Задачи для lego mindstorms ev3

Обновлено: 28.04.2024

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.

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

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ буклет.docx

v Научиться программировать

робота «Рисовальщик» с помощью

программы LEGO Education Mindstorms EV3, способного рисовать на плоскости геометрические фигуры.

Образовательные:

v систематизировать и обобщить

знания по теме «Алгоритмы» .

Дополнительно усваивается понятие геометрического узора.

Развивающие:

v Отработать практические навыки

программирования с помощью программы LEGO Education Mindstorms EV3.

Воспитательные:

v развитие памяти, мышления и

коммуникативного умения при

работе в группе или команде.

«Программирование робота LEGO Mindstorms EV 3»

Команды, используемые для

составления циклического алгоритма

Задание 1: написать циклический алгоритм, с помощью которого робот будет двигаться по прямой и поворачивать на угол (90 градусов). (зациклить робота на конечное число повторений тела цикла - 4).

Примечание: Проанализировать какую геометрическую фигуру нарисует робот маркером на поле. (Будет нарисован квадрат)

Начать исполнение алгоритма

Управление большим мотором (включить на количество оборотов)

Управление большим мотором (включить на количество секунд)

Управление двумя моторами (рулевое управление, включить на количество оборотов)

Повторение действия или набора действий

Пауза (в секундах)

Задание 2: изменить алгоритм на свое усмотрение (изменяя параметры движения вперед и изменяя угол поворота, и зациклив робота на бесконечное число повторений тела цикла) и посмотреть какие фигуры будет рисовать робот. Поговорить с ребятами о термине «геометрический узор».

У каждой группы учеников, скорее всего, получится какой-то свой узор.

Курс повышения квалификации

Особенности подготовки к сдаче ОГЭ по информатике и ИКТ в условиях реализации ФГОС ООО

Курс повышения квалификации

Создание и развитие персонального сайта учителя в условиях реализации профессионального стандарта педагога

Курс повышения квалификации

Основы общей и педагогической психологии в деятельности педагога образовательного учреждения

«Домашнее обучение. Лайфхаки для родителей»

Выбранный для просмотра документ конспект.doc

«Программирование робота LEGO Mindstorms EV 3»

учитель информатики и ИКТ

· Научиться программировать робота «Рисовальщик» с помощью

программы LEGO Education Mindstorms EV3, способного рисовать на плоскости геометрические фигуры.

Образовательные:

· систематизировать и обобщить знания по теме «Алгоритмы» .

Дополнительно усваивается понятие геометрического узора.

Развивающие:

− Отработать практические навыки программирования с помощью программы LEGO Education Mindstorms EV3.

Воспитательные:

· развитие памяти, мышления и коммуникативного умения при

работе в группе или команде.

Тип урока: комбинированный

Вид урока: практическая работа

Оборудование : мультимедиа проектор, конструктор LEGO Mindstorms EV 3, программа LEGO Education Mindstorms EV3 .

1. Организационный момент ( 2 мин)

2. Повторение теоретического материала предыдущего урока (10 мин)

3. Практическая работа: разработка алгоритма для робота (15мин)

4. Подведение итогов урока. Рефлексия (3 мин)

I. Организационный момент.

Добрый день, ребята! На сегодняшнем занятии мы с вами начнем практическую работу, программировать наших ботов. На сегодняшней день робототехника является одним из важнейших направлений научно-технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. (слайд1)

Робототехника развивается быстрее, чем полагали эксперты. В Японии машины уже не только выполняют рядовые операции на заводах, готовят и проводят домашнюю уборку – они отлично танцуют, играют в шахматы, а главное обучаются. Именно обучаемый искусственный интеллект становится главным конкурентом человека в борьбе за рабочее место.

Кристофер Писсаридес (лауреат Нобелевской премии по экономике) обозначил лишь 6 отраслей, в которых роботы не смогут полностью заменить человека. По крайней мере, в ближайшие 20-30 лет. Это:

Переход на новый технологический уклад предполагает широкое использование наукоёмких технологий и оборудования с высоким уровнем автоматизации и роботизации. (слайд2)

Робототехника – это сегодняшние и будущие инвестиции и, как

следствие, новые рабочие места. А какие именно, давайте с вами посмотрим видео. (ВИДЕО слайд3)

Задача данного занятия - научить программировать конструктор LEGO Mindstorms EV 3 под определенные задачи.

II . Повторение теоретического материала предыдущего урока.

Учитель : На прошлых уроках мы занимались конструированием роботов из конструктора LEGO Mindstorms EV 3 . Сегодня мы будем создавать для них программы, которые он будут выполнять.

