Промышленная робототехника

Общеразвивающая программа дополнительного образования «Робототехника» (далее, «программа») имеет техническую направленность и предполагает базовый уровень освоения содержания программы, а также обеспечивает создание необходимых условий для всестороннего развития ребенка, его творческому развитию, повышения его уровня мотивации к познавательной деятельности в разных областях, в том числе, в области информационных технологий.

В данной программе рассматриваются основы информационных систем и технологий, базовые понятия физики, механики, робототехники, необходимые для понимания принципов работы механизмов и роботов. Применение компьютеров позволяет смоделировать ситуацию действия физических законов, физические эксперименты способны наиболее доступно и интересно преподнести сложную информацию детям младшей возрастной категории, а познавательные короткометражные фильмы способствуют легкому восприятию детьми информации, ее успешному запоминанию и систематизации полученных знаний. Работа с робототехническими наборами познакомит детей с робототехникой как наукой, даст представление об инженерных специальностях, познакомит с программированием и принципами работы электронных модулей.

Данная программа предназначена для детей, интересующихся базовыми основами физики, информатики, механики, робототехники или для тех, кто хочет расширить свои знания в инженерно-технической области. Современное общество развивается быстрее, чем более раннее поколение. Дети XXI века проявляют значительный интерес к сфере Информационных Технологий (далее ИТ), но не все школьные программы могут позволить себе лишние часы на преподавание информационно-технических и инженерных дисциплин. Таким образом, наиболее любознательная возрастная категория – младшие классы не получают знаний в интересующей их области технической направленности. Учащиеся должны развиваться в интересующем их направлении, не ограничиваясь знаниями пользования мелких гаджетов, упрощающих жизнь. Они должны переходить на новый уровень познания – изучение основ инженерных специальностей путем погружения в робототехническую и ИТ среду.

Педагоги

Даюнова Лейла Маджировна - педагог дополнительного образования.

 

Содержание программы

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ В РОБОТОТЕХНИКУ.

Вводное занятие. Понятие «робототехника». Области применения роботизированных средств. Знакомство с содержанием про­граммы. Место механики в дисциплине «робототехника». Элементы физики в робототехнике. Компьютер как средство работы с роботами. Компьютер и здоровье. Техника безопасности при ра­боте на компьютере. Знакомство с роботизированными наборами «Tinker bots», «Матрёшка», «Йодо», «Робоняша».

Цель: знакомство с наукой «робототехника», возможные сферы применения роботов, поиск взаимосвязи наук механика, физика, электротехника и робототехника. Знакомство с робототехническими наборами и их компонентами.

Теория: знакомство с науками робототехника, физика, механика, электротехника. Взаимосвязь наук. Взаимодействие компьютера и роботов. Области применения роботов. Знакомство с инструктажем по технике безопасности при работе за компьютером, при работе с наборами и т.д. Знакомство с наборами Tinker bots, Матрёшка. Особенности применения и функции каждого из модулей на примере моделей набора Матрёшка.

Практика: механика в наглядных примерах, как составной элемент робототехники. Примеры работы механики. Законы физики в физических опытах. Взаимосвязь законов физики и движения элементов роботов, моделирование движения и факторы, влияющие на его показатели (скорость, сила и т.д.). Работа с наборами Tinker bots, Матрёшка.

Раздел 2. ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ.

История развития направления «робототехника», ученые внесшие вклад в развитие науки. Области применения роботов, их функции. Понятия «конструирование» и «моделирование», способы конструирования и моделирования. Изучение областей применения роботов из набора Tinker bots.

Цель: история происхождения роботизированных средств, поиск областей применения роботов и их функций, изучение понятия «конструирование» на наглядных примерах, углубленное знакомство с роботами набора Tinker bots, Матрёшка.

Теория: терминология робототехники. Разновидности роботов, основоположников робототехники. Функции роботов, их области применения. Понятия «конструирование» и «моделирование», отличительные особенности.

Практика: викторина на проверку полученных знаний «угадай изобретателя по роботу». Конструирование и моделирование в обучающих упражнениях с наглядной моделью. Создание «конструкторов» и «моделей» с помощью бумаги и наборов конструктора Tinker bots, Матрёшка. Тест на знание конструирования и моделирования.

Раздел 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РОБОТОТЕХНИКА.

Физические законы в робототехнике. Основы механики в робототехнике. Основы алгоритмизации. Основы программирования. Работа с конструктором Tinker bots, Матрёшка. Влияние законов физики на движение модулей. Подробный разбор законов в моделях набора Матрёшка, DOBOT Magician.

Цель: знакомство с физическими законами, действующими в робототехнике. Роль механики в робототехнике. Алгоритмы и их значение в поведении робота. Простейшее программирование роботов, знакомство с кодом. Знакомство с наборами Tinker bots, Матрёшка, DOBOT Magician.

Теория: влияние физики на роботехнические элементы движения. Понятия «траектория», линейный трассировщик». Механические особенности роботов. Понятие «алгоритм». Понятие «программирование», «листинг». Физические законы и их влияние на работу  элементов наборов Tinker bots, Матрёшка, DOBOT Magician.

Практика: физические законы в робототехнике на примере робота-трассировщика;  построение траекторий движения при уборке роботом комнаты; изучение механических модулей, из которых состоит робот. Составление простейших алгоритмов, наблюдение их влияния на движение робота.  Пример листинга программы, написание собственного мини-кода.

Раздел 4. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ.

Основные понятия в науке «Электротехника». Взаимосвязь электротехники и робототехники. Знакомство с Arduino, его компонентами, функциями, особенностями работы.  Конструирование на примере роботизированных наборов Матрёшка, Йодо, Робоняша. Изучение и конструирование роботизированных наборов Йодо, Робоняша для углубленного изучения робототехники и электротехники. Изучение законов электротехники на примере проектов из наборов Йодо, Матрёшка и Робоняша. Изучение законов электротехники на примере проектов из набора DOBOT Magician. Итоговое занятие

Цель: изучение основных понятий в электротехнике. Поиск связи двух наук (электротехника и робототехника). Знакомство с понятием Arduino и особенностями его работы. Изучение законов электротехники с помощью работы с наборами Йодо, Матрёшка, DOBOT Magician.

Теория: Понятие «электротехника».  Влияние электротехники на робототехнику. Изучение законов электротехники. Подробное знакомство с наборами Робоняша, Матрёшка, Йодо, Arduino, DOBOT Magician.

 

 

Цели программы

Формирование интереса и навыков в инженерно-техническом направлении; развитие логического и пространственного мышления в области механики и роботизации; формирование навыка работы в команде и принимать самостоятельные решения; обучение учащихся применению полученных знаний при проектировании собственных роботизированных моделей; формирование навыков и интереса к научной и исследовательской деятельности.

 

Результат программы

В результате обучения по данной программе учащиеся должны: получить знания о науке и технике как способе рационально-практического освоения окружающего мира; роботах, как об автономных модулях, предназначенных для решения сложных практических задач; истории и перспективах развития робототехники; физических, математических, логических теориях, положенных в основу проектирования и управления роботами.

 

Особые условия проведения

Возраст детей 9-10 лет

Материально-техническая база

Для реализации целей и задач программы необходимы следующие условия и оборудование: компьютерный класс; компьютеры; звуковые колонки; доступ в Интернет. Программное обеспечение: операционная система Windows XP; прикладные программы Office; оснащение для экспериментальных опытов; набор деталей Lego; наборы для изучения моделей в механике;  роботизированные наборы Amperka.