Урок технологии: «Техника. Робототехника. Создание робота на основе конструктора Lego MINDSTORMS Education EV3»

Урок технологии: «Техника. Робототехника. Создание робота на основе конструктора Lego MINDSTORMS Education EV3»

Учитель: Раченко Елена Львовна, МОУ Хорошовская СОШ Коломенский го, учитель технологии

  Цель: Познакомить учащихся с робототехникой через использование конструктора Lego MINDSTORMS Education EV3.

• Задачи:
• - объяснить, что такое робот, рассмотреть разновидности роботов и области их применения.
• - развивать способность к критическому анализу и оценке современных научных достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях.
• - воспитывать стремление к творчеству, к поиску новых рациональных приемов труда, к внедрению теории в практику.

Ожидаемый результат:

• Учащиеся будут знать:

• - Понятие Робототехника.
• - Перспективы развития образовательной робототехники в школе как интегративной учебной дисциплины, ее место и роль в системе общего образования.
• - Применения робототехники.

• Учащиеся будут уметь:

• - Объяснять, что такое Робот и Робототехника.
• - Различать разновидности роботов.
• - Самостоятельно собирать робота, используя конструктор Lego MINDSTORMS Education EV3

Оборудование:

- Компьютер, проектор, презентация на экране

- Конструктор Lego MINDSTORMS Education EV3

Ход урока: Организационный момент - Сформировать группы для работы (выбрать 1 букву из слова ЛЕГО, сесть по группам)

• - Вопрос: современная техника: смартфон, телевизор, пылесос, автомобиль, мультиварка, электромясорубка, электросоковыжималка, автомобиль, паровые гладильные системы, стиральная машина с интеллектом – что их объединяет?
• (ответы учащихся: они могут выполнять операции без человека, они имеют программу, они роботы…)

Новый материал

• На протяжении многих веков люди изобретают механизмы и машины, способные облегчить нашу жизнь, и современный человек едва ли сможет представить свою жизнь без них. Ежедневно появляются новые устройства и улучшаются существующие. Таких устройств уже несчетное множество, и, безусловно, самым высоким достижением человеческой мысли являются роботы.

Какое же значение имеет слово «РОБОТ»?

• Ро́бот  —  автоматическое  устройство, предназначенное для осуществления различного рода механических операций, которое действует по заранее заложенной  программе .

• Робот – это машина, которая воспринимает, мыслит и действует. При этом робот может, как иметь связь с человеком (получать от него команды), так и действовать автономно.

Робототехника

• Робототехника  – это область науки и техники, связанная с созданием, исследованием и применением роботов.
• История робототехники неразрывно связана с большинством изобретений, сделанных человечеством. Практически невозможно отделить ее от истории развития науки, техники и тем более от истории возникновения и становления компьютерных технологий.

• Лего-робототехника - это проектирование и конструирование всевозможных интеллектуальных механизмов – лего-роботов, имеющих модульную структуру и обладающих мощными микропроцессорами.

Учитель: - Давайте познакомимся с разновидностями роботов. Как вы думаете, какие роботы существуют в современном мире?

• - Промышленные роботы

• -Бытовые роботы

• - Роботы – игрушки

• Медицинские роботы

• Роботы – исследователи

• - Боевые роботы

- Роботы – андроиды

Практическая работа Знакомство с Конструктором LEGO Mindstorms EV3

В набор конструктора входят следующие элементы:

• - балки, оси, пластины и др. соединительные детали
• - встроенные в моторы датчики вращения и ультразвуковой датчик;
• - датчик цвета, гироскопический датчик и два датчика касаний;
• - инфракрасный датчик;
• - перезаряжаемая аккумуляторная батарея;
• - три электро серво мотора;
• - соединительные кабеля.
• - USB-кабель.

При создании робота и программы для него, необходимо понимать суть работы каждого датчика т.к. данные знания дадут возможность правильно рассчитывать траекторию движения робота, его функциональность и т.д.

• Главный элемент конструктора – это микрокомпьютер (микропроцессор) EV3, он является «мозгом» робота Mindstorms, который позволяет роботу Mindstorms ожить и осуществлять различные действия. Микрокомпьютер (микропроцессор) EV3 содержит в себе: процессор, FLASH память (16 мегабайт), операционную систему Linux и многое другое. Контролирует моторы и собирает данные с датчиков.
• Одним из важнейших элементов конструктора является сервомотор. Данный элемент создан для работы с микрокомпьютером EV3 и имеет встроенный датчик вращения, благодаря которому мотор может соединяться с другими моторами, позволяя роботу двигаться с постоянной скоростью.

Информацию об окружающем мире робот Lego Mindstorms EV3 получает от нескольких датчиков: ультразвукового, датчика касания и датчика, позволяющего распознавать цвета.

Ультразвуковой датчик EV3 позволяет измерять расстояние до объектов.

Датчик касания позволяет роботу реагировать на касания, распознает три ситуации: прикосновение, щелчок и освобождение

Датчик цвета дает возможность роботу определять цвет поднесенного к нему предмета

Разобравшись с деталями Lego Mindstorms EV3, рассмотрим его программное обеспечение (ПО). ПО Mindstorms EV3 основано на LabVIEW, графическом языке программирования, которым пользуются ученые и инженеры по всему миру. ПО предоставляет возможность перетаскивать и размещать командные блоки.

• Таким образом, чтобы писать программы, следует размещать блоки функциональности на схеме. В зависимости от типа блока, каждый блок может быть сконфигурирован. Например, «Средний Мотор» имеет 5 режимов работы:
• 1. выключить,
• 2. включить и вращать,
• 3. включить в течение определенного количества секунд,
• 4. включить и повернуть на определенный градус,
• 5. включить и повернуть фиксированное число раз

• Интуитивно понятный интерфейс позволяет сначала создавать простые программы, а затем продуктивно развивать свои навыки программирования, делая возможным создание сложных многоуровневых программ и проведения различной экспериментальной работы.

Практическое задание

Создание робота на основе конструктора Mindstorms EV3

Вам предстоит выполнить несколько этапов:

1. составление задачи: какие действия должен выполнить робот;

2. сборка робота;

3. программирование робота на ПК согласно условиям задачи;

4. выгрузка материала непосредственно в робота;

5. проверка проделанной работы.

Рефлексия

• Экспериментируя с задачами для своего робота и изучая среду программирования, стало ясно, что робот может быть абсолютно любым и способен выполнять самые разнообразные действия