Теперь давайте ответим на следующие вопросы:

1. Учитель : Для начала давайте вспомним, какие виды алгоритмов мы знаем?

Дети отвечают на вопрос (линейный, циклический и разветвляющийся)

2. Учитель: Заполните таблицу (вспомните команды, с помощью которых мы попробуем в специальной программе составить циклический алгоритм, который боты будут исполнять):

Начать исполнение алгоритма

Управление большим мотором (включить на количество оборотов)

Управление большим мотором (включить на количество секунд)

Управление двумя моторами (рулевое управление, включить на количество оборотов)

Повторение действия или набора действий

Пауза (в секундах)

III . Практическая работа: разработка циклического алгоритма для робота

Теперь давайте обратимся к нашим роботам (это «двухколесные боты с установленным маркером для рисования на поле» и «Трехколесный бот», которых мы собирали на прошлых занятиях.

Проанализировать получившиеся фигуры. Обратить внимание на алгоритм для каждой из них. Скорее всего, у каждой группы учеников получится какой-то свой узор.

IV . Подведение итогов урока. Рефлексия.

Итак, ребята, давайте подведем итоги нашей работы.

· Какой вид алгоритмов мы с вами сегодня рассмотрели на практике?

· Какими свойствами обладает циклический алгоритм?

· Какие задачи можно реализовывать с помощью циклических алгоритмов?

Список использованного УМК:

1. Инструкция для работы с комплектом LEGO Mindstorms EV 3.

2. Вязовов С.М., Калягина О.Ю., Слезин К.А. Соревновательная робототехника: приемы программирования в среде EV 3: учебно-практическое пособие. – М. Издательство «Перо», 2014 г.

Начните изучение информатики и предметов естественно-научного и технического цикла (STEM) с помощью LEGO® MINDSTORMS® Education EV3. Предлагаемые учебные курсы рассчитаны на учеников от 10 до 16 лет и соответствуют требованиям ФГОС. В комплект поставки входят учебные материалы для обучающихся, материалы для педагогов, инструменты оценки успеваемости, примеры программ и инструкции по сборке моделей.

Задания EV3 Maker

Для выполнения этих шести заданий необходим Базовый набор LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 (45544). Кроме того, предоставляются вспомогательные материалы для педагогов и учащихся основной школы, содержащие всё необходимое для развития навыков конструирования в процессе создания моделей для решения существующих задач из различных областей реальной жизни.

Программа занятий по информатике EV3

Этот Комплект заданий представляет собой практикум в формате PDF для организации увлекательных проектных работ по информатике общей продолжительностью до 30 академических часов. В практикум входят 12 проектных работы по информатике, включая примеры заданий в нотациях LabVIEW и RobotC, с возможностью межпредметного обучения проектированию и технологиям, естественным наукам и математике. Ученики смогут изучить реально существующие технологии, применяемые в автомобилестроении, что позволит им применять и развивать свои навыки программирования. С образцами программ можно ознакомиться, выбрав «Поддержка» вверху страницы.

Комплект заданий «Инженерные проекты EV3»

Комплект дает возможность проведения более 30 часов урочной и проектной учебной деятельности, направленной на изучение технологии по средством STEM методик и робототехники. Каждая из 15 проектных работ начинается с этапа проектирования решения и заканчивается тестирование и улучшением финального прототипа, по итогам которого можно подготовить презентацию. Для работы данного Комплекта заданий требуется наличие установленной образовательной версии ПО EV3.

Комплект заданий «Физические эксперименты EV3»

Данный Комплект заданий дает возможность проведения более 28 часов учебных занятий по физике. Комплект включает в себя 14 лабораторных работ по физике из курса 7-9 классов, касающихся вопросов передачи и генерации энергии, тепла и температуры, силы и движения, а также света. Учащиеся смогут фиксировать и анализировать результаты экспериментов в реальном режиме времени. Для проведения некоторых экспериментов необходимо наличие Дополнительного набора «Возобновляемые источники энергии» (арт. 9688) и «Датчика температуры NXT» (арт. 9749). Для работы данного Комплекта заданий требуется наличие установленной образовательной версии ПО EV3.

Комплект заданий «Космические проекты EV3»

Для работы с этим Комплектом занятий требуется наличие Базового набора LME EV3 и Дополнительного набора "Космические проекты EV3" (арт. 45570). Комплект дает возможность организации более 30 часов урочной и внеурочной работы в классе. В комплект входят тренировочные задания и тематические исследовательские проекты, разработанные совместно с учеными — исследователями космоса. Учащиеся смогут заниматься исследовательской работой и создавать инновационные решения по актуальным темам в области освоения космоса. Для работы данного Комплекта заданий требуется наличие установленной образовательной версии ПО EV3.

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.

Курс повышения квалификации

Профилактика синдрома «профессионального выгорания» у педагогов

Курс повышения квалификации

Авторская разработка онлайн-курса

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

«Домашнее обучение. Лайфхаки для родителей»

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Описание презентации по отдельным слайдам:

Вычислительные возможности робота

Блок "Константа", блок "Переменная"
Блок «Константа»
Блок «Переменная"

Среда программирования Lego mindstorms EV3 позволяет нам обрабатывать в своих программах пять различных типов данных:

1. "Текст",
2. "Числовое значение",
3. "Логическое значение",
4. "Числовой массив",
5."Логический массив".

В сегодняшнем уроке мы научимся оперировать с числовыми данными.
Тип данных "Числовое значение" позволяет нам выполнять различные математические операции над числами.
Числа в программе могут быть как положительными, так и отрицательными, быть целыми значениями или содержать десятичную дробь.

Примеры: -15; 3,145; 8; -247,34.

Эти блоки позволяют создать в памяти робота специальные ячейки, позволяющие записывать, извлекать и редактировать различные типы данных.
Программный блок "Константа" позволяет создавать ячейку памяти для хранения одного из пяти типов данных ( поз. 1). Требуемое значение записывается в ячейку на этапе создания программы ( поз. 2) и остается неизменным во время выполнения всей программы. Для получения значения, записанного в блок "Константа" используется "Вывод" (поз. 3).

В блоке "Переменная" присутствуют два режима "Считывание" и "Записать" ( поз. 1). Перед первым использованием необходимо задать имя переменной, выбрав параметр блока "Добавить переменную" ( поз. 2). Имя переменной может содержать только заглавные и строчные буквы латинского алфавита, цифры, а также символы _ и -. Задать значение переменной можно, записав или передав число в параметр "Значение" ( поз. 3).

Блок математика, блок округление.
Для выполнения математических вычислений служит программный блок "Математика".
Он позволяет выполнить выбранную математическую операцию ( поз. 1) над двумя числами, заданными параметрами "a" и "b". В режимах "Абсолютная величина" и "Квадратный корень" для вычисления доступен только один параметр "a"

Отдельно следует остановиться на режиме "Дополнения". В этом режиме количество параметров для расчета увеличивается до четырех: "a", "b", "c" и "d". В параметр "Уравнение" ( поз. 1) можно вписать любую произвольную формулу, производящую вычисления с этими параметрами.

Иногда возникает необходимость произвести округление результата вычисления.
Например: при отладке программы, можно выводить на экран модуля EV3 округленные промежуточные расчеты, чтобы легче было визуально контролировать ход выполнения программы. Для этого предназначен программный блок "Округление" (Рис. ).
Режимы "До ближайшего", "Округлить к большему" и "Округлить к меньшему" производят округление до целого значения. В режиме "Отбросить дробную часть" можно задать количество остающихся знаков дробной части после запятой

Примеры выполнения вычислений в программе
Задача:
Необходимо написать программу прямолинейного движения для проезда роботом расстояния в 1 метр.

Решение:
За один полный оборот мотора робот проезжает расстояние, равное длине окружности колеса. Это расстояние можно найти, умножив число Пи (=3,14159) на диаметр колеса. Диаметр колеса из образовательного набора Lego mindstorms EV3 равен 56 мм, а - из домашнего набора Lego mindstorms EV3 равен 43,2 мм. Если переведем расстояние в 1 метр в миллиметры (1000 мм) и разделим на расстояние, которое робот проходит за один оборот мотора, то узнаем: сколько оборотов мотора необходимо для проезда всего заданного расстояния.

Приступим к созданию программы:
Используя программный блок "Константа", заведем в программу постоянное число Пи, равное примерно 3,14159.
Шаг 1

Используя программный блок "Переменная", создадим в программе переменную D и занесем в нее значение диаметра колеса в зависимости от используемого конструктора (если вы использовали другие колеса, то самостоятельно измерьте диаметр и внесите значение в программный блок).
Шаг 2

Используя программный блок "Математика", умножим значение блока "Константа" на значение переменной D. Для передачи значения из переменной D в программный блок "Математика" используем второй программный блок "Переменная" в режиме "Считывание"!
(Для передачи значений между программными блоками используются шины данных. Чтобы установить шину данных, необходимо "потянуть" выходной параметр одного программного блока и "присоединить" его к входному параметру другого программного блока)
Шаг 3

Используя программный блок "Математика", разделим значение пути (1000 мм) на значение, полученное в шаге 3.
Шаг 4

Полученное в шаге 4 значение. округлив до двух знаков после запятой, выведем на экран модуля EV3

Полученное в шаге 4 значение подадим в параметр "Обороты" блока "Рулевое управление".

