Algklassiõpilastele mõeldud programm "Lego Robot" "Juba koolis peaks lastel olema võimalus avastada oma võimeid ja valmistuda eluks kõrgtehnoloogilises konkurentsitihedas maailmas" D. A. Medvedevi kõnejuht. ODOD, täiendõppe õpetaja Vagenik I.Yu. GBOU Lütseum 144, Kalininski rajoon, Peterburi, 2013. a

Roboti ehitamine - mis see on? Veel üks moesuund või aja nõue? Mida teevad koolilapsed Lego ehitusklubides: mängivad või õpivad? Õppida tehnoloogiat ja arvutiteadust Tõsta motivatsiooni nende ainete õppimiseks, aga ka mehaanikat, füüsikat, matemaatikat, aga ka kognitiivset arengut, teadustegevusõpilased.

Lego võimaldab õpilastel: ühes rühmas koos õppida; jagage oma rühmas kohustusi; näidata suuremat tähelepanu kultuurile ja suhtlemiseetikale; näidata loovat lähenemist etteantud probleemi lahendamisele; luua reaalsete objektide ja protsesside mudeleid; näha oma töö tegelikku tulemust.

MIDA ME TUNNIDES TEGIME Üks tund on kaks 45-minutilist õppetundi. Tavaliselt töötab kaheliikmeline meeskond ühe ehituskomplekti ja ühe sülearvutiga. Vastavalt juhistele paneme mudeli kokku, koostame selle jaoks programmi ja viime läbi testid. Mudelid on väga originaalsed, te ei suutnud neid ise välja mõelda! Mõne mudeliga saab katsetada ja mõnega mängida. Iga mudeli jaoks saate kirjutada mitu programmi versiooni, lisada heli ja graafikat.

JA VEEL? Mudelit on lihtne vastavalt juhistele kokku panna. Oluline on mõista, millised mehhanismid võimaldavad tal liikuda. Uurisime telge, hooba ja nukki pöörava mootori tööpõhimõtteid. Tutvusime hammasrataste ja rihmülekannetega. Saime teada, mis on rihmaratas ja tiguratas. Nüüd saame neid mehhanisme uutes mudelites kasutada.

Robootika ja Lego disain

• Robootikast on kiiresti saamas õppeprotsessi lahutamatu osa, sest see sobib hõlpsalt tehnikaainete kooli õppekavasse. Füüsika ja matemaatika võtmekatseid saab visuaalselt demonstreerida Lego robotite abil.
• Robootika julgustab lapsi loovalt mõtlema, olukordi analüüsima ja kriitilist mõtlemist rakendama reaalsete probleemide lahendamisel. Meeskonnatöö ja koostöö tugevdavad meeskonda ning võistlemine võistlustel annab tõuke õppimiseks. Võimalus oma töös iseseisvalt vigu teha ja parandada sunnib õpilasi lahendusi leidma, kaotamata austust kaaslaste seas. Robot ei pane hindeid ega anna kodutöid, vaid paneb vaimselt ja pidevalt töötama.

• Robotitega mängimine võib olla lõbus ja õppeprotsess läheb kiiremini. Robootika koolis õpetab lapsi probleeme laiemalt vaatama ja neid terviklikult lahendama. Loodud mudel leiab alati analoogi pärismaailmas. Ülesanded, mida õpilased robotile püstitavad, on ülimalt spetsiifilised, kuid masina loomise käigus avastatakse seadme varem ettearvamatud omadused või avatakse uusi võimalusi selle kasutamiseks.
• Erinevad graafiliste elementidega programmeerimiskeeled aitavad koolilastel loogiliselt mõelda ja arvestada roboti tegevuse varieeruvust. Andurite abil info töötlemine ja andurite seadistamine annab õpilastele aimu erinevaid valikuid maailma mõistmine ja tajumine elussüsteemide kaudu.

• See esitlus tutvustab LEGOWeDo Pervo Roboti konstruktorit
• See komplekt võimaldab õpilastel töötada noorte teadlaste, inseneride, matemaatikute ja isegi kirjanikena, pakkudes neile juhiseid, tööriistu ja ülesandeid õppekavaüleste projektide jaoks. Õpilased panevad kokku ja programmeerivad töömudeleid ning kasutavad neid seejärel ülesannete täitmiseks, mis on põhiliselt loodusteaduste, tehnoloogia, matemaatika ja keelearenduskursuste harjutused.

• Robotite kujundamine – mis see on?
• Veel üks moesuund või aja nõue?
• Mida õpilased Lego disainitundides teevad: mängivad või õpivad?

• Lastes huvi arendamine tehnilise loovuse vastu ja nende kujundamise õppimine läbi lihtsate mudelite loomise, valmis mudelite haldamise lihtsate arvutiprogrammide abil.

• õppida koos samas rühmas;
• jagage oma rühmas kohustusi;
• näidata suuremat tähelepanu kultuurile ja suhtlemiseetikale;
• näidata loovat lähenemist etteantud probleemi lahendamisele;
• luua reaalsete objektide ja protsesside mudeleid;
• näha oma töö tegelikku tulemust.

• Konstruktor sisaldab 158 elementi, millest saab konstrueerida 12 põhimudelit.
• LEGO WeDo PervoRobot konstruktor on mõeldud eelkõige algkoolidele (2. – 4. klass). Seda saab kasutada ka keskkooliõpilastega töötamiseks. Individuaalselt, paaris või meeskonnas töötades saavad igas vanuses õpilased õppida mudeleid luues ja programmeerides, uurides, kirjutades aruandeid ja arutledes nende mudelitega töötades tekkivate ideede üle.

• Üks õppetund on kaks 30-minutilist õppetundi. Tavaliselt töötab kaheliikmeline meeskond ühe ehituskomplekti ja ühe sülearvutiga.
• Vastavalt juhistele paneme mudeli kokku, koostame selle jaoks programmi ja viime läbi testid.
• Mudelid on väga originaalsed, te ei suutnud neid ise välja mõelda! Mõne mudeliga saab katsetada ja mõnega mängida.
• Iga mudeli jaoks saate kirjutada mitu programmi versiooni, lisada heli ja graafikat

• klassiväline tegevus 2.-3. Osaleb 12 õpilast. Neist 8 on poisid ja 4 tüdrukud. Minu peamine eesmärk oli need tüübid kaasata.

• Probleemi sõnastamine
• Meetodid selle loogiliseks lahendamiseks ja selle määramiseks, milliseid käske robot peaks täitma
• Roboti ehitamine koos vajalike plokkide, mootorite ja anduritega
• Programmeerimine
• Töötab maha
• Mõeldes sellele, mida saaks roboti või programmi disainis parandada või muuta, et probleemi paremini lahendada.
• Näituste ja konkursside ettevalmistamisel ürituse reeglite analüüs ja tehnilised omadused vajalikud robotid.

• Mudelit on lihtne vastavalt juhistele kokku panna. Oluline on mõista, millised mehhanismid võimaldavad tal liikuda. Uurisime telge, hooba ja nukki pöörava mootori tööpõhimõtteid. Tutvusime hammasrataste ja rihmülekannetega. Saime teada, mis on rihmaratas ja tiguratas. Nüüd saame neid mehhanisme uutes mudelites kasutada.

• Õpime algoritmiseerimise põhitõdesid.
• Koostame plokkskeeme ja võrdleme programmeerimismeetodeid

• PervoRobot WeDo pakub õpetajatele tööriistu mitmesuguste hariduslike eesmärkide saavutamiseks:
• * Areng sõnavara ja suhtlemisoskusi mudeli toimimise selgitamisel.
• *Põhjus-tagajärg seoste loomine.
• * Tulemuste analüüs ja uute lahenduste otsimine.
• * Ideede kollektiivne arendamine, visadus mõne elluviimisel.
• * Eksperimentaalne uurimine, üksikute tegurite mõju hindamine (mõõtmine).
• * Süsteemsete vaatluste ja mõõtmiste läbiviimine.
• * Andmete kuvamiseks ja analüüsimiseks kasutage tabeleid.
• * Loogiline mõtlemine ja mudeli etteantud käitumise programmeerimine.

• Kokkuvõtteks võib öelda, et kursuse „Educational Robotics in Põhikool"See on alles alanud. Metoodilised ja didaktilised materjalid tuleb viimistleda. Aga ma saan aru, et haridusrobootika valdkonnal on suured arenguperspektiivid. Seda saab juurutada mitte ainult klassivälises tegevuses, vaid algkoolis ka sellistes õppeainetes nagu tehnoloogia ja keskkond. See tähendab, et aja jooksul on see vajalik süsteemne lähenemine koolid integreerida robootika kooli haridusruumi.

Robotidisaini ühenduse arendamise kogemus ja väljavaated

Lisaõppe õpetaja

SAOU DPO VO VIRO

“L.I. nimeline haridustöötajate täiendõppe instituut Vladimir. Novikova"

Kalitina Alla Nikolaevna

Kursuse õpetamise metoodika

• Ühenduse Robotics Design tunnid tutvustavad õpilastele 21. sajandi tehnoloogiaid, edendavad nende suhtlemisoskuste arengut, arendavad suhtlemisoskusi, iseseisvust otsuste tegemisel ning paljastavad loomingulise potentsiaali.

Ühenduse "Robotic Design" tunnused

• Kõige kaasaegsem suund;
• Erinevate tehniliste teadmiste ja teaduste valdkondade integreerimine;
• Vajadus õppida programmeerimist ja algoritmiseerimist;
• Vajadus õppida elektrotehnikat;
• Juhuslik arvutioskuste ja arvutiprogrammide õppimine;
• Kõrge avalik huvi.

Materiaalne ja tehniline varustus

• Arvutiklass (projektor, internet); Robotikomplektid;
• Androidi robotid;
• Raadioosad;
• Tööriistad, jootekolvid;
• Koolitusrajatised;
• Võistluste väljakud.

Robotid Lego Mindstorms

Lego tööriistad

Lego Digital Designer – virtuaalne roboti kujundamise keskkond

NXT-G - programmeerimiskeskkond

Lisavarustus

HiTechnic tooted

TETRIX ja MATRIX komplektid

• Pneumaatika
• Taastuv energia
• Tehnoloogia ja füüsika
• Lihtsad mehhanismid

Avatud riistvara skeemi alusel levitatud mikrokontrolleri seadmete seeria - spetsifikatsioonid ja plaadi kujundused on kasutamiseks, kopeerimiseks ja muutmiseks täielikult avatud.

• võimalikult lähedal elektrotehnikale ja elektroonikale;
• Kaks programmeerimiskeskkonda: algajatele ja professionaalidele;
• Võimalus kombineerida nii robotite ehituskomplektidega (sh Lego Mindstorms) kui ka täiesti isetehtud projektidega;
• Lai valik laiendus- ja lülituskilpe;
• Arenenud kasutajaskond, professionaalne tugi ja teabe leviala.

Ühe pardaarvuti

Arvutusvõimsus vastab kaasaegsele telefonile:

• ARM9 protsessor
• 256 MB RAM
• mälukaardid
• Ethernet (LAN)
• Audio pistik
• OS - Linux, Android, Windows

Rakendus:

• Manussüsteemid
• Kontrolli kompleksid
• Targa kodu süsteemid
• Mustrituvastus: video ja heli
• Mobiilsed robotid muutuvas väliskeskkonnas

Androidi robotid

Inimeste ja teiste elusolendite modelleerimine

Programmi “Robootika: uuendusliku Venemaa insenerid ja tehniline personal” on Oleg Deripaska Volnoje Delo fondi ja Föderaalse Noorsooasjade Agentuuri (Rosmolodež) eestvõttel ellu viidud alates 2008. aastast.

Programmi eesmärgid:

• Laste ja noorte kaasamine teadus-tehnilisse loovusse, varajane karjäärinõustamine;
• Lastele ja noortele võrdse juurdepääsu tagamine kõrgtehnoloogiate valdamisele ja nende rakendamise praktiliste oskuste omandamisele;
• Andekate noorte väljaselgitamine, koolitamine, valik, toetamine;
• Professionaalse potentsiaali ja juhiomaduste realiseerimise edendamine ja tagamine.

Juhised:

INSENERIPROJEKT

MOBIILSÜSTEEMID

Arvutioskus

Teadmised mehaanikast, programmeerimisest, elektroonikast

Iseõppimisvõime

Kursuste ja koolituste läbimise vajadus

Isiklik tegevus

loovus,

kastist välja mõtlemine

Jooksvate probleemide jälgimine

[e-postiga kaitstud] www.RostovRobor.RU

Õpilased

Nõuded :

• Üle 10 aasta vana
• Huvi tehnika vastu
• Huvi infotehnoloogia vastu

Nad teavad ja oskavad :

• Matemaatiliste mudelite koostamise ja arvutamise alused
• Mehaanilise süsteemi projekteerimise alused
• Algoritmide ja programmide koostamine
• Oskus lahendada aktuaalseid probleeme
• Arvutiteadmised

Meie vaba aja tegevused

• 1 . Ekskursioon Vladimiri linna ajaloolistesse paikadesse ("Teatri väljak", Kuldne värav - Venemaa vanim kindlustusarhitektuuri monument, Punase Kolmainu vanausuliste kirik ja Draamateatri hoone, "Katedraali väljak", linna arhitektuurimälestised 12. sajand - Taevaminemine.Dmitrijevski katedraalid, Püha Taevaminemise Naiste katedraal Printsessi klooster.
• 2. Ekskursioonirong Vladimiri oblasti Sudogodski rajooni Muromtsevo külla Metsandustehnikumi.

Slaid 1

Robootika meie elus
Lõpetanud: Sarvanov A.A. Juht: Romadanov K.N.

Slaid 2

3 põlvkonda roboteid: Tarkvara. Jäigalt määratletud programm (tsüklogramm). Kohanduv. Võimalus vastavalt olukorrale automaatselt ümber programmeerida (kohaneda). Esialgu pannakse paika vaid tegevusprogrammi põhitõed. Arukas. Ülesanne sisestatakse üldisel kujul ning robotil endal on võime teha otsuseid või planeerida oma tegevusi ebakindlas või keerulises keskkonnas, mille ta ära tunneb.
Robot on antropomorfse (inimeselaadse) käitumisega masin, mis täidab välismaailmaga suheldes osaliselt või täielikult inimese (vahel ka looma) funktsioone.

Slaid 3

Arukate robotite arhitektuur
Täitevorganid Andurid Juhtimissüsteem Maailmamudel Tunnustamissüsteem Tegevuse planeerimise süsteem Tegevuse teostamise süsteem Eesmärkide juhtimissüsteem

Slaid 4

Kodused robotid
Orienteerumine ja liikumine piiratud ruumis muutuva keskkonnaga (majas olevad esemed võivad oma asukohta muuta), uste avamine ja sulgemine majas liikumisel. Keerulise ja mõnikord tundmatu kujuga esemetega manipuleerimine, näiteks nõud köögis või asjad tubades. Aktiivne suhtlemine inimesega loomulikus keeles ja käskude vastuvõtmine üldises vormis
Koduste intelligentsete robotite ülesanded:
Mahru ja Ahra (Korea, KIST)

Slaid 5

Kodurobotid – PR2 (Willow Garage)
PR2 suudab pistiku pistikupessa sisestada
California Berkeley ülikooli (UC Berkeley) teadlased on esimest korda koolitanud robotit deformeeruvate objektidega suhtlema. Kummalisel kombel alles nüüd õnnestus masin õpetada töötama pehmete ja mis peamine – kergesti ja ettearvamatult kuju muutvate esemetega.

Slaid 6

Sõjaväe robotid
DARPA plaanid armee uuesti relvastada: 2015. aastaks kolmandik Sõiduk on mehitamata 6 aasta jooksul alates 2006. aastast plaanitakse kulutada 14,78 miljardit dollarit 2025. aastaks on kavas üle minna täieõiguslikule robotarmeele

Slaid 7

Mehitamata lennukid(UAV)
32 riiki üle maailma toodavad umbes 250 tüüpi mehitamata õhusõidukeid ja helikoptereid
RQ-7 vari
RQ-4 Global Hawk
X47B UCAS
A160T koolibri
USA õhujõudude ja armee droonid: 2000 - 50 ühikut 2010 - 6800 ühikut (136 korda)
RQ-11 Raven
2010. aastal kavatseb USA õhuvägi esimest korda oma ajaloos juurde osta mehitamata sõidukid kui mehitatud lennukid. Aastaks 2035 on kõik helikopterid mehitamata.
Drooniturg: 2010 – 4,4 miljardit dollarit 2020 – 8,7 miljardit dollarit USA osakaal – 72% kogu turust

Slaid 8

Maapealsed võitlusrobotid
Transpordirobot BigDog (Boston Dynamics)
Võitlusrobot MAARS
Sapper robot PackBot 1700 ühikut kasutusel
Robottank BlackKnight
Täidetavad ülesanded: miinitõrje luure sideliinide rajamine sõjalise kauba territooriumi turvamine

Slaid 9

Mererobotid
Allveerobot REMUS 100 (Hydroid) 200 koopiat loodud.
Teostatud ülesanded: Allveelaevade avastamine ja hävitamine Patrullivad veealad Võitlus merepiraatidega Miinide avastamine ja hävitamine Merepõhja kartograafia
Aastaks 2020 toodetakse maailmas 1142 seadet kogumaksumusega 2,3 miljardit dollarit, millest 1,1 miljardit kulutab sõjavägi. Toodetakse 394 suurt, 285 keskmist ja 463 miniatuurset allveeseadet. Optimistliku arengu korral ulatub müügimaht 3,8 miljardi dollarini ja “tükiliselt” 1870 robotini.
USA mereväe paadikaitse

Slaid 10

Tööstuslikud robotid
2010. aastaks oli maailmas välja töötatud üle 270 tööstusrobotite mudeli, toodeti 1 miljon robotit USA-s võeti kasutusele 178 tuhat robotit 2005. aastal töötas Jaapanis 370 tuhat robotit - 40 protsenti kogu maailmast. Iga tuhande inimese tehase töötaja kohta tuli 32 robotit Aastaks 2025 on Jaapani elanikkonna vananemise tõttu 3,5 miljonit töökohta robotite arvele Kaasaegne ülitäpne tootmine on võimatu ilma robotite kasutamiseta Venemaa kaotas oma laevastiku tööstusrobotid 90ndatel. Robotite masstootmist ei toimu.

Slaid 11

Kosmoserobotid
Robonaut -2 läks ISS-ile 2010. aasta septembris (arendatud General Motorsi poolt) ja temast saab meeskonna alaline liige.
EUROBOT stendis
DEXTRE robot on ISS-il tegutsenud alates 2008. aastast.

Slaid 12

Turvarobotid
Tänavapatrullimine Ruumide ja hoonete turvalisus Õhuseire (UAV)
SGR-1 (Korea piirivalve)
Turvarobot Reborg-Q (Jaapan)

Slaid 13

Nanorobotid
"Nanobotid" või "nanobotid" on robotid, mille suurus on võrreldav molekuliga (alla 10 nm), mis täidavad liikumise, teabe töötlemise ja edastamise ning programmide täitmise funktsioone.

Slaid 14

Robotid meditsiini jaoks
Haiglateenused Patsiendi jälgimine
Ravimitransporter MRK-03 (Jaapan)

Slaid 15

Robotid meditsiinile – kirurgilised robotid
Robotkirurg Da Vinci arendaja – INTUITIVE SURGICAL INC (USA) 2006 – 140 kliinikut 2010 – 860 kliinikut Venemaal – 5 paigaldust
Operaator töötab juhtkonsooli mittesteriilses piirkonnas. Tööriistavarred aktiveeritakse ainult siis, kui robot on juhi pea õiges asendis. Kasutatakse kirurgilise välja 3D-pilti. Operaatori käeliigutused kantakse hoolikalt üle tööriistade väga täpsetele liigutustele. Tööriistade seitse liikumisvabadusastet pakuvad operaatorile enneolematud võimalused.

Slaid 16

Robotid meditsiiniks – proteesimine
Biooniline proteeskäsi i-Limb (Touch Bionics) talub kuni 90 kilogrammi koormust.Seeriatootmine aastast 2008, 1200 patsienti üle maailma.
Proteesi juhivad jäseme müoelektrilised voolud ja inimese jaoks näeb see välja peaaegu nagu kontroll päris käega. Koos “pulseeriva käepidemega” võimaldab see puudega inimesel teha täpsemaid manipuleerimisi, sh kingapaelte sidumist või vöö kinnitamist.

Slaid 17

Eksoskeletid (Jaapan)
HAL-5, 23 kg, 1,6 m 2,5 töötundi Suurendab tugevust 2 korda 10 korda Seeriatootmine alates 2009. aastast
Adaptiivne juhtimissüsteem, mis võtab vastu inimkeha pinnalt võetud bioelektrilisi signaale, arvutab välja, millist liigutust ja millise jõuga inimene tegema hakkab. Nende andmete põhjal arvutatakse välja vajaliku täiendava liikumisvõimsuse tase, mida eksoskeleti servod genereerivad. Süsteemi kiirus ja reaktsioon on sellised, et inimese lihased ja eksoskeleti automatiseeritud osad liiguvad täiuslikus kooskõlas.
Robot Suit Hybrid Assistive Limb (HAL), autor Cyberdyne

Slaid 18

Eksoskeletid (Jaapan)
Honda Walking assist – välja antud aastast 2009, kaal – 6,5 kilogrammi (koos jalanõude ja liitiumioonakuga), tööaeg ühe laadimisega – 2 tundi. Kasutusala: eakatele, hõlbustades töötajate tööd konveieril.
Eksoskelett põllumehele (Tokyo ülikool Põllumajandus ja tehnoloogiad)