Руководство преподавателя по robotc для lego mindstorms

Обновлено: 25.04.2024

Руководство преподавателя по ROBOTC для LEGO MINDSTORMS

Автор - Carnegie Mellon Robotics Academy

В наши дни робототехника и интеллектуальные системы повсюду - умные автомобили, умные здания, умные телефоны, здравоохранение, интернет-поисковые машины, системы безопасности и т.д. - интеллектуальные системы используются везде. Учащиеся, как будущие новаторы, должны знать о роботах больше, чтобы использовать их. Роботы интересны людям всех возрастов. Есть кое-что, что очаровывает людей, когда они видят, как робот перемещается, принимая решения самостоятельно. Эта естественная привлекательность может открыть возможности для вдохновения и просвещения. Фактически, робототехника может быть главным интегратором в образовании сегодня. Когда ученики изучают робототехнику, они узнают об инженерном деле, электронике и программировании. Они получают ценный опыт в управлении проектами, анализе систем, получении доступа к информации, работе в командах и решении проблемы.

Carnegie Mellon и LEGO сотрудничают, чтобы проектировать образовательные инструменты на основе исследований, которые продвигают математическую и техническую компетентность, так же как технологическую и научную грамотность для всех поколений учеников и студентов. ROBOTC для LEGO MINDSTORMS позволяет студентам сделать их первый шаг к становлению компетентными программистами, инженерами и новаторами. В этих уроках студентам дают возможности проектировать, строить, программировать и исследовать роботов. Эти проекты требуют разнообразного опыта и умения: от измерения до анализа, от расчетов до коммуникации, от индивидуальной инициативы до работы в группе. Сегодня мы видим, что все больше средних школ и колледжей используют MINDSTORMS и других роботов, чтобы представить им инженерные компетенции и концепции систем управления. Программирование - неуловимый, но ключевой навык который открывает потенциал всех этих интеллектуальных систем для студентов и педагогов. Обучение программированию закладывает будущую основу. Изучение ROBOTC для LEGO MINDSTORMS - это инструмент, который поможет вам сделать это.

Книга содержат 30 базовых уроков по программированию на языке ROBOTC для LEGO MINDSTORMS и включает в себя такие темы, как основы языка, управление движением, работа с контактным, ультразвуковым, звуковым и световым датчиками, отладка программ и многое другое на примере задач обнаружения препятствий, отслеживания линии и т.п.

Открылась Книжная полка Городского методического Центра по образовательной робототехнике. В данном разделе каждый из вас может ознакомиться с новыми книгами.

Использование LEGO-роботов в инженерных проектах школьников. Отраслевой подход

В методическом пособии представлены проекты школьников, которые были реализованы на научно-образовательных школах «Лифт в будущее» Некоммерческого партнёрства содействия развитию интеллектуального и творческого потенциала молодёжи. Ученики вместе с экспертами и представителями российских инновационных компаний разрабатывали решения, направленные на модернизацию существующих в регионах России производств и на внедрение новых технологий. Осуществляя обучение школьника в той или иной отрасли, авторы формируют осознанный подход к выбору специальности и стремятся к тому, чтобы будущие технологические лидеры нашли применение своим идеям в России. Такой инженерно-отраслевой принцип позволит развить существующие подходы в преподавании робототехники в школе и даст новое направление в развитии проектной деятельности учащихся.
Издание рассчитано на учителей средней и старшей школы, а также будет полезно школьникам основной школы при проведении проектной деятельности.

Оглавление и отрывки из глав из методического пособия «Использование LEGO-роботов в инженерных проектах школьников. Отраслевой подход»

Книга посвящена программированию робота LEGO Mindstorms EV3, который был впервые представлен компанией LEGO в начале 2013 года. Книга является результатом многолетнего опыта авторов. Книга будет полезна педагогам начального, среднего и дополнительного образования, а также учащимся и студентам, интересующимся вопросами робототехники.

С оглавлением книги «Курс программирования Lego Mindstorms EV3 робота в среде EV3» познакомиться здесь.

Белиовская Л.Г. Узнайте, как программировать на LabVIEW. – Изд-во ДМК, 2013. – 140 с.

Автор книги – победитель конкурса лучших учителей России, тренер сборной команды школьников России по робототехнике.

Руководство преподавателя по ROBOTC ® для LEGO ® MINDSTORMS ®

Перевод на русский язык базовой части официального руководства по программированию на РОБОТС для LEGO MINDSTORMS – Teacher’s Guide for the ROBOTC for MINDSTORMS. Данные учебно-методические материалы содержат 30 базовых уроков по программированию на языке ROBOTC ® для LEGO ® MINDSTORMS ® по таким темам, как основы языка, управление движением, работа с контактным, ультразвуковым, звуковым и световым датчиками, отладка программ и др. на примере задач обнаружения препятствий, отслеживания линии и т. п.