Задача :
Необходимо написать программу, рассчитывающую значение параметра "Градусы" для разворота нашего робота
Вспомним задачку на движение:
Проехать прямолинейно вперед на 4 оборота двигателя. Развернуться. Проехать на 720 градусов

Решение:
1. Используя программный блок "Рулевое управление" проехать вперед на 4 оборота.
2. Используя программный блок "Независимое управление моторами" развернуться на месте (значение градусов придется подобрать экспериментально).
3. Используя программный блок "Рулевое управление" проехать вперед на 720 градусов.

Как видим из Рис. - каждое колесо при этом проедет ровно половину окружности с диаметром, равным расстоянию между центрами колес (красная линия на Рис. ). Подходящей линейкой померяем расстояние между центрами колес. Для робота, собранного по инструкции small-robot-45544, это расстояние равно 120 мм. Следовательно, умножив это значение на число Пи (3,14159) и разделив на 2, мы найдем расстояние, которое должно проехать каждое из колес нашего робота. Как найти соответствующее этому расстоянию число оборотов мотора - мы разобрали в Задаче 4 данного урока. Для того, чтобы перевести полученное число оборотов в градусы - вспомним соотношение: 1 оборот мотора = 360 градусов. Следовательно, если мы, воспользовавшись программным блоком "Математика", умножим полученное значение оборотов на 360 и подадим результат в параметр "Градусы" программного блока "Независимое управление моторами»

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.

Введение:

Наше третье занятие мы посвятим изучению вычислительных возможностей модуля EV3 и разберем примеры практических решений задач на вычисление траектории движения. Снова запускаем среду программирования Lego mindstorms EV3, загружаем наш проект lessons.ev3 и добавляем в проект новую программу - lesson-3-4. Добавлять новую программу в проект мы научились с вами на предыдущем уроке.

3.1. Красная палитра – операции с данными

Программные блоки, необходимые для выполнения различных операций над числовыми, логическими или текстовыми данными, сосредоточены в красной палитре среды программирования Lego mindstorms EV3. Красная палитра содержит 10 программных блоков. В отличие от зеленой палитры - с программными блоками красной палитры мы будем знакомиться постепенно, по мере продвижения по курсу программирования и возникновения необходимости в новых программных конструкциях.

Рис.1

3.2. Числовые значения. Блок "Константа", блок "Переменная"

Среда программирования Lego mindstorms EV3 позволяет нам обрабатывать в своих программах пять различных типов данных:"Текст", "Числовое значение", "Логическое значение", "Числовой массив", "Логический массив". В сегодняшнем уроке мы научимся оперировать с числовыми данными. Тип данных "Числовое значение" позволяет нам выполнять различные математические операции над числами. Числа в программе могут быть как положительными, так и отрицательными, быть целыми значениями или содержать десятичную дробь. Примеры: -15; 3,145; 8; -247,34.

Перед тем, как начать обрабатывать различные типы данных в наших программах, нам надо научиться их создавать и хранить. Для этих целей среда программирования Lego mindstorms EV3 предоставляет два вида программных блоков: "Переменная" и "Константа". Эти блоки позволяют создать в памяти робота специальные ячейки, позволяющие записывать, извлекать и редактировать различные типы данных. Программный блок "Константа" (Рис. 2) позволяет создавать ячейку памяти для хранения одного из пяти типов данных (Рис. 2 поз. 1). Требуемое значение записывается в ячейку на этапе создания программы (Рис. 2 поз. 2) и остается неизменным во время выполнения всей программы. Для получения значения, записанного в блок "Константа" используется "Вывод" (Рис. 2 поз. 3). Подробнее с извлечением данных из программных блоков мы познакомимся ниже при решении практической задачи Урока №3.

Рис. 2

В отличие от программного блока "Константа" - в блоке "Переменная" присутствуют два режима "Считывание" и "Записать" (Рис. 3 поз. 1). Перед первым использованием необходимо задать имя переменной, выбрав параметр блока "Добавить переменную" (Рис. 3 поз. 2). Имя переменной может содержать только заглавные и строчные буквы латинского алфавита, цифры, а также символы _ и -. Задать значение переменной можно, записав или передав число в параметр "Значение" (Рис. 3 поз. 3).

