Как собрать конструктор программируемых моделей инженерных систем
Обновлено: 27.04.2024
Настоящая программа предназначена для учащихся 8 классов образовательных учреждений, которые впервые будут знакомиться с Arduino Mega 2650. Занятия проводятся 1 раз в неделю, рассчитанные на весь учебный год, 34 недели. Конструируя и программируя дети помогают друг другу. КПК 1 час в неделю Лабораторные работы по элективу
Просмотр содержимого документа
«Рабочий план + КПК Робототехника Arduino Mega 2650»
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №2 с. Стерлибашево. МР Стерлибашевский район Республики Башкортостан
на заседании ШМО учителей математики
Протокол № 1
«_____» _______ 2021г.
Директор МБОУ СОШ №2 с.Стерлибашево
________ Р.В. Мирхайдаров
«_____» ________ 2021г
Рабочая программа по внеурочной деятельности
Наименование курса: Робототехника
Ступень обучения: основное общее образование
Срок реализации: 1 год
Рабочую программу составил: ___________Загидуллин Н. Р.
Технологии образовательной робототехники способствуют эффективному овладению обучающимися универсальными учебными действиями, так как объединяют разные способы деятельности при решении конкретной задачи. Кружок «Робототехника на основе Arduino» предназначен для того, чтобы учащиеся имели представления о мире техники, устройстве конструкций, механизмов и машин, их месте в окружающем мире. Реализация данного кружка 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, помогает развитию коммуникативных навыков учащихся за счет активного взаимодействия детей в ходе групповой проектной деятельности.
Настоящая программа предназначена для учащихся 8 классов образовательных учреждений, которые впервые будут знакомиться с Arduino. Занятия проводятся 1 раз в неделю, рассчитанные на весь учебный год, 34 недели.
Конструируя и программируя дети помогают друг другу.
Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на электронику, механику и программирование. Для обучения учащихся, склонных к естественным наукам, технике или прикладным исследованиям, важно вовлечь их в такую учебно-познавательную деятельность и развить их способности в дальнейшем.
В отличие от LEGO роботов, которые собираются из блоков, робототехника на основе Arduino открывает больше возможностей, где можно использовать практически все что есть под руками.
На современном этапе в условиях введения ФГОС возникает необходимость в организации урочной и внеурочной деятельности, направленной на удовлетворение потребностей ребенка, которые способствуют реализации основных задач научно-технического прогресса. Целью использования «Робототехника на основе Arduino» является овладение навыками технического конструирования, знакомство с элементами радио-конструирования, развитие мелкой моторики, изучение понятий конструкции и основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости), навык взаимодействия в группе. Дети работают с микросхемой Arduino Mega 2650, и наборами датчиков. С их помощью школьник может запрограммировать робота - умную машинку на выполнение определенных функций.
Применение роботостроения в школе, позволяет существенно повысить мотивацию учащихся, организовать их творческую и исследовательскую работу. А также позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развивать необходимые в дальнейшей жизни навыки.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КРУЖКА
Цель: образование детей в сфере инновационных технологий на основе конструирования и программирования роботов Arduino, содействие развитию технического творчества, развитие инновационной деятельности в образовательных учреждениях.
Стимулирование мотивации учащихся к получению знаний, помогать формировать творческую личность ребенка.
Развитие интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям.
Развитию конструкторских, инженерных и вычислительных навыков.
Развитие мелкой моторики.
Формирование умения достаточно самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования моделей.
Предполагаемые результаты освоения курса
Личностными результатами изучения является формирование следующих умений:
самостоятельно и творчески реализовывать собственные замыслы.
повышение своего образовательного уровня и уровня готовности к продолжению обучения с использованием ИКТ.
навыки взаимо - и самооценки, навыки рефлексии;
сформированность представлений о мире профессий, связанных с робототехникой, и требованиях, предъявляемых различными востребованными профессиями, такими как инженер-механик, конструктор, архитектор, программист, инженер-конструктор по робототехнике;
Предметные образовательные результаты:
Определять, различать и называть детали конструктора,
Способность реализовывать модели средствами вычислительной техники;
конструировать по условиям, заданным взрослым, по образцу, по чертежу, по заданной схеме и самостоятельно строить схему.
Владение основами разработки алгоритмов и составления программ управления роботом;
Умение проводить настройку и отладку конструкции робота.
Метапредметными результатами изучения является формирование следующих универсальных учебных действий (УУД):
Познавательные УУД:
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;
умение устанавливать взаимосвязь знаний по разным учебным предметам (математике, физике, природоведения, биологии, анатомии, информатике, технологии и др.) для решения прикладных учебных задач по Робототехнике.
