Архив Галактики

Робототехническая школа. Первая ступень. План занятий

Следы NiNoXT в Галактике / 31.08.2012

Те, кто начинает вести занятия по робототехнике со школьниками вне школьных стен, практически сразу при наборе групп выясняют, что не все могут посещать занятия во время учебных четвертей, не всех устраивают курсы, идущие по 2-3 месяца. Тогда приходит в голову использовать время летних и зимних каникул, а в силу их непродолжительности - сделать адаптированный, "короткий" цикл занятий.
К тому же время, свободное от основных занятий, можно использовать насыщеннее: если в "трудовые" будни занятия продолжительностью 2 ак. часа достаточны, то во время каникул каждое занятие может длиться и по четыре часа, и идти они могут одно за другим практически каждый день.

Например, курс, представленный ниже, состоит из шести занятий, каждое из которых идет по 4 ак. часа и рассчитан для ребят, которые до этого не занимались робототехникой, но имеют базовое представление о работе с компьютером. Цикл занятий позволяет ознакомиться на практике с конструированием и программированием роботов, и составляет, так называемую, первую ступень. Вторая ступень - это отдельный курс, который будет описан отдельно.

Итак, 2 недели - 6 занятий по 4 часа:

Занятие #1. Введение. Ребята знакомятся с тем, что такое робот, где можно встретить роботов в реальной жизни, из каких частей состоит робот, какие конструктивные элементы доступны в составе набора LEGO Mindstorms NXT. В этот же день происходит сборка свободной модели, где ребята ограничены только своей фантазией. Для того, чтобы заставить минимально двигаться собранный механизм, осуществляется введение в среду программирования NXT-G: школьники повторяют программу, составленную преподавателем, не вдаваясь в назначение каждого программного блока.

Занятие #2. Знакомство с моторами. В начале занятия собирается робот-пятиминутка, который затем используется как база для остальных занятий. Затем изучаются блоки среды NXT-G, ответственные за движение и их свойства. Ребята вместе с учителем изучают как научить робота двигаться вперед и назад, выполнять развороты одним и двумя колесами. В течение занятия умение программировать моторы робота закрепляется в ходе заданий - езды робота по траекториям (квадрат и восьмерка). В конце занятия робот должен проехать по сложной траектории, состоящей из прямых участков, поворотов под прямыми и острыми углами, а также участков, состоящих из плавных поворотов.

Занятие #3. Знакомство с датчиками. В ходе занятия вводится такое понятие, как состояния робота - каждое состояние робота изменятся при наступлении события с внешних или внутренних датчиков робота. Ребята знакомятся с блоком ожидания события в среде NXT-G и выполняют ряд заданий по изучению свойств, доступных для программирования каждого блока: датчика звука, датчика касания, датчика расстояния, сенсора освещенности (цветовой в режиме определения освещенности). Примеры заданий: робот реагирует на хлопки, поиск и атака "врага", перемещение робота внутри ринга. Для выполнения данных задач также вводится понятие цикла - повторяющаяся последовательность действий. В конце занятия ученики знакомятся с простейшим алгоритмом движения вдоль линии и экспериментируют с ним на сложной трассе (см. занятие 2).

Занятие #4. Знакомство с шестереночными передачами. В начале занятия ребятам рассказывается о том, что такое шестереночная передача, каких видов она бывает, дается небольшое введение в передаточные числа. За оставшуюся часть занятия им предлагается собрать с использованием шестерней и запрограммировать робота-тележку, так, чтобы она могла без модификаций принять участие в двух состязаниях: езда на скорость и перетягивание каната. При этом выделяется три основных модификации робота: с понижающей передачей, с повышающей и с использованием одинаковых шестерней. Программа пишется таким образом, что ребята знакомятся с блоком ожидания по времени и с блоком воспроизведения нот: перед стартом каждая машина должна издать три звука с небольшими паузами между ними: две высоких коротких ноты и одна низкая - в два раза длиннее. Как результат - учащиеся на практике закрепляют знания: для чего нужна та или иная передача, поскольку в разных состязаниях побеждают роботы разных команд.

Занятие #5. Соревнование сумо-роботов. На данное занятие ребята делятся на команды и получают задание - создать с нуля и запрограммировать робота для участия в состязании, цель которого вытолкнуть противника за пределы ринга. Для выполнения задания команды должны применить знания предыдущих занятий. Сборка, программирование и отладка роботов обычно занимает все отведенное время так, что финальные заезды проводятся в самом конце занятие, что позволяет родителям, пришедшим забирать ребят, посмотреть на их достижения, а заодно и поучаствовать в качестве болельщиков.

Занятие #6. Свободная сборка. Учащиеся совместно с преподавателем определяют механизм, который бы они хотели сконструировать и запрограммировать. Механизм выбирается такой сложности, чтобы ребята могли его собрать до конца занятия. Здесь можно использовать готовые инструкции по сборке. Все завершается демонстрацией собранных роботов перед родителями и вручением сертификатов об окончании курсов.