Робототехника и ЛЕГО

Робототехника и ЛЕГО-конструирование *
На данном сайте уже есть инструкции по роботам lego mindstorms nxt 2.0 на русском языке, готовые
инструкции для сборки простых роботов, статьи и обзоры разных версий конструкторов lego, которые можно
использовать на уроках робототехники.
Инструкция робота LEGO NXT 2.0 артикул 8547
Урок проводится 1 раз в неделю. Программа курса составляет 34 часа. Представляю поурочное планирование в
виде DOC-файла. Можете скачивать и использовать абсолютно бесплатно. Ссылка на сайт приветствуется!
Поурочное / тематическое планирование факультативных занятий по курсу "робототехника и легоконструирование" 5-7 класс. (34 часа, 1 час в неделю) на 2012-2013 учебный год. Занятия по вторникам.
4 сентября 2012 г.
1 урок. Введение в робототехнику.
Лекция. Цели и задачи курса. Что такое роботы. Ролики, фотографии и мультимедиа. Рассказ о соревнованиях роботов:
Евробот, фестиваль мобильных роботов, олимпиады роботов. Спортивная робототехника. В т.ч. - бои роботов
(неразрушающие). Конструкторы и «самодельные» роботы.
Видео о роботах LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 (версия конструктора 8547)
 Видео с примером каких роботов можно собрать из конструктора МИНДСТОРМС НХТ 2.0
 Видео компании LEGO. Рекламный ролик о составе конструктора версии 8547 и базовых роботах, которые можно
собрать. Инструкции по сборке есть в ПО
 Видео, показывающее базовые возможности робота АЛЬФАРЭКС конструктора версии 8547
 Видео с демонстрацией возможности робота скорпиона (не базовая версия)
 Видео с роботом лягушкой (robot frog). Разработчики расскрасили элементы конструктора чтобы лягушка стала
максимально похожей по цветовой схеме на живую
 Видео. Крупным планом демонстрируется собранный робот ALFAREX и его возможности (lego mindstorms nxt 2.0
version 8547)
 Видео. Демонстрация робота Р2Д2 из фильма "Звёздные войны", собранного из нескольких конструкторов версии 8547
 Видео с ШАГАЮЩИМ РОБОТОМ! также собранного из конструктора LEGO версии 8547
 Видео с роботом-художником. Робот лего нхт 2.0 рисует фломастером заданную в программе картину
 Видео "Живой робот" показывает, что можно "научить" робота такому сложному (для роботов) виду творчества как
танец
11 сентября 2012 г.
2 урок. Конструкторы компании ЛЕГО
Информация о имеющихся конструкторах компании ЛЕГО, их функциональном назначении и отличии, демонстрация
имеющихся у нас наборов.
 Презентация PowePoint: От Леголэнда до конструкторов по роботам.ppt
 Документ: О компании лего и их конструкторах.doc
Д/з: Выбрать робота, который нравится (не обязательно Lego Mindstorms, любого), поискать информацию по нему в
Интернете и принести на следующее занятие (информация может быть либо в виде файла Microsoft Word, либо в
письменном виде)
18 сентября 2012 г.
3 урок. Знакомимся с набором Lego Mindstorms NXT 2.0 сборки 8547
Знакомимся с набором Lego Mindstorms NXT. Что необходимо знать перед началом работы с NXT. Датчики
конструкторов LEGO на базе компьютера NXT (Презентация), аппаратный и программный состав конструкторов LEGO
на базе компьютера NXT (Презентация), сервомотор NXT.
 сборка 8547.jpg
 Краткий обзор NXT: программный блок, датчик касания, датчик цвета, ультразвуковой датчик, интерактивный
сервомотор, программное обеспечение
 Датчики NXT 2.0
 Состав и архитектура конструктора NXT 2.0
Д/з: Придумать название своей команде.
25 сентября 2012 г.
4 урок. Конструирование первого робота
Собираем первую простейшую модель робота. Его название - "Пятиминутка". Собирается очень быстро. Если
потренироваться, то через какое то время его можно научиться собирать за 5 минут!
 Робот "Пятиминутка"
Д/з: Нарисовать схему робота-манипулятора.
2 октября 2012 г.
5 урок. Изучение среды управления и программирования
Краткое изучение программного обеспечения, изучение среды программирования и управления. Собираем робота
"Линейный ползун". Немного модернизируем собранного на предыдущем уроке робота "Пятиминутку" и получаем
"Линейного ползуна". Это уже программируемый интеллектуальный робот начального уровня!
Загружаем готовые программы управления роботом, тестируем их, выявляем сильные и слабые стороны программ, а
также регулируем параметры, при которых программы работают без ошибок. То есть робот не вылетает за края трассы.