Переведено и издано с разрешения Carnegie Mellon Robotics Academy. 175 стр., мягкий переплет, Москва, 2013. Издание второе, исправленное и дополненное.
© Carnegie Mellon Robotics Academy, 2009-2012 © Перевод: А. Федулеев, 2012

Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – 3-е издание

Уже много лет мы читаем в книгах и газетах, слышим по радио и из телевизора, что скоро нас будут окружать умные, добрые и интересные роботы. Однако в реальной жизни роботов всё нет и нет. Лишь несколько лет назад знаменитая датская компания Lego сделала роскошный подарок любителям мехатроники, роботов и других кибернетических игр и игрушек – выпустила робототехнический конструктор Lego Mindstorms NXT, который с успехом используется как дома, так и в учебе.

Эта книга одна из первых на русском языке поможет не только самому строить и программировать разнообразных роботов из Lego, но и научить этому других школьников, студентов. В ней рассматриваются основы конструирования, программирования на языках NXT-G, Robolab и RobotC, а также элементы теории автоматического управления.

В третьем издании добавлены описания усовершенствованых конструкций роботов, а также рассмотрены новые задачи: прохождение лабиринта, роботы-манипуляторы, инверсная линия и др. По-прежнему большое внимание уделено алгоритмам управления: от П- и ПД-регулятора для движения по линии до ПИД-регулятора для балансирующего робота-сигвея.
Предназначена для преподавателей кружков робототехники школ и вузов, для широкого круга читателей.

Книга «Программируем NXT в Lab VIEW 2009». Издательство «ДМК Пресс»

В книге представлены уроки изучения популярного инженерного языка программирования LabVIEW 2009 в школе в соответствии со школьной программой по информатике, подробно рассмотрен процесс создания оконных приложений в среде LabVIEW.

2009 Education Edition с использованием NXT.
Книга поступила в продажу в конце апреля 2010.

Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5–6 классов

Практикум является частью учебно-методического комплекта для средней школы, в который также входит рабочая тетрадь для 5–6 классов. Цель практикума – дать школьникам современное представление о прикладной науке, занимающейся разработкой автоматизированных технических систем, – робототехнике. Его можно использовать как для занятий в классе, так и для самостоятельной подготовки.

Учебные занятия с использованием данного практикума способствуют развитию конструкторских, инженерных и общенаучных навыков, помогают по-другому посмотреть на вопросы, связанные с изучением естественных наук, информационных технологий и математики, обеспечивают вовлечение учащихся в научно-техническое творчество.
Практикум содержит описание актуальных социальных, научных и технических задач и проблем, решение которых еще предстоит найти будущим поколениям, и позволяет учащимся почувствовать себя исследователями, конструкторами и изобретателями технических устройств.

Заглянуть внутрь (несколько страниц в формате PDF)

Книга «Уроки ЛЕГО-конструирования в школе». – М.: Издательство БИНОМ, 2011.

Методическое пособие содержит описание методики, позволяющей встроить в учебный процесс технологии конструирования с использованием ИКТ, ознакомить учителей с особенностями ЛЕГО-конструирования, возможностями ЛЕГО-конструирования и вариантами проектирования ЛЕГО-моделей для школьников разного возраста. Книга содержит материалы по обеспечению методической поддержки конкурсов для учащихся, нормативному обеспечению подготовки и проведения соревнований по ЛЕГО-конструированию.

Книга предназначается для учителей-предметиков, учителей начальных классов, педагогов дополнительного образования, методистов; содержит материалы по обеспечению методической поддержки конкурсов для учащихся, нормативному обеспечению подготовки и проведения соревнований по ЛЕГО-конструированию.

Юревич Е. П. Основы робототехники. – 3-е изд.

Написанное крупнейшим специалистом и талантливым популяризатором идей робототехники, учебное пособие восполняет отсутствие простых, доступных, но в тоже время профессионально строгих и достаточно ёмких книг, вводящих читателя в мир современной робототехники.

Робототехника охватывает практически все сферы человеческой деятельности: промышленность, транспорт, сельское хозяйство, здравоохранение, быт, исследование и освоение океана и космоса, выполнение работ в других экстремальных условиях, научные исследования. В книге отражены все этапы развития робототехники от возникновения первых «механических людей» до перспектив создания роботов разумных, постепенно приближающиеся по своим возможностям к человеку. Рассмотрено устройство роботов и других средств робототехники, способы и системы управления, принципы проектирования и применения.

Книга соответствует государственному стандарту по дисциплине «Основы робототехники» и предназначено для студентов профильных направлений. Также представляет интерес для широкого круга читателей. + СД. В книгу вложен компакт-диск, который содержит динамические иллюстрации с комментариями автора.

Клаузен, Петер. Компьютеры и роботы. – М.: Мир книги, 2006.

Термину «робот» в нынешнем году исполняется 85 лет. Это широко использующееся сейчас слово впервые применил чешский писатель Карел Чапек в пьесе R.U.R. (Rossum's Universal Robots) для описания человекоподобных механизмов, выполняющих рутинную работу.

Макаров И.М., Топчеев Ю.И. РОБОТОТЕХНИКА. История и перспективы. М.: Наука, Издательство МАИ, 2003.

Авторы книги – Игорь Михайлович Макаров и Юрий Иванович Топчеев – популярно рассказывают о той роли, которую сыграли роботы в истории развития цивилизации: от роботов Средневековья до новых типов роботов для применения в космосе. Книга имеется в издательстве «Наука».

Введение. Робототехника LEGO® Mindstorms® EV3

Предлагаемые направления для планирования урока

Основы робототехники

Информатика

Данное направление обучает учащихся с базовыми знаниями по информатике основам программирования с использованием самоучителя Robot Educator и аппаратных средств – гироскопического датчика. В основе программного обеспечения LEGO ® MINDSTORMS ® EV3 лежит LabVIEW – основной язык графического программирования, используемый учеными и инженерами во всем мире. Как показал опыт, этот подход графического программирования обеспечивает прочный фундамент для учащихся, изучающих текстовое программирование.

Чтобы обучить учащихся основам графического программирования, пусть они пройдут следующие пособия в категории «Более сложные действия»: «Многозадачность», «Цикл», «Переключение», «Шины данных», «Переменные», «Массивы», «Математика — Базовый» и «Математика — Дополнительный».

Изучение естественных наук в средней школе

Во-первых, пусть учащиеся пройдут пособия «Гироскопический датчик», «Датчик цвета — света» и «Ультразвуковой датчик» в категории «Аппаратные средства».

Для учащихся, желающих пойти дальше, в пособиях «Расчет наборов данных» и «Программирование на графике» показана действительная производительность приложения регистрации данных.

Математика

Данное направление предоставляет учащимся подборку пособий, которые касаются основного применения математики. Сюда относятся случайные величины, определение диапазона, углы и угол вращения, а также основные математические действия, с помощью которых рассчитывается скорость и тригонометрия для управления движением приводной платформы.

Во-первых, пусть учащиеся посмотрят видео с кратким руководством «Краткий обзор программирования», в котором представлено ознакомление с ПО.

Во-вторых, пусть учащиеся пройдут пособие «Настройка конфигурации блоков» в категории «Основы», пособие «Гироскопический датчик» в категории «Аппаратные средства», а также пособие «Остановиться у объекта» в категории «Основы» для обеспечения понимания ими того, как работают гироскопический и ультразвуковой датчики.

В-третьих, пусть учащиеся пройдут больше пособий, посвященных математике, например «Случайный выбор», «Диапазон», «Скорость гироскопа» и «Математика — Базовый» в категории «Более сложные действия».

Для учащихся, желающих пойти дальше, в пособии «Математика — Дополнительный» показана реальная производительность программного обеспечения для программирования.

Технология / конструирование

Данное последнее направление предоставляет вашим учащимся ряд пособий, которые применяют концепцию LEGO ® MINDSTORMS ® к урокам по технологии и конструированию. Акцент сделан на ознакомлении с аппаратными средствами и их основной работой с предоставлением простых пособий по программированию.

Во-вторых, пусть учащиеся пройдут пособие «Настройка конфигурации блоков» в категории «Основы» и пособия в категории «Аппаратные средства» для обеспечения понимания ими того, как функционируют аппаратные средства, и как их программировать на базовом уровне.

В-третьих, можно дать им задание собрать самое медленно движущееся двухмоторное транспортное средство и использовать пособие «Математика — Базовый» для измерения скорости.

Модель робота RPS-GAM3 — «Камень, ножницы, бумага»

Автор: Alexandre Campos *** Для разработки проектной документации модели робота RPS-GAM3 — «Камень, ножницы, бумага» автор на 90% использовал САПР — систему автоматизированного проектирования LDraw (LEGO CAD). Эта.

EV3 Monkey

Wi-Fi подключение робота LEGO® Mindstorms® EV3 к сети Интернет

Технология Wi-Fi позволяет управлять роботом LEGO® Mindstorms® EV3 через сеть Интернет из любой точки мира, и не быть привязанным к кабелю USB или иметь ограничение по дальности управления через Bluetooth. Для организации.

Робот Wall-e LEGO® Mindstorms® EV3

АВТОР: ALEX (Алексей Валуев) робот передвигается с помощью гусениц; умеет крутить головой синхронно с руками; при запуске робот поднимает руку и говорит «WALL-E»; отходит назад, если поднести к глазам предмет; при.

Робот гуманоид lava r3x LEGO® Mindstorms® EV3

Автор: Лауренс Валк LAVA R3X: гуманоид, который ходит и разговаривает В этой книге, Вы можете найти сборочные чертежи и рабочие программы для создания мобильных роботов, роботов животных и машин, но , пожалуй , одним из.

Робот EV3MEG LEGO® MINDSTORMS® EV3

Робот — краб EV3MEG. Разработчик Мартин Боогаартс (Martyn Boogaarts) Дружелюбный робот-помощник, у которого лучше всего получается перемещаться по линиям разного цвета при помощи датчика освещенности, который позволяет ему.

Робот «Gyro Boy» LEGO® MINDSTORMS® Education EV3

В среде разработчика LEGO Mindstorms Education (LME) EV3 есть все необходимое для создания робота «Gyro Boy»: -> Загрузить и установить среду разработчика LEGO Mindstorms Education (LME) EV3 ( Система Графического Программирования для.

Занимательная робототехника

Краевой центр образования получил в феврале 2016 г. достаточное количество наборов третьего поколения Lego Mindstorms Education EV3 для проведения занятий по робототехнике. *** МЛАДШАЯ ГРУППА Занимательная.

Инструкция по сборке роботов начального уровня на базе LEGO Mindstorms EV3

Автор: Дэмьен Kee. Pобот: RileyRover_BI -> Открыть или загрузить инструкцию сборки робота в PDF формате Загрузить и установить среду разработчика LEGO Mindstorms Education (LME) EV3 ( Система Графического Программирования для.

Робот щенок (Puppy) LEGO® MINDSTORMS® Education EV3

Программирование EV3 происходит сразу после того как вы создали своего робота. Нужно научить робота EV3 выполнять различные команды.

лего программирование

Запрограммировать робота с микрокомпьютером EV3 можно несколькими различными способами:

Первый и самый простой способ – это при помощи интерфейса микроконтроллера EV3;

Среда программирования EV3 позволяет при помощи визуального программирования создавать достаточно сложные программы:
При помощи других языков программирования.

Программирование на микроконтроллере EV3

Самым простым является программирование при помощи самого интерфейса микрокомпьютера EV3.

Микропроцессор EV3 поставляется с уже установленным на нем программным обеспечением.

После включения модуля EV3 можно увидеть экран с четырьмя основными закладками.

Для программирования модуля требуется перейти в третью закладку при помощи кнопок управления. Затем открыть окно приложения Brick Program. Сразу отображаются два блока – это блок «Начало» и блок «Цикл».

программирование блока лего

В этом окне можно создавать простые программы при помощи двух типов блоков. Всего в палитре существует одиннадцать блоков ожидания и шесть блоков действия.

Среда программирования EV3

редактор EV3

Также в ПО существуют задания по программированию, которые позволяют быстро научиться программировать роботов EV3. Программное обеспечение является пиктографическим. Оно обеспечивает простое и интуитивно понятное визуальное программирование.

Существенным недостатком является то, что при написании сложных и разветвленных программ, это ПО достаточно сильно грузит систему. При этом слабые компьютеры сильно тормозят. Поэтому желательно иметь компьютеры с хорошими характеристиками. На сайте опубликованы минимально допустимые характеристики компьютеров.

требования к оборудованию

EV3 является целой платформой, которую можно использовать в игровых и образовательных целях. При помощи платформы Lego Mindstorms EV3 можно обучать основам робототехники, программирования, изучать различные алгоритмы. При этом не нужно иметь знаний схемотехники и различных протоколов.

Программирование EV3 Basic

Small Basic

Основными достоинствами EV3 Basic являются:

Простота установки;
EV3 Basic является свободным программным обеспечением
Microsoft Small Basic специально разрабатывался для того, чтобы обучать программированию;
Не нужно перепрошивать микрокомпьютер EV3;
Поддерживает русский язык;
Имеет встроенную справку;
Имеет понятный интерфейс;
Есть множество примеров;
Поддерживает все возможности среды программирования Lego EV3.

