Михайлов Михаил Анатольевич МБОУ ДО ЦДОД «Творчество » Методическая разработка: «Алгоритм движения робота» Методическая разработка предназначена для организации трех уроков робототехники в среднем звене школы (4-5классы). Курс робототехники может быть введён за счёт школьного компонента или внеурочной деятельности. Цель методической разработки – научить эффективно программировать модель робота с двумя сервомоторами различными способами. В основе серии уроков стоит деятельностный подход к обучению. На всех этапах занятий учащиеся вовлечены в различные виды деятельности с чётко поставленными учебными задачами. В результате данной работы должны появиться новые идеи учащихся для совершенствования уже существующей модели робота. Три практических занятия направлены на отработку основных навыков создания и управления роботом. Заключительное занятие проводится в виде игры-соревнования, направленного на выявление победителей. Данная форма урока позволяет эффективно закреплять и совершенствовать знания и навыки, полученные на предыдущих занятиях. Кроме этого, соревнование роботов обычно очень по душе приходится мальчишкам 10-12 лет, что положительно влияет на мотивацию обучения. Для организации занятий применяется конструктор LEGO Mindstorms EV3 и программное обеспечение LavVIEW, ноутбуки, поле для организации соревнования. Для реализации занятий учащиеся должны: 1. иметь теоретические знания об основных элементах конструкции роботов
2. уметь собирать робота по инструкции, используя конструкторы LEGO Mindstorms EV3 3. уметь создавать программы, используя ПО LavVIEW После проведения цикла занятий учащиеся должны уметь: 1. рассказать об основных свойствах сервомотора; 2. программировать работу сервомотора с помощью двух блоков ПО; 3. эффективно изменять настройки работы сервомоторов в проблемной ситуации. Урок №1. Знакомство с программой LavVIEW
Цели
:  ознакомление с робототехникой с помощью образовательного набора LEGO Mindstorms EV3 (LEGO Education Mindstorms EV3);  систематизация знаний по теме «Моторы. Программирование движений по различным траекториям» (на примере работы Роботов LEGO Mindstorms EV3 Пятиминутках);  усвоение понятий работать программированием робота, дать представление о составлении простейших циклических алгоритмов в среде LEGO Education.
В

ходе

занятия

обучающиеся

должны

продемонстрировать

следующие результаты в виде универсальных учебных действий:
−Регулятивные: −систематизировать и обобщить знания по теме «Программирование р о б от а » для успешной реализации циклического алгоритма работы собранного робота;
−Научиться программировать роботов с помощью программы LEGO Education Mindstorms EV3. −Познавательные: −экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов. −Коммуникативные: развить коммуникативные умения при работе в группе или команде. − Личностные: развитие памяти и мышления, возможность изучения робототехники на старших курсах.
Тип урока:
комбинированный
Вид урока:
практическая работа
Оборудование
: мультимедиа проектор, конструктор LEGO Mindstorms EV3 (6 шт).
План урока:
1. Организационный момент (2 мин) 2. Практическая работа: разработка алгоритма для робота (33 мин) 3. Подведение итогов урока. Рефлексия (5 мин)
Ход урока:

I.

Организационный момент.
Учитель: Добрый день, ребята! На прошлом уроке вы познакомились с важной темой информатики. Какой? Сегодня мы изучим новую тему «Программирование робота», познакомимся с одним из самых распространенных видов алгоритма «Программирование движений по различным траекториям» и проверим его «вживую» - на нашем роботе «Пятиминутке».
II. Повторение теоретического материала предыдущего урока.
Учитель: Каждый из нас ежедневно использует различные алгоритмы: инструкции, правила, рецепты и т.д. Обычно мы это делаем не задумываясь.
Например, вы хорошо знаете, как сажать деревья. Но допустим, нам надо научить этому младшего брата или сестру. Значит, нам придется четко указать действия и порядок их выполнения. Что это будут за действия и какой их порядок? Учащиеся составляют правило посадки деревьев. 1. Выкопать ямку. 2. Опустить в ямку саженец. 3. Засыпать ямку с саженцем землей. 4. Полить саженец водой. 5. Перейти дальше. 6. Выкопать ямку. 7. Опустить в ямку саженец. 8. И т.д. Теперь давайте ответим на следующие вопросы:
1.

Чем характеризуется циклический алгоритм?

2.

Для чего нужны циклические алгоритмы?

3.

Какими свойствами обладают циклические алгоритмы?

4.

Как исполнитель реализует циклический алгоритм?
Обучающиеся отвечают на предложенные вопросы, а учитель демонстрирует правильные ответы на слайдах.
III. Практическая работа: разработка циклического алгоритма для

робота
Теперь давайте обратимся к нашим роботам (на данном уроке это «двухколесные роботы», созданные по инструкции), которые мы собирали на прошлом занятии. Попробуем в специальной программе составить программирование робота, который они будут исполнять с помощью вот таких команд:
Начать исполнение алгоритма Управление большим мотором (включить на количество оборотов) Управление большим мотором (включить на количество секунд) Управление двумя моторами (рулевое управление, включить на количество оборотов) Повторение действия или набора действий (цикл) Пауза (в секундах)
Упражнение 1:
Отработка основных движений моторов. Задача: проехать последовательно, со скоростью 75 единиц: вперед один оборот с резким торможением; вперед 360 градусов с плавным торможением; назад 1 секунду с торможением;
принудительно остановить оба мотора Сначала определим, какие команды нам понадобятся, в какую сторону должен крутить мотор, промежуток времени работы мотора и последовательность выполнения команд. Правильный вариант:
Примечание:
Выполнение следующих упражнений познакомит вас с технологией расчета и программирования проезда робота по различным траекториям: прямолинейным, ломаным линиям и дугам.
Упражнение 2:
Расчет движения робота на заданное расстояние.
Задача:
проехать 1 метр с максимальной скоростью и резко остановиться.
Решение:
Диаметр колес 56 мм. Рассчитаем расстояние, которое проходит робот при повороте оси на один оборот. Оно будет равно длине окружности колеса
(L)
:
L=π*d=3,14*56мм=175,84мм.
Для того чтобы найти необходимое количество оборотов (N), разделим требуемое расстояние на полученное значение:
N=1000:175,84=5,69 об.
Программа будет выглядеть так:

Упражнение 3:
Расчет движений по ломанной линии.
Задача
: повернуться налево вокруг левого колеса 45 0 . Решение: Обозначим расстояние между центрами колем
R
. В нашем случае R=15 см. Обозначим длину окружности
L.
Для поворота налево на X 0 левое колесо должно оставаться на месте, правое должно проехать расстояние
(P)
, равное: P= 2 ∗ π ∗ R 360: X Подставим значения и получим P=11,76 см. Из упражнения 2 мы знаем, что за один оборот колесо проезжает 175,84 мм. Поэтому, количество оборотов правого колеса будет равно: N= 117,6 мм 175,84 мм =0,7 об. Программа может быть реализована двумя вариантами: Проанализировать получившиеся действия. Обратить внимание на алгоритм для каждой из них. Скорее всего, у каждой группы учеников получится какой-то свой алгоритм действия.

IV. Подведение итогов урока. Рефлексия.
Итак, ребята, давайте подведем итоги нашей работы.  Какой вид алгоритмов мы с вами сегодня рассмотрели на практике?  Какими свойствами обладает сервомотор?  Какие задачи можно реализовывать с помощью циклических алгоритмов?