Проект по Робототехнике проект (подготовительная группа) на тему. Старт в науке Темы проектов по робототехнике в начальной школе

I. Введение

«Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире»

Д.А. Медведев

Я выбрал тему творческого проекта «Робот «Бобби», потому что мне очень нравится конструировать различные модели, а с помощью конструктора Lego Mindstorms я могу не просто создавать модели, а ещё и оживлять их, воплощая в них свои творческие и изобретательские идеи.

Цель проекта: собрать Legoробота способного определить цвет предмета и перевозить его в определённое место.

Задачи:

1. Определить объекты, в которых возможно применить ресурсы робототехники.
2. Создать необходимую конструкцию.
3. Оборудовать робота датчиками.
4. Написать программу.

Робототехника в сегодняшнее время актуальна, поскольку использование роботов в выполнении ряда действий позволяет увеличить безопасность при работе, избежать утомляемости человека.

Лего Майндстормс (LEGO MINDSTORMS NXT) - этоособый конструктор, обладающий практически неограниченными возможностями. С его помощью можно создать настоящего Лего-робота, способного выполнять различные команды.

С помощью датчиковробот Mindstorms понимает окружающую среду: чувствует и реагирует на внешние раздражители, различает цвета и уровень освещенности, измеряет расстояние до объекта и реагирует на движение. Так, Lego Mindstorms способен выполнять заданные команды после прикосновения или хлопка, то есть робот может видеть, слышать и осязать. Mindstorms также может выполнять какую-либо работу, двигаясь в разные стороны, поворачиваясь и пятясь назад.

С помощью среды программирования Mindstorms NXT пишется программа путем перетаскивания блоков, которые описывают различные поведения, например, поворот двигателя. С использованием различных блоков можно контролировать двигатели, определять расстояние до объекта или изменение цвета, а так же воспроизвести звук и выполнить код в зависимости от состояния датчиков и т.д.

Я поставил перед собой задачу: используя конструктор Lego Mindstorms базовый набор (9797)и ресурсный набор (9695) собрать робота, оборудовать его датчиками и написать программу, позволяющее роботу выполнить следующие действия: двигаться вперед, поворачиваться, определять цвета (красный), выполнять захват мяча, говорить привет, пока, реагировать на препятствие.

II. Основная часть

2.1. Историческая справка

Прежде чем приступить к выполнению своего проекта я изучил историю возникновения роботов.

Слово «робот» вошло в речь с легкой руки чешского писателя Карела Чапека. В своей пьесе RUR («Россумские Универсальные Роботы»), опубликованной в 1920 г. Чапек описывает фабрику, производящую «искусственных людей» , которых и называет роботами.

Мне удалось узнать, что первые роботы появились еще в эллинскую эпоху – на маяке острова Форос были установлены фигуры, способные двигаться и издавать звуки, предупреждающие моряков. Конечно, этим простым механическим устройствам далеко до современных аналогов. Постепенно усложняясь и дополняясь, они стали незаменимыми помощниками практически во всех сферах человеческой деятельности.

В конце XIX века русский изобретатель Пафнутий Чебышев представил проект «стопохода» – человекоподобной машины повышенной проходимости. Примерно тогда же другой великий славянин – серб Никола Тесла испытал радиоуправляемое судно (1898), после чего, шествие роботов по миру было уже не остановить.

Среди многочисленных изобретений Леонардо нашлись также чертежи робота, который был запрограммирован имитировать человеческие движения (приподниматься и садиться, двигать руками и шеей) и имел анатомически правильное строение челюсти.

Существует множество легенд о Талосе, послуживших основой для фильма «Ясон и Аргонавты» с потрясающими зрелищными спецэффектами Рэя Харрихаусена. Среди легенд и мифов есть и такие, где бронзовый великан представлен первым известным в древности роботом.

С момента своего появления полвека назад роботы прошли путь от примитивных механизмов до сложных, эффективных устройств, во многом превзойдя по своим возможностям человека. В ближайшие десятилетия всё более совершенные роботы станут незаменимыми помощниками людей и смогут взять на себя обеспечение большей части потребностей цивилизации.

2.2. Описание и устройство робота

После того, как я познакомился с историей появления роботов, начал собирать своего робота, которому дал имя «Бобби».

Работа над проектом выполнялась поэтапно: сначала я собрал голову для своего робота, придумал причёску. Далее работа велась по созданию рук для робота, необходимо было продумать конструкцию, позволяющую роботу выполнять действие «захват мяча». После чего я приступил к сбору колёс, то есть с помощью чего мой робот будет передвигаться, я решил поставить его на гусеницы. И последним этапом моей работы было соединить все конструкции в одну. Туловищем робота послужил блок NXT. На выполнение моей модели ушло 242 детали, в том числе один блок NXT, три сервомотора, с помощью которых робот выполняет команды движения вперёд, поворачиваться и выполнять действие захват мяча.

Также я использовал датчик касания - с его помощью робот выполняет команду «Hello», при нажатии на датчик; с помощью датчика звука, мой робот реагирует на хлопок и выполняет команду «Goоdbyе»; с помощью датчика расстояния мне удалось реализовать следующее действие: робот видит препятствие и останавливается, датчик цвета я использовал для определения цвета мяча, если робот видит красный мяч, он произносит «Red», если же мяч другого цвета то молчит.

С помощью датчиков мне удалось реализовать все свои идеи.

При выполнении своей конструкции я использовал следующие детали:

Название деталей	Количество
Блок NXT	1 шт.
Сервомотор-тахометр NXT	3 шт.
Сенсор касания NXT	1 шт.
Сенсор расстояния NXT(ультразвуковой сенсор)	1 шт.
Сенсор звука NXT	1 шт.
Сенсор цвета NXT	1 шт.
Длинный штифт	20 шт.
Соединительный штифт	19 шт.
Соединительный штифт крестовой	12 шт.
Соединительный штифт 3-модульный, двойной	2 шт.
Втулка ½ модульная	15 шт.
Втулка	16 шт.
Фиксатор	5 шт.
Балка 3 модульная	6 шт.
Балка 5-модульная	4 шт.
Балка 7 модульная	7 шт.
Балка 9 модульная	12 шт.
Балка 13 модульная	2 шт.
Балка изогнутая 3х2	19 шт.
Зубчатое колесо 4 зубое	4 шт.
Зубчатое колесо 8 зубое	2 шт.
Зубчатое колесо 16 зубое	2 шт.
Ось 4 -модульная	8 шт.
Ось 8 модульная	7 шт.
Ось 5 1 / 2 -модульная	6 шт.
Ступица	4 шт.
Гусеница	2 шт.
Разное	60 шт.
Всего:	242 шт.

2.3. Пошаговая инструкция сбора модели

Голова робота Колеса робота

Правая рука робота Левая рука робота Спина робота

2.4. Программирование робота

После того, как робот был готов, я приступил к самой сложной части своего проекта – это программирование робота и настройка датчиков. Для этого я использовал среду программирования Lego Mindstorms NXT. С помощью специальных блоков я составил программу для своего робота.

III. Заключение

Сегодня наблюдаются стремительные изменения во всем обществе, которые требуют от человека новых качеств. Прежде всего, речь идет о способности к творческому мышлению, самостоятельности в принятии решений, инициативности.

Робототехника является одним из активно развивающихся направлений современного общества. В связи с этим в настоящее время робототехника - это одно из перспективных направлений научно-технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта.

Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом.

Поэтому я считаю свою работу над проектом робот «Бобби» актуальной. По окончанию проекта мне удалось реализовать поставленные цели: я создал модель, которая способна передвигаться по заданной траектории, перевозит тяжёлый груз, определять красный цвет.

Вот что у меня получилось:

Конструкторы Лего Mindstorms - это неограниченные возможности для творчества!

IV. Список используемой литературы.

1. Энциклопедия ВикипедиЯ.
2. Д.Г. Копосов «Первый шаг в робототехнику» .
3. Программное обеспечение LEGO MINDSTORMS NXT.
4. Интерактивный учебник MS NXT, выпущенный компанией MindStorm.
5. Сайт http://www.prorobot.ru , посвященный лего-роботам (новости, инструкции по сборке, справочная информация)
6. Интернет ресурсы.

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №3

Образовательный проект

«Робототехника - первый шаг к открытиям»

Салкина Светлана Николаевна

учитель информатики

1 квалификационной категории

МБОУ СОШ №3

г. Выкса

2014 г.

Аннотация проекта

Робототехника – прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование.

Робототехника является одним из важнейших направлений научно-технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. Активное участие и поддержка Российских и международных научно-технических и образовательных проектов в области робототехники и мехатроники позволит ускорить подготовку кадров, развитие новых научно-технических идей, обмен технической информацией и инженерными знаниями, реализацию инновационных разработок в области робототехники в России и по всему миру.

Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом. Кроме того, по мере развития и совершенствования робототехнических устройств возникла необходимость в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей людей: роботах – сиделках, роботах – домработницах и т.д. Специалисты, обладающие знаниями в этой области, сильно востребованы. Поэтому, внедрение робототехники в учебный процесс и внеурочное время приобретает все большую значимость и актуальность. Основное оборудование используемое при обучении детей робототехнике в школе – это ЛЕГО конструкторы Mindstorms .

LEGO Mindstorms – это конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота.

Конструкторы LEGO Mindstorms позволяют организовать учебную деятельность по различным предметам и проводить интегрированные занятия. С помощью этих наборов можно организовать высокомотивированную учебную деятельность по пространственному конструированию, моделированию и автоматическому управлению.

Основная задача современного образования – создать среду, облегчающую ребенку возможность раскрытия собственного потенциала. Это позволяет ему свободно действовать, познавая эту среду, а через нее и окружающий мир. Новая роль педагога состоит в том, чтобы организовать и оборудовать соответствующую образовательную среду и побуждать ребенка к познанию и к деятельности.

Новая парадигма образования, реализуемая ФГОС, - это переход от школы информационно-трансляционной к школе деятельностной, формирующей у обучающихся компетенции самостоятельной навигации по освоенным предметным знаниям при решении конкретных личностно значимых задач. Современный человек должен быть мобильным, технически грамотным, готовым к внедрению инновации в жизнь. В перспективе курс робототехники в школе может стать одним из интереснейших способов изучения не только компьютерных технологий и программирования, но и всего окружающего мира.

Изучение «Основ робототехники» создает предпосылки для социализации личности учащихся и обеспечивает возможность ее непрерывного технического образования, а освоение с помощью лего-наборов и других робоконструкторов компьютерных технологий – это путь школьников к современным перспективным профессиям и успешной жизни в информационном обществе. Конечно же, занятия робототехникой не приведут к тому, что все дети захотят стать программистами и роботостроителями, инженерами, исследователями. В первую очередь занятия рассчитаны на общенаучную подготовку школьников, развития их мышления, логики, математических способностей, исследовательских навыков. Робот не ставит оценок и не задает домашних заданий, но заставляет работать умственно и постоянно.

Дети – неутомимые конструкторы, их творческие возможности и технические решения оригинальны. Школьники учатся конструировать «шаг за шагом». Такое обучение позволяет им продвигаться вперед в собственном темпе, стимулирует желание учиться и решать новые, более сложные задачи. Любой признанный и оцененный успех приводит к тому, что ребенок становится более уверенным в себе.

В ходе занятий повышается коммуникативная активность каждого ребенка, формируется умение работать в паре, в группе, происходит развитие творческих способностей.

Робототехника это увлекательно! Мир не стоит на месте, всегда развивается, и кто знает, может именно мои ученики, создадут нанотехнологичный аппарат или нового робота 21 века.

Цель проекта:

создание условий для изучения основ алгоритмизации и программирования с использованием робота, развитие научно-технического и творческого потенциала личности ученика путем организации его деятельности в процессе интеграции начального инженерно-технического конструирования и основ робототехники.

Задачи проекта:

освоить среду программирования;

развивать творческие способности и логическое мышление обучающихся;

развивать умение выстраивать гипотезу и сопоставлять ее с полученным результатом;

развивать образное, техническое мышление и умение выразить свой замысел;

развивать умение работать по предложенным инструкциям по сборке моделей;

развивать умение творчески подходить к решению задачи;

развивать умение излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;

осваивать навыки проведения эксперимента;

привлекать школьников к сотрудничеству, сотворчеству.

Характеристика охватываемой аудитории

«Порывы, воля, а также желания присущи даже новорожденным детям, между тем как рассудительность и ум появляются у них только с возрастом».

Аристотель

Проект «Робототехника - первый шаг к открытиям» реализуется в 9 классе средней общеобразовательной школы (возраст учащихся 14 – 15 лет).

Подростковый возраст – особенный период в жизни ребенка, недаром его называют затянувшимся кризисом. Самая яркая особенность этого времени – личностная нестабильность, осложняющая жизнь и самим подросткам, и окружающим их взрослым. Нестабильность проявляется, прежде всего, в эмоциональной лабильности, связанной с бурным физическим ростом и физиологическими изменениями.

Для того чтобы развить познавательную деятельность учащихся, формировать интерес к процессу познания необходимо учитывать индивидуальные особенности ребенка.

В подростковом возрасте происходят существенные сдвиги в мыслительной деятельности. Этот особый статус возраста связан с изменением социальной ситуации развития подростков – их стремление приобщиться к миру взрослых. В связи с этим характерным для подростка является развитие самосознания и самооценки, интереса к себе как личности, к своим способностям и возможностям.

Внимание подростка характеризуется объемом и специфической избирательностью, становится произвольным и преднамеренным. Ребенок способен сохранять долгое время устойчивость и высокую интенсивность внимания. Внимание становится хорошо управляемым, контролируемым процессом и увлекательной деятельностью.

Объем памяти подростка увеличивается за счет логического осмысливания материала, наращивается полнота, системность и точность воспроизводимого материала, становится допустимым запоминание абстрактного материала.

Важная особенность – формирование активного, самостоятельного мышления. Проявляется способность мыслить дедуктивно, теоретически, формируется система логических высказываний. Подросток способен самостоятельно и творчески мыслить, сравнивать, делать глубокие по содержанию выводы и обобщения. Немалую роль в процессе обучения играют интересы школьника. Интересы, мотивы, потребности подростков динамичны, весьма неустойчивы. Они проявляют готовность овладеть интересующей областью знания. Учебные интересы подростков находятся в стадии развития, становления. Большое значение имеют также личные успехи подростка в изучении того или иного предмета.

Наиболее существенную роль в формировании положительного отношения подростков к учению играют идейно – научная содержательность учебного материала, его связь с жизнь и практикой, проблемный и эмоциональный характер изложения, организация поисковой познавательной деятельности, дающей учащимся возможность переживать радость самостоятельных открытий, вооружение подростков рациональными приемами учебной работы, являющимися предпосылкой для достижения успеха.

Другая форма выражения мотивов учения – наличие учебных интересов. Учебные интересы, как правило, избирательны. Учебный интерес зависит от того, насколько связан материал с внеучебными интересами, насколько ясно и понятно излагает материал учитель, насколько активны и разнообразны методы обучения.

Все эти особенности способствуют целенаправленному восприятию новых, современных средств обучения.

Срок реализации

Проект «Робототехника - первый шаг к открытиям» рассчитан на 1 год.

Общая характеристика учебного курса

«Истинная цель просвещения не в том, чтобы сообщить людям определенную сумму сведений по различным наукам, а в том, чтобы пробудить в каждом человеке творца, духовно активную личность, - и в этом счастье»

М.В.Ломоносов

Программа рассчитана на 35 часов и адаптирована под Конструктор Mindstorms EV 3.

Конструктор Лего предоставляет ученикам возможность приобретать важные знания, умения и навыки в процессе создания, программирования и тестирования роботов. «Мозгом» робота L ego M indstorms является микрокомпьютер L ego NXT, делающий робота программируемым, интеллектуальным, способным принимать решения. Для связи между компьютером и NXT можно использовать также беспроводное соединение Bluetooth. На NXT имеется три выходных порта для подключения электромоторов или ламп, помеченные буквами А, В и С. С помощью функции NXT Program (Программы NXT) можно осуществлять прямое программирование блока NXT без обращения к компьютеру. Датчики получают информацию от микрокомпьютера N X T .

Конструктор Лего и программное обеспечение к нему предоставляет прекрасную возможность учиться ребенку на собственном опыте. Такие знания вызывают у детей желание двигаться по пути открытий и исследований, а любой признанный и оцененный успех добавляет уверенности в себе. Обучение происходит особенно успешно, когда ребенок вовлечен в процесс создания значимого и осмысленного продукта, который представляет для него интерес. Важно, что при этом ребенок сам строит свои знания, а учитель лишь консультирует его.

В окружающем нас мире очень много роботов: от лифта в вашем доме до производства автомобилей, они повсюду. Конструктор Mindstorms EV 3 приглашает ребят войти в увлекательный мир роботов, погрузиться в сложную среду информационных технологий.

Программное обеспечение отличается дружественным интерфейсом, позволяющим ребенку постепенно превращаться из новичка в опытного пользователя. Каждый урок - новая тема или новый проект. Модели собираются либо по технологическим картам, либо в силу фантазии детей. По мере освоения проектов проводятся соревнования роботов, созданных группами.

В конце года в творческой лаборатории группы демонстрируют возможности своих роботов.

Можно выделить следующие этапы обучения:

І этап – начальное конструирование и моделирование. Очень полезный этап, дети действуют согласно своим представлениям, и пусть они «изобретают велосипед», это их велосипед, и хорошо бы, чтобы каждый его изобрел.

На этом этапе ребята еще мало что знают из возможностей использования разных методов усовершенствования моделей, они строят так, как их видят. Задача учителя – показать, что существуют способы, позволяющие сделать модели, аналогичные детским, но быстрее, мощнее. В каждом ребенке сидит дух спортсмена, и у него возникает вопрос: «Как сделать, чтобы победила моя модель?»

Вот здесь можно начинать следующий этап.

ІІ этап – обучение. На этом этапе ребята собирают модели по схемам, стараются понять принцип соединений, чтобы в последующем использовать. В схемах представлены очень грамотные решения, которые неплохо бы даже заучить. Модели получаются одинаковые, но творчество детей позволяет отойти от стандартных моделей и при создании программ внести изменения, поэтому соревнования должны сопровождаться обсуждением изменений, внесенных детьми. Дети составляют программы и защищают свои модели. Повторений в защитах быть не должно.

ІІІ этап – практическое конструирование. Узнав много нового на этапе обучения, ребята получают возможность применить свои знания и создавать сложные проекты.

Круг возможностей их моделей очень расширяется. Вот теперь уместны соревнования и выводы по итогам соревнований – какая модель сильнее и почему. Насколько механизмы, изобретенные человечеством, облегчают нам жизнь.

Во время осенних каникул посещение детского фестиваля «Магия науки и творчества».

Во время зимних каникул планируется экскурсия в Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева. Выпускники по специальности «Роботы и робототехнические системы » специализируются в области разработки и эксплуатации роботов и робототехнических систем.

Обучающиеся представят демонстрацию своих проектов на школьной Научно-Практической конференции «Первые шаги в науке».

Проект «Робототехника - первый шаг к открытиям» позволит обучающимся принять участие в соревнованиях по робототехнике и интеллектуальным системам «Добро пожаловать в будущее».

При разработке и отладке проектов учащиеся делятся опытом друг с другом, что очень эффективно влияет на развитие познавательных, творческих навыков, а также самостоятельность школьников. Таким образом, ЛЕГО, являясь дополнительным средством при изучении курса информатики, позволяет учащимся принимать решение самостоятельно, применимо к данной ситуации, учитывая окружающие особенности и наличие вспомогательных материалов. И, что немаловажно, - умение согласовывать свои действия с окружающими, т.е. – работать в команде.

Методы достижения цели

разработка и реализация программы «Робототехника – первый шаг к открытиям»;

различные формы организации занятий: семинары-практикумы, лабораторные практикумы, обучающие сессии, конкурсные мероприятия;

интерактивные методы обучения, способствующие развитию критического мышления и вовлечению учащихся в различные виды деятельности;

методы активного обучения, направленные на моделирование предметного и социального содержания учебной деятельности;

лабораторно-практический контроль и самоконтроль;

создание ситуации успеха.

Смета расходов

п/п

Наименование оборудования

Количество

Приблизительная стоимость

LEGO М indstorms EV 3 на 8 учеников – полный комплект оборудования (для учащихся)

119 790 руб

LEGO М indstorms EV 3 личный – полный комплект оборудования (для учителя)

37 040 руб

Датчик света EV 3 45506 (самый необходимый соревновательный элемент)

8 100 руб

Аккумуляторную батарею EV3 45501

24 720 руб

Итого:

189 650 руб

Анализ рисков

несоответствие мотивации обучающихся в использовании роботов образовательным задачам;

возможное отставание уровня ответственности отдельных учащихся за результаты своего собственного образования по сравнению с предполагаемыми результатами.

Для минимизации данных рисков необходимо правильно активизировать учебно-мотивационную деятельность посредством целенаправленного использования средств информатизации.

Ожидаемые результаты

После завершения курса обучения:

Обучающийся будет знать:

конструкцию, органы управления и дисплей EV 3;

датчики EV3 ;

сервомотор EV3 ;

интерфейс программы Lego Mindstorms EV3;

основы программирования, программные блоки.

Обучающийся будет уметь:

структурировать поставленную задачу и составлять план ее решения;

использовать приёмы оптимальной работы на компьютере ;

извлекать информацию из различных источников;

составлять алгоритмы обработки информации;

ставить задачу и видеть пути её решения;

разрабатывать и реализовывать проект;

проводить монтажные работы, наладку узлов и механизмов;

собирать робота, используя различные датчики;

программировать робота.

Все описанное выше должно позволить сформулировать у выпускников школы информационную компетентность, использовать полученные знания при изучении других предметов, создавать в урочной и внеурочной деятельности по информатике развивающую образовательную среду, которая повлечет повышение качества знаний учащихся.

Выпускники школы в будущем смогут проявить свои умения возможно при работе и на нашем градообразующем предприятии ОАО ВМЗ.

Выводы

Современный курс школьной информатики с включением в него робототехники – «точка роста» информатизации образования, он как ни один другой предмет нацелен на подготовку учащихся к жизни в информационном обществе.

Процессы обучения и воспитания не сами по себе развивают человека, а лишь тогда, когда они имеют деятельностные формы и способствуют формированию тех или иных типов деятельности.

Такую стратегию обучения легко реализовать в образовательной среде ЛЕГО, которая объединяет в себе специально скомпонованные для занятий в группе комплекты ЛЕГО, тщательно продуманную систему знаний для детей и четко сформулированную образовательную концепцию.

Однако курс «Робототехника – первый шаг к открытиям» не является чем-то однажды написанным и далее живущим в законченном виде. Он может видоизменяться из года в год. Непрерывность модификации материалов этого курса – естественный процесс. Это требование времени, ведь информационные и компьютерные технологии, все, что с ними связано, переживают взрывообразное развитие.

Привлечение школьников к исследованиям в области робототехники, обмену технической информацией и начальными инженерными знаниями, развитию новых научно-технических идей позволит создать необходимые условия для высокого качества образования, за счет использования в образовательном процессе новых педагогических подходов и применение новых информационных и коммуникационных технологий. Понимание феномена технологии, знание законов техники, позволит выпускнику школы соответствовать запросам времени и найти свое место в современной жизни.

Список литературы и интернет – источников

Каталог сайтов по робототехнике - полезный, качественный и наиболее полный сборник информации о робототехнике. [Электронный ресурс] - Режим доступа: свободный .

Комарова Л. Г. «Строим из LEGO» (моделирование логических отношений и объектов реального мира средствами конструктора LEGO). - М.; «ЛИНКА - ПРЕСС», 2001.

ПервоРобот LEGO® WeDoTM - книга для учителя (Электронный ресурс).

Бухмастова Е.В., Шевалдина С.Г., Горшков Г.А. Методическое пособие «Использование Лего-технологий в образовательной деятельности» (опыт работы межшкольного методического центраг. Аши) – Челябинск: РКЦ, 2009.-59 с.

Григорьев Д.В., Степанов П.В. Внеурочная деятельность школьников. Методический конструктор – М: Просвещение, 2011 http://www.membrana.ru -Люди. Идеи. Технологии;

–Роботы и робототехника;

Робототехника и Образование

Мельников Константин Александрович

Руководитель проекта:

Кучер Лариса Петровна

Учреждение:

ТМК ОУ «Дудинская средняя школа №7»

В данном исследовательском проекте по робототехнике на тему "Что такое робототехника?" ученик 4 класса школы дает определение робототехнике и роботу, описывает их значение, а также излагает информацию о развитии робототехники в России.

Созданный учащимся проект на тему "Что такое робототехника?" направлен на реализацию поставленной цели создать робота из конструктора LEGO Mindstorms и познакомить с ним одноклассников своей школы. Исследовательская работа посвящена как теоретическому изучению машиностроения, так и практической деятельности.

Данная тема исследовательской работы "Что такое робототехника", выбранная автором, очень актуальна, так как робототехника вошла в мир в 60-е годы XX века как одно из направлений машиностроения, а сегодня занимает ведущее место в науке и жизни современного человека.

Предложенный автором проект по робототехнике на тему "Что такое робототехника?" будет интересен для учеников 3, 4 и 5 класса школы, увлекающихся робототехникой и лего-конструированием, поможет выявить у них интерес к роботостроению, программированию и конструированию.

Введение
1. Анкетирование о роботах.
2. Что такое робот и робототехника?
3. Значение робототехники.
4. Всё для изучения основ робототехники.
5. Развитие робототехники в России.
Заключение
Список литературных источников
Приложение

Введение

Некоторые идеи, положенные позднее в основу робототехники , появились ещё в античную эпоху. Найдены остатки движущихся статуй, изготовленных в I веке до нашей эры. Примерно к 30-м годам XX века появились андроиды, реализующие элементарные движения и способные произносить по команде человека простейшие фразы.

Одной из первых таких разработок стала конструкция американского инженера Д. Уэксли, созданная для Всемирной выставки в Нью-Йорке в 1927 году.В 50-х годах XX века появились механические манипуляторы для работы с радиоактивными материалами. Они были способны копировать движения рук оператора, который находился в безопасном месте.

К 1960-му году были проведены разработки дистанционно управляемых колёсных платформ с манипулятором, телекамерой и микрофоном для обследования и сбора проб в зонах повышенной радиоактивности.

Итак, робототехника вошла в мир в 60-е годы XX века как одно из направлений машиностроения.

• механика и вычислительная техника,
• электроника и энергетика,
• измерительная техника,
• теория управления.

• 1975 год - 8 000 роботов;
• 1991 год - 300 000;
• 2000 год - 800 000.

Объект исследования:

Предмет исследования: робот.

Цель проекта : создать робота из конструктора LEGO Mindstorms и познакомить с ним ребят.

Задачи проекта:

1. Узнать, что такое робот.
2. Создание роботов.
3. Где применяется робототехника?
4. Как робототехника помогает человеку?

Методы исследования: наблюдение, анкетирование, эксперимент, сравнение, описание.

Практическая значимость работы: определение значение роботов в жизни человека.

План исследования:

1. Сбор и изучение информации о робототехнике.
2. Анкетирование.
3. Практическая работа (создание роботов в кружке).
4. Оформление полученных результатов в виде презентации.
5. Защита проекта.

Что такое робот и робототехника?

Робототехника - это прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой развития производства.

Иными словами – это естественное логическое продолжение техники как явления.

Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, кибернетика, телемеханика, мехатроника, информатика, а также радиотехника и электротехника. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, медицинскую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.

Слово «роботика» (или «роботехника», «robotics») было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 году.

В основу слова «» легло слово «робот », придуманное в 1920 г. чешским писателем Карелом Чапеком и его братом Йозефом для научно-фантастической пьесы Карела Чапека «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы»), впервые поставленной в 1921 г. и пользовавшейся успехом у зрителей. В ней хозяин завода налаживает выпуск множества андроидов, которые сначала работают без отдыха, но потом восстают и губят своих создателей.

Робот – это техническая система, способная замещать человека или помогать ему в выполнении различных задач.

Можно использовать несколько подходов к классификации роботов - например, по сфере применения, по назначению, по способу передвижения, и пр. По сфере основного применения можно выделить промышленных роботов, исследовательских роботов, роботов, используемых в обучении, специальных роботов.

Важнейшие классы роботов широкого назначения - манипуляционные и мобильные роботы.

Манипуляционный робот - автоматическая машина (стационарная или передвижная), состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления, которая служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.

Такие роботы производятся в напольном, подвесном и портальном исполнениях. Получили наибольшее распространение в машиностроительных и приборостроительных отраслях.

Мобильный робот - автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами. Такие роботы могут быть колёсными, шагающими и гусеничными (существуют также ползающие, плавающие и летающие мобильные робототехнические системы).

По последним данным, сегодня в мире работают 1,5 млн. самых различных роботов.

Значение робототехники

• в промышленности;
• в сельском хозяйстве;
• в транспорте и машиностроении;
• в медицине;
• в исследовательских работах;
• в космосе.

• тушить пожары,
• выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий,
• устранять аварии на атомных электростанциях,
• в борьбе с терроризмом.

Проект «Академия робототехники и информационных технологий» направлен на подготовку школьников к взрослой жизни в новой информационной эпохе и их активному участию в научно-техническом творчестве. Именно доступное обучение в этих областях популяризирует научно-техническое направление, способствует росту престижности инженерных профессий, формирует навыки технического мышления и решения практических задач. Проект позволит познакомиться с основами самых востребованных в наше время профессий, даст возможность попробовать себя в этих профессиях через изучение отдельных модулей в информатике (компьютерный дизайн, веб-технологии, 3д-моделирование), в робототехнике и программировании.

Пробудить интерес и выявить склонности и пристрастия учащихся к тем или иным направлениям информатики можно только через организацию современной, постоянно обновляющейся как программной, так и технической базы. Для этого запланировано открытие нового раздела в робототехнике - конструирование беспилотных летательных аппаратов. А изучение веб-дизайна, двухмерной и трехмерной компьютерной графики, создание презентаций и видеороликов требуют модернизации имеющихся компьютеров через приобретение дискретных видеокарт и широкоформатных мониторов.

По итогам обучения планируется провести соревнования по робототехнике и творческий конкурс среди обученных школьников.

Мы уже имеем заявки от городских школ на обучение в Академии, проведенные презентации продемонстрировали имеющийся интерес и желание учиться новому не только у школьников, но и у более взрослого контингента.

Наш проект направлен на помощь школьникам с самоопределением и выбором будущей профессии, чтобы они не тратили свое время и здоровье на online-игры и социальные сети, он позволяет приобщить к современным компьютерным технологиям и продемонстрировать возможности технологий будущего. Грамотный контингент из числа обучившихся станет в будущем движущей силой для развития отечественных информационных и инженерных технологий.

Цели

1. Популяризация инженерно-технических и информационных специальностей среди учащейся молодежи города и создание соответствующих условий.
2. Профессиональная ориентация и начальная подготовка кадров информационной и технической направленности.
3. Обеспечить доступ к обучению передовым технологиям заинтересованных учащихся независимо от финансового положения родителей.

Задачи

1. Разработать образовательные программы и модернизировать имеющееся оборудование, поскольку в пространстве компьютерных технологий и технического творчества требуется постоянное обновление. Провести информационную кампанию и сформировать группы обучающихся с учетом склонностей и интересов.
2. Организовать практические занятия, обучить конструированию и программированию мобильных роботов по заданным функциональным требованиям на базе конструкторов Lego WeDo и Lego EV3.
3. Повысить компьютерные компетенции школьников с целью дальнейшего выбора профессии через изучение различных модулей: программирования, компьютерного дизайна и веб-технологий.

Обоснование социальной значимости

Особую социальную значимость проекту придает назревшая в обществе необходимость сформировать технически грамотное поколение будущих инженерных кадров, развить умение работать в команде, нацеленной на результат. Хотим начать с малого - со школьной скамьи прививать интерес к технике и информатике, выявлять талантливых ребят, помогать делать им правильный выбор.

В настоящее время информатика и робототехника становятся важнейшими направлениями научно-технического прогресса, в которых проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта и виртуальной (дополненной) реальности.
В современном мире роботы активно включаются в нашу повседневную жизнь, технические процессы и даже профессии заменяются роботами. Специалисты, обладающие знаниями в сфере современных информационных технологий, программирования и робототехники, становятся все больше и больше востребованы на рынке труда.

Но самое главное, на что наша организация планирует использовать средства гранта - это обеспечить финансовую доступность занятий в «Академии робототехники и информационных технологий» для всех желающих в условиях закрывающихся угольных предприятий – то есть фактически ликвидации градообразующей отрасли моногорода Инта, при повсеместной невыплате зарплат и отсутствии в школах подобных кружков и факультативов. В этом году только наш город не смог выставить ни одной команды на республиканские соревнования по робототехнике.

Вид работы (учебный проект, исследовательский проект, социальный проект, научно-исследовательская работа);	Исследовательский проект
Наименование направления (секции)	Социально-гуманитарное
Наименование темы работы	«Что такое робототехника?»
	Мельников Константин Александрович, 04.10.2004
Место учебы:	ТМК ОУ «Дудинская средняя школа №7»
Научный руководитель	Кучер Лариса Петровна, ТМК ОУ «Дудинская средняя школа №7», учитель начальных классов

Что такое робототехника?

Аннотация

Цель проекта:

Методы исследования: наблюдение, анкетирование, эксперимент, сравнение, описание.

Материально-техническое и информационное обеспечение: компьютер и программное обеспечение, конструктор LEGO Mindstorms (набор деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота.

Время работы над проектом: сентябрь-декабрь 2014 года.

Полученные данные (результаты анкетирования): среди учащихся 4 «Б» класса было проведено анкетирование и получены следующие результаты: мало кто из моих ровесников знает о робототехнике, но большинство имеет представление о домашних роботах и хотели бы их иметь дома.

Выводы:

1. Введение …………………………………………………………… 4

2. Основная часть ……………………………………………………. 5-7

2.1. Анкетирование ………………………………………………… 5

2.2. Что такое робот и робототехника …………………………….. 5

2.3. Значение робототехники ………………………………………. 6

2.4. Всё для изучения основ робототехники ……………………… 6

2.5. Развитие робототехники в России …………………………….. 7

3. Заключение ………………………………………………………... 8

4. Список литературных источников ……………………………… 9

5. Приложение ………………………………………………………. 10

1.Введение

Актуальность темы: робототехника вошла в мир в 60-е годы XX века как одно из направлений машиностроения. Её фундаментом были:

механика и вычислительная техника,

электроника и энергетика,

измерительная техника,

теория управления.

1975 год - 8 000 роботов,

1991 год - 300 000,

2000 год - 800 000.

Объект исследования: робототехника.

Предмет исследования: робот.

Цель проекта: создать робота из конструктора LEGO Mindstorms и познакомить с ним ребят.

Задачи проекта:

Узнать, что такое робот.

Создание роботов.

Методы исследования: наблюдение, анкетирование, эксперимент, сравнение, описание.

Практическая значимость работы: определение значение роботов в жизни человека.

План исследования:

1. Сбор и изучение информации о робототехнике.

2. Анкетирование.

3. Практическая работа (создание роботов в кружке).

4. Оформление полученных результатов в виде презентации.

5. Защита проекта.

2. Основная часть

2.1. Анкетирование

Среди учащихся 4 «Б» класса было проведено анкетирование по таким вопросам:

встречали ли вы в своей жизни роботов;

знаете, где используются роботы в повседневной жизни;

хотели бы вы себе в помощь домашнего робота.

Были получены следующие результаты: мало кто из моих ровесников знает о робототехнике, но большинство имеет представление о домашних роботах и хотели бы их иметь дома.

2.2. Что такое робот и робототехника?

Робототехника – это естественное логическое продолжение техники как явления.

Робот – это техническая система, способная замещать человека или помогать ему в выполнении различных задач.

По последним данным, сегодня в мире работают 1,5 млн. самых различных роботов.

Робототехника вошла в мир в 60-е годы XX века как одно из направлений машиностроения.

Её фундаментом были:

механика и вычислительная техника;

электроника и энергетика;

измерительная техника;

теория управления.

В начале XXI века происходит переворот в робототехнике, произведено:

1975 год - 8 000 роботов,

1991 год - 300 000,

2000 год - 800 000.

2.3. Значение робототехники

Робототехника применяется:

в промышленности;

в сельском хозяйстве;

в транспорте и машиностроении;

в медицине;

в исследовательских работах;

в космосе.

Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи человека:

тушить пожары,

выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий,

устранять аварии на атомных электростанциях,

в борьбе с терроризмом.

Последние новости в робототехнике: японские умельцы не перестают удивлять приятными новинками. Новый робот-медвежонок носит людей на руках.

2.4. Всё для изучения основ робототехники

На базе школы № 3 города Дудинки проводится кружок «Робототехника». Руководитель – Миронов Андрей Геннадьевич, куда я с удовольствием хожу. Мы изучаем основу робототехники и собираем разных роботов из конструктора LEGO Mindstorms. LEGO Mindstorms - это конструктор (набор деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота.

Впервые он был представлен компанией LEGO в 1998 году.

2.5. Развитие робототехники в России

В России очень стремительно развивается робототехника, вот несколько недавно проведённых форумов:

31 октября 2014 года в Нижнем Новгороде проводился региональный учебно-тренировочный сбор по программе «Робототехника»;

01 ноября 2014 года в Москве состоялась городская открытая ярмарка роботов, как одно из направлений современных технологий. По результатам будут отбираться участники для открытой городской олимпиады «Состязание роботов 2015»;

29 ноября 2014 года в Норильске прошел форум социальных технологий, инноваций и развития, где я участвовал с показательными выступлениями своих роботов (Приложение). Участники показывали умение управлять роботом по маршруту с препятствиями.

3. Заключение

Цель проекта: создать робота из конструктора LEGO Mindstorms и познакомить с ним ребят, достигнута.

Задачи проекта выполнены:

Узнать, что такое робот.

Создание роботов.

Где применяется робототехника?

Как робототехника помогает человеку?

Робототехника так стремительно вошла в нашу жизнь, что где бы мы ни были: дома, на улице, в транспорте, в космосе… везде присутствует хоть малая, но доля РОБОТОТЕХНИКИ.

С каждым годом робототехника совершенствуется и развивается, но все же искусственный интеллект не сравнится с человеческим.

В XXI веке производство роботов может стать крупнейшей отраслью промышленности.

Создание роботов из конструктора LEGO Mindstorms очень интересный и познавательный процесс, который развивает логическое и абстрактное мышление. Согласно вышеизложенного можно сказать, что роботы занимают определенную часть в нашей жизни и внесение в процесс образования курса «Робототехники» будет актуально и в будущем.

4. Список литературных источников:

Большая энциклопедия «Почемучек». – Москва: Дрофа, 2011.

Большая энциклопедия школьника. – Москва: АСТ-пресс, 2008.

1. Shkola27penza. ru.

5. Приложение

Вот таких роботов мы собираем