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.
Поверните Резистор, выберите соединитель обычный
Соедините элементы так, как показано на рисунке:
Введите код программы (скетча), можно скопировать и вставить:
Пояснение кода:
int led = 8; //объявление переменной целого типа, содержащей номер порта к которому мы подключили второй провод
void setup() //обязательная процедура setup, запускаемая в начале программы; объявление процедур начинается словом void
pinMode(led, OUTPUT); //объявление используемого порта, led - номер порта, второй аргумент - тип использования порта - на вход (INPUT) или на выход (OUTPUT)
void loop() //обязательная процедура loop, запускаемая циклично после процедуры setup
digitalWrite(led, HIGH); //эта команда используется для включения или выключения напряжения на цифровом порте; led - номер порта, второй аргумент - включение (HIGH) или выключение (LOW)
delay(1000); //эта команда используется для ожидания между действиями, аргумент - время ожидания в миллисекундах (1 с = 1000 мс)
Дополнительное задание. Запустите модель с новыми параметрами:
Измените частоту мигания светодиода с периодом 2 с; 0, 5 с
Переключите светодиод на пин 7 и отредактируйте код на int led = 7;
Лабораторная работа № 1.1 Работа с набором «Конструктор программируемых моделей инженерных систем». Первое подключение.
Запустить на компьютере программу Arduino IDE
Подключите микроконтроллер через USB кабель к компьютеру
Выберите в программе нужную плату и порт. Инструменты – плата –
Arduino Mega or Mega 2650. Инструменты – порт – СОМ 4 (цифра может быть другой)
Наберите тестовую программу:
После загрузки скетча на плате начнет мигать светодиод
Лабораторная работа № 1.2 Сборка элементов на плате
Оборудование: Макетная плата, 2 провода папа-папа, светодиод, резистор на 220 Ом.
Сборка элементов на плате производится по схеме:
Верхний провод соединяет свободный конец светодиода и пин под номером 8 на плате
Нижний провод соединяет своболный конец резистора и контакт GDN (минус или земля)
"Конструктор программируемых моделей инженерных систем". Подключение и пример работы.
"Конструктор программируемых моделей инженерных систем" Интернет Вещей. Обзор и пример работы.
Видеоинструкция по сборке мобильной платформы "ТИП А".
Видеоинструкция по сборке мобильной платформы "ТИП B".
ВЕБИНАР ДЛЯ КОНСТРУКТОРОВ
Дополнительные материалы
Конструктор моделей инженерных систем
TurtleBot3. Урок 1.
"Точка роста". " РобикЛаб"
Сборка котельных в программе
Ардуино программируемый робот конструктор 02374
«Точка роста» Робототехника ч 2.
Робот-манипулятор Applied Robotics
ОГЭ. Физика. "Исследование зависимости силы трения скольжения от рода поверхности"
«Точка роста» – уникальная инициатива, которая позволяет значительно расширить возможности образования детей на самом актуальном направлении – сфере информационных технологий. Центр цифрового и гуманитарного образования детей «Точка роста» позволит каждой российской школе значительно повысить качество обучения и существенно расширить образовательные возможности. У нас вы можете приобрести набор робототехники, который входит в перечень оборудования для федерального проекта «Современная школа»: все, включая необходимые датчики, кабели, зарядное устройство. Национальный проект «Образование» включает несколько подобных инициатив, в частности центры цифрового образования «IT-куб», реализация которых уже стартовала. И благодаря этому уже формируется современная образовательная среда, которая должна обеспечить достойное развитие в будущем экономики и других сферах жизни в нашей стране.
| № п/п | Фото | Предлагаемое решение | Наименование | Краткие примерные технические характеристики | Кол-во |
| Технологическая направленность 1.1 |  | LEGO Education SPIKE PRIME Базовый набор | Образовательный конструктор для практики блочного программирования с комплектом датчиков | Робототехнический набор предназначен для изучения основ робототехники, деталей, узлов и механизмов, необходимых для создания робототехнических устройств. Набор представляет собой комплект структурных элементов, соединительных элементов и электротехнических компонентов. Набор позволяет собирать (и программировать собираемые модели), из элементов, входящих в его состав, модели мехатронных и робототехнических устройств с автоматизированным у правлением, в том числе на колесном ходу, а также конструкций, основанных на использовании передач (в том числе червячных и зубчатых), а также рычагов. светодиодный матричный дисплей с белой подсветкой на контроллере Количество портов ввода/вывода на контроллере не менее 6 Количество кнопок не менее 4 Общее количество элементов: не мене 520 шт, в том числе: 1) программируемый блок управления, который может работать автономно и в потоковом режиме; 2) сервомоторы 3) датчик силы 4) датчик расстояния 5) датчик цвета 6) аккумуляторная батарея 7) Пластиковые структурные элементы, включая перфорированные элементы: балки, кубики, оси и валы, соединительные элементы к осям, шестерни, предназначенные для создания червячных и зубчатых передач, соединительные и крепежные элементы; 7) Программное обеспечение, используемое для программирования собираемых робототехнических моделей и устройств, доступно для скачивания из сети Интернет | 1 шт |
| 1.2 |  | DJI Robomaster EP | Образовательный набор по механике, мехатронике и робототехнике | Комплект для изучения основ электроники и робототехники Набор должен быть предназначен для проведения учебных занятий по электронике и схемотехнике с целью изучения наиболее распространенной элементной базы, применяемой для инженернотехнического творчества учащихся и разработки учебных моделей роботов. Набор должен позволять учащимся на практике освоить основные технологии проектирования робототехнических комплексов на примере учебных моделей роботов, а также изучить основные технические решения в области кибернетических и встраиваемых систем. В состав комплекта должен входить набор конструктивных элементов для сборки макета манипуляционного робота, комплект металлических конструктивных элементов для сборки макета мобильного робота и т.п. В состав комплекта входит набор электронных компонентов для изучения основ электроники и схемотехники, а также комплект приводов и датчиков различного типа для разработки робототехнических комплексов. В состав комплекта должно входить: моторы с энкодером - не менее 2шт, сервопривод большой - не менее 4шт, сервопривод малый - не менее 2шт, инфракрасный датчик - не менее 3шт, ультразвуковой датчик - не менее 3шт, датчик температуры - не менее 1шт, датчик освещенности - не менее 1шт, набор электронных компонентов (резисторы, конденсаторы, светодиоды различного номинала), комплект проводов для беспаечного прототипирования, плата беспаечного прототипирования, аккумулятор и зарядное устройство, . В состав комплекта должен входить программируемый контроллер, программируемый в среде Arduino IDE или аналогичных свободно распространяемых средах разработки. Программируемый контроллер должен обладать портами для подключения цифровых и аналоговых устройств, интерфейсами TTL, USART, I2C, SPI, Ethernet, Bluetooth или WiFi. В состав комплекта должен входить модуль технического зрения, представляющий собой вычислительное устройство со встроенным микропроцессором (кол-во ядер - не менее 4шт, частота ядра не менее 1.2 ГГц, объем ОЗУ - не менее 512Мб, объем встроенной памяти - не менее 8Гб), интегрированной камерой (максимальное разрешение видеопотока, передаваемого по интерфейсу USB - не менее 2592x1944 ед.) и оптической системой. Модуль технического зрения должен обладать совместимостью с различными программируемыми контроллерами с помощью интерфейсов - TTL, UART, I2C, SPI, Ethernet. Модуль технического зрения должен иметь встроенное программное обеспечение на основе операционной системы Linux, позволяющее осуществлять настройку системы машинного обучения параметров нейронных сетей для обнаружения объектов, определения их параметров и дальнейшей идентификации Комплект должен обеспечивать возможность изучения основ разработки программных и аппаратных комплексов инженерных систем, решений в сфере "Интернет вещей", а также решений в области робототехники, искусственного интеллекта и машинного обучения. | 1 шт |
| 1.2 |  | DOBOT Образовательный набор для изучения многокомпонентных робототехнических систем и манипуляционных роботов | Четырёхосевой учебный роботманипулятор с модульными сменными насадками | Учебный робот-манипулятор предназначен для освоения обучающимися основ робототехники, для подготовки обучающихся к внедрению и последующему использованию роботов в промышленном производстве. Количество осей робота манипулятора - четыре. Перемещение инструмента в пространстве по трем осям должно управляться шаговыми двигателями. Напряжение питания шаговых двигателей не более 12 В. Серводвигатель четвертой оси должен обеспечивать поворот инструмента. Угол поворота манипулятора на основании вокруг вертикальной оси не менее 180 градусов. Для определения положения манипулятора при повороте вокруг вертикальной оси должен использоваться энкодер. Угол поворота заднего плеча манипулятора не менее 90 градусов. Угол поворота переднего плеча манипулятора не менее 100 градусов. Для определения положения заднего и переднего плеч манипулятора должен использоваться гироскоп. Угол поворота по четвертой оси не менее 180 градусов. Должна быть возможность оснащения сменными насадками (например, держатель карандаша или фломастера, присоска с серводвигателем, механическое захватное устройство с серводвигателем, устройство для лазерной гравировки или устройство для 3D-печати). Должна быть возможность подключения дополнительных устройств (например, транспортера, рельса для перемещения робота, пульта управления типа джойстик, камеры машинного зрения, оптического датчика, модуля беспроводного доступа. Робот-манипулятор должен обеспечивать перемещение насадки в пространстве, активацию насадки, возможность получения сигналов от камеры и датчиков, возможность управления дополнительными устройствами. Материал корпуса – алюминий. Диаметр рабочей зоны (без учета навесного инструмента и четвертой оси) не менее 320 мм. Интерфейс подключения – USB. Должен иметь возможность автономной работы и внешнего управления. Управляющий контроллер должен быть совместим со средой Arduino. Управляющий контроллер совместим со средой программирования Scratch, и языком программирования С. Должен обеспечивать поворот по первым трем осям в заданный угол и на заданный угол, поворот по четвертой оси на заданный угол, движение в координаты X, Y, Z, перемещение на заданное расстояние по координатам X, Y, Z, передачу данных о текущем положении углов, передачу данных о текущих координатах инструмента. Должен поддерживать перемещение в декартовых координатах и углах поворота осей, с заданной скоростью и ускорением. Типы перемещений в декартовых координатах: движение по траектории, движение по прямой между двумя точками, перепрыгивание из точки и точку (перенос объекта). | 1 шт |
Перечень оборудования для федерального проекта "Современная школа" национального проекта "Образование". Точка роста 2021.
«Точка роста» – уникальная инициатива, которая позволяет значительно расширить возможности образования детей на самом актуальном направлении – сфере информационных технологий. Центр цифрового и гуманитарного образования детей «Точка роста» позволит каждой российской школе значительно повысить качество обучения и существенно расширить образовательные возможности. У нас вы можете приобрести набор робототехники, который входит в перечень оборудования для федерального проекта «Современная школа»: все, включая необходимые датчики, кабели, зарядное устройство. Национальный проект «Образование» включает несколько подобных инициатив, в частности центры цифрового образования «IT-куб», реализация которых уже стартовала. И благодаря этому уже формируется современная образовательная среда, которая должна обеспечить достойное развитие в будущем экономики и других сферах жизни в нашей стране.
Образовательный набор по электронике, электромеханике и микропроцессорной технике "Конструктор программируемых моделей инженерных систем. Расширенный" предназначен для изучения основ электроники, кибернетических и встраиваемых систем, а также практического применения полученных навыков в сфере робототехники и современных технологий.
Образовательный набор электронике, электромеханике и микропроцессорной технике «Конструктор программируемых моделей инженерных систем. Расширенный набор" предназначен для проведения учебных занятий по электронике и схемотехнике с целью изучения наиболее распространенной элементной базы, применяемой для инженерно-технического творчества учащихся и разработки учебных моделей роботов. Набор позволяет проведение учебных занятий по изучению основ мехатроники и робототехники, практического применения базовых элементов электроники и схемотехники, а также наиболее распространенной элементной базы и основных технических решений, применяемых при проектировании и прототипировании различных инженерных, кибернетических и встраиваемых систем.
Данный образовательный комплект "Конструктор программируемых моделей инженерных систем. Расширенный" предназначен для разработки программируемых моделей на основе многофункционального контроллера типа «Arduino», совместимого с периферийными устройствами и модулями расширения Arduino Mega2560, а также адаптированного для разработки мехатронных систем с большим числом приводов, мобильных и манипуляционных роботов, оснащенных системой технического зрения.
В состав комплекта входит набор электронных компонентов для изучения основ электроники и схемотехники, комплект приводов и датчиков различного типа для разработки робототехнических комплексов, а так же модуль технического зрения для распознавания заранее заданных графических объектов. Комплектующие и устройства набора обладают конструктивной, электрической, аппаратной и программной совместимостью друг с другом.
В состав комплекта входит:
Набор обеспечивает возможность разработки модели мобильного робота, управляемого посредством программного обеспечения для персонального компьютера и мобильных устройств на базе ОС Android, IOS, обеспечивающего возможность управления мобильным роботом и встроенным манипулятором посредством графического интерфейса, включающим в себя набор кнопок и переключателей, джойстик, область для отображения видео.
Набор обеспечивает возможность изучения основ электроники и схемотехники, разработки и прототипированию моделей роботов, разработки программных и аппаратных комплексов инженерных систем, решений в сфере "Интернет вещей", а также решений в области робототехники, искусственного интеллекта и машинного обучения.
В состав комплекта также входит набор библиотек трехмерных моделей, предназначенных для проектирования в CAD-системах и прототипирования с применением аддитивных технологий. Набор может применяться для практического изучения современных технологий в рамках соответствующих курсов в школе и детских технопарках.
Читайте также: