Образовательная робототехника

ОБУЧЕНИЕ БУДЕТ ОРГАНИЗОВАНО ПО СЕРТИФИКАТУ ПЕРСОНИФИЦИРОВАННОГО ФИНАНСИРОВАНИЯ

 

На занятиях учащиеся познакомятся с основами программирования платы Arduino в графической среде, научатся пользоваться 3-Д принтером, создавать собственные 3-Д модели и объекты, сконструируют различных роботов, примут участие в соревнованиях по робототехнике.

Педагоги

Серебренникова Татьяна Анатольевна (первая квалификационная категория, заслуженный работник образования Республики Карелия)

Содержание программы

Вводное занятие – 2 часа
Теория: Знакомство с программой обучения и планом работы объединения. Техника безопасности при работе с инструментами и оборудованием во время занятий. Знакомство с группой.

Схемотехника – 32 часа.
Теория: Обозначение элементов на электрической схеме. Сборка схем в программе Tinkercad. Принципиальные схемы и их сборка на макетной плате. Параллельное и последовательное соединение элементов. Аналоговые и цифровые входы и выходы. Принципы их использования. Аналоговые и цифровые сигналы. Понятие ШИМ. Управление устройствами с помощью портов, поддерживающих ШИМ. УЗ датчик расстояния. Основные электрические величины (напряжение, сила тока, сопротивление). Мультиметр и работа с ним.

Практика: Зарисовка и чтение схем. Сборка схем на беспаечной МП для прототипирования роботов. Подключения датчика расстояния к Arduino. Определение силы тока, напряжения и сопротивления с помощью мультиметра.

Робототехника – 44 часа.
Теория: Моделирование, конструирование и программирование роботов в зависимости от задачи. Устройство Arduino, даташит, назначение выводов. Робот, объезжающий препятствия, роботы для соревнований робосумо.

Практика: Изготовление роботов для робосумо, роботов с подключением различных датчиков.

Программирование – 20 часов.
Теория: Основные термины и определения программирования, необходимость программирования в робототехнике. Знакомство со средой программирования miniBloq, Scratch. Бесконечные и конечные циклы, циклы с условием. Аналоговые и цифровые сигналы, передача и обработка аналоговых и цифровых сигналов. Условный оператор. Инверсия. Алгоритм и его аналоги в повседневной жизни. Линейные алгоритмы. Запись алгоритма в блок-схемах.

Практика: Работа в визуальной среде программирования miniBloq, Scratch. Программирование роботов с заданным поведением.

Проектная деятельность – 24 часа.
Теория: Разработка и реализация исследовательских и творческих проектов. Выбор темы, постановка цели, задач, составление плана, защита проекта.

Практика: Выполнение работ по плану проекта.

3Д-моделирование – 14 часов.
Теория: Основы технического черчения: масштаб, линии чертежа, проекции, разрезы, сечения. Составление эскизов, технических рисунков, чертежей. Составление 3д-эскизов в программе Fusion, SketchUp, Tinkercad. Интерфейс программ. Построение простейших моделей. Выдавливание, обрезание, отверстия. Построение 3 Д-модели по собственному замыслу.

Практика: Эскиз детали от руки. Чертёж детали в проекциях. Построение модели в 3-Д редакторе.

Соревнования – 6 часов.
Теория: Робототехнические соревнования. Правила участия, регламент, техника безопасности.

Практика: Участие в соревнованиях внутри объединения – движение по линии, кегельринг, робосумо.

Итоговое занятие – 2 часа. Подведение итогов года.

Цели программы

Развитие творческого потенциала учащихся в области образовательной робототехники.

Результат программы

К концу обучения учащиеся будут знать:

- основные термины робототехники,

- правила техники безопасности при работе с инструментами, оборудованием и электроприборами,

- способы разработки чертежей управляемых технических устройств,

- основные алгоритмические конструкции и уметь использовать их для построения алгоритмов,

- устройство и работу сервоприводов, датчиков и платформ для роботов на микроконтроллерах,

- порядок создания алгоритма программы действия робототехнических средств,

- технические характеристики основных электронных компонентов.

К концу обучения учащиеся будут уметь

- составлять программы на языке программирования miniBloq, Scratch,

- создавать действующие модели роботов на основе платы Arduino,

- использовать в работе измерительные приборы,

- с помощью датчиков управлять роботами,

- создавать эскизы своих собственных 3-Д моделей и воплощать замысел,

- собирать схемы на беспаечной макетной плате и самостоятельно исправлять ошибки,

- пользоваться 3-Д принтером,

самостоятельно корректировать программный код, используя монитор порта, мониторинг показаний датчиков, значений переменных.

Особые условия проведения

В группу принимаются дети, имеющие элементарные знания, умения и навыки в области схемотехники и робототехники на базе платы Arduino или окончившие обучение по программе "Основы робототехники".

Материально-техническая база

Оборудование для проведения занятий:

 ерстак
3Д-принтер
Компьютер или ноутбук
Мультимедийная аппаратура
Настенная магнитная доска для маркера или для мела
Филамент для 3д-принтера, 1,75 мм, PLA
Поле для проведения соревнований в дисциплинах «Движение по линии», «Кегельринг», "Робосумо«
Экран

Набор инструментов и приборов общего пользования (на группу):

Бокорезы
Клеевой пистолет с набором стержней
Клей ПВА
Клей универсальный
Лобзик ручной с комплектом пилок по дереву
Малярный скотч шириной 50 мм
Минидрель
Молоток
Мультиметр
Набор отверток (шлицевые, крестовые)
Набор сверл по металлу
Наждачная бумага
Ножницы по металлу
Ножовка по металлу
Плоскогубцы
Столик выпиловочный
Столярная ножовка
Струбцина
Фломастеры

Набор инструментов, приборов и материалов индивидуального пользования (на каждого ребёнка):


Компьютер или ноутбук
Изолента
Карандаши чернографитные
Кисточка для клея
Ластик
Линейка 25-30 см металлическая
Линейка 25-30 см деревянная
Нож канцелярский
Ножницы
Паяльник 30-50 Вт с подставкой
Подкладной лист
Припой с канифолью 1м
Ручка
Тетрадь в клетку
Транспортир
Фартук
Флюс
Циркуль
Шило

Комплект деталей индивидуального пользования:
Arduino UNO + провод
Батарейка формфактора «Крона»
Батарейка формфактора АА
Датчик линии
Динамик
Драйвер двигателей L293D NE (L293D)
ИК датчик препятствия
Конденсатор 10мкФ*16В
Конденсатор 0.1мкФ
Макетная плата большая (средняя)
Макетная плата малая
Мини-переключатель
Мотор редуктор с колесом
Потенциометр 1кОм
Провода для макетирования П-П
Провода для макетирования П-M
Провода для макетирования М-М
Резистор 220 Ом
Резистор 1кОм
Резистор 10кОм
Резистор 33к Ом
Резистор 1мОм
Резистор 4.7к Ом
Светодиод 5мм
Сервомотор
Тактовая кнопка
Транзистор КТ315/ 2N2222A
УЗ датчик расстояния
Фототранзистор
Холдер 4АА с кнопкой
Холдер Крона

Материалы, необходимые для работы:

- Бумага чертежная, рисовальная, цветная

- Гвозди, шурупы, саморезы, болты М-3 разной длины с гайками

- Картон белый, цветной

- Проволока разного сечения

- Скотч прозрачный, бумажный

- Фанера 3-5 мм, рейки разного сечения