Конспект урока по робототехнике в 7 классе. Тема: "Введение в робототехнику.

Конспект урока по робототехнике в 7 классе. Тема: "Введение в робототехнику.

​​​​​​​Конспект урока по робототехнике в 7 классе.

Общее время занятия 2 академических часа.

Тема урока: Введение в робототехнику. Знакомство с конструктором Lego Mindstorms EV3.

Цель: Познакомить учащихся с конструктором LEGO Mindstorms, с предметом Робототехника, ввести понятие "робот", "андроид", "манипулятор".

Задачи:

Обучающие:

- формирование умений работы конструктором;

- развитие исследовательских навыков учащихся;

- умения анализировать полученные результаты.

Развивающие:

-развитие познавательной активности;

- развитие внимания и памяти учащихся.

Воспитательные:

- воспитание интереса к программированию.

Тип занятия: Комбинированное занятие.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый. Закрепление в

памяти учащихся знаний и умений, необходимых для дальнейшего обучения, проходит в форме практической работы.

Формы контроля: наблюдение в ходе обучения с фиксацией результата.

Оборудование занятия: Проектор, Lego-конструкторы 45544.

План занятия

1. Организационный момент.

– Здравствуйте, ребята!

Тема нашего первого урока — «Введение в робототехнику. Знакомство с конструктором Lego Mindstorms EV3.». Сегодня на уроке мы познакомимся с предметом Робототехника, с конструктором LEGO Mindstorms, узнаем, что такое "робот".

2. Изучение нового материала

Робототехника - (от робот и техника; англ. robotics) прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Робот - (чеш. robot, от robota — подневольный труд или rob — раб) — автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма. Как вы думаете, для чего создан робот? (Для помощи людям.)

  Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животным).  

 При этом робот может как и иметь связь с человеком (то есть получать от него команды), так и действовать автономно (самостоятельно).

Обычный робот создается лишь с некоторыми качествами от человека, нужными для выполнения определенных работ. Но есть такие роботы, созданные по абслютному подобию живого организма. Такие роботы называются Андроиды.

Все роботы делятся на классы. Мы разберем только два класса основных класса:

1. Манипуляционные роботы - автоматическая машина, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора и устройства программного управления, которое служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.

Такие роботы делятся на передвижные( передвигаются только по заранее заложенной траектории) и стационарные (не передвигаются вообще).

Манипулятор — это механизм для управления пространственным положением предметов. Для этого у таких роботов существует два вида движения: Поступательное движение и угловое перемещение.

Частью манипуляторов (хотя и необязательной) являются захватные устройства. Наиболее универсальные захватные устройства похожи на  руку человека — захват осуществляется с помощью механических «пальцев». Как вы думаете, где можно использовать таких роботов? (На производстве: фабриках, цехах и т.д.)

2. Мобильные роботы в свою очередь делятся на колесные, шагающие, гусеничные, ползающие, плавающие и летающие.

В этом году мы будем работать с мобильными роботами, но в следующем познакомимся и с манипуляторами.

Итак, что такое робот мы узнали, теперь познакомимся с конструктором. Наш конструктор называется Lego Minstorms EV3, в его состав входит более 300 деталей.

Все эти детали можно разделить на 5 групп:

1. Моторы (приводят робота в движение)

2. Датчики (средство для получения роботом информации из внешнего мира)

3. Кабели (для подключения моторов и датчиков к микрокомпьютеру)

4. Детали (для сборки робота)

5. Микрокомпьютер (цент всего набора)

Разберемся по порядку с каждой группой.

1. Моторы. В состав конструктора входят два больших мотора и один средний. 

Большой мотор — это мощный «умный» мотор. У него есть встроенный датчик вращения, который измеряет обороты мотора (в градусах или оборотах).Эта особенность позволяет делать движения робота очень точными.

Средний мотор также имеет встроенный датчик вращения (с разрешением 1 градус), но он меньше и легче, чем большой мотор. Это означает, что он способен реагировать быстрее, чем большой мотор.

2. Датчики. В состав конструктора входят три вида датчиков: датчик цвета, датчик расстояния и датчик касания и гироскопический датчик (о немпоговорим чуть позже).

Датчик касания - это аналоговый датчик, который может определять, когда красная кнопка датчика нажата, а когда отпущена. Имеет три варианта работы: нажатие, отпускание и щелчок. 

Датчик цвета - это цифровой датчик, который может определять цвет или яркость света, поступающего в небольшое окошко на лицевой стороне датчика.

Режимы работы:

«Цвет»

В режиме «Цвет» датчик цвета распознает: черный, синий, зеленый, желтый, красный, белый, коричневый цвета. Также датчик может обнаружить отсутствие цвета (когда определить цвет невозможно).

«Яркость отраженного света»

В режиме «Яркость отраженного света» датчик цвета определяет яркость света, отраженного от лампы, излучающей красный свет.

«Яркость внешнего освещения»

В режиме «Яркость внешнего освещения» датчик цвета определяет силу света, входящего в окошко из окружающей среды (солнечного света или луча фонарика).

Датчик расстояния

С помощью ультразвукового датчика робот сможет обнаруживать препятствия и определять их удаленность в дюймах или сантиметрах.

5. Микрокомпьютер

Кнопки управления модулем:

1. Назад - отмена действий, прерывание выполняемой программы и завершение работы модуля EV3.

2. Центральная - подтверждение различных запросов — завершить работу, выбрать необходимые настройки или блоки в программе модуля.

3. Влево, Вправо, Вверх, Вниз - перемещение по содержанию модуля EV3.

4. Практическая работа

Теперь я предлагаю вам разделиться на группы по четыре человека. У каждой группы есть по одному набору Lego Mindstorms EV3. До завершения урока осталось всего 20 минут, это время я предлагаю вам посвятить созданию своей первой модели робота. Работая в команде, пофантазируйте и создайте одну модель на свободную тему, а в конце урока обсдим, что у вас получилось.