Программирование EV3 на RobotC

Среда программирования RobotC специально разработана для образовательной робототехники. Этот язык может использоваться и новичками, и опытными программистами и является кросс-платформенным. Есть базовый и расширенный режим программирования.

RobotC

В среде программирования присутствует C-подобный язык и язык RobotC. Язык RobotC – это переходный язык от визуального программирования к текстовым блокам. Для использования RobotC требуется перепрошивка микроконтроллера EV3. Использовать RobotC можно со многими робототехническими платформами. Это такие платформы как :

VEX IQ;
VEX CORTEX (EDR);
VEX PIC (Legacy Support);
LEGO MINDSTORMS EV3;
LEGO MINDSTORMS NXT;
TETRIX;
RCX (поддержка прежних версий);
UNO Arduino / MEGA 1280, MEGA 2560;

Среда программирования RobotC похожа на среду программирования Visual Studio и имеет интерфейс на английском языке. RobotC является платным с десятидневным бесплатным периодом.

После окончания бесплатного периода нужно приобретать лицензию. Стоимость годовой лицензии:

На один компьютер 49 долларов;
На шесть рабочих мест 149 долларов;
На тридцать рабочих мест 299 долларов.
Кроме этого предлагаются бессрочные лицензии.

Операционная система для RobotC должна быть из семейства Microsoft Windows. При помощи среды программирования RobotC можно создавать эффективные программы с использованием сложных математических выражений.

Программирование EV3 на Python

Одним из наиболее популярных языков программирования в мире является Python. Он имеет небольшое синтаксическое ядро и объемную стандартную библиотеку функций. В операционной системе Linuх язык программирования Python установлен. При желании можно установить нужный вам текстовый редактор.

На микрокомпьютере EV3 установлена операционная система Linux. Для того, чтобы программировать EV3 на Python нужно установить Linux ev3dev на модуль EV3.

ev3dev

Затем нужно установить образ на карту памяти microCD. Желательно, чтобы класс карты был не менее десяти. Объем карты памяти от двух до тридцати двух гигабайт. Можно также использовать карту памяти microSDHC.

После этого карту с образом можно вставлять в микрокомпьютер EV3 и включать его. Подсветка кнопок будет мигать оранжевым цветом. Это означает что происходит загрузка операционной системы. После загрузки на экране блока EV3 будет видно меню программы.

Затем нужно настроить соединение с компьютером и можно приступать к работе. Настройки соединения с компьютером нужно описывать отдельно так как они достаточно сложные. Для написания программ нужен еще редактор кода.

В качестве одного из вариантов можно установить редактор кода PyCharm Edu. Есть бесплатная версия с наличием подсказок, проверкой кода и подсвечиванием синтаксиса. Созданный в программе файл можно передать в блок EV3 при помощи программы PuTTY. Эта программа помогает установить SSH соединение операционной системы Windows с микроконтроллером EV3.

PuTTY

Программирование EV3 при помощи Scratch

Scratch является графической средой программирования. Программировать EV3 при помощи Scratch можно если установить нужное программное обеспечение и настроить его. Программное обеспечение можно установить на любые операционные системы. Для примера выберем операционную систему Windows.

Scratch_2_0

Как и в случае с программированием на Python, потребуется карта памяти с такими же параметрами. Карту памяти нужно отформатировать в файловой системе FAT32. На компьютер надо установить виртуальную Java-машину под названием leJOS.

Затем устанавливаем виртуальную машину на компьютер со всеми компонентами.

После этого устанавливаем образ на карту памяти. В дальнейшем при включении микрокомпьютера EV3 с картой памяти будет загружаться leJOS EV3. Без карты памяти будет происходить загрузка стандартного программного обеспечения Lego EV3.

Также на компьютере должна быть установлена свежая версия Adobe AIR. Затем можно установить редактор Scratch.

Установка редактора не занимает много времени.

Следующим шагом является установка ev3-scratch-helper-app. Это приложение служит для связи редактора Scratch и микроконтроллера EV3. Также в редакторе можно в настойках установить русский язык и нужно добавить блоки EV3 в редактор Scratch. После добавления блоков можно приступать к написанию программ.

В статье приведены не все возможные варианты программирования EV3, а только наиболее простые и не требующие каких-либо специальных знаний. Каждый вариант имеет свои достоинства и недостатки. Остается только выбрать что больше всего подходит в каждом конкретном случае.

Читайте также: