Образовательная практика "Робот-сапёр"

«ГРАНИ МАСТЕРСТВА»

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРАКТИКА

ПЛАН – КОНСПЕКТ ЗАНЯТИЯ

«РОБОТ- САПЁР»

Группа: 8 класс

Тема занятия: «Робот - сапёр»  

Тип занятия: «открытие» нового знания

Робототехника на сегодняшний день является одной из самых передовых отраслей человеческих знаний. Разработка и внедрение технологий военной робототехники это одно из приоритетных направлений, используемых при создании новых и модернизации состоящих на вооружении образцов вооружения и военной техники.

Разработки и внедрение роботов в российскую армию набирают обороты и ведутся по всем направлениям родов войск. С появлением роботов связывают возможность снизить потери личного состава во время боевых действий. Роботы способны выполнять задачи, которые непосильны для человека, — они не знают усталости, не чувствуют боли и способны выполнять боевые задачи в самых критических условиях. Поступающие в различные рода войск роботы служат для проделывания проходов в минно-взрывных заграждениях, осуществляют разведку, применяются на воде, под водой, тушат пожары в труднодоступных местах. В настоящее время немногие модели роботов имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

Следующее поколение автономных военных транспортных средств должно иметь экстраординарные возможности, быть экономичными и очень надежными для возможности выполнения продолжительных заданий с минимальной материально-технической поддержкой.

Цели и задачи:

создать боевую машину разминирования на основе конструктора LEGO Mindstorms EV3.

Для достижения этой цели необходимы навыки конструирования и умение программировать. Овладение этими навыками – первоочередная задача для выполнения проекта.

Поставленные задачи:

·        Изучить виды машин разминирования и их принцип работы.

·        Создать машину разминирования.

·        Изучить способы управления машиной.

Образовательные:

- повторить ранее полученные знания о среде программирования LabVIEW  EV3 и ее настройках;

-  закрепить понятия «робот», «уничтожитель», «сапёр»;

-  овладеть принципами соединения деталей, навыком работы по готовым схемам;

-  усовершенствовать навыки работы со средой программирования EV3;

- усовершенствовать навыки составления программ и переноса их на действующую модель робота.

Развивающие:

- развивать познавательный интерес к использованию физических явлений, процессов и законов в робототехнике;

- развивать логическое мышление и способность конструировать и собирать различные модели роботов;

- развивать умение применять полученные знания на практике

Воспитательные:

- воспитывать культуру коллективного общения;

-  формировать настойчивость в достижении поставленной цели;

- воспитывать потребность изучения робототехники и его отдельных компонентов;

- воспитывать чувство гордости за достижения отечественной военной науки и оборонно-промышленного комплекса.

Планируемые результаты:

 Личностными результатами 

- называть и объяснять свои чувства и ощущения, объяснять свое отношение к поступкам с позиции общечеловеческих нравственных ценностей;

- самостоятельно и творчески реализовывать собственные замыслы

Метапредметными результатами 

Познавательные УУД:

- определять, различать и называть детали конструктора,

- конструировать по условиям, заданным взрослым, по образцу, по чертежу, по заданной схеме и самостоятельно строить схему.

- ориентироваться в своей системе знаний: отличать новое от уже известного.

- перерабатывать полученную информацию: делать выводы в результате совместной работы всего класса, сравнивать и группировать предметы и их образы;

Регулятивные УУД:

- уметь работать по предложенным инструкциям.

- умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

- определять и формулировать цель деятельности на занятии с помощью учителя;

Коммуникативные УУД:

- уметь работать в паре и в коллективе; уметь рассказывать о постройке.

- уметь работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности.

Знать: технологическую последовательность изготовления несложных конструкций.

Уметь: самостоятельно определять количество деталей в конструкции моделей, реализовывать творческий замысел.

Материальное обеспечение: компьютеры (среда Windows, LabVIEW); презентация в формате Power Paint, видеосюжет, наборы Lego-конструктора и микропроцессора EV3, в набор которого входят 541 элемент, включая USB ЛЕГО-коммутатор, 2 больших сервомотора, датчик ультразвуковой, датчик цвета, датчик касания.

План занятия.

Организационный момент. Актуализация знаний (3 мин).

Теоретическая часть (10 мин).

Практическая часть (22 мин).

Домашнее задание (1 мин).

Вопросы учеников. Подведение итогов урока (2 мин).

Рефлексия (2 мин).

Ход занятия.

Организационный момент. Актуализация знаний (3 мин).

Разработки и внедрение роботов в российскую армию набирают обороты и ведутся по всем направлениям родов войск. особенно это актуально в наши дни. С появлением роботов связывают возможность снизить потери личного состава во время боевых действий. Роботы способны выполнять задачи, которые непосильны для человека, — они не знают усталости, не чувствуют боли и способны выполнять боевые задачи в самых критических условиях. Поступающие в различные рода войск роботы служат для проделывания проходов в минно-взрывных заграждениях, осуществляют разведку, применяются на воде, под водой, тушат пожары в труднодоступных местах.

Боевой робот (военный робот) — устройства автоматики, заменяющее человека в боевых ситуациях для сохранения человеческой жизни или для работы в условиях, несовместимых с возможностями человека, в военных целях: разведка, боевые действия, разминирование и т. п. Устройство может быть электромеханическим, пневматическим, гидравлическим или комбинированным. В настоящее время большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

• Робот-сапер оснащен особым подвижным манипулятором, на котором закреплены различные дополнительные инструменты. Такая конструкция дает возможность преодолевать мешающие движению препятствия и с легкостью передвигаться по труднопроходимым участкам территории.

• Роботы, обезвреживающие бомбы, способны работать в любых неблагоприятных погодных условиях. Они прекрасно адаптируются к особенностям местности и окружающей среды. Некоторые современные модели оснащаются двумя руками, что позволяет осуществлять более тонкие манипуляции.

• Размеры робота-сапера могут быть самыми различными и зависят от особенностей проводимой операции по обезвреживанию взрывного устройства. В настоящее время существуют как образцы, способные уместиться в рюкзаке, так и массивные агрегаты, оборудованные множеством приборов и детекторов.

Теоретическая часть (10 мин).

Каждый из нас ежедневно использует различные алгоритмы: инструкции, правила, рецепты и т.д.

План работы над нашей работой рассчитан на несколько этапов. На первом этапе нам удалось сконструировать робота, в конструкции которого используются стандартные детали из набора Lego Mindstorms: оси, балки, шестерни и прочее, а так же один блок EV3, три мотора, 4 ультразвуковых датчика.

Робот имеет классическую компоновку:

– корпус, в средней части которого имеется усиленное бронирование от взрывов;

- блок EV3, который является мозговым управляющим центром БМР, принимает сигналы, передаваемые оператором, управляет всеми подвижными механизмами машины;

- БМР имеет три пары колес, управляемыми являются две средние пары, колеса – бескамерные, пулестойкие.

- три мотора, два из которых управляют колесами, а один – управляет вращением вала;

- Управление роботом осуществляется дистанционно через Bluetooth-модуль.

  Движение  робота - это движение по любой траектории: вперед, влево, вправо, остановка, управляемого человеком. Если на пути у робота встречается какой-либо объект или препятствие, то он может отъехать назад, развернуться, изменить траекторию движения, используя звуковой сигнал, как имитацию сигнала о встречаемом объекте.

Практическая часть.

Следующий этап – это создание платформы, приближенной к реальным событиям. На этом этапе занятия учитель раздает обучающимся инструкции по сборке робота с нужными для этого деталями и помогает, в случае необходимости, отдельным группам в ходе сборки модели,  разработка алгоритма для робота.

После сборки нужных роботов мы начинаем разработку алгоритмов для движения.

Команды, используемые для составления циклического алгоритма

Задание 1: написать циклический алгоритм, с помощью которого робот будет двигаться по прямой и поворачивать на угол (90 градусов). (зациклить робота на конечное число повторений тела цикла - 4).

Задание 2: изменить алгоритм на свое усмотрение (изменяя параметры движения вперед и изменяя угол поворота, и зациклив робота на бесконечное число повторений тела цикла) и посмотреть как робот будет расправляться с объектами.

Подведение итога занятия.

На уроке мы познакомились с простейшей программой и программированием Lego Mindstorms EV3 для движения его по линии, основными его деталями. Научились собирать базовую модель робота. Полученные знания мы сможем применить на последующих занятиях, собирая свободные (творческие) модели роботов.

Задание учащимся по рефлексии их деятельности.

Ребята делают записи на своих карточках.

1. сегодня я узнал…

2. было интересно…

3. было трудно…

4. я понял, что…

5. теперь я могу…

6. я научился…

7. я смог…

8. я попробую…

9. меня удивило…

10.урок дал мне для жизни…

11. мне захотелось…

Заключение.

Боевая машина разминирования на основе конструктора LEGO Mindstorms EV3 сконструирована. Все основные элементы конструкции установлены и связаны между собой. На данном этапе робот управляется дистанционно через Bluetooth-модуль (телефон).

В процессе тестирования БМР выявлено, что предложенный тип колес не позволяет машине совершать быстрые развороты, уменьшает ее маневренность. Эта проблема не влияет на качество работы машины.

Список использованной литературы

1. Инструкция для работы с комплектом LEGO Mindstorms EV3 45544.Вязовов С.М.,

2. Калягина О.Ю., Слезин К.А. Соревновательная робототехника: приемы программирования в среде EV3;

3. Учебно-практическое пособие. – М. Издательство «Перо», 2014 г.Программа LabView для комплектов Lego EV3 45544. Интернет-ресурсы.

Ссылки на занятие: