Тема: § 53 Роботы на колёсном ходу

 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА

Тема урока: § 53 Роботы на колёсном ходу; § 54 Практическая работа «Сборка робота и программирование нескольких светодиодов»

Цели урока:

• Изучить принципы работы и конструкцию роботов на колёсном ходу.
• Освоить основы сборки робота и программирования светодиодов.

Задачи урока:

• Познакомиться с различными типами колёсных роботов.
• Собрать простую модель робота на колёсном ходу.
• Научиться программировать мигание нескольких светодиодов.

Оборудование и материалы:

• Конструктор для сборки робота (например, LEGO Mindstorms, Arduino с набором для робототехники и т.д.).
• Компьютеры с необходимым программным обеспечением для программирования светодиодов.
• Инструкции по сборке и программированию.

ПЛАН УРОКА

1. Вводная часть (10 минут):

• Обсуждение с учащимися принципов работы и применения роботов на колёсном ходу.

• Показ презентации с примерами колёсных роботов и их функциональными возможностями.

2. Основная часть (30 минут):

• Раздача инструкций и материалов для сборки робота.

• Сборка робота учащимися в группах или индивидуально.

• Обсуждение основных компонентов робота: датчики, моторы, колёса, контроллеры.

3. Практическая работа (40 минут):

• Программирование мигания светодиодов с использованием предоставленного программного обеспечения.

• Тестирование и отладка программы.

• Демонстрация работающей программы классу.

4. Заключительная часть (10 минут):

• Обсуждение и анализ возникших трудностей и их решений.

• Рефлексия учащихся по итогам работы над проектом.

• Подведение итогов урока и объявление домашнего задания.

Домашнее задание:

• Подготовить краткий отчёт о проделанной работе.
• Придумать и описать собственный проект робота на колёсном ходу, включая его функции и возможности.

Критерии оценки:

• Активное участие в обсуждении и вводной части урока.
• Качество сборки робота и соответствие инструкции.
• Успешность программирования и работоспособность светодиодов.
• Умение работать в команде и взаимодействовать с одноклассниками.

 

Эта технологическая карта урока предназначена для организации и проведения занятий по робототехнике, в ходе которых учащиеся смогут на практике применить теоретические знания и развить навыки конструирования и программирования.

 

ХОД УРОКА

1. Вводная часть (10 минут):

• ОБСУЖДЕНИЕ с учащимися принципов работы и применения роботов на колёсном ходу.

Вопрос: что такое робот на колёсном ходу и как он работает?

Ответ: Робот на колёсном ходу — это тип робота, который перемещается с помощью колёс. Он управляется с помощью моторов, которые вращают колёса, и может быть оснащён различными датчиками для навигации и выполнения задач.

 

Вопрос: Какие преимущества имеют колёсные роботы по сравнению с другими типами роботов?

Ответ: Колёсные роботы обычно быстрее и эффективнее других типов роботов, таких как гусеничные или шагающие, особенно на ровных поверхностях. Они также проще в конструкции и управлении.

 

Вопрос: В каких областях применяются роботы на колёсном ходу?

Ответ: Роботы на колёсном ходу используются во многих областях, включая промышленность, исследования, медицину, домашнее хозяйство и разведку. Они могут выполнять такие задачи, как доставка грузов, уборка, медицинское обслуживание, исследование труднодоступных мест и многое другое.

 

Вопрос: Какие типы колёс используются в роботах и почему?

Ответ: В роботах могут использоваться различные типы колёс, включая стандартные круглые колёса, омни-колёса и меканум-колёса. Выбор колёс зависит от требований к маневренности, скорости и типа поверхности, по которой будет перемещаться робот.

 

Вопрос: Какие задачи могут выполнять роботы на колёсном ходу в домашних условиях?

Ответ: В домашних условиях роботы на колёсном ходу могут выполнять уборку, мониторинг безопасности, автоматическую доставку предметов внутри дома, а также предоставлять развлечения и обучение.

 

Вопрос: Какие технологии используются для управления роботами на колёсном ходу?

Ответ: для управления роботами используются различные технологии, включая дистанционное управление через радио, Wi-Fi, программирование заданных маршрутов, а также автономное управление с помощью искусственного интеллекта и машинного обучения.

 

Вопрос: Какие вызовы и ограничения существуют у колёсных роботов?

Ответ: Основные вызовы и ограничения колёсных роботов включают ограниченную проходимость по неровным поверхностям и препятствиям, зависимость от источников питания и необходимость в сложных системах навигации для автономного перемещения.

 

Эти вопросы и ответы помогут учащимся лучше понять основы работы и применения роботов на колёсном ходу, а также стимулировать их интерес к дальнейшему изучению робототехники.

• Показ презентации с примерами колёсных роботов и их функциональными возможностями.

Название презентации:

"Колёсные роботы: функциональность и применение"

 

Слайд 1: Заглавный слайд

• Название презентации.
• Ваше имя.
• Дата.

 

Слайд 2: Введение

• Краткое описание темы презентации.
• Значение колёсных роботов в современном мире.

 

Слайд 3: Что такое колёсные роботы?

• Определение колёсного робота.
• Основные компоненты: моторы, колёса, датчики, контроллеры.

 

Слайд 4: Преимущества колёсных роботов

• Скорость и эффективность на ровных поверхностях.
• Простота конструкции и управления.

 

Слайд 5: Типы колёс

• Стандартные круглые колёса.
• Омни-колёса.
• Меканум-колёса.
• Преимущества и недостатки каждого типа.

 

Слайд 6: Примеры колёсных роботов в промышленности

• Автоматизированные транспортные средства (AGV).
• Роботы для доставки грузов.

 

Слайд 7: Колёсные роботы в исследованиях и разведке

• Марсоходы, такие как Curiosity и Perseverance.
• Роботы для исследования опасных и труднодоступных мест.

 

Слайд 8: Колёсные роботы в медицине и уходе

• Роботы-помощники для доставки медикаментов.
• Роботы для дезинфекции помещений.

 

Слайд 9: Домашние колёсные роботы

• Роботы-пылесосы.
• Роботы для мониторинга и безопасности.

 

Слайд 10: Технологии управления колёсными роботами

• Дистанционное управление.
• Программирование маршрутов.
• Автономное управление с помощью ИИ.

Слайд 11: Вызовы и ограничения

• Проходимость по неровным поверхностям.
• Зависимость от источников питания.
• Сложность навигации.

 

Слайд 12: Будущее колёсных роботов

• Инновации и развитие технологий.
• Расширение областей применения.

 

Слайд 13: Заключение

• Краткое изложение основных моментов презентации.
• Важность колёсных роботов для будущего технологий.

 

Слайд 14: Вопросы и обсуждение

• Приглашение аудитории задать вопросы.
• Обсуждение темы презентации.

 

Слайд 15: спасибо за внимание

• Контактная информация для дальнейших вопросов.

 

После того как вы создадите структуру презентации, вы можете добавить изображения, видео и графики, чтобы сделать её более наглядной и интересной для аудитории.

 

2. Основная часть (30 минут):

• Раздача инструкций и материалов для сборки робота.

по сборке базового робота LEGO Mindstorms EV3 может выглядеть следующим ИНСТРУКЦИЯ образом:

 

Необходимые компоненты:

• Блок EV3 (интеллектуальный кирпич)
• Два больших сервомотора
• Один средний сервомотор
• Четыре колеса
• Различные конструкционные элементы LEGO (балки, соединители, оси)
• Датчики (например, датчик цвета, датчик приближения)
• Кабели для подключения моторов и датчиков к блоку EV3

 

Шаги сборки:

1. Подготовка рабочего места:

• Распакуйте все компоненты и убедитесь, что у вас есть все необходимые детали.

• Разложите детали на рабочем месте так, чтобы они были легко доступны.

2. Сборка шасси:

• Соедините балки и пластины LEGO, чтобы создать основу шасси робота.

• Установите колеса на шасси, используя оси и соединители.

3. Установка моторов:

• Прикрепите два больших сервомотора к шасси так, чтобы они могли вращать колеса.

• Убедитесь, что моторы надежно закреплены и оси колес соединены с моторами.

4. Установка интеллектуального кирпича:

• Закрепите блок EV3 на шасси так, чтобы к нему был удобный доступ для подключения кабелей.

• Расположите блок так, чтобы экран был виден, и была возможность легко нажимать кнопки.

5. Подключение моторов и датчиков:

• Используйте кабели для подключения больших сервомоторов к соответствующим портам на блоке EV3.

• Подключите датчики к блоку EV3, следуя инструкциям по их установке.

6. Установка среднего сервомотора (если необходимо):

• Прикрепите средний сервомотор к шасси в нужном месте, например, для управления манипулятором или другим механизмом.

• Подключите средний сервомотор к блоку EV3.

7. Проверка сборки:

• Убедитесь, что все детали надежно закреплены и кабели не мешают движению робота.

• Проверьте, что все моторы и датчики правильно подключены к блоку EV3.

8. Программирование робота:

• Включите блок EV3 и подключите его к компьютеру через USB-кабель или Bluetooth.

• Используйте программное обеспечение LEGO Mindstorms для написания и загрузки программы на робота.

9. Тестирование робота:

• Запустите программу и проверьте, как робот движется и реагирует на команды.

• При необходимости отрегулируйте программу и механические компоненты.

 

Это базовая инструкция для сборки простого робота EV3. Для более сложных моделей следуйте специализированным инструкциям, которые обычно предоставляются в комплекте с набором LEGO Mindstorms EV3 или доступны онлайн.

 

• СБОРКА РОБОТА УЧАЩИМИСЯ В ГРУППАХ ИЛИ ИНДИВИДУАЛЬНО.

Организация сборки робота учащимися в группах или индивидуально требует четкого планирования и подготовки. Вот несколько шагов, которые помогут вам организовать этот процесс:

 

1. Подготовка:

• Определите, будет ли сборка проходить индивидуально или в группах. Групповая работа способствует развитию командных навыков и обмену знаниями, в то время как индивидуальная работа может быть более подходящей для углубленного изучения.
• Подготовьте все необходимые материалы и инструменты для сборки роботов. Убедитесь, что у каждой группы или учащегося есть полный набор компонентов.
• Раздайте инструкции по сборке или убедитесь, что учащиеся знают, где их можно найти онлайн.

 

2. Объяснение задания:

• Четко и ясно объясните задание, цели и ожидаемые результаты.
• Проведите краткий инструктаж по технике безопасности при работе с инструментами и электроникой.

 

3. Формирование групп:

• Если сборка проходит в группах, разделите учащихся на команды. Постарайтесь сформировать группы так, чтобы в каждой были учащиеся с разными навыками и уровнями знаний.
• Обсудите роли внутри группы (например, кто будет отвечать за сборку, программирование, тестирование и т.д.).

 

4. Начало работы:

• Дайте старт сборке, позвольте учащимся начать работу, но оставайтесь доступным для вопросов и помощи.
• Поощряйте учащихся к самостоятельности и исследованию, но также предлагайте поддержку, когда это необходимо.

 

5. Мониторинг и поддержка:

• Наблюдайте за процессом сборки, предлагайте помощь и руководство при необходимости.
• Поощряйте учащихся делиться своими идеями и решениями с другими группами.

 

6. Рефлексия и обсуждение:

• По завершении сборки проведите сессию рефлексии, позволяя каждой группе или учащемуся поделиться своим опытом.
• Обсудите возникшие проблемы и то, как они были решены.

 

7. Тестирование и демонстрация:

• Устройте сессию тестирования, где каждая группа или учащийся может продемонстрировать работу своего робота.
• Поощряйте конструктивную критику и обсуждение улучшений.

 

8. Оценка и обратная связь:

• Оцените работу учащихся на основе заранее определенных критериев.
• Предоставьте обратную связь каждой группе или учащемуся, подчеркивая их успехи и области для улучшения.

 

9. Уборка:

• По завершении работы убедитесь, что учащиеся аккуратно убирают свои рабочие места и сдают оборудование.

 

10. Рефлексия учителя:

• Подумайте о том, что прошло хорошо и что можно улучшить в следующий раз.
• Запишите свои наблюдения и идеи для будущих уроков.

Организация сборки робота — это отличная возможность для учащихся научиться работать в команде, развить технические навыки и применить теоретические знания на практике.

 

• Обсуждение основных компонентов робота: датчики, моторы, колёса, контроллеры.

3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА (40 минут):

• ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИГАНИЯ СВЕТОДИОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕДОСТАВЛЕННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

Программирование мигания светодиодов на роботе EV3 с использованием программного обеспечения LEGO Mindstorms EV3 может быть выполнено следующим образом:

 

Шаг 1: Запуск программного обеспечения

• Откройте программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3 на компьютере.

 

Шаг 2: Создание нового проекта

• Создайте новый проект, выбрав "Файл" > "Новый проект" или используя соответствующую иконку на панели инструментов.

 

Шаг 3: Перетаскивание блоков программирования

• Используйте блоки программирования, чтобы создать последовательность команд для мигания светодиодов.
• Перетащите блок "Показать свет" (Display Light) на рабочую область программы.

 

Шаг 4: Настройка блока "Показать свет"

• Настройте блок "Показать свет", чтобы он включал светодиоды на короткое время. Вы можете выбрать цвет светодиода и установить параметр "Включить" (On).
• Затем добавьте блок "Ждать" (Wait) и установите время ожидания, например, 1 секунду.

 

Шаг 5: Выключение светодиодов

• После блока "Ждать" добавьте ещё один блок "Показать свет" и настройте его на выключение светодиодов, установив параметр "Выключить" (Off).
• Снова добавьте блок "Ждать" с тем же временем ожидания.

 

Шаг 6: Создание цикла

• Чтобы светодиоды мигали несколько раз, оберните блоки "Показать свет" и "Ждать" в блок "Цикл" (Loop).
• Установите количество повторений цикла или оставьте его бесконечным, чтобы светодиоды мигали до тех пор, пока программа не будет остановлена.

 

Шаг 7: Загрузка программы на робота

• Подключите робота EV3 к компьютеру с помощью USB-кабеля или Bluetooth.
• Загрузите программу на робота, используя кнопку "Загрузить" (Download) в программном обеспечении.

 

Шаг 8: Тестирование программы

• Отсоедините робота от компьютера.
• На роботе EV3 выберите вашу программу и запустите её, чтобы увидеть, как мигают светодиоды.

 

Шаг 9: Отладка

• Если светодиоды не мигают как ожидалось, проверьте и отредактируйте программу, убедитесь, что все блоки настроены правильно и повторите загрузку программы.

 

Это базовый пример программирования мигания светодиодов. Вы можете экспериментировать с различными интервалами, цветами и последовательностями мигания, чтобы создать более сложные эффекты.

 

• ДЕМОНСТРАЦИЯ РАБОТАЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ КЛАССУ.

Демонстрация работающей программы классу — это важный этап обучения, который позволяет учащимся поделиться своими достижениями и получить обратную связь. Вот как можно организовать демонстрацию:

 

1. Подготовка:

• Убедитесь, что программа на роботе работает корректно перед началом демонстрации.
• Подготовьте краткое описание того, что будет демонстрироваться, и какие аспекты работы следует обратить внимание.

