Lego mindstorms ev3 шагающий робот

Обновлено: 24.04.2024

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Обращаем Ваше внимание, что c 1 сентября 2022 года вступают в силу новые федеральные государственные стандарты (ФГОС) начального общего образования (НОО) №286 и основного общего образования (ООО) №287. Теперь требования к преподаванию каждого предмета сформулированы предельно четко: прописано, каких конкретных результатов должны достичь ученики. Упор делается на практические навыки и их применение в жизни.

Мы подготовили 2 курса по обновлённым ФГОС, которые помогут Вам разобраться во всех тонкостях и успешно применять их в работе. Только до 30 июня Вы можете пройти дистанционное обучение со скидкой 40% и получить удостоверение.

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

Министерство образования Республики Саха (Якутия)
Муниципальное казенное учреждение «Управление образования»
муниципального образования «Кобяйский улус (район)»

МКОУ-Ситтинская СОШ имени В.Е. Колмогорова

УЧЕБНО–МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

«РОБОТОТЕХНИКА»

Для MINDSTORMS Education EV 3»

приложение к дополнительной образовательной программе

РУКОВОДИТЕЛЬ КРУЖКА: Дьяконов Н.Н
учитель физики и информатики

Раздел 1. Введение в образовательную робототехнику

1.2 Введение в образовательную робототехнику

Раздел 2. Базовый набор LEGO MINDSTORMS Education EV3

2.1. Компоненты базового набора

2.2. Система программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3

Раздел 3. Практические задания для самостоятельного выполнения

3.1 Вездеход «Тундра»

3.2 Сортировщик шариков

3.5 Вездеход 4 WD

3.6 Робот кресло

3.7 Робот мусорная корзина

3.8 Робот на Треножере

3.9 Амфибия СЛ -007

4. Ожидаемый результат

7. Список использованной литературы.

1.1 ВВЕДЕНИЕ

Учебно-методические материалы (приложение к дополнительной образовательной программе «Робототехника») разработаны для руководителей кружков по робототехнике и предназначена для формирования практических умений и навыков использования базового набора LEGO MINDSTORMS Education EV 3 v 45544.

Учебно-методические материалы документ, фотографии, иллюстрации, проекты детей, доклады и другие графические материалы для самостоятельного выполнения.

Современный человек участвует в разработке, создании и потреблении огромного количества артефактов: материальных, энергетических, и нформационных. 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 групп начальной 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.

На современном этапе экономического и социального развития общества по требованиям ФГОС образования должно быть ориентировано на:

Ø формирование у подрастающего поколения адекватной современному уровню знаний картины мира;

Ø обеспечение самоопределения личности;

Ø создание условий для самореализации личности;

Ø формирование человека, интегрированного в современное общество и нацеленного на совершенствование этого общества;

Ø воспроизводство и развитие кадрового потенциала общества.

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.

Цель программы:

Ø организация внеурочной деятельности детей, раскрытие их творческого потенциала с использованием возможностей робототехники и практическое применение учениками знаний, полученных в ходе работы по курсу, для разработки и внедрения инноваций в дальнейшей жизни, воспитание информационной, технической и исследовательской культуры.

Задачи программы:

Ø развитие интереса к научно-техническому творчеству, технике, высоким технологиям;

Ø развитие алгоритмического и логического мышления;

Ø развитие способности учащихся творчески подходить к проблемным ситуациям и самостоятельно находить решения;

Ø умение выстраивать гипотезу и сопоставлять ее с полученным результатом;

Ø воспитание интереса к конструированию и программированию;

Ø овладение навыками научно-технического конструирования и моделирования;

Ø развитие обще учебных навыков, связанных с поиском, обработкой; информации и представлением результатов своей деятельности;

Ø формирование навыков коллективного труда;

Ø развитие коммуникативных навыков;

Ø робототехника помогает совместно обучаться в рамках одной бригады;

Ø распределять обязанности в своей бригаде;

Ø проявлять повышенное внимание культуре и этике общения;

Ø проявлять творческий подход к решению поставленной задачи;

Ø создавать модели реальных объектов и процессов;

Ø видеть реальный результат своей работы позволяет учащимся.

Просветительно- досуговая работа:

Ø основной задачей просветительной и досуговой работы является: знакомство детей с творчеством ведущих конструкторов, с историей развития роботов, развитие электронного творчества, формирование нравственных и эстетических взглядов, мировоззрения, расширение общего кругозора, развитие культуры общения.

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:

Образовательная робототехника — современный подход к организации детского технического творчества. Робототехника вошла в мир в 60-е годы как одно из передовых направлений машиностроения. Ее фундаментом были механика и вычислительная техника, электроника и энергетика, измерительная техника, теория управления и многие другие, научные и технические дисциплины. В начале XXI века робототехника и мехатроника пронизывают все без исключения сферы экономики. Высокопрофессиональные специалисты, обладающие знаниями в этой области, необычайно востребованы. Готовить таких специалистов, с учетом постоянного роста объемов информации, необходимо со школьной скамьи.

Таким образом, для допрофессиональных ступеней образования востребовано и перспективно обучение, направленное на формирование и развитие конструкторских, исследовательских, технико-ориентированных компетенций обучаемых. При этом, одним из принципов построения методической системы допрофессиональной подготовки должен являться принцип преемственности при продвижении по этапам обучения.

Все чаще в современных соревнованиях по робототехнике используются шагающие роботы lego.При сборке шагающего робота ev 3 подвижные конечности прикрепляются к роботу с помощью гладких серых штифтов, это позволит свободно вращаться конечностям. Мы переведём достаточно простую и вместе с тем надежную и быструю схему шагающего робота ev3, которую можно использовать на соревнованиях таких как робофест.

Инструкция шагающего робота ev3

Аналогично собирается и крепится другая сторона шагающего робота ev3

Отличная модель, легко и быстро собирается, ходит кривовато, но я еще ни одной прямоходящей модели шагающего робота не видела=))

Для улучшения ходовых качеств этой модели, желательно утяжелить переднюю часть робота. Если роботу нужно шагать по линии, то это успешно делают датчики цвета

Инструкция для сборки робота ev3 для движения по черной линии

Достаточно простая и эффективная схема робота lego ev3 для движения по черной линии с двумя датчиками. В данной схеме лего представлен переднеприводный робот с большими колесами, это обеспечивает хорошую манёвренность, которая необходима при движении робота ev3 вдоль черной линии. Программа для движения робота ev3 по черной линии
Инструкция сборки робота Lego для движения по черной линии

Анологично собирается правая сторона робота ev3 для движения по черной линии

Датчики цвета можно разместить и по другому прикрепив их внутри

Крепим большие колеса через втулку

Детали для крпеления заднего колеса

14.

Датчик цвета можно опустить на одно деление для лучшей контрастности

Если есть в наборе шаровое колесо , то можно использовать его в качестве заднего колеса

Крепим провода датчики к портам 1 и 3 мотора к портам A и B

Полезно почитать по теме движение по черной линии
Движение по черной линии Ev3
Циклические алгоритмы ev3

Конструирование шагающего робота на базе LEGO EV3. Пошаговая инструкция сборки робота с примером программы. Описание базового набора LEGO EV3 Mindstorms.

Международный конкурс педагогического мастерства «ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ »

Всероссийский художественный конкурс пейзажных работ «РУССКИЕ ПРОСТОРЫ »

Всероссийская интеллектуальная викторина «АЗБУКА ЗДОРОВЬЯ »

Если вам понравилась статья, лучший способ сказать cпасибо — это поделиться ссылкой со своими друзьями в социальных сетях :)

Также вас может заинтересовать

Разное по информатики для «Использование интерактивных сервисов современного педагога :вовлекаем,мотивируем,учимся» Информатика
Конспект занятия по информатики для дошкольников «Знакомство с игрой-тренажёр Освобождение колобка» Информатика
Планирование по информатики для 11 класса «Программа учебной и производственной практики разработана на основе ФГОС по специальности 09.02.07 Информационные системы и программирование» Информатика
Разное по информатики для «Анализ данных для мониторинга природных чрезвычайных ситуаций» Информатика
Конспект занятия по информатики для 10 класса «конспект занятия Информационный процесс. Знакомство с основными устройствами компьютера» Информатика

Очень интересный и доступный материал Конструирование шагающего робота на базе LEGO EV3. Пошаговая инструкция сборки робота с примером программы. Описание базового набора LEGO EV3 Mindstorms.

Адрес: 197371, Санкт-Петербург, Испытателей пр. д.39 лит.А оф.С-3-20к. ИНН 7840447816 КПП 781401001 ОГРН 1117847081153. Ограничение по возрасту: 6+

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

Организовать деятельность учащихся по восприятию, осмыслению и первичному запоминанию новых знаний и способов деятельности.

Урок изучения и первичного закрепления новых знаний Задачи:

Обучающие: познакомить учащихся с технологией сборки шагающих роботов.

Развивающие: развитие навыков начального конструирования с использованием оборудования LEGO и программирования, логическое мышление учащихся, память, внимание, воображение, познавательную активность, способность быстро воспринимать информацию. Воспитывающие: воспитание умения работать в команде; взаимной ответственности за результаты учебного труда; прививать чувство самокритичности в оценке своей работы наряду с чувством уверенности в правильности ее выполнения; воспитывать у учащихся самостоятельность, активность, интерес к предмету, правила поведения.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, наглядный, частичнопоисковый, исследовательский.

Формы организации обучения: индивидуальная, фронтальная, групповая.

Изучив материал урока, учащиеся должны: знать/понимать

ü что такое шагающий робот;

ü как выглядит шагающий робот;

ü принцип построения шагающего робота; уметь:

ü строить робота по замыслу; ü уметь загружать программу в EV3;

ü пользоваться инструкцией для сборки.

ü самостоятельно создавать инструкцию для сборки;

Используемое оборудование:

Образовательные наборы LEGO Mindstorms EV3, Демонстрационный ПК

(мультимедиа проектор); инструкция для сборки робота; наборы конструкторов LegoMindstorms(на каждую группу), компьютер с программой

LegoMindstorms, Lego Digital Desinger (на каждую группу),

Организационный этап – 2 мин.

Сегодня на уроке вы узнаете много интересного, полезного и даже научитесь изобретать.

Посмотрите перед вами лежат карточки. Здесь написаны слова: знаю – хочу узнать – узнал. В ходе урока здесь будете записывать свои действия.

Карточка: Приложение 1.

Учащиеся знакомятся с карточкой самооценки.

II этап. Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся – 13 мин.

Посмотрите ребята внимательно на следующий слайд (слайд 3) и ответьте на вопрос: По какому признаку объедены эти роботы? (у них у всех есть ноги) Как мы назовем эту группу роботов? (шагающие роботы). Для чего нужны шагающие роботы в жизни (слайд № 4)? В таких механизмах есть практическая необходимость (слайд № 5). Вспомните хотя бы забуксовавшие колесные машины - эту частую картину при бездорожье. Шагающие механизмы лучше преодолевают препятствия, и в этом их главное преимущество. Шагающие роботы могут передвигаться по пересеченной местности недоступной для обычных колесных средств. Примерно 70% земной поверхности недоступны для транспортных средств, созданных руками человека. Колесо — блестящее изобретение, для его эффективного использования нужна гладкая опорная поверхность. Сравнив колеса с ногами, нетрудно заметить, что при движении колеса не контролируется происходящее в точках соприкосновения его с поверхностью: нагрузка просто прикладывается к следующим один за другим участкам дороги. Шагающее существо в состоянии само выбирать точки контакта ноги с поверхностью и учитывать ее неровности. При наличии гладкой твердой дорожной поверхности колесо, безусловно, служит основой наиболее эффективных средств передвижения. Когда же дело касается естественной земной поверхности, которая, как правило, изобилует неровностями, колесо во многих случаях оказывается абсолютно бесполезным — и здесь побеждают ноги. Конструкции двуногих роботов редки, так как требуют для осуществления сложных инженерных решений. Создать двуного робота и заставить его эффективно перемещаться – задачка, над которой трудятся тысячи специалистов по всему миру. Уже сделан бегающий робот - андройд Asimo и множество его аналогов (слайд № 6). Робот Alpha Rex, рекламируемый компанией Lego тоже может перемещаться на двух ногах, но ходьбой это можно назвать с натяжкой (слайд № 7). Берем карточки и отмечаем для чего нужны шагающие роботы .

Дети отвечают на вопросы.

III этап. Актуализация системы знаний, умений и навыков учащихся, необходимых для восприятия и осмысления нового материала, в т.ч. первичная проверка понимания – 25 мин.

(Слайд № 8) Принцип построения шагающих роботов мы рассмотрим на примере Стопоходящей машины Чебышева (историческая справка (слайд №

Со времён изобретения Джеймсом Уаттом паровой машины стояла задача построения шарнирного механизма, переводящего движение по окружности в прямолинейное движение. Великий русский математик Пафнутий Львович Чебышев не смог точно решить изначальную задачу, однако, исследуя её, разработал теорию приближения функций и теорию синтеза механизмов. Два неподвижных красных шарнира, три звена имеют одинаковую длину. Из-за своего вида, похожего на греческую букву «лямбда», этот механизм и получил своё название «лямбда-механизм» (слайд № 10). Незакреплённый серый шарнир маленького ведущего звена вращается по окружности, при этом ведомый синий шарнир описывает траекторию, похожую на профиль шляпки белого гриба. Расставим на окружности, по которой равномерно вращается ведущий шарнир, метки через равные промежутки времени и соответствующие им метки на траектории свободного шарнира. Нижнему краю «шляпки» соответствует ровно половина времени движения ведущего звена по окружности

(слайд № 11). При этом нижняя часть синей траектории очень мало отличается от движения строго по прямой (отклонение от прямой на этом участке составляет доли процента от длины короткого ведущего звена). На что же ещё, кроме шляпки гриба, похожа синяя траектория? Пафнутий Львович увидел сходство с траекторией движения копыта лошади! Приделаем к лямбда-механизму ногу со «стопой» (слайд № 12). Прикрепим к тем же неподвижным осям в противоположной фазе ещё одну такую же (слайд № 13). Для устойчивости добавим зеркальную копию уже построенной двуногой части механизма (слайд № 14).

Дополнительными звеньями согласовываются их фазы вращения.

а общей платформой соединяются оси механизма. Мы получили, как говорят в механике, кинематическую схему первого в мире шагающего механизма (слайд № 15). Пафнутий Львович Чебышев, будучи профессором СанктПетербургского университета, большую часть своего жалования тратил на изготовление придуманных механизмов. Он воплотил описанный механизм «в дереве и железе» и назвал его «Стопоходящая машина». Этот первый в мире шагающий механизм, изобретённый российским математиком, получил всеобщее одобрение на Всемирной выставке в Париже 1878 года. Благодаря Политехническому музею г. Москвы, сохранившему чебышевский оригинал и предоставившему возможность «Математическим этюдам» обмерить его, у нас есть возможность увидеть в движении точную 3D-модель стопоходящей машины Пафнутия Львовича Чебышева (слайд № 16) (видео «Стопоходящей машины Чебышева».

Дети смотрят презентацию, слушают педагога. Смотрят видео.

IV этап. Организация усвоения способов деятельности путем воспроизведения информации в ее творческом применении по образцу и решения проблемных задач

Практическая работа: сборка робота и написание программы – 40 мин.

Учащиеся разбиваются на группы по два человека. Предлагаются наборы конструкторов Lego Mindstorms EV3 и три уровня сложности выполняемого проекта (слайд № 17) (каждая группа выбирает уровень сложности и получает необходимый пакет с материалами и инструктивные карты, (приложение 2):

(1) собрать модель с использованием полной инструкции (слайд № 18), (2) собрать модель с использованием видеоролика слайд № 19), (3) собрать модель с использованием материалов презентации, где излагается только принцип стопоходящего механизма Чебышева (слайд № 20).

Все роботы строятся по следующим принципам (слайд № 21):

ü робот должен стоять на поверхности (полигоне), упираясь только на «ноги»;

ü «ноги» робота приводятся в движение одним мотором;

ü движение «ног» должно быть возвратно-поступательным;

ü центр тяжести робота должен быть смещен вперед по ходу движения.

После сборки модели ставится задача разработки тестирующей программы (слайд № 22):

ü использовать блок «Цикл», сконфигуровать его как бесконечный цикл;

ü использовать блок «Движение» внутри бесконечного цикла;

ü настроить блок, выбрав двигатель А, направление движения вперед, уровень мощности 50%, длительность движения - бесконечность.

Дети разбиваются на группы по два человека. Выбирают уровень сложности и конструируют робота Дети заполняют карточки.

V этап.

Испытание роботов – 20 мин.

После сборки роботов. Происходит испытание роботов на поле и отладка конструкции робота и программы.

Испытывают роботов. Дорабатывают конструкцию и программу

VI этап.

Соревнование – 40 мин.

Происходят небольшие соревнования. Правила соревнований. Приложение 3.

Дети соревнуются между собой.

VII этап Подведение итогов урока (контроль усвоения, обсуждения допущенных ошибок и их коррекция).

Рефлексия – 18 мин.

Подведение итогов соревнований, анализ конструкции победителя, анализ программы. Поощрение победителей.

Итак, ребята, давайте подведем итоги нашей работы. Заполним карточки до конца (озвучивание карточек несколькими учениками). С какими роботами мы сегодня работали (слайд № 24)?

Что показалось вам сегодня трудным?

А что удавалось без особого труда?

Что еще вы хотели бы узнать о шагающих роботах?

Разборка роботов, разбор деталей (на скорость, кто быстрее и качественнее) (слайд № 25).

Анализируют конструкции своих роботов.

Анализируют свою работу на уроке.

Дети заполняют карточки.

Домашнее задание – 2 мин.

Придумать конструкцию шагающего робота, самостоятельно. Эскиз выполнить в программе Lego Digital Desinger, или на листе бумаги

Используемые учебники и учебные пособия:

Филиппов С.А. «Робототехника для детей и родителей» – Санкт-Петербург:

Издательство «Наука», 2010. - 195 стр.

Используемая методическая литература:

1. Филиппов С.А. «Робототехника для детей и родителей» – СанктПетербург: Издательство «Наука», 2010. - 195 стр.

Читайте также: