Дополнительная образовательная программа по курсу

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Новосибирский национальный исследовательский государственный
университет»
Структурное подразделение Новосибирского государственного
университета – Высший колледж информатики Университета
Дополнительная образовательная программа по курсу
«Робототехника»
Автор: _Вороьбѐва Н. Ю. ассистент каф. информатики
Рецензент: Салтовский А.Н., доцент каф. информатики
Новосибирск - 2015
Общие положения
Категория слушателей: учащиеся 6-7ых классов общеобразовательных учреждений
Форма обучения: очная
Срок обучения: 72 академических часа
Режим занятий: 4 ак/часа в день
Выдаваемый итоговый документ: по завершении обучения выдается удостоверение
установленного образца
1. Пояснительная записка
1.1.
Актуальность программы
Робототехника
—
прикладная
наука,
занимающаяся
разработкой
автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины
как электроника, механика, программирование.
В настоящее время робототехника является одним из передовых направлений
научно-технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий
соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. В современном обществе идет
внедрение роботов в жизнь, многие процессы являются автоматизированными. Сферы
применения роботов различны: медицина, строительство, геодезия, метеорология и т.д.
Специалисты, обладающие знаниями в области робототехники, востребованы. И
вопрос внедрения робототехники в учебный процесс, начиная с начальной школы,
актуален. Если ребенок интересуется данной сферой с самого младшего возраста, он
может открыть для себя довольно много возможностей дальнейшего профессионального
роста. Поэтому, внедрение робототехники в учебный процесс и внеурочное время
приобретают все большую значимость и актуальность. Основное оборудование
используемое при обучении детей робототехнике - конструкторы Lego Mindstorms. Lego
роботы легко встраиваются в учебный процесс. Проводятся соревнования по
робототехнике, в основе которых лежит использование новых научно-технических идей,
обмен технической информацией и инженерными знаниями.
Программа дополнительного образования детей направлена на:
создание условий для разностороннего развития ребенка, развития логического
алгоритмического и конструкторского мышления;
развитие мотивации к обучению и получению профессиональных навыков;
развитие заинтересованности в постоянном получении новых знаний;
обеспечение эмоционального благополучия ребенка;
создание условий для творческой самореализации личности ребенка,
интеллектуальное развитие ребенка;
1.2.
Цели программы:
Обучить основам программирования на языке G и NXC.
1.3.
Задачи программы:
Изучение основных особенности конструирования роботов.
Изучение особенностей работы с датчиками и сервоприводами.
Формирование умений и навыков исследовательской деятельности.
Приобретение навыков конструирования.
Формирование умений и навыков исследовательской деятельности, работы в
команде.
1.5.
Ожидаемые результаты освоения программы.
В результате освоения курса слушатель должен знать:
1. Основные принципы программирования на языках G и NXC.
2. Базовые конструкторские решения для построения движительных механизмов и
манипуляторов роботов.
3. Основные принципы построения и работы датчиков и сервоприводов.
В результате освоения курса слушатель должен уметь
1. Разрабатывать собственные конструкторские и программные решения для
автоматизации какого-либо процесса.
2. Решать базовые задачи робототехники (лабиринт, поиск черной линии, поиск
источника сигнала)
3. Осуществлять настройку датчиков и сервоприводов.
4. Осуществлять сбор и обработку данных, полученных из окружающей среды,
посредством датчиков.
2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Учебно-тематический план
№
всего
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Введение. Знакомство с
конструктором, изучение
основных возможностей.
Движительные механизмы.
Манипуляторы.
Программирование на языке
G. Работа с датчиками
Программирование на языке
NXC. Работа с
сервоприводами.
Программирование на языке
NXC. Работа с датчиками.
Защита проекта
ИТОГО
Количество часов
Теория
Практика
4
2
2
10
8
2
6
8
8
8
2
2
6
6
2
2
36
36
2.2. Содержание курса
Тема 1. Введение. (4 часа)
Знакомство с конструктором, изучение основных возможностей.
Тема 2. Движительные механизмы. (16 час)
-Колѐсный ход.
-Гусеничный ход.)
-Шагающие роботы.
-Шагающие роботы. Шагоход Чебышева.
Тема 3 Манипуляторы. (16 час.)
- Подъемный механизм.
- Подъемный механизм с поворотом.
- Хватающий механизм.
-Роботизированная рука.
Тема 4. Программирование на языке G. (16 час.)
Работа с сервоприводами.
Работа с датчиками (ультразвуковой датчик, гироскоп, кнопка, микрофон).
Работа с датчиками (датчик цвета и освещения, инфракрасный приѐмник, инфракрасный
передатчик).
Сопряжение нескольких устройств посредством интерфейса Bluetooth.
Тема 5. Программирование на языке NXC. (16 час.)
Работа с сервоприводами.
Работа с датчиками (ультразвуковой датчик, гироскоп, кнопка, микрофон).
Работа с датчиками (датчик цвета и освещения, инфракрасный приѐмник, инфракрасный
передатчик).
Сопряжение нескольких устройств посредством интерфейса Bluetooth.
Защита проекта (4 час.)
3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ
3.1. Требования к минимальному материально-техническому
обеспечению
Реализация программы дисциплины требует наличия компьютерного класса.
Программное обеспечение:
Среда программирования и отладки BricxCC
Программное обеспечение EV3
Техническое обеспечение:
Проектор и экран
Конструкторы Lego Mindstorms EV3 по одному конструктору на обучающегося.
3.2. Информационное обеспечение обучения
Перечень рекомендуемых
литературы
учебных
изданий,
интернет-ресурсов,
дополнительной
Основные источники:
1. Филиппов С.А.. Робототехника для детей и родителей - Питер, 2010
Дополнительные источники:
1. Смирнов А.Б. Мехатроника и робототехника. Системы микроперемещений с
пьезоэлектрическими приводами - СПбГПУ, 2003
2. Предко Майкл 123 Эксперимента по робототехнике - НТ Пресс, 2007
3. Э.Накано Введение в робототехнику - М.: Мир, 2013
4. Предко Майк. Устройства управления роботами - ДМК Пресс, 2005
5. П. Андре, Ж-М. Кофман, Ф. Лот, Ж-П. Тайар Конструирование роботов - Мир,
1986
6. Юревич К. И. Основы робототехники - БХВ-Петербург, 2005
1. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в
процессе проведения практических занятий, а также выполнения обучающимися
индивидуальных заданий, проектов.
Результаты обучения
(освоенные умения,
усвоенные знания)
Знание
основных
принципов
программирования на языках G и NXC.
Знание базовых конструкторских решений
для построения движительных механизмов
и манипуляторов роботов.
Знание основные принципов построения и
работы датчиков и сервоприводов
Умение
разрабатывать
собственные
конструкторские и программные решения
для автоматизации какого-либо процесса.
Умение
решать
базовые
задачи
робототехники (лабиринт, поиск черной
линии, поиск источника сигнала)
Умение осуществлять настройку датчиков и
сервоприводов.
Умение осуществлять сбор и обработку
данных, полученных из окружающей среды,
посредством датчиков.
Формы и методы контроля
и оценки результатов обучения
Тестирование работа
Тестирование, практическая работа
Тестирование, практическая работа
Практическая работа
Практическая работа
Практическая работа
Практическая работа
5 ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА
Примеры упражнений
1) Траектория. Алгоритм.
Обучающемуся необходимо подготовить автономного робота, способного проехать от
зоны старта до зоны финиша по траектории, составленной из типовых элементов,
преодолевая препятствия.
2) Лабиринт.
Обучающемуся необходимо подготовить автономного робота, способного наиболее
быстро проехать от зоны старта до зоны финиша по лабиринту, составленному из
типовых элементов.
3) Кегельринг.
Обучающемуся необходимо подготовить автономного робота, способного
выталкивать кегли за пределы ринга.