УЧИТЕЛЬ ТЕХНОЛОГИИ

16 апреля 2026 г.

7Кл. ПАРАГРАФ. Каналы связи. Практическая работа «Программирование дополнительных механизмов». Дистанционное управление

Каналы связи обеспечивают взаимодействие между роботом и оператором, а также между компонентами робототехнической системы. Выбор типа канала определяет дальность, надёжность и возможности управления. Программирование дополнительных механизмов расширяет функциональность робота, а дистанционное управление позволяет оператору воздействовать на робота на расстоянии.

1. Каналы связи: понятие и классификация

Канал связи — это совокупность технических средств, обеспечивающих передачу информации от отправителя к получателю -1. В робототехнике каналы связи служат для передачи управляющих команд, телеметрических данных и видеосигнала между оператором и роботом.

9Кл. ПАРАГРАФ. Основы проектной деятельности

Проектная деятельность — это универсальный инструмент, позволяющий превращать идеи в реальные результаты. От создания нового гаджета до благоустройства школьного двора — любой проект подчиняется определённым законам и правилам. Понимание этих основ необходимо каждому, кто хочет не просто мечтать, а достигать поставленных целей.

8Кл. ПАРАГРАФ. Беспилотные воздушные суда. История развития беспилотного авиастроения

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА), или дроны, за немногим более ста лет прошли путь от футуристических концепций и громоздких экспериментальных машин до повсеместно распространённых устройств, изменивших облик военного дела, экономики и повседневной жизни. Их история — это наглядный пример того, как военные технологии постепенно проникают в гражданскую сферу, становясь доступными и востребованными инструментами.

1. Определение и основные понятия

Согласно определению Международной организации гражданской авиации (ИКАО), беспилотное воздушное судно (БВС) — это воздушное судно, которое предназначено выполнять полёт без пилота на борту . В российском законодательстве существует два схожих термина: «беспилотное воздушное судно» (согласно Воздушному кодексу РФ) и «беспилотный летательный аппарат» (согласно Федеральным правилам использования воздушного пространства), которые на практике часто используются как синонимы .

Беспилотный летательный аппарат является ключевой частью беспилотной авиационной системы (БАС), которая, помимо самого аппарата, включает пункт управления, средства связи, запуска и возврата, а также оборудование технического обслуживания .

2. Этапы развития беспилотной авиации

Историю развития беспилотных летательных аппаратов можно разделить на несколько ключевых этапов, каждый из которых был отмечен важными технологическими прорывами и сменой приоритетов.

2.1. Зарождение и первые разработки (1910–1945 гг.)

История БПЛА началась всего через несколько лет после первого полёта братьев Райт. Первые попытки создания «летающих торпед» были предприняты ещё в годы Первой мировой войны .

Название	Страна	Год	Ключевые особенности
«Летающая торпеда» Хьюитта-Сперри	США	1918	Аппарат массой 700 кг, запускавшийся с автомобильного шасси. Мог пролететь до 80 км, но точность оставляла желать лучшего
«Жук Кеттеринга»	США	1918	Более совершенный аппарат (240 кг, дальность 120 км). После отсчёта оборотов пропеллера сбрасывал крылья и падал на цель. Его консультантом выступил один из братьев Райт — Орвилл

Одновременно работы велись в Германии (проекты «Летучая мышь» Сименса и Маннесмана) и в Советском Союзе, где Особое техническое бюро (Остехбюро) под руководством В.И. Бекаури с начала 1930-х годов активно занималось созданием радиоуправляемых бомбардировщиков на базе ТБ-1, ТБ-3 и МБР-2 .

Первые БПЛА обладали рядом серьёзных недостатков: невысокая точность попадания, зависимость от погодных условий, несовершенство систем управления. Поэтому до практического боевого применения в тот период дело так и не дошло .

2.2. Военное развитие и холодная война (1945–1990-е гг.)

Вторая половина XX века стала для беспилотной авиации периодом активного развития, но преимущественно в военных целях. Холодная война и конфликты во Вьетнаме и на Ближнем Востоке стали мощным стимулом для создания разведывательных БПЛА, способных выполнять опасные миссии без риска для пилотов .

Именно в этот период появились первые специализированные разведывательные беспилотники, а к концу XX века — и ударные аппараты, такие как американские MQ-1 Predator и MQ-9 Reaper, которые оснащались уже не только камерами, но и ракетным вооружением .

2.3. «Гражданская революция» и массовое распространение (2000-е гг. – настоящее время)

Настоящий переворот в мире беспилотной авиации произошёл на рубеже XX–XXI веков, когда технологии стали доступны не только военным, но и гражданским разработчикам и даже энтузиастам.

Ключевыми факторами «гражданской революции» стали:

Миниатюризация и удешевление электроники: Доступные микроконтроллеры, GPS-модули и сенсоры сделали возможным создание компактных и недорогих систем управления .
Прогресс в области аккумуляторов: Развитие литий-ионных и литий-полимерных (Li-Po) батарей обеспечило дронам приемлемое время полёта .
Совершенствование технологий связи: Развитие цифровых радиоканалов и Wi-Fi позволило передавать видео в реальном времени и управлять аппаратами на больших расстояниях .

Начало 2010-х годов ознаменовалось бумом квадрокоптеров и мультироторных систем, которые быстро завоевали популярность у фотографов, кинематографистов и блогеров . Компания DJI (Китай) стала неоспоримым лидером на этом рынке .

3. Классификация беспилотных летательных аппаратов

Многообразие существующих БПЛА требует их систематизации. Существует несколько подходов к классификации.

3.1. По конструктивным особенностям и типу крыла (аэродинамической схеме)

Это один из самых распространённых технических способов классификации .

Тип	Характеристика	Преимущества	Недостатки	Примеры
Самолётного типа (Fixed-wing)	Жёсткое крыло, создающее подъёмную силу при набегании воздушного потока. Требуют разбега для взлёта или катапульты	Большая дальность и продолжительность полёта, высокая скорость и грузоподъёмность	Не могут висеть на месте, требуют специальных условий для взлёта и посадки	Орлан, Иноходец, Герань
Вертолётного типа (Rotary-wing)	Подъёмная сила создаётся вращающимися несущими винтами. Могут быть одновинтовыми и двухвинтовыми	Вертикальный взлёт и посадка, способность зависать на месте, высокая манёвренность	Меньшая скорость и дальность полёта по сравнению с самолётными	Беспилотные вертолёты
Мультироторный тип	Разновидность винтокрылых аппаратов с тремя и более винтами (три-, квадро-, гексакоптеры)	Простота конструкции и управления, доступная цена, высокая стабильность	Небольшое время полёта, ограниченная грузоподъёмность	DJI Mavic, Phantom, Matrice
Гибридные конструкции	Сочетают черты самолётного и вертолётного типов (конвертопланы, автожиры)	Взлетают и садятся вертикально, а в полёте используют аэродинамические качества крыла	Сложность конструкции и управления	VTOL-аппараты

3.2. По взлётной массе и нормативно-правовому регулированию

Этот подход критически важен с точки зрения законодательства, так как определяет порядок регистрации и эксплуатации БВС .

Категория	Взлётная масса	Особенности регулирования в РФ
Микро- и легкие БВС	До 30 кг включительно	Не требуют регистрации самого воздушного судна, но подлежат постановке на учёт
Тяжёлые БВС	Более 30 кг	Требуют как постановки на учёт, так и обязательной регистрации, на них распространяются многие требования, как на пилотируемые воздушные суда

3.3. По применению и функциональному назначению

Военные БПЛА: Разведка, нанесение ударов, радиоэлектронная борьба, целеуказание, перехват воздушных целей .
Гражданские БПЛА: Аэрофотосъёмка, картография, инспекция инфраструктуры, сельское хозяйство, поисково-спасательные работы, доставка грузов, мониторинг окружающей среды .

4. Технологическая эволюция и будущие тренды

Эволюция БПЛА неразрывно связана с развитием пяти ключевых технологических направлений .

Системы управления (Flight Controller): Эволюция от простых радиокоманд и гироскопов до сложных автопилотов с функциями удержания позиции, возврата домой и полностью автономного полёта.
Навигация: Переход от инерциальных систем к глобальным спутниковым системам (GPS, ГЛОНАСС, BeiDou), а сегодня — к высокоточному позиционированию с использованием технологий RTK (кинематики реального времени), позволяющему достигать сантиметровой точности .
Связь и передача данных: От аналоговых видеоканалов с низкой помехозащищённостью к цифровым системам HD и 4K, а также использованию сетей 4G/5G для управления дронами вне предела прямой видимости (BVLOS) .
Энергоэффективность: Прогресс в области химических источников тока (Li-Po аккумуляторы) и начало экспериментов с водородными топливными элементами для кардинального увеличения продолжительности полёта .
Искусственный интеллект и сенсоры: Интеграция систем компьютерного зрения, лидаров и ультразвуковых датчиков для автономного обхода препятствий, распознавания объектов и выполнения сложных манёвров без участия оператора .

Основные направления развития на ближайшие годы:

Автономность и интеллектуализация: Уход от режима «управляемой игрушки» к полностью автономным системам, способным принимать решения в реальном времени на основе данных от ИИ .
Роевые технологии (Swarm): Координация и выполнение задач группами (роями) БПЛА для инспекции больших территорий, поисково-спасательных операций или в военных целях .
Интеграция в общее воздушное пространство: Разработка систем управления воздушным движением для беспилотников (UTM — Unmanned Traffic Management) и внедрение концепции «умных городов», где дроны станут полноценными участниками транспортной системы .

Вывод: Беспилотные летательные аппараты прошли долгий путь от первых неуклюжих «летающих торпед» Первой мировой войны до высокотехнологичных интеллектуальных систем современности. Их развитие, изначально стимулируемое военными нуждами, привело к настоящей революции в гражданской сфере. Сегодня беспилотники прочно вошли в нашу жизнь, выполняя множество полезных функций — от доставки посылок до мониторинга состояния посевов. Дальнейший прогресс в области искусственного интеллекта, энергоэффективности и навигации обещает сделать дроны ещё более автономными, функциональными и незаменимыми в самых разных отраслях человеческой деятельности.

Список использованных источников

Ивченко А.Г., Остриков П.П., Елесеев В.В. и др. Беспилотные летательные аппараты: история, классификация, системы информационного обмена. – Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2025. – 475 с.
Калинин Г.Б. Классификация типов беспилотных воздушных судов в нормативно-правовом регулировании Российской Федерации / КиберЛенинка, 2024.
Урок «Беспилотные летательные аппараты». – ФГБОУ ДО ФЦДО, 2023.
Тимофеев К. От военной тайны до гражданской революции: как развивались беспилотники / Коммерсантъ, 12.08.2025.
Беспилотный летательный аппарат / Большая российская энциклопедия, 2023.
Development Stages of Quadrotors from Past to Present: A Review / MDPI Drones, 05.12.2025.
Беспилотная история. Часть I / Ростех, 18.03.2026.
Подходы к проектированию и практика применения беспилотных воздушных судов самолётного типа / Crede Experto, № 4, 2023.
Ли Юнцзянь, Лю Жунчан. Тенденции развития технологий низковысотных беспилотников / Газета Коммунистической партии Китая «Сюэси шибао», 15.08.2025.

13 апреля 2026 г.

5Кл. ПАРАГРАФ. Электронные устройства: электродвигатель и контроллер. Практическая работа «Подключение мотора к контроллеру, управление вращением». Алгоритмы. Роботы как исполнители. Практическая работа «Сборка модели робота, программирование мотора»

Электродвигатель и контроллер — основа любого мобильного робота. Если микроконтроллер — это «мозг» робота, то двигатели и драйверы — его «мышцы». Понимание того, как работают эти устройства и как ими управлять с помощью алгоритмов, является ключевым навыком в робототехнике.

1. Электронные устройства: электродвигатель и контроллер

1.1. Электродвигатель постоянного тока (коллекторный)

Электродвигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую (вращение вала). В учебной робототехнике наиболее распространены коллекторные двигатели постоянного тока -1.

Принцип действия: При подаче напряжения на обмотки ротора возникает магнитное поле, которое взаимодействует с полем постоянных магнитов статора, заставляя ротор вращаться. Коллектор (щёточно-ламельный узел) переключает ток в обмотках в нужный момент, обеспечивая непрерывное вращение -1.

Характеристики коллекторного двигателя:

Скорость вращения пропорциональна приложенному напряжению.
Ток (и, соответственно, момент на валу) пропорционален нагрузке.
Просты в управлении: для запуска достаточно подать напряжение -1.

Недостатки: малый момент на низких скоростях, электромагнитные помехи, ограниченный ресурс щёток -1.

1.2. Контроллер (драйвер) двигателя

Микроконтроллер (Arduino, ESP32) не может напрямую питать двигатель — его выходы дают слишком маленький ток (до 40 мА). Для управления двигателем нужен драйвер или контроллер — устройство, которое получает слабые управляющие сигналы от микроконтроллера и подаёт на двигатель мощный ток от батареи -1.

Популярные драйверы: L298N, L293D, TB6612FNG.

Принципы управления (ШИМ — широтно-импульсная модуляция):

Для регулировки скорости вращения двигателя используется метод ШИМ. Суть метода: напряжение на двигатель подаётся не постоянно, а короткими импульсами. Чем больше длительность импульса относительно паузы, тем выше среднее напряжение и тем быстрее вращается двигатель -1.

2. Практическая работа «Подключение мотора к контроллеру, управление вращением»

Цель работы: научиться подключать двигатель к микроконтроллеру через драйвер и программировать его вращение в разных режимах.

Необходимые компоненты:

Микроконтроллер (Arduino Uno/Nano)
Драйвер моторов (L298N или аналогичный)
1–2 коллекторных двигателя постоянного тока (DC-мотора) с колёсами
Аккумуляторная батарея (6–12 В)
Соединительные провода, макетная плата

2.1. Схема подключения (один двигатель через драйвер L298N)

Драйвер L298N	Подключение
VCC (12V)	+ аккумулятора (6–12 В)
GND	– аккумулятора и GND Arduino
5V (опционально)	5V Arduino (для питания логики)
ENA (Enable A)	ШИМ-пин Arduino (например, 5) — управление скоростью
IN1, IN2	Цифровые пины Arduino (например, 6, 7) — управление направлением
OUT1, OUT2	К двигателю

2.2. Управление вращением

Управление коллекторным двигателем через драйвер L298N требует подачи сигналов на три пина -8:

Режим	ENA (ШИМ)	IN1	IN2
Вперёд	255	HIGH	LOW
Назад	255	LOW	HIGH
Стоп	255	LOW	LOW
Тормоз	0	любое	любое
Регулировка скорости	0–255	(как выше)	(как выше)

Пример программы:

// Определение пинов
const int enA = 5;   // ШИМ-управление скоростью
const int in1 = 6;   // Направление 1
const int in2 = 7;   // Направление 2

void setup() {
  pinMode(enA, OUTPUT);
  pinMode(in1, OUTPUT);
  pinMode(in2, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Вращение вперёд на полной скорости (1 секунда)
  digitalWrite(in1, HIGH);
  digitalWrite(in2, LOW);
  analogWrite(enA, 255);
  delay(1000);
  
  // Остановка (0.5 секунды)
  digitalWrite(in1, LOW);
  digitalWrite(in2, LOW);
  delay(500);
  
  // Вращение назад на половинной скорости (1 секунда)
  digitalWrite(in1, LOW);
  digitalWrite(in2, HIGH);
  analogWrite(enA, 128);
  delay(1000);
  
  // Остановка
  digitalWrite(in1, LOW);
  digitalWrite(in2, LOW);
  delay(500);
}

3. Алгоритмы. Роботы как исполнители

3.1. Алгоритм и его свойства

Алгоритм — это точная последовательность действий, которые должен выполнить исполнитель для достижения поставленной цели. Алгоритмы обладают свойствами:

Дискретность — разбиение на отдельные шаги (команды).
Понятность — все команды должны входить в систему команд исполнителя.
Результативность — алгоритм должен приводить к нужному результату.
Массовость — алгоритм должен работать для всех допустимых исходных данных -7.

3.2. Робот как формальный исполнитель

Робот в программировании — это формальный исполнитель, который не вникает в смысл команд, а просто выполняет их строго по порядку. У любого исполнителя есть система команд (СКИ) — набор команд, которые он понимает и может выполнить -3.

Пример системы команд учебного робота:

вверх, вниз, влево, вправо — перемещение на одну клетку.
закрасить — закрасить текущую клетку -3.
Управление моторами: двигаться_вперёд(скорость), повернуть_налево(), остановиться().

3.3. Алгоритмические структуры управления роботом

Структура	Описание	Пример для робота
Следование	Команды выполняются последовательно одна за другой	`moveForward(1000); turnLeft(); moveForward(1000);`
Ветвление	Выбор действий в зависимости от условия	`if (distance < 20) { stopRobot(); } else { moveForward(); }`
Цикл	Многократное повторение действий	`for (int i = 0; i < 4; i++) { moveForward(1000); turnLeft(90); }`

4. Практическая работа «Сборка модели робота, программирование мотора»

Цель работы: собрать двухколёсного робота на дифференциальном приводе и запрограммировать его базовые движения (вперёд, назад, повороты, остановка).

Необходимые компоненты:

Микроконтроллер (Arduino Uno/Nano или ESP32)
Драйвер моторов (L298N)
2 DC-мотора с колёсами
Аккумуляторная батарея
Корпус или платформа (шасси)
Соединительные провода, макетная плата

4.1. Этапы выполнения

№	Этап	Содержание работы	Результат
1	Сборка шасси	Закрепить моторы на платформе, установить колёса	Механическая база
2	Подключение электроники	Подключить драйвер к моторам, микроконтроллеру и батарее согласно схеме	Электрическая схема
3	Тестирование моторов	Написать программу для проверки каждого мотора отдельно	Работоспособность моторов
4	Создание функций движений	Написать функции `forward()`, `backward()`, `turnLeft()`, `turnRight()`, `stop()`	Библиотека движений
5	Программирование базового маршрута	Написать программу для движения по квадрату (4 раза: вперёд → поворот налево)	Готовая программа
6	Отладка	Проверить работу, скорректировать параметры (скорость, время поворота)	Работоспособный робот

4.2. Пример программы для движения по квадрату

// Определение пинов (на примере L298N)
const int enA = 5;   // ШИМ правых моторов
const int enB = 6;   // ШИМ левых моторов
const int in1 = 7;   // Правое колесо направление 1
const int in2 = 8;   // Правое колесо направление 2
const int in3 = 9;   // Левое колесо направление 1
const int in4 = 10;  // Левое колесо направление 2

void setup() {
  // Настройка пинов на выход
  pinMode(enA, OUTPUT);
  pinMode(enB, OUTPUT);
  pinMode(in1, OUTPUT);
  pinMode(in2, OUTPUT);
  pinMode(in3, OUTPUT);
  pinMode(in4, OUTPUT);
}

void forward(int duration) {
  digitalWrite(in1, HIGH);
  digitalWrite(in2, LOW);
  digitalWrite(in3, HIGH);
  digitalWrite(in4, LOW);
  analogWrite(enA, 200);  // скорость правых
  analogWrite(enB, 200);  // скорость левых
  delay(duration);
  stop();
}

void turnLeft(int duration) {
  digitalWrite(in1, HIGH);
  digitalWrite(in2, LOW);
  digitalWrite(in3, LOW);
  digitalWrite(in4, HIGH);
  analogWrite(enA, 150);
  analogWrite(enB, 150);
  delay(duration);
  stop();
}

void stop() {
  digitalWrite(in1, LOW);
  digitalWrite(in2, LOW);
  digitalWrite(in3, LOW);
  digitalWrite(in4, LOW);
}

void loop() {
  for (int i = 0; i < 4; i++) {  // цикл для 4 сторон квадрата
    forward(1000);   // движение вперёд 1 секунду
    turnLeft(500);   // поворот налево 0.5 секунды
  }
  delay(2000);       // пауза перед повторением
}

Вывод: Электродвигатель и контроллер являются основой для создания мобильных роботов. Управление скоростью и направлением вращения двигателя осуществляется с помощью ШИМ-сигналов через драйвер. Алгоритмы управления роботами строятся на трёх базовых структурах — следовании, ветвлении и цикле, — а сам робот выступает как формальный исполнитель этих алгоритмов. Выполнение практической работы по сборке модели робота и программированию мотора формирует ключевые навыки, необходимые для дальнейшего изучения робототехники и создания автономных систем.