Республика Саха (Якутия) Муниципальное образование Кобяйский улус

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

СОГЛАСОВАНО

Директор школы Левина О.Д

__________________________

№___ от __________

20___ г

СОГЛАСОВАНО

Заместитель директора по ВР

Яковлева М.А

________________________

20____ г.

« Ситтинская средняя общеобразовательная школа

имени В.Е.Колмогорова»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Кружка « Робототехника »

Занятость: 2-10 классы Группы- младшая (2-4 классы),средняя (5-7 классы), старшая (8-10 классы)

Срок реализации: 3 год. Возраст учащихся: 8- 16 лет.

Количество часов 306 (по 9 часов в неделю)

Сделал:

Дьяконов Николай Николаевич

Учитель физики и информатики.

Педстаж:20 лет,

I квалификационная категория

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.

Современный человек участвует в разработке, создании и потреблении огромного количества артефактов: материальных,энергетических, информационных. Соответственно, он должен ориентироваться в окружающем мире как сознательный субъект, адекватно воспринимающий появление нового, умеющий ориентироваться в окружающем, постоянно изменяющемся мире, готовый непрерывно учиться. Понимание феномена технологии, знание законов техники, позволит младшему школьнику соответствовать запросам времени и найти своё место в современной жизни. Особенно важно не упустить имеющийся у младшего школьника познавательный интерес к окружающим его рукотворным предметам, законам их функционирования, принципам, которые легли в основу их возникновения.

Программа «Робототехника» предназначена для того, чтобы положить начало формированию у учащихся начальной школы целостного представления о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире. Реализация данного курса позволяет стимулировать интерес и любознательность, развивать способности к решению проблемных ситуаций умению исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идеи, планировать решения и реализовывать их, расширить технический и математический словари ученика.

Кроме этого, реализация этого курса в рамках начальной школы помогает развитию коммуникативных навыков учащихся за счет активного взаимодействия детей в ходе групповой проектной деятельности.
Курс разработан для учащихся 2-10 классов групп школы.
Учащиеся, работая по инструкциям и заданиям учителя, испытывают собранные модели и анализируют предложенные конструкции. Далее они выполняют самостоятельную работу по теме, предложенной учителем. Помощь учителя при данной форме работы сводится к определению основных направлений работы и к консультированию учащихся.
Самостоятельная работа выполняется учащимися в форме проектной деятельности, может быть индивидуальной, парной и групповой. Выполнение проектов требует от детей широкого поиска, структурирования и анализирования дополнительной информации по теме.

Занятия направления «Робототехника» представляют уникальную возможность для детей младшего школьного возраста освоить основы робототехники, создав действующие модели роботов Mindstorms WEDO и Mindstorms ev 3 45544 .

Благодаря датчикам поворота и расстояния, созданные конструкции реагируют на окружающих мир. С помощью программирования на персональном компьютере ребенок наделяет интеллектом свои модели и использует их для решения задач, которые, по сути, являются упражнениями из курсов математики, информатики.

Программа «Робототехника» рассчитана на 9 час в неделю на протяжении всего учебного года.

Успешность изучения «Робототехника» обеспечивает результативность обучения начальной школы.

Новизна: заключается в изменении подхода к обучению ребят, а именно – внедрению в образовательный процесс новых информационных технологий, побуждающих учащихся решать самые разнообразные логические и конструкторские проблемы

Актуальность: в связи с современным глобальным развитием компьютеризации и роботизации данная дополнительная образовательная программа является актуальной.

Основные цели программы:

формирование у учащихся целостного представления об окружающем мире;

ознакомление учащихся с основами конструирования и моделирования,

расширение знаний об основных особенностях конструкций, механизмов и машин;

развитие способности творчески подходить к проблемным ситуациям;

развитие познавательного интереса и мышления учащихся;

ознакомление учащихся основам робототехники.

Таким образом, программа «Робототехника» нацелена на решение следующих задач :

расширение знаний учащихся об окружающем мире, о мире техники;

стимулирование мотивации учащихся к получению знаний, формирование творческое личности ребенка;

развитие интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям, формирование навыков коллективного труда;

развитие навыка программирования через разработку программ в визуальной среде программирования, развитие алгоритмического мышления;

актуализация имеющихся у учащихся знаний об окружающем мире и их практическое применение;

обучение решению творческих, нестандартных ситуаций на практике при конструировании и моделировании объектов окружающей действительности;

развитие коммуникативных способностей учащихся, умения работать в группе, умения аргументировано представлять результаты своей деятельности, отстаивать свою точку зрения.

создание завершенных проектов с использованием освоенных инструментальных компьютерных сред.

Структура и содержание программы.

В программе «Робототехника» включены содержательные линии:

Аудирование (А) - умение слушать и слышать, т.е. адекватно воспринимать инструкции.

Чтение (Ч) – осознанное самостоятельное чтение языка программирования.

Говорение (Г) – умение участвовать в диалоге, отвечать на заданные вопросы, создавать монолог, высказывать свои впечатления.

Пропедевтика (П) – круг понятий для практического освоения детьми с целью ознакомления с первоначальными представлениями о робототехнике и программирование.

Творческая деятельность (Т) - конструирование, моделирование, проектирование.

В структуре изучаемой программы выделяются следующие основные разделы - «Конструирование» и «Программирование».

Курс носит сугубо практический характер, поэтому центральное место в программе занимают практические умения и навыки конструирования и работы на компьютере.

Изучение каждой темы предполагает выполнение небольших проектных заданий, реализуемых с помощью изучаемых технологий.

Программа предусматривает проведение занятий во внеурочной деятельности с нетрадиционными формами обучения (игровые упражнения, творческие упражнения, создание проектов).

Форма промежуточной аттестации – обобщающий урок рефлексии и защита проектов.

Основные методы обучения , применяемые в прохождении программы в начальной школе:

1. Устный.

2. Проблемный.

3. Частично-поисковый.

4. Исследовательский.

5. Проектный.

Учебно-методическое обеспечение и материальная база:

конструкторы Mindstorms Wedo Mindstorms ev3 45544, ;

программное обеспечение Mindstorms Wedo Mindstorms ev3 45544 ;

видеоматериалы сети Интернет;

Интернет-ресурсы

Базовый набор LEGO MINDSTORMS Education EV3

Базовый набор оптимизирован для использования в классе и содержит все необходимое для обучения с помощью технологий LEGO® MINDSTORMS®. Он позволяет ученикам конструировать, программировать и тестировать их решения, используя настоящие технологии робототехники. Набор включает в себя мощный микрокомпьютер EV3, контролирующий моторы и собирающий данные с датчиков. Стартовый набор поставляется в коробке, удобной для хранения элементов и использования в классе. Программное обеспечение и зарядное устройство продаются отдельно.

2.1. Компоненты базового набора

В набор входят :

Микрокомпьютер EV3.

Спецификации микрокомпьютера EV3:

процессор типа ARM 9 с Linux-образной операционной системой

4 порта ввода информации с частотой работы до 1 кГц

4 порта вывода для выполнения команд

встроенная память, включающая 16 МБ флеш-памяти и 64 МБ оперативной памяти

слот для чтения карт памяти формата Mini SDHC с поддержкой чтения карт объемом до 32 ГБ

шестикнопочный интерфейс управления с функцией изменения подсветки (3 цвета) для индикации режима работы микрокомпьютера

монохромный дисплей с разрешением 178 x 128 пикселей позволит осуществлять детальный просмотр графиков и чтение данных с датчиков

высококачественный встроенный динамик

возможность программирования и регистрации данных с помощью микрокомпьютера, созданные программы и полученные данные могут быть экспортированы в программное обеспечение EV3

поддержка связи с компьютерами через встроенный порт USB или подключаемые приемники WiFi или Bluetooth

режим USB 2.0 хостинга, позволяющий соединять микрокомпьютеры в последовательную цепь

поддержка WiFi и поддержка подключения USB флеш-карт

питание от 6 батарей типа АА или от аккумуляторной батареи постоянного тока EV3 емкостью 2050 мАч

Аккумулятор EV3.

Литий-ионная аккумуляторная батарея постоянного тока EV3 имеет емкость 2050 мАч и специально созданная для работы с новыми микрокомпьютерами EV3

Два больших серво мотора.

максимальные обороты до 160-170 об/мин

максимальный крутящий момент в 40 Нсм

Средний серво мотор.

встроенный датчик вращения с точностью измерений до 1 град

максимальные обороты до 240-250 об/мин

максимальный крутящий момент в 12 Нсм

автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

Ультразвуковой датчик.

измеряет расстояния в пределах от 1 до 250 см

точность измерений составляет +/- 1 см

в режиме прослушивания внешний светодиод постоянно мигает, в режиме излучения светодиод постоянно горит

если ультразвуковой сигнал распознан, датчик возвращает логическое значение "Истина"

автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

Датчик цвета.

измеряет отраженный красный свет и внешнее рассеянное освещение, от полной темноты до яркого солнечного света

фиксирует и определяет 8 цветов

частота опроса до 1 кГц

автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

Гироскопический датчик.

режим измерения углов с точностью до +/- 3 градуса

встроенный гироскоп улавливает вращения с моментом до 440 град/с

частота опроса до 1 кГц

автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

Два датчика касания.

встроенная фронтовая кнопка

автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

Сборочные элементы LEGO Technic (541 деталь) и два пластиковых лотка – органайзера для хранения и сортировки деталей.

Система программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3.

Система программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3 поставляется по лицензии либо на 1 персональный компьютер, либо для класса ПК (групповая лицензия). Групповая лицензия позволяет инсталлировать и использовать программное обеспечение EV3 на всех компьютерах, находящихся по адресу организации-покупателя.

Система программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3 основана на программном пакете National Instruments LabVIEW и имеет понятный графический интерфейс. Пользователь формирует программу, перетаскивая иконки, отвечающие за те или иные функции робота.

Функционал регистрации данных, включенный в систему программирования, является мощным инструментом для проведения различной экспериментальной работы. С помощью него можно собирать, анализировать и использовать данные, поступающие с датчиков. Ученики также могут строить интерактивные графики, используя полученные данные.

Встроенный редактор контента позволяет учителям модифицировать имеющиеся учебные курсы и создавать свои собственные. Кроме того, редактор позволяет ученикам фиксировать свои успехи с помощью создания и заполнения электронных тетрадей, которые также являются частью программного окружения EV3. Эта функция упрощает процесс проверки успеваемости и контроля знаний.

Программное обеспечение EV3 поставляется со специальным инструментом по обучению Robot Educator, включающим 48 пошаговых мультимедийных обучающих урока, созданных для помощи ученикам и преподавателям в обучении основам робототехники. Эти уроки также обучают использованию функционала регистрации данных и поясняют свойства аппаратного обеспечения EV3.

После запуска программного обеспечения LEGO MINDSTORMS Education EV3 открывается основное окно программы (лобби).

Это окно содержит меню, позволяющие работать:

с основным и расширенным набором компонентов (описание наборов и инструкции по сборке моделей);

кратким руководством пользователя (теория и базовые примеры программирования);

проектом;

самоучителем.

Основным для работы с моделью является окно проекта. Проект может содержать программы управления роботом. В этом случае открывается окно, показанное ниже:

Кроме этого, проект может подразумевать проведение эксперимента по обработке данных. Тогда открывается следующее окно:

2.3. Основные программные блоки

1. Палитра блоков «Действие»

2. Палитра блоков «Управление операторами»

3. Палитра блоков «Датчик»

Палитра блоков «Операции с данными»

Палитра блоков «Дополнения»

Раздел 3.

(2-4-е классы) (33 часа)

Тема

Кол-во часов

Раздел I. «Первые шаги в робототехнику»

Роботы в нашей жизни. Понятие. Назначение. Что такое робототехника.

Виды роботов, применяемые в современном мире.

Как работать с инструкцией.

Раздел II. «Конструирование»

Конструирование. Основная часть. Датчики.

Устройство роботов.

Обзор библиотеки функций.

Программирование. Программы wedo

Программирование.

ИТОГО

31

Содержание программы.

Раздел I «Первые шаги в робототехнику» (3 ч).

Понятие «робот», «робототехника». Применение роботов в различных сферах жизни человека, значение робототехники. Просмотр видеофильмов о роботизированных системах. История развития технологий: от механических устройств до современных роботов.

Раздел II «Конструирование» (7ч)

Ознакомление с комплектом деталей Mindstorms Wedo для изучения робототехники: контроллер, сервоприводы, соединительные кабели, датчики-касания, ультразвуковой, освещения. Порты подключения. Создание колесной базы на гусеницах .

Раздел III «Программирование» (21 ч)

Понятие «программа», «алгоритм». Чтение языка программирования. Символы. Термины. Интерфейс программного обеспечения Mindstorms Wedo . Принципы составления программы. Программы «Вперёд», «Назад», «Поворот», «Обнаружить звук», «Определить расстояние», «Ехать по квадрату», «Обнаружить чёрную линию», «Игра в гольф», «Препятствие». Алгоритм движения робота по кругу, вперед-назад, «восьмеркой» и пр.

Учебно-тематический план «Робототехника»

(5-7 классы) (124 часа)

Тема

Кол-во часов

Раздел I. «Mindstorms ev 3 45544»

Знакомство с новой моделью робота. Значение.

Как работать с инструкцией.

Раздел II. «Конструирование»

Проектирование моделей-роботов. Символы. Терминология.

Датчики. Устройство роботов.

Раздел III. «Программирование»

Знакомство со средой программирования.

Обзор библиотеки функций.

Программирование. Программы.

Программирование.

Итоговое занятие. Защита проектов.

ИТОГО

124

Содержание программы..

Раздел I «Mindstorms ev3 45544» (5 ч )

Знакомство с новыми моделями робота Mindstorms ev 3 45544 .

Раздел II «Конструирование» (48ч)

Сборка моделей : основная часть, ультразвуковой датчик, датчик света и цвет;: основная часть, датчик ультразвуковой.

Раздел lII «Программирование» (61 ч)

Программирование « Mindstorms ev 3 45544» : Программирование моделей « Mindstorms ev 3 45544» : «Датчик на движение».

Учебно-тематический план «Робототехника»

(8-10-е классы) (31 ч.)

Тема

Кол-во часов

Раздел I«Конструирование»

Знакомство с новой моделью робота

Как работать с инструкцией.

Проектирование моделей-роботов. Символы. Терминология.

Конструирование. Основная часть.

Датчики. Устройство роботов.

Раздел II. «Программирование»

Знакомство со средой программирования.

Обзор библиотеки функций.

Программирование. Программы.

Программирование.

Итоговое занятие. Защита проектов.

ИТОГО

124

Содержание программы.

Раздел I «Конструирование» (53ч)

Конструирование моделей роботов.

Раздел II «Программирование» (61ч)

Программирование. Программы. Создание собственных программ.

Планируемый результат программы «Робототехника»

К концу реализации направления «Робототехника» учащиеся научатся :

правилам безопасной работы;

понимать конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

понимать компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

различать виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
основные приемы конструирования роботов;

как использовать созданные программы;

самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);

создавать реально действующие модели роботов из конструктора ЛЕГО; при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

создавать программы на компьютере для различных роботов;

корректировать программы при необходимости;

демонстрировать технические возможности роботов;

работать с литературой, с журналами, с каталогами, в интернете (изучать и обрабатывать информацию);

создавать программы на компьютере на основе компьютерной программы.

Научится применять знания, умения и навыки, полученные при изучении других предметов: математики, физики, информатики, технологии;

Будут развиты конструкторские, инженерные и вычислительные навыки;

формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений, с учетом устойчивых познавательных интересов, а также на основе формирования уважительного отношения к труду, развития опыта участия в социально значимом труде; http://www.prorobot.ru/lego/robototehnika_v_shkole_6-8_klass.php

Принтер hp 1356 mfp

3. Оборудование класса

Ученические одноместныеместные столы

Стулья

Шкафы для хранения материалов и пособий

Самодельный стол для полей

Самодельный лабиринт

Поля « шорт- трек», сумо, « следования по линии» кеглинг

Станок самодельный для соревнования « Харбас харата»

План работы на 2016-2017 у.г

Приобретение новых моделей и полей.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Конституция РФ

   Закон РФ «Об образовании» № 122-ФЗ в действующей редакции (Консультант плюс)

   Федеральный компонент государственного стандарта общего образования. (Приказ МО от 5 марта 2004 г. № 1089);

   Зверева В.И. Образовательная программа школы: структура, содержание, технология разработки/ М., педагогический поиск. Приложение к журналу «Завуч», 2008.

   Кружок робототехники, [электронный ресурс]// http :// lego . rkc -74. ru / index . php /- lego -

   В.А. Козлова, Робототехника в образовании [электронный ресурс]// http :// lego . rkc -74. ru / index . php /2009-04-03-08-35-17, Пермь, 2011 г.

   ev 3 45544: Создавайте и программируйте роботов по вашему желанию. Руководство пользователя.

   Lego Mindstorms Lego Mindstorms ev 3 45544: Создавайте и программируйте роботов по вашему желанию. Руководство пользователя

   Методические аспекты изучения темы «Основы робототехники» с использованием Lego Mindstorms,

   Программа «Основы робототехники»,

Mindstorms EV3 - развлекательно-обучающая среда визуального программирования от компании LEGO. Это очень интересное программное решение, пользуясь которым можно "запрограммировать" роботов, созданных из одноименного конструктора. Нет, писать код здесь не нужно. От пользователя требуется лишь собрать алгоритмы поведение из визуальных блоков, отвечающих за работу моторчиков, датчиков, лампочек, приводов и прочих компонентов, из которых собираются роботы Mindstorms. Программа подходит для любых наборов конструктора данной серии и является крайне простой в использовании.

Работа с программой

Перед тем как приступать непосредственно к программированию, желательно предварительно собрать готового робота и продумать операции, которые он будет выполнять. Конечно, можно первым делом написать инструкции, но делать этого мы не рекомендуем. Mindstorms EV3 в версии для Windows подключается к роботу через специальное устройство-передатчик (идет в комплекте с набором конструктора LEGO). Передатчик соединяется с ПК посредством порта USB.

Рабочая среда в программе состоит из окна проекта, который отчасти напоминает блок-схему, а также панели, на которой можно выбирать нужные визуальные блоки для управления компонентами робота. Например, допустим что в вашем собранном роботе установлен большой моторчик. Добавив в цепочку специальный блок, отвечающий за работу с большим моторчиком, вы сможете указать подаваемую на него мощность, количество вращений, номер порта (необходим в том случае, если в роботе есть несколько одинаковых блоков) и прочие параметры. Все остальные типы блоков настраиваются по тому же принципу.

Версии и наборы инструкций

Mindstorms EV3 поддерживает два режима работы: режим для ученика и режим для учителя (второй предназначен для взрослого). Также есть несколько вариантов используемых инструкций: основной набор и расширенный набор. Лично мы рекомендуем переходить ко второму только после полного освоения первого.

Ключевые особенности

• позволяет программировать роботов серии LEGO Mindstorms;
• подключается через специальный передатчик посредством кабеля USB;
• предлагает удобную рабочую область, в которой за поведения каждого компонента, установленного в роботе, отвечает наглядный визуальный блок;
• предлагает версии для взрослого и ребенка;
• клиент для Windows полностью переведен на русский язык.

Mindstorms EV3 – это официальная программа для программирования роботов LEGO линейки Mindstorms. Обычно поставляется в комплекте с игрушкой.

Процесс программирования в Mindstorms EV3 происходит в интерактивном режиме и заключается в построении блоков. Каждый такой блок отвечает за какое-либо действие робота. Например, включение мотора, звук, экран и т. д. При этом, для удобства все блоки поделены на определенные категории: действие, управление операторами, датчики, операции с данными, дополнения.

Итак, чтобы запрограммировать определенный модуль, вам нужно перетащить нужный блок из нижней части экрана в рабочую область. Далее, вы можете выставить различные настройки. Например, для моторчика это будет мощность, количество оборотов, торможение и т. д. Далее вам нужно выбрать порт, к которому подключен этот модуль, и нажать «Запустить».

Программирование происходит через специальный адаптер, к которому с одной стороны подключается модуль, а с другой – ПК. К такому адаптеру подключается сразу несколько деталей.

Помимо этого, в Mindstorms EV3 есть много справочных материалов, которые помогут вам освоиться в программе. Например, на главном окне есть обучающие видеоролики. Также во время программирования вы будете видеть подсказки, которые помогут вам правильно настроить модуль.

Особенности программы

Программирование роботов LEGO.
Программирование происходит в интерактивном режиме.
Детальная настройка модулей.
Для работы необходим специальный адаптер.
Множество справочных материалов.
Интерфейс на русском языке.
Поддержка Windows 7 и выше.

Обычно, Mindstorms EV3 уже идет в комплекте с роботом. Но если по какой-то причине у вас нет этой программы, вы можете скачать ее абсолютно бесплатно.

Оживи своих роботов LEGO® MINDSTORMS® EV3! Это официальное приложение для программированияLEGO MINDSTORMS EV3 , которое может быть использовано с наборами для сборки роботов LEGO MINDSTORMS EV3 (31313). Используй данное приложение для сборки и программирования своих роботов EV3 самым быстрым, продуманным и интересным из всех существующих способов - напрямую с планшета без необходимости использовать провода или дополнительное ПО.

EV3 Programmer включает в себя описание миссий, предварительно созданные программы и инструкции по сборке пяти различных роботов: EV3RSTORM, TRACK3R, SPIK3R, GRIPP3R и R3PTAR. Здесь также можно найти готовые программы и инструкции по сборке роботов, придуманных фанатами: EV3MEG, EV3D4, KRAZ3, DINOR3X, BOBB3E, RAC3 TRUCK, ROBODOZ3R, MR-B3AM, BANNER PRINT3R, EL3CTRIC GUITAR, WACK3M и EV3GAME. Для загрузки материалов по роботам, придуманным фанатами, необходим доступ к Интернету.

Данное приложение также позволит тебе создать с нуля свои собственные программы для роботов: достаточно просто перетаскивать программные блоки в рабочее поле и нажимать «Запустить», чтобы увидеть реакцию робота. Каждый блок заставит твоего робота реагировать определенным образом, а их сочетание позволит роботу ходить, разговаривать, стрелять, брать предметы и делать все, что ты захочешь!

Особенности:
Оживи своих роботов LEGO MINDSTORMS EV3
Подсоедини своего робота к планшету при помощи беспроводной технологии Bluetooth®
Изучай миссии, предварительно созданные программы и инструкции по сборке пяти роботов
Создай свои собственные программы для роботов, используя простой программный интерфейс на основе перетаскивания блоков

ВАЖНО:
Приложение LEGO MINDSTORMS EV3 Programmer не является самостоятельным приложением; оно предназначено для программирования роботов LEGO, созданных на базе набора LEGO MINDSTORMS EV3 (31313).

Приложение EV3 Programmer для планетов (доступно для ОС iOS и Android) доступно на следующих языках: Английский (амер.), датский, немецкий, французский, испанский, русский, корейский, китайский и японский

Подробнее
Перейдите на LEGO.com/MINDSTORMS , чтобы получить дополнительную информацию о наборе LEGO MINDSTORMS EV3 и приложении EV3 Programmer, а также узнать, как программировать своих роботов LEGO MINDSTORMS EV3 используя бесплатное ПО для PC/MAC.

Для получения помощи по приложению обратитесь в службу поддержки клиентов LEGO®.

Загружая данное приложение, вы принимаете нашу политику конфиденциальности и условия использования приложений.
Дополнительную информацию см. по адресу http://aboutus.lego.com/legal-notice/Privacy-Policy и http://aboutus.lego.com/en-us/legal-notice/terms-of-use-for-apps

LEGO, логотип LEGO и MINDSTORMS являются товарными знаками концерна LEGO Group. © 2015 LEGO Group.

Подготовка к WRO — World Robot Olympiad — Мировой Олимпиаде по Робототехнике Информация к размышлению …

Предисловие

Перевод на русский язык с изменениями и дополнениями:

Петр Петрович

Проектирование и конструирование

Претвори свои творения в к жизни! Virtual Robotics Toolkit имеет возможность импортировать файлы, созданные с помощью ряда бесплатных инструментов 3D-моделирования. Если Вы проектируете и создаете модели роботов с использованием , MLCAD или LDCad , просто импортируйте вашу модель в Virtual Robotics Toolkit и вы будете поражены преобразованием статической модели робота в виртуальную модель почти как настоящую, реальную, собранную из конструктора LEGO ® MINDSTORMS ® и управляемую написанной вами программой.

Программирование

Затем с помощью среды программирования LEGO® Mindstorms® ev3 пишем программы для управления виртуальными роботами, совершенно так же, как Вы бы программировали реального робота LEGO® . Если вы знакомы с программированием Mindstorms® , тогда Вам только нужно узнать как использовать тренажер. Если вы новичок в LEGO® Robotics , не волнуйтесь, наши учебные материалы превратият вас в профи.

Имитационное моделирование (симуляция)

Продвинутый физический движок тренажера Virtual Robotics Toolkit ™ обеспечивает беспрецедентный уровень реализма. Эксперимент с тем, как различные физические силы действуют на робота, изменение сил трения на игровой поверхности, или опыты с силой тяжести, покажут, как ваш робот будет вести себя в условиях невесомости.

Анализ

Тренажер позволяет увидеть, что "видит" ваш робот, то есть визуализировать выходные сигналы датчиков в легко понять направление внесения изменений в конструкцию или программу робота. Virtual Robotics Toolkit предоставляет поддержку для следующих датчиков:

• MINDSTORMS EV3 / NXT — Ультразвуковой датчик
• MINDSTORMS EV3 / NXT — датчик касания
• MINDSTORMS EV3 — ИК-датчик

Тренажер предназначен для использования с LEGO ® MINDSTORMS ® NXT ™ и EV3 ™ . Virtual Robotics Toolkit ™ является воплощением физического робота EV3 в программный аналог насколько это позволяет тренажер. Размер пакета программ: 1.3GB. Тренажер идеально подходит для тех, кто хочет испытать эмоциональные взлеты и падения, проектирование и программирование собственного робота без бремени иметь самого робота и пространства для его тестирования. Этот инструмент может быть особенно полезен для тех, кто заинтересован в обучении робототехники, но кто не имеет достаточного количества физических комплектов для каждого обучающегося в своем классе, а также для клубов робототехники, которые ищут отличный инструмент прототипирования, чтобы помочь дать Вам преимущество над конкурентами.

1. Введение

• Возможно, наиболее очевидным преимуществом является то, что при использовании моделируемого робота мы можем писать программы для работы с роботом, даже если он физически не доступен. Например, ваш клуб робототехники может иметь только один комплект для сборки MINDSTORMS ® робота, но вся команда может работать и программировать на цифровую версию такого же комплекта MINDSTORMS ® робота в классе или дома.
• Когда речь заходит о средах (реальных и виртуальных), моделирование предлагает гораздо большее разнообразие решений, чем это будет возможно физически. Это может быть даже слишком дорогим, чтобы протестировать наш робот в ближайшем невесомом космическом пространстве, в нашем случае мы могли бы легко имитировать его.
• С помощью виртуальных робототехники, вы никогда не потеряете детали LEGO ® MINDSTORMS ® , и их всегда легко найти, а кроме того у Вас будет своя библиотека деталей, узлов и готовых роботов и программ к ним.
• Работая в полностью цифровом пространстве, мы можем построить Вашу модель один раз, а затем сохранить её навсегда. Что дает нам возможность гораздо легче конкурировать и делиться своим роботами с другими пользователями по всему миру.

Различие между моделированием и видеоигрой не всегда легко заметить, и это играет большую службу в психологии обучения. Появляется так называемое трансовое состояние обучаемого, что приводит к автоматическому усвоению преподаваемого материала. Оба типа программного обеспечения позволяют проектировать, создавать и манипулировать 3D-объектами, и в своей основе представляют собой симуляцию вещей (или систем) и их поведения. А с другой стороны, это просто весело.

2. Установка и настройка

2.1 Минимальные системные требования к компьютеру

• Intel Core Duo или лучше
• 2 Гб оперативной памяти
• Windows 7 или выше

• Intel ISeries, i3 или лучше
• 4 Гб оперативной памяти
• 1,3 Гб свободного пространства на жестком диске
• Dedicated видеокарта
• Windows 7 или выше

2.3 Поддерживаемые платформы Robotics

2.3.2 LEGO ® MINDSTORMS ® EV3 ™ — (3 — е поколение роботов)

На рисунке (Figure 2.2) приведен список датчиков EV3, которые поддерживаются в тренажере.

2.3.1 LEGO ® MINDSTORMS ® NXT ™ — (2 — е поколение роботов)

На рисунке (Figure 2.1) приведен список датчиков NXT, которые поддерживаются в тренажере.

2.4 Дополнительные ресурсы

2.4.1 LEGO ® среда программирования как дополнительный инструмент для работы в Virtual Robotics Toolkit ™

Virtual Robotics Toolkit предназначен для работы как с NXT так и с EV3 средами программирования . В среде разработчика LEGO Mindstorms Education (LME) EV3 (Система Графического Программирования для LEGO Учитель/Ученик) будем создавать программы для управления виртуальным роботом в среде Virtual Robotics Toolkit ™.

Рисунок 2.3 Пример кода программы робота в среде программирования ev3 .

Как работать в среде программирования ev3 можно узнать в самой среде, в ней имеется мультимедийная справочная система на русском языке. А также по урокам и лабораторным работам на этом сайте.

2.4.2 Среда моделирования LEGO ® Digital Designer ™ как дополнительный инструмент для работы в Virtual Robotics Toolkit ™

LEGO ® Digital Designer ™ (или LDD , так он обычно называется) является свободно доступным CAD инструментом. Если у Вас есть серьезный интерес в разработке собственных цифровых роботов, то Вам будет полезным рассмотреть вопрос о более близком ознакомлении с этим инструментом проектирования.

Моделирование в LDD довольно просто и легко в сравнение с другими системами CAD , программное обеспечение LDD точно отражает реальный процесс построения робота или любой другой модели LEGO ® . После того как модель построена, LDD отображает все используемые детали, а также последовательность построения робота или модели, то есть инструкцию, которую можно использовать для создания физического робота (например такого как создали Seshan Brothers).

LEGO Digital Designer можно скачать (бесплатно) по ссылке ниже: -> Загрузить и установить графический редактор LEGO® Digitial Designer ® )<- Как работать в графическом редакторы LEGO® Digitial Designer (Система Автоматизированного Проектирования САПР для LEGO® ) можно узнать из статьи: .

LDraw

В дополнение к LEGO Digital Designer , вы можете также рассмотреть вопрос установки LDraw «все-в-одном» библиотеки деталей LEGO ® . LDraw поддерживает многие форматы файлов, поддерживаемых LEGO Digital Designer , и, вероятно, самый популярный формат файлов для создания и совместного использования 3D моделей LEGO между программами САПР .

Virtual Robotics Toolkit содержит мастер импорта, который может быть использован, чтобы импортировать LDraw файлы в тренажер. Правда, нет необходимости устанавливать эту библиотеку, но она предоставит намного больше возможностей для различных типов LEGO ® деталей, которые могут быть приведены в тренажере.

Библиотеку LDraw можно скачать (бесплатно) и установить с официального сайта, указанного в ссылке ниже: https://www.ldraw.org/help/getting-started.html

После установки LDraw «все-в-одном» библиотеки, вы также можете, обновить LEGO Digital Designer , так что вы можете экспортировать свои модели на SIM — карте. Для этого достаточно в меню Virtual Robotics Toolkit нажать на Help и выбрать пункт Patch LEGO Digital Designer .

Рисунок 2.5: Применение заплатки для LEGO Digital Designer

2.4.3 Дополнительные Интернет ресурсы

Установка Virtual Robotics Toolkit

Рисунок 3.1.1 При первом запуске Virtual Robotics Toolkit введите лицензионный ключ если Вы приобрели лицензию или выберите радиокнопку Continue with trial period. (14 days remaining) — продолжить 14 дневную пробную версию — > нажать OK

Рисунок 3.1.2 Вкладка Sim Basics — Базовые Симуляции.

3.1 Проекты

3.1.1 Помощь Справка Virtual Robotics Toolkit

Рисунок 3.2: Вкладка SimBasics (Базовые симуляторы ). Прокрутите справа движок окна вниз и вы увидите 8 проектов виртуальных миров (сред обитания роботов) из них 4 мира спроектированы для LEGO ® EV3

• • • Getting Started (Приступая к работе) - пустая комната с роботом. Цель этой свободной среды: изучить основы запуска и остановки тренажера, и как использовать элементы управления клавиатуры и мыши для управления роботом.Вождение робота с помощью клавиш клавиатуры

• • Maze (Лабиринт). Это следующий проект, который вы можете практиковать с целью узнать как подключить среду программирования MINDSTORMS ® к Симулятору (Тренажеру). Это позволяет нам используя модель лабиринта, написать свои собственные программы с использованием среды программирования MINDSTORMS ® и загрузить эти программы в существующий виртуальный робот в Симуляторе .

• • Clean-up Challenge (Задача для уборки) - является решением задачи конструирования робота "уборщика" задачей в этой тренировочной серии. Используя представленный робот, который предназначен для очистки игровой поверхности, мы можем рассмотреть внедрение LEGO Digital Designer и продемонстрировать, как мы можем использовать мастер импорта LDraw для работы с нашими собственными настроенными роботами.Работа с вложениями Подключение к виртуальному модулю EV3

Apartment (Квартира) - является последним в серии учебных проектов. Здесь мы можем использовать данный робот вместе с различными приложениями, а также использовать свои навыки, чтобы запрограммировать его, чтобы перемещаться по комнате и пылесосить блоки, которые находятся на полу. Импорт моделей из LEGO Digital Designer программирование EV3
Рисунок 3.3 Challenges (Челенджеры ) -вторая вкладка на экране приветствия, представляет шесть дополнительных виртуальных мульти-роботов MINDSTORMS EV3 / NXT

• Soccer (Робот футболист) - представляет собой инсценировку версии WRO Всемирной олимпиады роботов - футбольный матч GEN II. Это, пожалуй, самая сложная модель из всех моделей роботов. Роботы игроки должны быть запрограммированы с использованием HiTechnic ® датчиков для обнаружения футбольного мяча и направления его в ворота соперника.

• Sumo (Робот сумо) - является цифровой версией популярного робототехнического соревнования, где два робота запрограммированы таким образом, чтобы вытолкать друг друга из круга. Робот который остается в круге - выигрывает.

• (Подбор конструкции робота для решения определенной задачи) - представлены два варианта роботов для решения задачи очистки поверхности рободрома. Здесь мы можем либо использовать клавиатуру управления, чтобы виртуозно тренироваться управлять роботом, или в качестве альтернативы изменять конструкцию робота подгоняя её под оптимальное решение задачи стоящей перед роботом, менять навесное оборудование или изменять программу управления модуля EV3 (микрокомпьютер EV3).

Продолжение следует …