Д/з: Запомнить внешний вид блоков: движение, ждать, сенсор, цикл и переключатель.
9 октября 2012 г.
6 урок. Программирование робота
Практика. Разработка программ для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий из 4-5 блоков (c
использование нетбука).
 Помощь в программировании - расшифровка местаположения блоков
Д/з: Нарисовать в виде блок-схемы или описать словестно программу движения "линейного ползуна".
16 октября 2012 г.
7 урок. Конструируем более сложного робота
Создаём и тестируем "Трёхколёсного бота".
У этого робота ещё нет датчиков, но уже можно писать средние по сложности программы для управления двумя
серводвигателями.
23 октября 2012 г.
8 урок. Программирование более сложного робота
Практика. Разработка программ для выполнения поставленных задачи: несколько коротких заданий. Количество блоков в
программах более 5 штук. (более сложная программа).
Собираем и программируем "Бот-внедорожник"
На предыдущем уроке мы собрали "Трёхколёсного" робота. Мы его оставили в ящике, на этом уроке достаём и вносим
небольшие изменения в конструкцию. Получаем уже более серьёзная модель, использующую датчик касания.
Соответственно, мы продолжаем эксперименты по программированию робота. Пишем программу средней сложности,
которая должна позволить роботу реагировать на событие нажатия датчика.
Задача примерно такая: допустим, робот ехал и упёрся в стену. Ему необходимо отъехать немножко назад, повернуть
налево и затем продолжить движение прямо. Необходимо зациклить эту программу. Провести испытание поведения
робота, подумать в каких случаях может пригодиться полученный результат.
30 октября 2012 г.
9 урок. Собираем гусеничного бота по инструкции
Создаём и тестируем "Гусеничного бота".
Задача следующая: необходимо научиться собирать робота на гусеницах. Поэтому тренируемся, пробуем собрать по
инструкции. Если всё получилось, то управляем роботом с сотового телефона или с компьютера. Запоминаем
конструкцию. Анализируем плюсы и минусы конструкции. На следующем уроке попробуем разобрать и заново собрать
робота.
Д/з: Подумать и перечислить преимущества и недостатки гусеничного робота по сравнению с 4-х колёсным.
6 ноября 2012 г.
10 урок. Конструируем гусеничного бота
На предыдущем уроке мы собирали гусеничного бота. Нужно ещё раз посмотреть на свои модели, запомнить
конструкцию. Далее разобрать и попытаться собрать свою собственную модель. Она должна быть устойчива, не должно
быть выступающих частей. Гусеницы должны быть оптимально натянуты. Далее тестируем своё гусеничное
транспортное средство на поле, управляем им с мобильного телефона или с ноутбука.
Д/з: Вспомнить всё что проходили, прочитать записи. Подготовиться к тестированию.
13 ноября 2012 г.
11 урок. Тестирование
Тест должен содержать простые и чётко сформулированные вопросы о конструкторе, о лего, о законах физики,
математики и т.д. Рекомендуемое количество вопросов от 10 до 20. Ученики отвечают на простые вопросы, проверяют
свой уровень знаний. В тест рекомендуется включить несколько вопросов на смекалку из цикла: "А что если...". В
результате тестирования мы должны понять научился ли чему-нибудь ученик.
20 ноября 2012 г.
12 урок. Собираем по инструкции робота-сумоиста
Нам необходимо ознакомиться с конструкцией самого простого робота сумоиста. Для этого читаем и собираем робота по
инструкции: бот - сумоист. Собираем, запоминаем конструкцию. Тестируем собранного робота. Управляем им с
ноутбука/нетбука.
Д/з: Подумать, какой робото подойдёт для соревнований по минисумо. Гусеничный/колёсный, большой/маленький,
лёгкий/тяжёлый и т.д. Записать рассуждение в тетради.
27 ноября 2012 г.
13 урок. Соревнование "роботов сумоистов"
Собираем по памяти на время робота-сумоиста. Продолжительность сборки: 30-60 минут. Устраиваем соревнования. Не
разбираем конструкцию робота победителя. Необходимо изучить конструкции, выявить плюсы и минусы бота.
Д/з: Подумать, почему Ваш робот побели или проиграл. Записать идеи в тетрадь.
4 декабря 2012 г.
14 урок. Анализ конструкций победителя и призёров.
Необходимо изучить конструкции, выявить плюсы и минусы бота. Проговариваем вслух все плюсы и минусы. Свободное
время. Собираем любую со сложностью не выше 3 единиц из перечисленных здесь роботов.
Д/з: Запомнить, какие ошибки были допущены при разработке роботов. Запомнить каким должен быть робот для такого
вида соревнований.
11 декабря 2012 г.
15 урок. Конструируем робота к международным соревнованиям WRO (1)
Есть такие соревнования - WRO. Расшифровываются они так: "Всемирная олимпиада роботов". Если ученик покажет
приемлемые результаты на этом соревновании, то это и есть лучшая оценка Вашей деятельности. Изучаем правила WRO
этого года (если их ещё нет, то предыдущего). Ищем у кого в городе есть готовое собранное поле. Если нет ни у кого,
строим. Задача учеников самостоятельно найти и смастерить конструкцию робота, которая сможет выполнять задания
олимпиады. Все задания раскладываем по частям, например, нужно передвигаться из точки А в точку Б - это будет первая
задача, нужно определять цвет каждой ячейки - это вторая задача, в зависимости от цвета ячейки нужно выкладывать
определённое количество шариков в ячейку - это третья задача.
Далее у нас две модели поведения:
Вариант 1) В зависимости от предполагаемых возможностей подсказываем ученикам конструкцию для каждого из
действий. Помогаем им самим создать действующую модель.
Вариант 2) Сами создаём действующую полнофункциональную модель робота, который может справится с заданием.
Даём изучать каждому ученику, объясняем конструктивные особенности. Даём задание собрать аналогичную модель
каждой команде учеников. На подготовку к WRO рекомендую потратить 2-3 занятия. Проводить занятие есть смысл, если
у Вас есть возможность участвовать в WRO в Вашем регионе - городе/крае.
18 декабря 2012 г.
16 урок. Конструируем робота к международным соревнованиям WRO (2)
Продолжаем конструирование моделей.
25 декабря 2012 г.
17 урок. Конструируем робота к международным соревнованиям WRO (3)
Запоминаем, разбираем и собираем вновь модель робота
15 января 2012 г.
18 урок. Разработка проектов по группам (1).
Цель: Сформировать задачу на разработку проекта группе учеников.
На уроке мы делим всех учеников на группы по 2-3 человека.
Шаг 1. Каждая группа сама придумывает себе проект автоматизированного устройства/установки или робота. Задача
учителя направить учеников на максимально подробное описание будущих моделей, распределить обязанности по
сборке, отладке, программированию будущей модели. Ученики обязаны описать данные решения в виде блок-схем, либо
текстом в тетрадях.
Шаг 2. При готовности описательной части проекта приступить к созданию действующей модели.
22 января 2012 г.
19 урок. Разработка проектов по группам (2).
Цель: Научиться пошагово составлять технические/конструкторские проекты.
Место проведения: лаборатория робототехники.
Шаг 2. При готовности описательной части проекта создам действующую модели. Если есть вопросы и проблемы направляем учеников на поиск самостоятельного решения проблем, выработку коллективных и индивидуальных
решений.
Шаг 3. Уточняем параметры проекта. Дополняем его схемами, условными чертежами, добавляем описательную часть.
Обновляем параметры объектов.
Шаг 4. При готовности модели начинаем программирование запланированных ранее функций.
Продолжаем сборку моделей.
29 января 2012 г.
20 урок. Разработка проектов по группам (3).
Цель: Научиться презентовать (представлять) свою деятельность.
Продолжаем сборку и программирование моделей.
Шаг 5. Оформляем проект: Окончательно определяемся с названием проекта, разрабатываем презентацию для защиты
проекта. Печатаем необходимое название, ФИО авторов, дополнительный материал.
Шаг 6. Определяемся с речью для защиты проекта. Записываем, сохраняем, репетируем.
5 февраля 2012 г.
21 урок. Разработка проектов по группам (4).
Цель: Научиться публично представлять свои изобретения.
Место: Актовый зал Лицея, либо лаборатория робототехники.
Публичная ЗАЩИТА проектов с приглашением представителей администрации Лицея, представителей
градообразующего предприятия, педагогов дополнительного образования технической направленности организаций
дополнительного образования города, учеников Лицея и других школ города.
12 февраля 2012 г.
22 урок. Свободный урок. Сбор готовой модели на выбор.
Сбор и исследование одной из моделей роботов на выбор:
 Гоночная машина - автобот - автомобиль с возможностью удалённого управления и запрограммирования его для
движения по цветным линиям на полу!
 Бот с ультразвуковым датчиком - 4-х колёсный робот с интеллектуальной программой, принимающей решение куда
ехать при наличии препятствия.
 Бот с датчиком касания - 4-х колёсный робот с программой, использующей датчик касания в качестве инструмента для
определения препятствий.
 Бот с датчиком для следования по линии - робот, программа которого настроена на его движение по чёрной линии.
 Бот стрелок - простейший робот, стреляющий в разные стороны шариками.
Цель: Закрепить навыки конструирования по готовым инструкциям. Изучить программы.
