: Работать с интерактивным конструктором на наш взгляд сложно, и мы подумали, что не сможем сконструировать собственную модель и заставить выполнять наши команды, тем более что такой модели нет в методических рекомендацияхдля составления моделей.

Методы исследования:практика;анализ;обобщение;эксперимент;оценка.

 Работа состоит из введения, трех параграфов, заключения и списка использованных источников. 

Работа имеет перспективу развития, нами сконструирована лишь одна собственная модель на основании алгоритма, возможно изучение вопросов работ конструирования с более сложными роботами используя собственные дополнительные детали, не входящие в набор конструктора.

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Программное обеспечение конструктора Перво-Робот ЛЕГО.

    Программное обеспечение конструктора Перво Робот ЛЕГО предназначено для создания программ путём перетаскивания Блоков из Палитры на Рабочее поле и их встраивания в цепочку программы. Для управления моторами, датчиками наклона и расстояния, предусмотрены соответствующие Блоки. Кроме них имеются и Блоки для управления клавиатурой и дисплеем компьютера, микрофоном и громкоговорителем. Программное обеспечение автоматически обнаруживает каждый мотор или датчик, подключенный к портам ЛЕГО -коммутатора.

Программируя в среде ЛЕГО, мы изучаем процессы передачи движения и преобразования энергии в машине, знакомимся с более сложными типами движения, использующими кулачок, червячное и коронное зубчатые колеса, понимая, что трение влияет на движение модели.

Используя этот конструктор,  мы  строим  ЛЕГО-модели, подключаем их к ЛЕГО- коммутатору и управляем  ими посредством компьютерных программ. В набор входят 158 элементов, включая ЛЕГО-коммутатор, мотор, датчик наклона и датчик расстояния, позволяющие сделать модель более маневренной и «умной».

Что входит в состав конструктора

             ЛЕГО-коммутатор

Через этот коммутатор осуществляется управление датчиками и моторами при помощи программного обеспечения ЛЕГО. Через два разъёма коммутатора подаётся питание на моторы и проводится обмен данными между датчиками и компьютером. Программное обеспечение автоматически обнаруживает каждый мотор или датчик. Программа может работать с тремя ЛЕГО-коммутаторами одновременно.

             Мотор

Можно запрограммировать направление вращения мотора (по часовой стрелке или против) и его мощность. Питание на мотор (5В) подаётся через порт компьютера. К мотору можно подсоединять оси или другие ЛЕГО-элементы.

Программное обеспечениеуправления ЛЕГО состоит из:

Вкладка «Связь»: здесь можно записывать новые звуки, увидеть подсоединенные моторы, датчики наклона и расстояния.

Вкладка «Проект»: щёлкните, чтобы открыть меню с пунктами:

выход, открыть новый проект.

Вкладка «Содержание»: щёлкните, чтобы найти «Первые шаги», «Комплект заданий» или ваш «Обозреватель».

Вкладка «Экран»: открывается, когда на входе Блоков «Экран» задаются числа, буквы или фоны экрана.

Обучение работе с конструктором состоит из 4 этапов: установление взаимосвязей, конструирование, рефлексия и развитие.

Установление взаимосвязей

При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывают» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания. К каждому из заданий комплекта прилагается анимированная презентация с участием фигурок героев - Маши и Макса.

Конструирование

Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки «работают вместе». Работа с продуктами ЛЕГО базируется на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей.

Рефлексия

Обдумывая и осмысливая проделанную работу, учащиеся углубляют понимание предмета. Они укрепляют взаимосвязи между уже имеющимися у них знаниями и вновь приобретённым опытом. В разделе «Рефлексия» учащиеся исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они заменяют детали, проводят расчеты, измерения, оценки возможностей модели, создают отчеты, проводят презентации, придумывают сюжеты, пишут сценарии и разыгрывают спектакли, за действуя в них свои модели

Развитие

Процесс обучения всегда более приятен и эффективен, если есть стимулы. Поддержание такой мотивации и удовольствие, получаемое от успешно выполненной работы, естественным образом вдохновляют учащихся на дальнейшую творческую работу.

2. Роль алгоритма в конструировании

Великие конструкторы создавали своих роботов, руководствуясь своими знаниями, а для того чтобы нам повторить их создание, мы должны использовать специальный план действий, который называется алгоритмом.

   Каждый из нас ежедневно использует различные алгоритмы: инструкции, правила, рецепты и т.д. Обычно мы это делаем не задумываясь. Например, вы хорошо знаете, как заварить чай. Но допустим, нам надо научить этому младшего брата или сестру. Значит, нам придется четко указать действия и порядок их выполнения.

Алгоритм - это описание последовательности действий, строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.

Исполнителем алгоритма – человек, группа людей, животное, техническое устройство, способные выполнять заданные команды.

Алгоритм повлиял на:

         Результативность

         Пошаговость

         Определённость

         Понятность

         Выполнимость

Практически невозможно работать без определенного алгоритма, ведь прежде чем приступить к конструированию, мы в любом случае продумываем пошаговость своих действий, определяем к чему мы должны прийти.

3. Практически-обобщенный материал конструирования

В данной исследовательской работе мы конструируем  и программируем собственную модель «Трактора (бульдозера)»,  разработав свою программу для обработки информации, демонстрируем умения работать с цифровыми инструментами и технологическими системами, при этом   используем только те детали, которые есть в нашем конструкторе.

Мы составили программу для осуществления конструкторской идеи, создание робота «Трактор ( бульдозер):

 

Начать исполнение алгоритма

 

Мотор по часовой стрелке

 

Мотор против часовой стрелки

 

Стоп мотор

 

Включить мотор на определенное время

 

Блок звук

 

Повторение действия или набора действий

(цикл)

 

Ввод числа

С помощью программы мы смогли:

·         произвести движение робота, которое   основано на работе двигателя;

·         установили скорость;

·         установить звук мотора для трактора.

Мы наблюдали следующее:

·         скорость изобретенного нами тракторанаходится в прямой зависимости от величины введенного числа, чем меньше число, тем меньше скорость и наоборот;

·         трактор может двигаться вперед и назад по заданной нами программе;

При создании звука, мы усложнили программу, используя кнопку «Запись» на вкладке «Связь».Чтобы начать запись, к компьютеру подсоединяем микрофон для ввода информации, нажимаем кнопку «Запись», после этого идет запись. Для остановки записи нажимаем кнопку «Стоп». С целью воспроизведения  моделью «Трактор» сигнала нажимали кнопку «Воспроизведении».  Для включения в программу своего звука, перетаскивали на Рабочее поле Блок «Звук» и убеждаемся в том, что на его «Вход» подается число «1», так как вся запись сохраняется на блоке под номером 1.

При составлении нашей программы мы использовали: 

Блок «Начало»;

Блок «Цикл»;

Блок «Мощность мотора»;

Блок «Ждать»;

Блок «Мотор по часовой стрелке»;

Блок «Звук мотора»;

Блок «Мотор против часовой стрелки»;

Блок «Включить мотор на определенное нами время».

Результат нашего исследования:

Заключение

    На протяжении конструирования собственной модели робота в виде «Трактор (бульдозер)  мы продолжали углубленно знакомиться с основными понятиями робото- конструирования, учились делать сложные модели роботов и заставлять их выполнять наши команды.

Цель нашего исследования создать собственную действующую модель с помощью конструктора ПервоРобот ЛЕГО, запрограммировав заданное поведение модели, экспериментально исследовать, оценить (измерить) влияние отдельных факторов на поведение модели реализована.    

Нами полностью рассмотрены    поставленные задачи.

При подготовке к исследованию мы обдумали модель для создания и процесс создания модели. Следующий шаг мы создали собственную модель «трактора», составили программу для выполнения моделью наших команд, для этого записали новый звук, чтобы использовать его в своих программах. Выполняя исследование, мы устанавливали влияние алгоритма на качество работы в среде LEGOEducation, анализировали результаты и осуществляли поиск новых решений.

Исследуя проблему, мы анализировали имеющийся материал, практически создавали модель, обобщали полученные результаты, экспериментировали в подборе звука и процесса исполнения команды, оценивали полученный результат.

 Исследование имеет экспериментальное направление.  Мы установили, что алгоритм упрощает процесс конструирования и влияет на качество создания модели робота.

Наше предположение в том, что мы не сможем создать собственного робота, и заставить его выполнять наши команды    полностью не подтвердилось. Мы создали собственную модель робота и установили, что действие по алгоритму облегчает процесс конструирования.

Материал мы усвоили хорошо, так как мозг и руки «работали вместе».

Мы углубили понимание предмета, укрепили взаимосвязи между уже имеющимися у нас знаниями и вновь приобретённым опытом.  Работать было интересно, проект   имеет перспективу развития: конструирование собственных моделей роботов по своему алгоритму.

Список использованной литературы:

1. Живой журнал LiveJournal - справочно-навигационный сервис. / Статья ««Школа» Лего-роботов» / / Автор: Александр Попов. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://russos.livejournal.com/817254.html, свободный. — Загл. с экрана.
2. Каталог сайтов по робототехнике - полезный, качественный и наиболее полный сборник информации о робототехнике. [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://robotics.ru/ , свободный. — Загл. с экрана.
3. ПервоРобот LEGO® WeDoTM - книга для учителя [Электронный ресурс].

Создано 28 Февраль 2018
 
Автор: Алексей Александрович Ушаков
Просмотров: 1631
Печать

 

Робот собранный из конструктора Lego Mindstorms NXT с помощью датчика кислотности pH цифровой лаборатории Vernier определяет состав жидкости. Модель способна определить в каком стаканчике находится вода, а в каком уксусная кислота.

Авторы Кузнецов Семен, Спиричев Семен, учащиеся 4 класса МБОУ "Гимназия №42" г.Барнаула.

Руководитель Глухова Татьяна Анатольевна.


 

Проект демонстрирует способ реализации ФГОС начальной школы, в том числе показывает образец организации деятельности, которая направлена на достижение метапредметного результата.

 

Данная работа принята как результат выполнения задания конкурса "Современный исследователь".

Создано 12 Апрель 2013
 

Читайте так же

Joomla! Україна
Навигация:   ГлавнаяОпыт внедрения ИКТОпыт базовых площадокМатериалы по робототехнике

Рейтинг лучших консультантов

  • Галина Гладченко
    Баллов: 736.00
  • Алексей Александрович Ушаков
    Баллов: 699.00
  • Сергей Анатольевич Петровских
    Баллов: 514.00
  • Николай Александрович Тюнин
    Баллов: 262.00
  • Елена Геннадьевна Воронина
    Баллов: 131.00
  • Татьяна Леонидовна Быкова
    Баллов: 129.00
  • Ирина Николаевна Пьянзина
    Баллов: 123.00
  • Тамара Николаевна Воронова
    Баллов: 123.00
  • Вячеслав Витальевич Бондарчук
    Баллов: 122.00
  • Лидия Максимовна Шильникова
    Баллов: 99.00
 

Пользователи портала

Активность пользователей

  • Новый пользователь
    Добро пожаловать!
    22 часы тому назад
    Даниил владимирович Фогель » 5.00 балла(ов)
  • Начисление 5 баллов (за спасиб
    Получена благодарность от: ic99aau
    4 дни тому назад
    Алексей Александрович Ушаков » -1.00 балла(ов)
  • Начисление 5 баллов (за спасиб
    Выражена благодарность: SergeyPetrovskih
    4 дни тому назад
    Сергей Анатольевич Петровских » 5.00 балла(ов)
  • Ответить в теме на форуме
    4 дни тому назад
    Сергей Анатольевич Петровских » -1.00 балла(ов)
  • Начисление 5 баллов (за спасиб
    Получена благодарность от: SergeyPetrovskih
    4 дни тому назад
    Сергей Анатольевич Петровских » -1.00 балла(ов)
 

Последние сообщения с форума

Читать подробнее »

Новые комментарии

  • ИКТ0-2017.Статистика по конкурсным работам

    • Сергей Анатольевич Петровских Сергей Анатольевич Петровских 28.11.2017 20:19
      Я не Алексей Александрович, но хочется узнать - что вас запутало кроме размещения видеовыступлени я?
       
    • Татьяна Леонидовна Быкова Татьяна Леонидовна Быкова 28.11.2017 19:56
      Алексей Александрович, зачем так все запутано? Положение - основной и единственный документ, которым ...
  • ИКТО-2018. Информация об общественных экспертах конкурса

    • Алексей Александрович Ушаков Алексей Александрович Ушаков 19.11.2018 21:49
      Общественные эксперты, как и в прошлом году, могут "поиграть" с картой компетенций. Что это такое мы ...
  • Карта компетенций экспертов ИКТО-2017

    • Алексей Александрович Ушаков Алексей Александрович Ушаков 28.11.2017 15:32
      По центру рисунка идет горизонтальная пунктирная линия. От нее вниз на 14 строк вниз. 15 в ...
  • Региональный конкурс ИКТО-2018

    • Алексей Александрович Ушаков Алексей Александрович Ушаков 28.10.2018 20:38
      Здесь можно делать комментарии

Топ комментаторов

  • Алексей Александрович Ушаков
    Алексей Александрович Ушаков
    58 ( +11 )
  • Владимир Васильевич Анисимов
    Владимир Васильевич Анисимов
    23 ( +3 )
  • Сергей Анатольевич Петровских
    Сергей Анатольевич Петровских
    8 ( +4 )
  • Администратор портала
    Администратор портала
    5 ( +1 )
  • Татьяна Леонидовна Быкова
    Татьяна Леонидовна Быкова
    5 ( 0 )