 

2. Введение:

• Начните с краткого введения, объясните, что будет показано во время демонстрации.
• Можно также рассказать о целях проекта и о том, какие задачи были поставлены перед учащимися.

 

3. Демонстрация:

• Запустите программу на роботе, чтобы показать, как работают светодиоды.
• Объясните, какие блоки программирования были использованы и как они влияют на поведение робота.
• Покажите различные режимы работы светодиодов, если они были запрограммированы.

 

4. Обсуждение:

• После демонстрации задайте классу вопросы, чтобы узнать их мнение о программе и о том, что они наблюдали.
• Поощряйте учащихся задавать вопросы и делиться своими мыслями о том, как можно улучшить или изменить программу.

 

5. Рефлексия:

• Попросите учащихся, проводивших демонстрацию, рассказать о своем опыте, о том, с какими трудностями они столкнулись и как их преодолели.
• Обсудите, что было узнано в процессе программирования и тестирования робота.

 

6. Заключение:

• Подведите итоги демонстрации, подчеркните важные моменты и достигнутые результаты.
• Поблагодарите учащихся за внимание и активное участие в обсуждении.

 

7. Обратная связь:

• Предложите учащимся заполнить анкету обратной связи или проведите устный опрос, чтобы собрать их мнения о демонстрации.
• Используйте полученную информацию для улучшения будущих демонстраций и учебного процесса в целом.

 

Демонстрация работающей программы не только помогает учащимся лучше понять материал, но и развивает их навыки публичных выступлений и критического мышления.

 

4. Заключительная часть (10 минут):

Обсуждение и анализ возникших трудностей и их решений:

 

Для начала обсуждения вы можете задать следующие вопросы:

• Какие трудности возникли в процессе сборки и программирования робота?
• Какие методы вы использовали для решения этих проблем?
• Были ли проблемы, которые вы не смогли решить самостоятельно? Как вы их преодолели?
• Какие уроки вы извлекли из этих трудностей?

 

После того как учащиеся поделятся своим опытом, проведите анализ и обсудите, какие стратегии оказались наиболее эффективными и почему. Это поможет учащимся лучше понять, как применять критическое мышление и творческие подходы при решении технических задач.

 

РЕФЛЕКСИЯ учащихся по итогам работы над проектом:

Попросите учащихся подумать и ответить на следующие вопросы:

• Что вам больше всего понравилось в процессе работы над проектом?
• Какие навыки вы развили в ходе работы над проектом?
• Что бы вы сделали по-другому, если бы начинали проект заново?
• Как вы оцениваете свою работу в команде (если проект был групповым)?

 

Эта рефлексия поможет учащимся осмыслить свой опыт и определить области для личного и профессионального роста.

 

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ урока и объявление домашнего задания:

Подведите итоги урока, подчеркнув ключевые моменты и то, что учащиеся должны были усвоить. Например:

• Мы изучили основы сборки и программирования роботов на колёсном ходу.
• Мы научились работать с программным обеспечением для программирования светодиодов.
• Мы развили навыки решения проблем и командной работы.

 

Затем объявите ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ:

• Напишите отчёт о процессе сборки и программирования робота, включая описание возникших проблем и способы их решения.
• Предложите идею для улучшения или модификации робота, которую вы хотели бы реализовать.
• Подготовьтесь к следующему уроку, изучив материалы по теме "Продвинутое программирование роботов" (или любую другую тему, которая будет рассмотрена на следующем занятии).

 

Убедитесь, что учащиеся понимают требования к домашнему заданию и имеют все необходимые ресурсы для его выполнения.

 

Критерии оценки:

• Активное участие в обсуждении и вводной части урока.
• Качество сборки робота и соответствие инструкции.
• Успешность программирования и работоспособность светодиодов.
• Умение работать в команде и взаимодействовать с одноклассниками.

 

Эта технологическая карта урока предназначена для организации и проведения занятий по робототехнике, в ходе которых учащиеся смогут на практике применить теоретические знания и развить навыки конструирования и программирования.