Ученикам необходимо собрать модели по инструкции. Загрузить имеющуюся программу. Изучить работу программы,
особенности движения, работы с датчиком и т.д. модели робота. Сделать соответствующие выводы.
19 февраля 2012 г.
23 урок. Конструируем 4-х колёсного или гусеничного робота.
Цель: собрать по инструкции робота, изучить его возможности и программу.
Необходимо выбрать одного из 9 имеющиеся конструкции МУЛЬТИБОТА по этой ссылке.
Собираем робота по инструкции, загружаем программу, изучаем его поведение: запускаем, наблюдаем, тестируем.
Меняем программу, добиваемся изменения принципа работы робота. Меняем его конструкцию.
26 февраля 2012 г.
24 урок. Конструируем колёсного или гусеничного робота.
Цель: придумать и собрать робота. Самостоятельно запрограмиировать робота.
Придумываем конструкцию, которую мы бы хотели собрать. Назовём конструкцию роботом. Пусть робот перемещается
на 4-х колёсах или гусеницах. Пусть он может короткое время (минимум 1 минуту) передвигаться самостоятельно.
Начинаем сборку модели. Обсуждаем подробности конструкции и параметры программы
5 марта 2012 г.
25 урок. Конструируем робота (2).
Продолжаем конструирование робота. Оформляем рабочую модель. Тестируем, показываем робота в действии.
12 марта 2012 г.
26 урок. Контрольное тестирование
Тест должен содержать простые и чётко сформулированные вопросы о конструкторе, о лего, о законах физики,
математики и т.д. Рекомендуемое количество вопросов 20 штук. Ученики отвечают на простые вопросы, проверяют свой
уровень знаний. В тест рекомендуется включить несколько вопросов на смекалку из цикла: "А что если...". В результате
тестирования мы должны понять научился ли чему-нибудь ученик. Проводим анализ полученных результатов.
Сравниваем их с теми, что были получены в начале обучения по предмету "робототехника". Проводим "отсев"
двоечников, выбираем учеников, способных изучать робототехнику на повышенном уровне. Формируем из них группу
для обучения на второй год.
19 марта 2012 г.
27 урок. Собираем робота-богомола (1)
Собираем и программируем робота-богомола МАНТИ. Урок 1.
 Инструкция Инструкция по сборке робота 'МАНТИ: безобидный богомол'
26 марта 2012 г.
28 урок. Собираем робота-богомола (2)
Собираем и программируем робота-богомола МАНТИ. Урок 2.
2 апреля 2012 г.
29 урок. Собираем робота высокой сложности (1)
Собираем робота АЛЬФАРЕКСА (ALFAREX) урок 1.
 Инструкция Инструкция по сборке робота 'АЛЬФАРЕКС' для конструктора 8547.
9 апреля 2012 г.
30 урок. Собираем робота высокой сложности (2)
Собираем робота АЛЬФАРЕКСА (ALFAREX) урок 2.
16 апреля 2012 г.
31 урок. Программирование робота высокой сложности.
Программируем робота АЛЬФАРЕКСА, готовимся к показательным выступлениям.
23 апреля 2012 г.
32 урок. Показательное выступление
Показательный урок: демонстрируем робота, запускаем программу, показываем возможности движения, соревнуемся на
скорость перемещения. Команда-победитель получает призы.
14 мая 2012 г.
33 урок. Свободное моделирование.
Собираем любую по желанию модель.
21 и/или 28 мая 2012 г.
34 урок. Свободное моделирование. Резервный урок.
Собираем любую по желанию модель. Резервный урок.
* Что может понадобиться?
1. Нам пригодится классная программа для управления роботом чере БЛЮТУЗ: NXT Vehicle Remote (Не требует
установки. Просто разархивируйте её на рабочий стол)! Через неё можно управлять роботом, менять
настройки, двигатели, скорость, программировать клавиши и т.д. Для отладки просто вещь не заменимая!
2. Пригодится и программа для мобильных телефонов NOKIA и SONY ERICSON для управления через
BLUETOOTH роботом NXT 2.0. Поддерживаемые модели:
- Nokia: 6680, 3230.
- Sony Ericsson: W800i, W550i, K610i, K800i, K750i, Z710i, Z550i, K510i.
- BenQ-Siemens: CX75, S65.
Программа работает и на некоторых других телефонах. Так что качайте, проверяйте.
3. Для тех, кто хочет управлять роботом с помощью мобильного телефона под операционной системой Android
2.2 и выше рекомендую посетить сайт http://market.android.com/ и скачать следующие приложения:
- MINDdroid, NXT Bluetooth, NXT FREE, NXT GSensor, NXT Numeric, NXT Remoye Control, NXT Simple Remote,
NXTPad.
Все эти приложения разные по функциональности, но очень сильно облегчают тестирование имеющихся и
разработку новых роботов.