Архив Галактики

Собираем шагающего робота из LegoWeDo

natyanikova / 25.06.2015

На мой взгляд, один из важных этапов в начальном обучении робототехнике - дать понятие учащимся о том, как сделать собственный проект от моделирования до отладки. С любым конструктором работа начинает вестись по инструкциям и схемам, но важно поймать подходящий момент для того, чтобы перейти на эксперимент там, где это уже возможно, чтобы позволить ребятам ставить задачи по сборке роботов самостоятельно и решать их. Перейти от стандартных моделей к индивидуальным проектам помогут практические занятия по конструированию с использованием фотографий и видео действующий конструкций.

Когда перед глазами ребёнка оказывается не пошаговая инструкция с размерами деталей и чётко прописанными друг за другом действиями, а, к примеру, последовательный фоторяд процесса сборки, приходится определять связи и зависимости, глубже задумываться о назначении тех или иных деталей, используемых в конструкции. Дети именно в таких ситуациях начинают понимать, какие элементы принципиально значимы в модели, а какие из них можно заменить, проявив собственную фантазию и находчивость. При уверенной работе с фото можно уменьшать их количество, предлагать подумать, каким образом может выглядеть робот с той стороны, которой не видно на изображении. Всё это хорошо развивает пространственное мышление и воображение в целом, делает ребят более находчивыми.

Следующий шаг вперёд - анализ видеороликов, на которых показано, каким образом функционирует робот или конструкция. Несколько подходящих видео можно найти, к примеру, в одном из плейлистов канала RoboCAMP. Естественно, следует обязательно посмотреть и разобрать видео с ребятами, попробовав ответить на вопросы, которые могут быть следующими:
- каковы принципиальные особенности данного робота? где он живёт и чем занимается? (если речь об одушевлённом существе - птице, стрекозе, жирафе)
- какие датчики использованы в конструкции? сколько моторов понадобится?
- каким образом конструкция движется?
- в чём заключается суть работы программы?
- как вы думаете, насколько сложной является данная модель и какое время понадобится на её сборку и программирование?

Ребята обычно сразу загораются и вступают в диалог, обсуждая функции модели с преподавателем и между собой. Интересно, что не всегда они могут адекватно ответить на последний вопрос и сказать, насколько сложен будет процесс создания предложенной конструкции. Поэтому следует обязательно обсудить риски предстоящей работы, заключающиеся в том, что по короткому видеофрагменту не всё очевидно: часть конструкции может быть вообще скрыта от наших глаз, а о программе мы вообще мало что можем сказать и вполне возможно, что для отладки и тестирования управления с компьютера понадобится очень много времени, если это будет связано, к примеру, с поворотом манипулятора на определённый угол. Кстати, в сборке и программировании манипулятора есть множество тонкостей, которые с первого взгляда не являются очевидными (но всё это преодолимо, как показывает практика).

Таким образом, предлагая видео с работающими конструкциями как руководства к действию, учителю необходимо самостоятельно проранжировать их по уровню сложности: начать можно со смешной гориллы или ветряной мельницы, далее перейти к сборке управляемого самолёта и батискафа.

В сети есть видео робота-ходока из Lego WeDo, который очень нравится ребятам. Это так называемый Walker, делающий неторопливые, но уверенные шаги. Предлагаю фрагменты инструкции, которой можно сопроводить сборку, если видео окажется не всем по зубам.

1. Соберите две симметричные ноги Walker’а.



2. Соберите механизм, управляющий передвижением, на основе червячной передачи (самый ответственный момент!).



Обратите внимание:
- мотор перевёрнут
- угол поворота двух чёрных осей на 8 одинаковый (это достигается при повороте зубчатых колёс в холостой передаче в процессе подсоединения)
- пары кулачков с двух сторон «смотрят» в разные стороны, то есть находятся в противофазе



- после крепления деталей подключите коммутатор к ПК и с помощью небольшой программы протестируйте, правильно ли работает мотор, как вращаются шестерни, остаются ли балки параллельными друг другу

3. Прикрепляем ноги Walker’а к телу.



Снова протестируйте установку: научите Walker’а ходить вперёд и назад, быстрее и медленнее.

4. Достраиваем туловище и голову.

Здесь вы можете проявить собственную фантазию!



В нашей модели используется датчик расстояния, чтобы Walker реагировал на происходящее вокруг.
Уложите провода так, чтобы они не мешали при движении.



Какой может быть программа?



Придумайте свои правила передвижения для Walker’а!