Рис. 3

3.3. Блок математика, блок округление

Для выполнения математических вычислений служит программный блок "Математика". Он позволяет выполнить выбранную математическую операцию (Рис. 4 поз. 1) над двумя числами, заданными параметрами "a" и "b". В режимах "Абсолютная величина" и "Квадратный корень" для вычисления доступен только один параметр "a".

Рис. 4

Отдельно следует остановиться на режиме "Дополнения". В этом режиме количество параметров для расчета увеличивается до четырех: "a", "b", "c" и "d". В параметр "Уравнение" (Рис. 5 поз. 1) можно вписать любую произвольную формулу, производящую вычисления с этими параметрами.

Рис. 5

Иногда возникает необходимость произвести округление результата вычисления. Например: при отладке программы, можно выводить на экран модуля EV3 округленные промежуточные расчеты, чтобы легче было визуально контролировать ход выполнения программы. Для этого предназначен программный блок "Округление" (Рис. 6). Режимы "До ближайшего", "Округлить к большему" и "Округлить к меньшему" производят округление до целого значения. В режиме "Отбросить дробную часть" можно задать количество остающихся знаков дробной части после запятой.

Рис. 6

3.4. Примеры выполнения вычислений в программе

Настало время применить полученные знания на практике.

Задача №4: необходимо написать программу прямолинейного движения для проезда роботом расстояния в 1 метр.

Решение:

За один полный оборот мотора робот проезжает расстояние, равное длине окружности колеса. Это расстояние можно найти, умножив число Пи (=3,14159) на диаметр колеса. Диаметр колеса из образовательного набора Lego mindstorms EV3 равен 56 мм, а - из домашнего набора Lego mindstorms EV3 равен 43,2 мм. Если переведем расстояние в 1 метр в миллиметры (1000 мм) и разделим на расстояние, которое робот проходит за один оборот мотора, то узнаем: сколько оборотов мотора необходимо для проезда всего заданного расстояния.

Рис. 7

Приступим к созданию программы:

Используя программный блок "Константа", заведем в программу постоянное число Пи, равное примерно 3,14159.
Используя программный блок "Переменная", создадим в программе переменную D и занесем в нее значение диаметра колеса в зависимости от используемого конструктора (если вы использовали другие колеса, то самостоятельно измерьте диаметр и внесите значение в программный блок).
Используя программный блок "Математика", умножим значение блока "Константа" на значение переменной D. Для передачи значения из переменной D в программный блок "Математика" используем второй программный блок "Переменная" в режиме "Считывание"! (Для передачи значений между программными блоками используются шины данных. Чтобы установить шину данных, необходимо "потянуть" выходной параметр одного программного блока и "присоединить" его к входному параметру другого программного блока)
Используя программный блок "Математика", разделим значение пути (1000 мм) на значение, полученное в шаге 3.
Полученное в шаге 4 значение. округлив до двух знаков после запятой, выведем на экран модуля EV3.
Полученное в шаге 4 значение подадим в параметр "Обороты" блока "Рулевое управление".

Загрузим полученную программу в нашего робота. Поставим робота на ровную свободную площадку и запустим программу. Измерив расстояние, пройденное роботом, убедимся в правильности нашей программы!

Задача №5: необходимо написать программу, рассчитывающую значение параметра "Градусы" для разворота нашего робота (Урок №2, Задача №1)

Данная задача имеет сходство с предыдущей - нам только требуется найти расстояние, которое должны проехать колеса нашего робота. Для того, чтобы наш робот развернулся на 180 градусов - необходимо, чтобы правое и левое колеса, проехав определенный путь по окружности, поменялись местами. Как видим из Рис. 8 - каждое колесо при этом проедет ровно половину окружности с диаметром, равным расстоянию между центрами колес (красная линия на Рис. 8). Подходящей линейкой померяем расстояние между центрами колес. Для робота, собранного по инструкции small-robot-45544, это расстояние равно 120 мм. Следовательно, умножив это значение на число Пи (3,14159) и разделив на 2, мы найдем расстояние, которое должно проехать каждое из колес нашего робота. Как найти соответствующее этому расстоянию число оборотов мотора - мы разобрали в Задаче 4 данного урока. Для того, чтобы перевести полученное число оборотов в градусы - вспомним соотношение: 1 оборот мотора = 360 градусов. Следовательно, если мы, воспользовавшись программным блоком "Математика", умножим полученное значение оборотов на 360 и подадим результат в параметр "Градусы" программного блока "Независимое управление моторами" (Урок №2 Рис.7 поз. 2), то решим требуемую задачу.

Рис. 8

Попробуйте написать программу для решения задачи №5 самостоятельно, не подглядывая в решение!

Читайте также: