Основным элементом нашего конструктора является

Обновлено: 28.04.2024

Сегодняшним школьникам предстоит работать по профессиям, которых пока нет, использовать технологии, которые еще не созданы, решать задачи, о которых мы можем лишь догадываться.

Школьное образование должно соответствовать целям опережающего развития. Для этого в школе должно быть обеспечено изучение не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем, обучение, ориентированное на деятельный аспект содержания образования.

Таким требованиям отвечает робототехника.

Образовательные конструкторы LEGO Education WeDo представляют собой новую, отвечающую требованиям современного ребенка "игрушку". Причем, в процессе игры и обучения ученики собирают своими руками игрушки, представляющие собой предметы, механизмы из окружающего их мира. Таким образом, ребята знакомятся с техникой, открывают тайны механики, прививают соответствующие навыки, учатся работать, иными словами, получают основу для будущих знаний, развивают способность находить оптимальное решение, что несомненно пригодится им в течении всей будущей жизни.

Вложение	Размер
igrovye_i_issledovatelskie_vozmozhnosti_konstruktora_statya_dlya_pechati.docx	28.07 КБ
zagadki_i_syurprizy_shchuchkina_irina_nikolaevna_.pptx	2.16 МБ

Предварительный просмотр:

Игровые и исследовательские возможности

Конструктора LEGO Education WeDo.

ГБОУ гимназия № 399

«Наука выигрывает, когда её крылья раскованы фантазией».

Характерная черта нашей жизни – нарастание темпа изменений. Мы живем в мире, который совсем не похож на тот, в котором мы родились. И темп изменений продолжает нарастать.

Таким требованиям отвечает робототехника.

Образовательные конструкторы LEGO Education WeDo представляют собой новую, отвечающую требованиям современного ребенка "игрушку". Причем, в процессе игры и обучения ученики собирают своими руками игрушки, представляющие собой предметы, механизмы из окружающего их мира. Таким образом, ребята знакомятся с техникой, открывают тайны механики, прививают соответствующие навыки, учатся работать, иными словами, получают основу для будущих знаний, развивают способность находить оптимальное решение, что несомненно пригодится им в течении всей будущей жизни.

С каждым годом повышаются требования к современным инженерам, техническим специалистам и к обычным пользователям, в части их умений взаимодействовать с автоматизированными системами. Интенсивное внедрение искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами.

В начальной школе не готовят инженеров, технологов и других специалистов, соответственно робототехника в начальной школе это достаточно условная дисциплина, которая может базироваться на использовании элементов техники или робототехники, но имеющая в своей основе деятельность, развивающую обще- учебные навыки и умения.

Использование Лего конструктор во внеурочной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, т.к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия ЛЕГО как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования, а именно для первоначального знакомства с этим непростым разделом информатики вследствие адаптированности для детей среды программирования.

Конструктор перворобот LEGO Wedo 9580 предназначен для сборки и программирования простых ЛЕГО - моделей, которые подключаются к компьютеру. В набор входят электромоторы, датчики движения и наклона, мультиплексор LEGO USB Hub. К набору 9580 поставляется программное обеспечение, используемое в качестве методического пособия: простой и интуитивно понятный интерфейс; 12 математических занятий на компакт-диске - почти 24 часа инструктажа и работы над проектами! Программирование осуществляется простым перетаскиванием пиктограмм. В комплект также включено руководство пользователя на компакт-диске с инструкциями по сборке и примерами программирования. Книга учителя в электронном виде содержит обучающие материалы для набора.

В нашей гимназии ведет работу кружок «Юный конструктор ЛЕГО», основными учебными задачами которого являются:

организация занятости школьников во внеурочное время;
развитие навыков проектирования и конструирования, логического мышления;
формирование мотивации к изучению таких предметов, как математика, технология, информатика, окружающий мир;

поиск альтернативных творческих решений посредством проведения «мозгового штурма»;
развитие пространственных и математических представлений в процессе конструирования;
знакомство с азами программирования (пиктограммы);
интеграция конструирования в другие виды учебной деятельности (проектную, исследовательскую);
возможность создания моделей с обратной связью;
организация коллективной формы работы, содействие развитию навыков коллективного труда - умение распределять обязанности, планировать свои действия в соответствии с общим замыслом, добиваться коллективного результата, анализировать ошибки и неудачи.

Работая индивидуально, парами, в командах, ребята учатся создавать и программировать модели, проводят исследования, обсуждая идеи, которые возникают в процессе работы с этими моделями. Изучая простые механизмы, дети учатся думать, развивают мелкую моторику кисти, элементарное конструкторское мышление, фантазию. А еще это очень интересно и увлекательно!

Конструктор LEGO Education WeDo дает возможность ученикам собрать и запрограммировать простые модели LEGO через приложения в компьютере. В наборе более 150 элементов, в том числе двигатель, датчики движения и положения, а также LEGO USB Hub (коммутатор). Совмещая программное обеспечение и учебное пособие, можно выполнить 12 тематических заданий, направленных на занятие технологией, сборкой и программированием моделей.

Для управления моторами, датчиками наклона и расстояния, предусмотрены соответствующие Блоки . Создание программ для роботов происходит путём перетаскивания Блоков из Палитры на Рабочее поле и их встраивания в цепочку программы. Программное обеспечение автоматически обнаруживает каждый мотор или датчик, подключенный к портам LEGO-коммутатора.

Основной предметной областью раздела « Забавные механизмы» является физика. К нему относится такие модели, как Танцующие птички, Обезьянка-барабанщица и Забавный волчок.

В этом разделе учащиеся знакомятся с ременными передачами (система шкивов и ремень), исследуют влияние размеров зубчатых колес на вращение волчка; изучают принципы действия рычагов и кулачков.

Танцующие птички - танцуют, т.к. их приводит в движение система шкивов и ремень (ременная передача). Дети наблюдают, как электрическая энергия (энергия компьютера и мотора) превращается в механическую (вращение шкивов, колес, ремней и осей). Ребята проводят исследование ременной передачи, фиксируют выводы в таблице:

Показывают, как двигаются птицы, когда установлен большой шкив, а ремень не перекрещен;
Устанавливают, что происходит после того, какремень был переставлен с большого шкива на маленький;
Устанавливают, что происходит, когда ремень перекрещивают таким образом, чтобы он имел форму «восьмерки», огибающей оба шкива;
Вычисляют, насколько быстрее будут танцевать птицы, если вместо больших шкивов, на которых они закреплены, будут установлены маленькие; измеряют диаметры шкивов и вычисляют их соотношение;
Модифицируют программу «Танцующие птицы» так, чтобы уровень мощности мотора изменялся случайным образом;
Вводят воспроизведение звука, смену направления вращения мотора, воспроизведение двух звуков с паузой между ними;

Дополнительно можно провести совместное занятие с командой учащихся, работающей с моделью «Обезьянка-барабанщица»: предложить запрограммировать свои модели так, чтобы обезьянка и птицы двигались одновременно.

Предметная область этого раздела – математика. В этом разделе, посвященном футболу, представлены модели «Нападающий», «Вратарь» и «Ликующие болельщики». Рассмотрим возможности конструктора на примере Нападающего.

Нога нападающего является рычагом. Энергия передается от компьютера на мотор, вращающий ось, на которую закреплен рычаг-нога. Электрическая энергия (компьютера и мотора) превращается в механическую (движение оси, ноги и мяча).

Ребята измеряют и предсказывают расстояния, на которые может улететь бумажный мячик, проверяют опытным путем, подсчитывают число голов, промахов и отбитых мячей, Учащиеся используют числа для оценки качественных показателей, чтобы определить наилучший результат в трех различных категориях, фиксируют результаты в таблице и сравнивают их, выбирая лучший удар:

Какая максимальная дальность удара записана в колонке «Измерение»;
Какое наилучшее предсказание записано в колонке «Предсказание»;
Совпадают ли предсказанная и фактическая дальность лучшего удара;
Вычислите среднюю дальность удара, используя мячи разных типов (большие и маленькие, легкие и тяжелые);
Модифицируйте программу, используя Блок «Датчик расстояния» и Блок «Ждать» для наблюдения за мячом (Нападающий будет ждать, пока мяч не займет правильную позицию);
Нарисуйте мишень и устройте соревнование на самый точный удар, используя несколько моделей.

В разделе «Звери» основной предметной областью является технология, понимание того, что система должна реагировать на своё окружение. К этому разделу относятся следующие модели: «Голодный аллигатор», «Рычащий лев», и «Порхающая птица».

На занятии «Голодный аллигатор» учащиеся программируют аллигатора, чтобы он закрывал пасть, когда датчик расстояния обнаруживает в ней «пищу».

На занятии «Рычащий лев» ученики программируют льва, чтобы он сначала

садился, затем ложился и рычал, учуяв косточку, издавая при этом различные звуки.

На занятии «Порхающая птица» создаётся программа, включающая звук хлопающих крыльев, когда датчик наклона обнаруживает, что хвост птицы поднят или опущен. Кроме того, программа включает звук птичьего щебета, когда птица наклоняется, и датчик расстояния обнаруживает приближение земли.

Раздел «Приключения» сфокусирован на развитии речи, модель используется для драматургического эффекта. К этому разделу отнесём такие модели, как «Спасение самолёта», «Непотопляемый парусник», «Спасение от великана». На занятии «Спасение самолёта» осваивают важнейшие вопросы любого интервью Кто? Что? Где? Почему? Как? и описывают приключения пилота – фигурки Макса.

На занятии «Спасение от великана» ученики исполняют диалоги за Машу и Макса, которые случайно разбудили спящего великана и убежали из леса.

На занятии «Непотопляемый парусник» учащиеся последовательно описывают приключения попавшего в шторм Макса.

Ребята с этими моделями развивают речь, составляют свои диалоги, разыгрывают небольшие сцены для спектакля.

Образовательная робототехника в школе приобретает всё большую

значимость и актуальность в настоящее время. Занятия по робототехнике

знакомят ребят с законами реального мира, учат применять теоритические

знания на практике, развивать наблюдательность, мышление,

сообразительность, креативность. Робототехника представляет учащимся начальной школы технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется на каждом занятии.

Важной особенностью ещё является то, что ребята могут конструировать свои собственные модели и программировать их, т.к. конструктор «Лего» позволяет им это делать.

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

Аннотация . В статье рассматриваются основные возможности конструктора LEGO Mindstorms EV3 и его среды программирования. Изучение данного набора поможет сконструировать робопса таким образом, что поведение робота будет таким же как и у настоящей собаки.

Ключевые слова : конструктор, программирование, программное обеспечение.

Робототехника в современной среде набирает большие обороты. Каждый день появляются новые технологичные роботы и новые решения разных проблем в обществе. Все больше ребят знакомятся с этой наукой. Увеличивается количество кружков, где можно заниматься конструированием и программированием роботов. Существует огромное количество робототехнических конструкторов. Компания LEGO имеет свое решение в данной образовательной сфере. Это набор LEGO Mindstorms EV3.

Стоит отметить, что в наше время роботы могут не только заменять физический монотонный труд, но и быть полезными друзьями или даже питомцами. В детских магазинах часто можно встретить разные интерактивные игрушки, а также роботов питомцев. Например, робокошки, робособаки, роботы птицы и многое другое. Это удачное решение для тех людей, у которых есть аллергия на шерсть, но они очень хотят себе питомца. Так же такие животные не требуют питания, кроме как электричества.

Детям важно научится собирать роботов своими руками, уметь их программировать. Ведь робототехника может помочь нам в решении реальных проблем. Она учит анализировать природные процессы, визуализировать полезные навыки из жизни, которые можно применять в решении своих насущных вопросов.

LEGO Mindstorms — образовательный конструктор, предназначенный для разработки робота, и его программирования. LEGO Mindstorms EV3 была представлена в 2013 году.

Состав данного конструктора содержит в себе достаточное количество различных деталей. Поэтому их можно мысленно распределить по категориям. На рисунке 1 изображены разнообразные планки, служащие для конструкции своего рода скелетом или основой.

Для того, чтобы наши планки могли присоединяться друг к другу или к контроллеру и датчикам, используются соединительные элементы. Они тоже разные, например вытянутые детали с крестообразным сечением называют осями или штифтами. Они выполняют следующую роль: передают вращение от моторов к колесам и шестерням. Цилиндрические элементы с окружным сечением называются пинами. Также в группу к соединительным элементам можно отнести коннекторы. Они отвечают за объединение планок в различных плоскостях, изменение угла соединения деталей и подсоединение датчиков к роботу. (См. Рис. 2 и 3).

Рис 2. Соединительные элементы

Рис 3. Коннекторы

Следующая группа деталей - это шестерни, которые предназначены для передачи вращения от моторов к другим элементам конструкции робота. Эти круглые детали с зубчатыми концами применяются в самых разных конструкциях роботов, помогают двигаться механизмам, но могут быть использованы не только для вращения.

Так же конструктор содержит различные колеса и гусеницы служащие для движения робота в пространстве.

Рис 5. Колеса, гусеницы

От основных деталей перейдем к следующей группе, это различные моторы и датчики. В набор входят два больших сервомотора, которые выполняют роль мышц или силовых элементов нашего робота. Чаще всего данные моторы служат для передачи вращения на колеса, что обеспечивает движение робота. Для сравнения, моторы выполняют такую же функцию, как и человеческие ноги.

Рис 6. Большой сервомотор

В набор так же входит один средний мотор. Он легче, в нем чуть меньше мощности. Данный мотор нужен в качестве движущей силы. Его используют для навесного оборудования робота. Это могут быть разные клешни, модули захвата и манипуляторы. Можно сказать, что средний мотор выполняет те же функции, что и руки человека.

Рис 7. Средний сервомотор

Перейдем к датчикам. К ним относятся:

Эти датчики позволяют роботу анализировать информацию с окружающего мира. По аналогии с человеком, эти приборы можно сравнить со зрением. Правда роботы видят мир иначе, чем мы, поэтому главной задачей программиста становится извлечение и анализ информации, которая поступает с датчиков. Следующая не менее важная задача-это подача верных команд на моторы, чтобы робот мог выполнить определенные действия, которые мы ему запрограммируем. Рассмотрим функции наших датчиков. Ультразвуковой датчик позволяет измерять расстояние до объектов. Его работу можно сравнить с эхолокацией летучей мыши, ведь датчик также подает ультразвуковые волны. Потом они возвращаются, отражаются от объектов. Это помогает измерить точное расстояние. Датчик видит предметы в пределах 2,5 метров. Следующий датчик касания позволяет роботу реагировать на касания. Он распознает три ситуации: кнопка нажата, опущена и щелчок. Датчик способен определять количество нажатий, как одиночных, так и множественных. Датчик цвета дает возможность роботу определять цвет поднесенного к нему предмета, измеряет степень освещенности, рассеянный свет и отраженный свет.

Самым важным элементом конструктора является контроллер. Именно к нему подсоединяются моторы и датчики при помощи кабелей. Контроллер- это, по сути, мозг нашего робота. Это командный центр, здесь выполняется программа, анализируется вся информация с датчиков, передается информация и дальнейшее указание моторам.

Рис 9. Микроконтроллер

Также в набор входят соединительные кабели и USB провод.

Изучив детали конструктора, мы понимаем, что для создания робота и его программы, необходимо хорошо понимать суть работы каждого датчика. Все эти знания дадут нам возможность правильно рассчитывать траекторию движения робота, его функциональные особенности.

Разобравшись с деталями набора, рассмотрим его программное обеспечение. Мы будем использовать LEGO MINDSTORMS Education EV3. Это графический язык программирования. Программирование осуществляется путем перетаскивания разноцветных командных блоков.

Рис 10. Среда программирования

Таким образом, чтобы писать программы, следует размещать блоки функциональности на схеме. В зависимости от типа блока, каждый блок может быть сконфигурирован. Например, «Средний Мотор» имеет 5 режимов работы:

2. включить и вращать,

3. включить в течение определенного количества секунд,

4. включить и повернуть на определенный градус,

5. включить и повернуть фиксированное число раз.

Есть широкий спектр программных блоков на выбор. Они сгруппированы в шесть категорий:

1. действие (зеленый),

2. управление потоком (оранжевый),

3. датчики (желтый),

4. операции над данными (красный),

5. дополнительные (синий),

6. мои Блоки (циановый).

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

Перед тем, как начать создавать робота пса на основе конструктора Mindstorms EV3, разделим свою работу на несколько этапов:

Ø составление задачи: какие действия должен выполнить робот;

Ø самостоятельная сборка робота;

Ø программирование робота на ПК согласно условиям задачи;

Ø выгрузка материала непосредственно в робота;

Задача робота показать максимальное поведение настоящей собаки, он должен поднимать голову, вставать на лапы, издавать характерные звуки, показывать анимацию.

Следующий этап работы - это сборка робота. На сайте LEGO в свободном доступе есть множество инструкций. На рисунке вы можете увидеть собранную модель робопса. В его конструкцию входят 2 больших сервомотора, которые берут на себя функцию ног. Средний сервомотор поднимает его голову. В этом помогает зубчатая передача и червячная передача. Так же к контроллеру подсоединен датчик цвета, который будем использовать, чтобы дать ему косточку. Датчик касания располагается на спине, чтобы пес чувствовал, когда мы будем его касаться.

Следующий этап-это программирования робота в среде Lego Mindstorms EV3 на ПК. Чтобы осуществить поставленную задачу, необходимо прибегнуть к методу исследования под названием «эксперимент». Чтобы робот был способен выполнить весь комплекс действий, согласно поставленной задаче, нужно прописать в программе всю цепочку действий, каждый шаг, каждое движение. Иллюстрация полученной программы представлена в приложении.

Выгрузка материала непосредственно в робота . Подключение робота к ПК осуществляется нескольким способами: через порт USB, Bluetooth соединение или Wi-Fi соединение. Используем порт USB , т.к. в этом случае робот привязан к компьютеру и программу на выполнение можно запускать прямо из среды программирования. Кроме того, во время выполнения программы появляется возможность визуально контролировать ход её выполнения (заголовки выполняющихся в данный момент программных блоков будут мерцать), можем отслеживать на компьютере. Также можно наблюдать текущие показания датчиков всё время, пока робот остается подключенным к среде программирования.

Таким образом, благодаря выбранной технологии передачи данных, готовая программа загрузилась просто и очень быстро.

Проверка проделанной работы.

Органично сконструированная роботизированная собака, после загруженной в неё программы, выполнила все действия, согласно изложенным условиям.

1. Клаузен, П. Компьютеры и роботы [Текст] / Пер. с нем. С.И. Деркунской. – Москва: Мир книги, 2019. – 48 с.

2. Копосов, Д.Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6-го классов [Текст]: учеб. пособие / Д.Г. Копосов. - Москва: Бином. Лаборатория знаний, 2018. – 286 с.

3. Овсяницкая, Л.Ю. Курс программирования робота EV3 в среде Lego Mindstorms EV3 [Текст]: учеб. пособие / Л.Ю. Овсяницкая, Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий - 2-е изд., перераб. и доп. – Москва.: Изд-во «Перо», 2016. – 300 с.

4. Промышленная робототехника [Текст]: учеб. пособие / А.В. Бабич [и др.]. – Москва: Машиностроение, 1982. – 415 с.

5. Русецкий, А.Ю. В мире роботов [Текст]: Кн. для учащихся / А.Ю. Русецкий – Москва: Просвещение, 1990. – 160 с.

6. Филиппов, С.А. Робототехника для детей и родителей [Текст]: научное издание / С.А. Филиппов – 3-е изд., перераб. и испр. — СПб.: Наука, 2010. – 319 с.

Курс профессиональной переподготовки

Безопасность технологических процессов и производств

Курс профессиональной переподготовки

Охрана труда

Курс повышения квалификации

Охрана труда

Сейчас обучается 133 человека из 49 регионов

«Бинарный урок как средство обеспечения преемственности начального и основного общего образования»

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Описание презентации по отдельным слайдам:

Конкурс-выставка методических материалов «Я-профессионал»
Знакомство с конструктором Lego mindstorms
Муниципальное автономное учреждение дополнительного образования
«Центр технического творчества Орехово-Зуевского муниципального района»
Выполнил: педагог дополнительного образования
Демченков Денис Сергеевич
Номинация: Учебная призентация по дополнительным
общеразвивающим программам
Направленность: Робототехника
2017г.

Задача данного курса - познакомить вас с конструктором Lego mindstorms. Научить собирать базовые конструкции роботов, программировать их под определенные задачи, разобрать с вами базовые решения наиболее распространенных задач-соревнований.
Курс рассчитан на делающих первые шаги в мир робототехники с помощью конструктора Lego mindstorms. Хотя все примеры роботов в этом курсе сделаны с помощью конструктора Lego mindstorms EV3, программирование роботов объясняется на примере среды разработки Lego mindstorms EV3, тем не менее, владельцы Lego mindstorms NXT тоже могут присоединиться к изучению данного курса, и, надеюсь, найдут для себя тоже полезное.

Что в наборе? Классификация деталей, крепление деталей между собой, главный блок, моторы, датчики
Давайте начнем знакомиться с конструктором Lego mindstorms EV3. Распечатав конструктор, мы найдем в нем множество разнообразных деталей. Если вы знакомы с традиционными кирпичиками Lego, но раньше вам не приходилось сталкиваться с наборами Lego серии Technic, ты, возможно, вы будете слегка обескуражены видом непривычных деталей. Однако, разобраться с ними совсем несложно. Итак, условно разделим все детали на несколько категорий. На рисунке представлены детали, называемые балками (иногда для этих деталей можно встретить название - бим (beam)) Балки исполняют роль каркаса (скелета вашего робота),
Рис. 1

Следующая группа деталей служит для соединения балок между собой, с блоком и датчиками. Детали, имеющие крестообразное сечение, называются осями (иногда штифтами) и служат для передачи вращения от моторов к колесам и шестерням. Детали, похожие на цилиндры (имеющие в сечении окружность) называются пинами (от англ. pin - шпилька),
Представленный рисунок демонстрирует вам различные варианты соединения балок с помощью пинов.
Рис. 2
Рис. 3

Следующую группу деталей называют коннекторами. Их главная задача - соединение балок в различных плоскостях, изменение угла соединения деталей и подсоединение датчиков к роботу.

Рис. 4
Переходим к следующей группе деталей. Шестерни предназначены для передачи вращения от моторов к другим элементам конструкции робота. Как правило, это колеса, но в тоже время шестерни могут широко применяться и в различных конструкциях роботов, не предполагающих вращение. С ними мы непременно еще не раз встретимся при конструировании сложных механизмов.
Рис. 5

Ну и, конечно же, движение в пространстве нашему роботу обеспечивают различные колеса и гусеницы, представленные в наборе.
Рис. 6
Следующая группа деталей несет в себе декоративные функции. С их помощью мы можем украсить нашего робота, придать ему неповторимый вид.
Рис. 7

В набор Lego mindstorms EV3 входят два больших мотора. Моторы выполняют роль мышц или силовых элементов нашего робота. Большие моторы, наиболее часто используются для передачи вращения на колеса, тем самым, обеспечивая движение робота. Можно сказать, что эти моторы выполняют ту же роль, что и ноги человека.
Один средний мотор, который также входит в набор Lego mindstorms EV3 выполняет роль движущей силы для различного навесного оборудования робота (клешни, модули захвата, различные манипуляторы) По аналогии с большими моторами отведем среднему мотору ту же роль, которую у нас выполняют руки.
Рис. 8
Рис. 9

Датчики, входящие в набор Lego mindstorms, представляют роботу необходимую информацию из внешней среды. Главная задача программиста - научиться извлекать и анализировать информацию, поступающую с датчиков, а затем подавать верные команды на моторы для выполнения определенных действий.

Рис. 10
Ну и основным элементом нашего конструктора является главный блок EV3. В этом корпусе заключен мозг нашего робота. Именно здесь выполняется программа, получающая информацию с датчиков, обрабатывающая её и передающая команды моторам.

Собираем робота, с помощью которого будем изучать данный курс
Настало время - собрать нашего первого робота.
На первом этапе конструкция нашего робота будет следующей:
Два больших мотора, для того чтобы мы смогли научить нашего робота поворачивать
Два ведущих колеса, на которые будут передаваться усилия моторов.
Одно свободно вращающееся колесо или шаровая опора, которая будет придавать устойчивость нашему роботу.
Один главный блок EV3, который будет хранить и выполнять нашу программу.
Некоторое количество деталей для придания конструкции законченного вида.
Такой простейший робот называется роботом-тележкой.
Вы можете попробовать поэкспериментировать или собрать робота по предложенной инструкции в зависимости от версии вашего набора EV3:

Lego mindstorms EV3 Home

Lego mindstorms EV3 Education

Знакомство со средой программирования
Первым делом загружаем среду программирования Lego mindstorms EV3. В главном меню программы выбираем: "Файл" - "Новый проект" или нажимаем "+", показанный на рисунке стрелкой.

В одном проекте может находиться множество программ. Для того, чтобы проект корректно загружался в нашего робота необходимо в названии проекта и программ использовать только буквы латинского алфавита! Давайте назовем наш проект lessons (уроки), а первую программу -lesson-1 (урок-1). Для того, чтобы дать название проекту, воспользуемся главным меню программы: "Файл" - "Сохранить проект как. " Чтобы изменить название программы - следует сделать двойной щелчок мышью на её названии (program) и вписать свое название.
Включим центральный блок нашего робота. Для этого нажмем на центральную (самую темную) кнопку блока. С помощью USB-кабеля, идущего в комплекте с конструктором, подключим робота к компьютеру. Успешное подключение робота отразится на вкладке аппаратных средств программного обеспечения EV3 в правом нижнем углу программы.

Рис. 13
Если подключение робота прошло успешно, то приступим к программированию и создадим нашу первую программу.

Наша первая программа!
Давайте научим нашего робота двигаться вперед на определенное расстояние. В нижней части экрана находится палитра программирования, каждому цвету палитры соответствуют различные группы программных блоков. Выберем зеленую палитру "Действие". Она содержит блоки управления моторами, блок вывода информации на экран, блок управления звуком и кнопками контроллера EV3 (главного блока). Выберем блок "Рулевое управление и перетащим его в область программирования (центральная область программы).
Рис. 14

Каждая программа состоит из цепочки блоков, задающих определенное действие или проверяющих различные условия. Каждый блок имеет множество различных параметров. Первый, оранжевый блок с зеленым треугольником внутри называется - "Начало". Именно с него начинается любая программа для нашего робота. Второй блок установили мы. Повторю - он называется "Рулевое управление". Его назначение - одновременное управление двумя моторами.

Но, если вы собирали робота по инструкции, предложенной выше, то, наверное, обратили внимание, что в ней отсутствует схема подключения моторов и датчиков. Настало время с этим разобраться. Блок EV3 имеет 4 порта, обозначенных цифрами: 1, 2, 3, и 4. Эти порты служат для подключения только датчиков. Для подключения моторов служат порты, обозначенные буквами: A, B, C и D. Можно подключать моторы в любые свободные порты, предназначенные для них. Но в случае управляемой тележки рекомендовано подключать моторы в порты: B и C. Давайте сейчас возьмем два соединительных кабеля длиной 25 см, левый мотор подключим к порту B, а правый- к порту C. Именно это подключение выбрано по умолчанию в блоке "Рулевое управление". Специальная кнопка, обозначенная стрелкой, отвечает за режим работы блока. Для первой программы выберем режим: "Включить на количество оборотов". Значение 0 под черной стрелочкой на блоке означает прямолинейное движение, когда оба мотора крутятся с одинаковой скоростью. Число 75 задает мощность моторов, чем больше это значение, тем быстрее поедет наш робот. Цифра 2 задает количество оборотов каждого из моторов, на которое они должны провернуться.

Итак, наша первая программа готова. Загружаем ее в нашего робота. Для этого нажимаем кнопку"Загрузить" на вкладке аппаратных средств и отсоединяем USB-кабель от робота.

Рис. 16
Устанавливаем робота на ровную поверхность. С помощью стрелок на блоке EV3 заходим в папку нашего проекта, выбираем программу lesson-1 и центральной кнопкой блока EV3 запускаем ее на выполнение.
Поехали!

подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
по всем предметам 1-11 классов

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

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

Тема урока: «Конструктор LEGO Mindstorms EV3».

Тип занятия: занятие изучения ногово материала

Форма занятия: комбинированное занятие

познакомить обучающихся с основными деталями конструктора Lego Mindsorms, изучить названия элементов конструктора Lego Mindstorms,

Обучающие: расширить знания о конструктуре Lego Mindstorms, учить применять эти знания

Воспитательные: воспитание информационной культуры обучающихся, внимательности, памяти, аккуратности в работе

Развивающие: способствовать развитию мелкой моторики, умения выделять главное в задании, навыков коллективной работы, взаимопомощи и поддержки.

Ожидаемые результаты:

Учащиеся должны знать/понимать:

§ названия элементов конструктора;

§ предназначение различных видов деталей;

§ возможности крепления одной детали к другой;

§ основные правила работы с конструктором;

§ правила безопасности при работе с конструктором.

Учащиеся должны уметь:

§ быстро найти нужную деталь конструктора;

§ скреплять детали конструктора между собой;

§ выделять путь решения в зависимости от поставленной задачи.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, наглядный, частично-поисковый, исследовательский.

Ход занятия:

1. Организационный этап урока:

Здравствуйте, ребята. Сегодня мы с вами познакомимся с интереснейшим робототехническим конструктором Lego Mindstorms EV 3.

2. Постановка цели и задач урока:

Ребята, как Вы думаете, что мы с Вами сегодня будем изучать на уроке?

А какие конструкторы компании Lego вы знаете?

Сегодня изучим основные составляющие конструктора LEGO Mindstorms EV3. Итак, тема нашего урока: «Конструктор LEGO Mindstorms EV3».

Как вы думаете, чему мы должны с вами сегодня научиться?

Задачи нашего урока: ознакомиться с элементами конструктора, узнать предназначение различных видов деталей, рассмотреть возможности крепления одной детали к другой, научиться быстро, найти нужную деталь конструктора, выделять путь решения в зависимости от поставленной задачи.

3) Актуализация знаний обучающихся.

Предлагаю Вам разгадать кроссворд.

Вопросы к кроссворду:

По вертикали:

1. Набор деталей для сборки и моделирования разнообразных предметов.

3.Синоним слова "двигатель"

По горизонтали:

2. Компания, которая производит популярные конструкторы для детей

4. Устройство с помощью которых робот воспринимает окружающий мир.

5. Круг, вращающийся на оси и служащий для приведения в движение механизма.

6. "Мозг" робота

7. Набор деталей для сборки и моделирования разнообразных предметов.

8. Процесс создания, построение и изучение моделей, называется.

4) Объяснение нового материала.

Набор Lego Mindstorm EV3 содержит в наборе свыше 500 деталей, совместимых с деталями серии LEGO Technic. Набор выпускается в нескольких комплектациях: для класса, для индивидуального пользователя, ресурсный. Сердцем набора является микрокомпьютер EV3, управляющий моторами и датчиками. Он также обеспечивает связь микрокомпьютера EV3 и персонального компьютера или планшета по радио каналам Bluetooth и Wi-Fi (поддерживается WiFi адаптер NETGEAR WNA1100 Wireless-N 150), а также способен регистрировать экспериментальные данные. Микрокомпьютер EV3 также имеет программный интерфейс, позволяющий создавать программы и настраивать регистрации данных непосредственно на микрокомпьютере EV3. Микрокомпьютер совместим с мобильными устройствами и питается батареями типа АА или аккумуляторной батареей EV3. Также в состав набора входят 3 серво мотора различной мощности (2 больших и 1 средний), 5 датчиков (гироскопический и ультразвуковой датчики, датчик света/цвета и два датчика касания), перезаряжаемая аккумуляторная батарея и соединительные провода.

Электронные компоненты EV 3:

1 .Микроконтроллер EV3 содержит 6 кнопок с LED- подсветкой, 4 порта для моторов, дисплей 178х128, слот для карт памяти mini SD, порт USB 2.0 тип A, Bluetooth, Wi-Fi, громкий динамик.

2. Большой сервомотор: Мощный мотор со встроенным датчиком угла поворота с точностью до 1 градуса; 160-170 об/мин; момент вращения 335 г*см, момент удержания 670 г*см; может быть

синхронизирован с другим мотором для движения строго по прямой; автоматически распознается встроенным программным обеспечением.

3. Средний сервомотор: Скорость вращения 240-250 об/мин;

встроенный датчик угла поворота с точностью до 1 градуса; момент вращения 115 г*см; момент удержания 170 г*см; автоматически распознается встроенным программным обеспечением.

4. Ультразвуковой датчик расстояния: Измеряет расстояние

до отражающего звук предмета в интервале 3-250 см с точностью

+/- 1 см; может использоваться как датчик звука; индикатор светится непрерывно, когда датчик излучает, и мигает, когда слушает; автоматически распознается встроенным программным обеспечением.

5. Датчик касания (кнопка): Определяет, нажата

или отпущена кнопка, умеет подсчитывать одиночные и многократные

нажатия; автоматически распознается встроенным программным обеспечением.

6. Гироскопический датчик: Цифровой гироскопический датчик. В режиме «угол» меряет угловое положение с точностью +/- 3 градуса; в режиме «гиро» меряет скорость вращения до 440 град/сек; автоматически распознается встроенным ПО.

7. Датчик цвета/света: Цифровой датчик цвета различает 8 цветов и определяет освещенность в широком диапазоне: от темноты до яркого солнечного дня. Меряет отраженный красный свет и общий фоновый. Различает синий, зеленый, желтый, красный белый и коричневый, а также различает цветное и черно-белое изображение. Частота опроса 1 кГц; автоматически распознается встроенным ПО.

8. Инфракрасный датчик-поисковик: Цифровой инфракрасный

датчик-поисковик определяет близость к роботу и считывает сигналы инфракрасного маяка. Близостью считается расстояние в 50-70 см. Рабочая дистанция от маяка до 2 метров. Поддерживает 4 сигнальных канала. Принимает команды с пульта управления. Автоматически распознается встроенным ПО.

9. Инфракрасный маяк – пульт дистанционного управления:

4 инфракрасных канала; кнопка активации/деактивации; зеленый светодиод сигнализирует об активности маяка; автоматическое

выключение, если нет активности в течение часа; рабочее расстояние дo двух метров; питание от двух батареек ААА.

5) Первичная проверка понимания.

Мы познакомились с основными элементами конструктора Lego Mindstorm EV 3.

Задание: подпишите названия элементов конструктора.

6) Первичное закрепление.

Практическое задание: Подберите все детали, которые необходимы для создания Робота с клешней.

Для этого мы разделимся на три команды и будем собирать детали для робота.

Задание для группы №1. Из конструктора EV 3 подберите детали, которые предложены на рисунке.

Базовый набор Lego Mindstorms 45544 Education EV3 в своем составе имеет все что нужно для обучения робототехнике на базе технологий Lego Mindstorms. Робототехнический конструктор Lego Mindstorms Education EV3 имеет артикул 45544 и является основной составляющей платформы EV3.

Он предназначен для обучения робототехнике детей, которые имеют возраст десять лет и выше. На практике можно начинать обучение детей и более раннего возраста от семи лет. Лучше всего обучение проходит в группах по два человека.

В наборе содержится 541 деталь, есть удобный пластиковый бокс для хранения деталей и пластиковый сортировочный лоток для деталей. В пластиковом лотке можно разложить детали по видам. Это позволяет ускорить и упростить процесс создания роботов на основе Lego EV3.

LEGO EV3 45544

Чаще всего этот робототехнический конструктор используется образовательными учреждениями, но приобрести его может любой желающий. Стоимость набора несколько выше, чем стоимость домашней версии EV3, но пользоваться конструктором несколько удобнее.

Программное обеспечение Lego Mindstorms 45544

ПО образовательной версии входит в комплект поставки Lego Mindstorms Education EV3 45544. Программирование происходит в среде программирования LabVIEW. Это графический язык программирования при помощи пиктограмм.

Визуальное программирование позволяет достаточно быстро научиться писать простые программы. Затем можно переходить к сложным программам и алгоритмам. Также визуальный язык программирования дает возможность быстро и эффективно изучить основы программирования и развить алгоритмическое мышление.

редактор Lego EV3

Программное обеспечение является полностью бесплатным. При необходимости базовое ПО Lego Mindstorms 45544 можно скачать с официального сайта Lego. Также в образовательную версию программного обеспечения Lego EV3 включена возможность регистрации данных.

ПО Lego Mindstorms 45544 содержит 48 разработанных занятий. Эти занятия помогают быстро освоить весь функционал образовательной версии платформы Lego EV3. При этом происходит изучение и закрепление на практике знаний по физике, математике, информатике, технологии.

Механические детали Lego Mindstorms 45544

Размеры всех деталей в наборе Lego EV3 измеряются в модулях.

Модуль – это расстояние равное 0,8см, также это расстояние между двумя рядом расположенными отверстиями в деталях.

детали лего EV3

В состав роботехнического набора EV3 45544 входит 528 пластмассовых деталей Lego Technic таких как: втулки, соединительные штифты, оси, балки, стрелки, рамки, блоки, зубчатые колеса, вращающееся днище с вращающейся верхушкой, шариковый подшипник со стальным шариком, ступицы, шины, рельсы, криволинейные панели.

Детали механики образовательного набора Lego EV3

Основные элементы Lego Mindstorms 45544

Для того, чтобы робот EV3 мог нормально функционировать ему необходимо получать информацию из окружающего мира, обрабатывать ее и на основе этой информации выполнять какие-то действия.

Основным элементом конструктора является микрокомпьютер EV3. Он получает информацию от датчиков, обрабатывает ее и управляет сервомоторами. Также в наборе пять сенсоров и три сервомотора.

модуль EV3 с датчиками и моторами

Датчики EV3:

Ультразвуковой – может измерять расстояние до нужного объекта;
Касания – реагирует на нажатие, в наборе два датчика;
Цвета – определяет цвет, освещенность, отраженный и рассеянный свет;
Гироскопический – позволяет измерить угол и скорость поворота.

Сервомоторы EV3:

Два больших, мощных сервомотора с редуктором;
Один средний сервомотор — более быстрый, но менее мощный.

Также есть семь соединительных кабелей, один USB кабель, перезаряжаемый аккумулятор. Зарядное устройство аккумулятора в комплект поставки не входит и приобретается отдельно.

Как можно загрузить программу в робота EV3

Есть несколько простых способов подключения робота к компьютеру и загрузки в него программы:

Самый простой через USB порт, но робот соединен с компьютером и при отладке и запуске программы на выполнение ограничен длиной USB — кабеля;

Соединение по Bluetooth – позволяет сделать робота более мобильным и запускать программу на выполнение можно прямо с компьютера при помощи среды программирования Также можно визуально контролировать ход выполнения программы и вносить корректировки в программу. Это позволяет более быстро произвести отладку программы. Правда при Bluetooth соединение аккумуляторная батарея садится быстрее;
Соединение при помощи Wi-Fi тоже дает дополнительную свободу действий, но нужно отдельно прибрести Wi-Fi модуль для установки на микрокомпьютер EV

Дополнительные возможности Lego Mindstorms 45544

Для того, чтобы расширить возможности EV3 45544 существует несколько решений. Можно дополнить конструктор ресурсным набором EV3 с артикулом 45560. Этот набор позволяет расширить возможности базового набора и собрать больше интересных моделей робота.

ресурсный набор ev3

Есть дополнительный набор под артикулом 45570 «Космические проекты EV3». При помощи этого набора появляется возможность решать задачи в области аэрокосмических исследований.

космические проекты

На официальном сайте можно скачать учебные материалы в состав которых входят комплекты заданий:

Читайте также: