МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕДЖДЕНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЦЕНТР ТВОРЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ «ОКТЯБРЬСКИЙ»

РАССМОТРЕНО

на методическом совете

Протокол № 1

от «25» августа 2018 г.

УТВЕРЖДАЮ

Директор МБОУ ДО ЦТР «Октябрьский»

_____________ Н.В. Корзникова

«01» сентября 2018 г.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ (ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ)

ПРОГРАММА

СОРЕВНОВАТЕЛЬНАЯ РОБОТОТЕХНИКА

Возраст обучающихся: 11-16 лет

Срок освоения: 1 год

Составитель:

Кологерманская Анна Николаевна,

педагог дополнительного образования

Ижевск, 2018

Пояснительная записка

Дополнительная общеобразовательная (общеразвивающая) программа

«Соревновательная робототехника» (далее «Программа») составлена в соответствии с

Приказом от 29.08.2013 г. N 1008 «Об утверждении порядка организации и осуществления

образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»,

комплексной программой «Развитие образовательной робототехники и непрерывного IT-

образования в Российской Федерации».

Направленность программы: техническая.

Уровень усвоения: углубленный (профессионально-ориентированный)

Актуальность программы выражается в том, что изучение робототехники очень

перспективно и важно именно сейчас. Это обусловлено двумя мощными факторами: во-

первых, по данным Международной федерации робототехники к 2008 году в мире уже

функционировало около 9 млн. механизмов на основе искусственного интеллекта, а к 2025

году оборот робототехнической отрасли составит более 66 млрд. долларов. В средствах

массовой информации ежедневно освещают вопросы активного внедрения роботизированных

устройств в домашний сектор, в медицину, в общественный сектор и на производстве.

Робототехника – это сегодняшние и будущие инвестиции и, как следствие, новые рабочие

места.

Во-вторых, в последнее время руководство страны четко сформулировало

первоочередной социальный заказ в сфере образования в целом: стране не хватает инженеров.

Необходимо активно начинать популяризацию профессии инженера уже в средней школе.

Детям нужны образцы для подражания в области инженерной деятельности, чтобы пробудить

в них интерес и позволить ощутить волшебство в работе инженера, а робототехника является

популярным и эффективным методом для изучения важных областей науки, технологии,

конструирования и математики. Для решения поставленной социальной задачи в рамках

средней школы необходим «комбинированный» вариант обучения, в котором виртуальная

реальность и действительность будут тесно переплетены. Создавая и программируя различные

управляемые устройства, обучающиеся получают знания о техниках, которые используются в

настоящем мире науки, конструирования и дизайна. Они разрабатывают, строят и

программируют полностью функциональные модели, учатся вести себя как молодые ученые,

проводя простые исследования, просчитывая и изменяя поведение, записывая и представляя

свои результаты.

Отличительной особенностью данной программы является работа с

образовательными конструкторами LEGO Mindstorms EV3, которые позволяют обучающимся

в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в

дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из

разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне

естественным.

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие

самостоятельного технического творчества. Простота в построении модели в сочетании с

большими конструктивными возможностями конструктора позволяют обучающимся в конце

занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же

самими задачу.

В основу программы положено моделирование и программирование роботов для

различного рода соревнований. В программе освещены темы, интересные обучающимся, как

теоретические, так и для самостоятельного конструирования, моделирования и

программирования разнообразных роботов. Одновременно рассматриваются принципиальные

теоретические положения, лежащие в основе работы ведущих групп робототехнических

систем. Такой подход предполагает сознательное и творческое усвоение закономерностей

соревновательной робототехники, а также продуктивное использование в практической и

опытно-конструкторской деятельности.

В процессе теоретического обучения обучающиеся знакомятся с назначением,

структурой и устройством роботов, с технологией сборки и монтажа, основами

вычислительной техники, средствами отображения информации.

Программа включает проведение практикума умелого робототехника, включающего

проведение лабораторно-практических, исследовательских работ и прикладного

программирования. В ходе специальных заданий обучающиеся приобретают обще-трудовые,

специальные и профессиональные умения и навыки по сборке готовых роботов, их

программированию, закрепляемые в процессе разработки проекта. Учебные занятия

предусматривают особое внимание соблюдению обучающимися правил безопасности труда,

противопожарных мероприятий, выполнению экологических требований.

Адресат программы: программа рассчитана на обучающихся в возрасте 11-16 лет,

имеющих опыт в робототехнике и желающих углубить свои знания в данном направлении.

Количество обучающихся в группе не менее 8-12 человек.

Продолжительность непрерывной работы за компьютером не более 30 мин.

Срок освоения программы: 1 год.

Формы обучения.

Основной тип занятий – практикум, который выполняется с помощью набора Lego,

персонального компьютера и необходимых программных средств.

Курс разбит на модули (проекты или миссии), каждый из которых охватывает изучение

отдельной темы по конструированию или программированию. Каждая тема начинается с

объяснения нового материала в форме беседы и постановки задачи для дальнейшего ее

практического выполнения. Результатом курса является проектная работа или зачетное

соревнование.

Большое внимание на занятиях уделяется практической работе обучающихся, на

которых они моделируют и конструируют модели роботов по готовым образцам, как

индивидуально, так и коллективно. Занятия организуются таким образом, чтобы обучающиеся

принимали активное участие в анализе моделей, проводили необходимые измерения, расчеты,

использовали инструменты, датчики по назначению и контролировали свои действия.

Формы проведения занятий разнообразны: комбинированное занятие в кабинете,

самостоятельная практическая работа, соревнования, защита собственных моделей роботов.

Объем программы и режим работы.

Занятия проводятся 3 раза в неделю по 2 часа. Общий объем учебной недельной

нагрузки на обучающегося составляет 6 часов, итого за год 216 часов.

Обучение осуществляется с учетом санитарно-гигиенических требований к учебным

занятиям, возрастных особенностей и компетенций обучающихся.

Цели программы: Формирование устойчивого интереса молодежи к инженерно-

техническому творчеству, а так же умения выразить свою идею, спроектировать ее

техническое и программное решение, реализовать ее в виде модели, способной к

функционированию.

Каждый обучающийся, помимо приобретения новых знаний и умений из области

компьютерных и робототехнических технологий, может развивать и применять свои

конструкторские способности.

Задачи:

Личностные:

Развить деловые качества такие, как самостоятельность, ответственность, активность,

аккуратность.

Сформировать учебно-познавательный интерес к новому материалу и решению новых

задач.

Сформировать способность к самооценке своей учебной деятельности.

Метапредметные:

Научить формулировать собственное мнение и активную жизненную позицию.

Научить принимать решения в проблемной ситуации.

Научить осуществлять поиск необходимой информации для выполнения учебных

заданий.

Развивать культуру общения.

Приобретение навыков коллективного и конкурентного труда.

Образовательные:

Подготовить обучающихся к участию различного рода соревнований по

робототехнике;

Ранняя ориентация на инновационные технологии и методы организация

практической деятельности в сферах общей кибернетики и роботостроения;

Организация разработок технико-технологических проектов.

Способствовать формированию умения достаточно самостоятельно решать

технические задачи в процессе конструирования моделей (планирование предстоящих

действий, самоконтроль, умение применять полученные знания, приемы и опыт в

конструировании и т. д.).

Планируемые результаты.

По итогам освоения программы у обучающихся будут сформированы следующие

результаты:

Личностные:

Деловые качества такие, как самостоятельность, ответственность, активность,

аккуратность.

Учебно-познавательный интерес к новому материалу и решению новых задач.

Способность к самооценке своей учебной деятельности.

Метапредметные:

Умение формулировать собственное мнение и активную жизненную позицию.

Умения принимать решения в проблемной ситуации.

Знания и умения в области поиска необходимой информации для выполнения

учебных заданий

Культура общения.

Навыки коллективного и конкурентного труда.

Образовательные (предметные):

Знание правила техники безопасной работы с механическими устройствами;

Знание основных компонентов роботизированных программно-управляемых

устройств;

Знание конструктивных особенностей различных моделей, сооружений и механизмов;

Знание компьютерной среды визуального программирования роботов;

Знание компьютерной среды визуального 3D моделирования Lego Digital Designer;

Знание видов подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;

Знание основных приемов конструирования роботов и управляемых устройств и

умения их применять на практике;

Умения демонстрировать технические возможности роботов;

Знание конструктивных особенностей различных роботов и умения применять их на

практике;

Умение самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования

роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания,

приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других

объектов и т.д.);

Умение создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных

элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

Умение создавать программы на компьютере для различных роботизированных

устройств, корректировать программы при необходимости;

Умение создавать действующие модели роботов на основе конструктора Lego

Mindstorms.

Формы контроля.

В программе предусмотрены следующие виды и формы контроля знаний, умений и

навыков обучающихся:

Текущий контроль - практические работы, элементы соревнований: «Лабиринт»,

«Траектория», «Кегельринг», «Кегельринг-Квадро», «Биатлон».

Итоговый контроль – защита творческого проекта, соревнования по выбранной теме

или зачетное соревнование Республиканского уровня.

Методы проведения занятий.

Использование метода творческих проектов на занятиях, позволяет повысить

мотивацию, развивать познавательный интерес обучающихся, что способствует

формированию их потребности в самообразовании, повышению уровня обученности,

развитию творческой самостоятельности, результатом которой являются собственные

проекты.

Обучающиеся участвуют с проектами в конкурсах и выставках.

Диалогическая форма общения детей с педагогом и друг с другом во время занятий

предполагает обсуждение различных вариантов решения, предположений и гипотез,

требующих проверки в элементарных опытах и экспериментах, что является приемом

развивающей технологии.

Учебно-тематический план

№

п/п Наименование разделов, тем

Количество часов

Всего Теория Практика

1 полугодие

1 Вводное занятие. Вводный и первичный

инструктажи по ОТ и ТБ.

1 1 0

1.1. Наименования деталей Лего. Программа LDD 1 1 0

1.2. Конструирование в программе LDD. 2 0 2

2 Модуль «Базовые основы программирования

роботов»

12 3 9

2.1. Алгоритмы движения робота по траектории 4 1 3

2.2. Использование ультразвукового датчика для

обнаружения объектов

2 1 1

2.3. Обнаружение черной линии 2 2

2.4. Разработка и защита творческого проекта на

заданную тему

4 1 3

3 Модуль «Соревновательная робототехника» 32 9 23

3.1. Палитра «Мои блоки» 2 1 1

3.2. Соревнования «Кегельринг». 4 1 3

3.3. Соревнование «Кегельринг-Квадро» 4 1 3

3.4. Алгоритмы движения робота вдоль черной линии 6 2 4

3.5. Соревнование «Биатлон» 4 1 3

3.6. Соревнование «Траектория» 4 1 3

3.7. Соревнование «Лабиринт» 4 1 3

3.8. Разработка и защита творческого проекта на

заданную тему

4 1 3

4 Модуль «Переменные» 24 7 17

4.1. Случайная величина 4 2 2

4.2. Блоки датчиков. Математический блок. 4 1 3

4.3. Задачи на подсчет количества 4 1 3

4.4. Обнаружение предмета 4 1 3

4.5. Подсчет перекрестков. 4 1 3

4.6. Разработка и защита творческого проекта на

заданную тему

4 1 3

5 Модуль «Космические проекты» 46 9 37

5.1. Миссия «Активация связи» 6 1 5

5.2. Миссия «Комплектация экипажа» 6 1 5

5.3. Миссия «Освобождение робота MSL» 6 1 5

5.4. Миссия «Запуск спутника на орбиту» 6 1 5

Итого за 1 полугодие 96 25 71

2 полугодие

5.5. Повторный инструктаж по ОТ и ТБ 1 1

5.6. Миссия «Инициирование запуска» 5 1 4

5.7. Миссия «Доставка образцов пород» 6 1 5

5.8. Миссия «Обеспечение энергоснабжения» 6 1 5

5.9. Разработка и защита творческого проекта на

заданную тему

4 1 3

6 Модуль «Соревнования Hello Robot!» 92 20 72

6.1. Шорт-Трек 6 1 5

6.2. Чертежник 4 1 3

6.3. Чертежник profi 6 1 5

6.4. Сортировщик 4 1 3

6.5. Сортировщик profi 6 1 5

6.6. Траектория – квест 6 1 5

6.7. Измерение размеров объектов с помощью датчика

касания

4 1 3

6.8. Измерение размеров объектов с помощью датчика

ультразвука

4 1 3

6.9. Измерение размеров объектов с помощью датчика

цвета

4 1 3

6.10. Измерение размеров объектов с помощью среднего

мотора

4 1 3

6.11. Итоговое соревнование по подсчету объектов

разного размера

6 1 5

6.12. Массивы. Определение понятия 4 1 3

6.13. Запись в массив величин 4 1 3

6.14. Считывание из массива 4 1 3

6.15. Соревнование «Лабиринт туда и обратно» с

использованием массивов

6 1 5

6.16. Файлы 4 1 3

6.17. Запись в файл 4 1 3

6.18. Чтение из файла 4 1 3

6.19. Различные способы калибровки с использованием

файлов

4 1 3

6.20. Параллельные задачи 4 1 3

7 Итоговое занятие. Соревнование на выбор

обучающегося

4 0 4

8 Итоговое занятие. Защита проекта или

соревнование на выбор обучающегося

2 0 2

Итого за 2 полугодие 120 25 95

ИТОГО за год 216 50 166

Содержание программы

Вводное занятие

Вводный и первичный инструктажи по ОТ и ТБ. Электробезопасность, пожарная

безопасность. О компании Лего и их конструкторах. Конструирование в программе LDD.

Состав набора. Принцип названия деталей. Способы крепления деталей, колес.

Модуль «Базовые основы программирования роботов»

Теория. Алгоритмы поворота робота. Алгоритм обнаружения черной линии с

использованием переменных. Подсчет черных линий.

Практика. Движение по прямой. Движение на заданное расстояние. Прямолинейное

движение робота. Задача «Парковка». Разворот робота на заданный угол относительно центра

масс. Движение робота по спирали.

Движение до препятствия. Поиск объекта. Движение вдоль стены. Зачетное занятие

Модуль «Соревновательная робототехника»

Теория. Алгоритм создания собственного блока.

Описание соревнования «Кегельринг»: условия соревнований, условия, накладываемые

на конструкцию робота.

Описание соревнования «Кегельринг-Квадро»: условия соревнований, условия,

накладываемые на конструкцию робота.

Релейный регулятор. Пропорционально-дифференциальный регулятор. Кубический

регулятор. Регуляторы на двух датчиках цвета.

Описание соревнования «Биатлон»: условия соревнований, условия, накладываемые на

конструкцию робота.

Описание соревнования «Траектория»: условия соревнований, условия, накладываемые

на конструкцию робота.

Описание соревнования «Лабиринт»: условия соревнований, условия, накладываемые на

конструкцию робота.

Практика. Использование собственного блока с выходными параметрами.

Усовершенствование модели робота для участия в соревнованиях. Способы решения

задачи, выбор командой способа решения задачи. Программирование робота для

соревнования. Сборка и программирование собственной модели робота. Зачетное занятие

Модуль «Переменные»

Теория. Случайная величина. Единицы измерения датчиков

Практика.

Перемещение приводной платформы со случайно выбранной скоростью и в случайно

выбранном направлении с выводом случайного значения на экран.

Датчик цвета в режиме измерения яркости отраженного цвета. Значение посылается на

мощность моторов и выводится на экран.

Значение ультразвукового датчика отправляется на математический блок и умножается в

нем на 50. Результат посылается на частоту блока звука и воспроизводится тон.

Подсчитать количество нажатий на кнопку.

Посчитать количество перекрестков и т.д.

Обнаружить предмет и переместить его.

Посчитать количество найденных предметов, обработать их в зависимости от их цвета.

Зачетное занятие

Модуль «Космические проекты»

Теория. Теоретические аспекты каждой миссии. Задание для экипажа

Практика.

Миссия «Активация связи». Миссия «Комплектация экипажа». Миссия «Освобождение

робота MSL». Миссия «Запуск спутника на орбиту». Миссия «Доставка образцов пород».

Миссия «Обеспечение энергоснабжения». Миссия «Инициирование запуска». Разработка и

защита творческого проекта на заданную тему.

Модуль «Соревнования Hello Robot!»

Теория. Особенности конструкции при измерении объектов. Возможности установки

датчиков для точного измерения. Примеры использования массивов. Определение, обращение

к элементам. Поиск элемента массива. Максимальный и минимальный элемент, его номер.

Определение новой структуры. Примеры использования. Особенности программы при записи

информации в файл. Особенности программы при считывании информации из файла

Практика. Шорт-Трек. Чертежник. Чертежник profi. Сортировщик. Сортировщик profi.

Траектория – квест.

Итоговые занятие. Защита проекта или соревнование на выбор обучающегося

Условия реализации программы.

Для реализации программы в кабинете имеются образовательные конструкторы LEGO

Mindstorms EV3 (в линейке роботов LEGO для детей средних и старших классов),

компьютеры, принтер, проектор, экран, набор соревновательных полей, соревновательный

стол, набор пазлов траектории, набор клеток лабиринта.

Оценочные мероприятия (см. Приложение)

Календарный учебный график

дополнительной общеобразовательной (общеразвивающей) программы

«Робототехника»

Сроки

реализации

по годам

освоения

программы

I полугодие II полугодие Всего

учебных

недель Начало

учебного года

16 недель 20 недель

1 год 1-ый учебный

день учебного

года

36

Условные обозначения:

- учебные занятия по расписанию

- текущая аттестация

- промежуточная аттестация

- итоговая аттестация

Методическое обеспечение

Материалы и инструменты:

1. Используются сайты:

http://www.lego.com/ru-ru/mindstorms

http://gazeta.lbz.ru//2015/3/azbuka_morze.pdf

https://nic-snail.ru/

2. Используется программное обеспечение:

Windows 7

Internet Explorer

Лицензионное ПО Lego Mindstorms Education EV3, «Космические проекты»

3. Техническое обеспечение:

Компьютеры

Проектор

Наборы конструкторов Lego Mindstorms Education EV3, «Космические проекты»

Список литературы

для педагогов

1. Овсяницкая, Л.Ю. Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде

EV3: основные подходы, практические примеры, секреты мастерства / Д. Н. Овсяницкий, А.

Д. Овсяницкий. – Челябинск: ИП Мякотин И. В., 2014. – 204 с.

2. Курс «Робототехника»: методические рекомендации для учителя / Д. А. Каширин,

Н. Д. Федорова, М. В. Ключникова; под ред. Н. А. Криволаповой. – Курган: ИРОСТ, 2013. – 80

с. + CD-диск.

3. Образовательная робототехника во внеурочной учебной деятельности: учебно-

методическое пособие / Л. П. Перфильева, Т. В. Трапезникова, Е. Л. Шаульская, Ю. А.

Выдрина; под рук. В. Н. Халамова; М-во образования и науки Челябинской обл., 2011г

4. Основы лего-конструирования: методические рекомендации / В. А. Калугина,

В. А. Тавберидзе, В. А. Воробьева – Курган: ИРОСТ, 2012.

5. Робототехника в образовании / В. Н. Халамов. – Всерос. уч.-метод. центр образоват.

робототехники. — 2013. — 24 с.

6. Уроки Лего-конструирования в школе: методическое пособие / А. С. Злаказов, Г. А.

Горшков, С. Г. Шевалдина; под науч. ред. В. В. Садырина, В. Н. Халамова. – М.: БИНОМ.

Лаборатория знаний, 2011. – 120 с.: ил.

7. Учебное пособие «Основы робототехники» 5-6 класс / Д. А. Каширин,

Н. Д. Федорова, К.; под ред. Н. А. Криволаповой. – Курган: ИРОСТ, 2013. – 260 с.

8. Fischertechnik – основы образовательной робототехники: учеб.-метод. пособие /

В. Н. Халамов, Н. А. Сагритдинова. Обл. центр информ. и мат.-техн. обесп. ОУ Чел. обл. -

Челябинск, 2012. – 40 с.

для обучающихся и родителей

1. Овсяницкая Л.Ю. Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3:

основные подходы, практические примеры, секреты мастерства / Д. Н. Овсяницкий А. Д.

Овсяницкий. - Челябинск: ИП Мякотин И. В., 2014. – 204 с.

2. Робототехника для детей и их родителей / Ю. В. Рогов; под ред. В. Н. Халамова -

Челябинск, 2012. – 72 с.: ил.

3. Робототехника для детей и родителей. / Филиппов С. А. – СПб.: Наука, 2013. 319 с.

4. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 класcов / Д. Г. Копосов. – М.:

БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 286 с.: ил., [4] с. цв. вкл.

Приложение

ЗАДАНИЯ

Возрастная группа 5-8 класс

Раздел 1. Основы конструирования и механики.

Даже самые сложные механизмы можно понять, если разложить их на более

простые как кирпичики LEGO или сделать небольшую модель. Перед вами в олимпиаде

поставлена серьезная задача, не только понять из чего состоит и как двигается механизм,

но и самим придется построить конструкцию с определённой траекторией движения.

Задание 1. Узнай датчик по описанию.

В основе работы каждого датчика конструктора Lego Mindstorms EV3 лежит

физическое явление. Определите, какое описание подходит для гироскопического датчика. В

Бланке ответов укажите букву.

А) Посылая звуковые волны высокой частоты и измеряя время, за которое звук

отразится назад к датчику, определяет расстояние до находящегося перед ним объекта.

Б) Способен обнаруживать вращательное движение по одной оси, определять скорость

и угол вращения в градусах.

В) Благодаря соединительному кабелю длиной 50 см и металлическому зонду длиной

6,4 см датчик используется в проектах, для которых требуется регистрация данных о

нагревании.

Г) Способен реагировать на изменение интенсивности фонового теплового излучения в

зоне его действия. Если объект достаточного размера перемещается с достаточной скоростью,

пересекая рабочую зону такого датчика, то происходит срабатывание, и датчик подает сигнал

на электронную схему управления для выполнения того или иного действия.

Задание 2. Распознавай-ка!

Многие, кто хоть раз работал в команде, сталкивались с проблемой, что очень

сложно объяснить, как называется та или иная деталь, которую нужно

найти/убрать/добавить в модель. На самом деле, у всех деталей есть своё название, и

каждый уважающий себя конструктор просто обязан их знать. В этом задании вам

предстоит проверить, насколько хорошо вы знаете детали конструктора Lego Mindstorms

EV3.

Установите соответствие между деталью и ее названием. В Бланке ответа

укажите номер детали и букву с ее названием.

1

А Поперечный блок, размер 3x2.

2

Б Угловой блок с 3 спицами, 3x1200.

3

В Зубчатое колесо, 4 зубья.

4

Г Двойное коническое зубчатое

колесо, 36 зубьев.

5

Д Угловая балка, размер – 3x5.

6

Е Ось, размер – 2.

7

Ж Ось с головкой.

8

З Угловая балка,

размер – 4x4.

9

И Угловой соединительный штифт,

размер – 3x3.

10

К Рама, размер – 5x11.

Задание 3. Разъемная головоломка.

К каким портам, по умолчанию, подключаются моторы и датчики? Установите

соответствие. В Бланке ответов напротив номера устройства укажите букву,

соответствующую верному подключению к блоку EV3 и порт(ы), к которым подключаются

устройства.

1

А

2

3

Б

4

Задание 4. Метровый заезд.

Определите, какое количество оборотов колеса необходимо совершить роботу,

чтобы он проехал 1 метр по прямой линии, если известно, что диаметр колес робота равен

56 мм (ответ округлите до целых чисел)? В бланк ответов запишите решение и ответ.

Задание 5. Технический паспорт модели.

Каждый человек имеет паспорт, в котором записаны данные о нём. Вам предстоит

заполнить паспорт для модели, представленной на рисунке. В паспорте укажите ключевые

механизмы (это могут быть: зубчатые передачи, ременные передачи, червячные передачи и

др.), которые приводят в действие представленного робота.

Инструкцию по сборке робота можно посмотреть по адресу:

http://robotbaza.ru/blogs/blog/instruktsii-po-sborke-lego-mindstorms-ev3.

В Бланке ответов укажите наименование механизма, список составляющих его

деталей и назначение механизма.

Раздел 2. Программирование.

Программирование – это следующий уровень развития робототехника. Робот без

программы – «неживая» модель. Правильно написанная программа может указать

конструктору на ошибки в расчетах и помочь усовершенствовать модель. Предлагаем вам

решить несколько задач для программистов LEGO Mindstorms EV3.

Задание 6. Логично!

В одной из программ движения робота по траектории с использованием двух

датчиков цвета, используется команда «Логические операции». При написании этой

программы команда требует от программиста знания основ логики и построения таблиц

истинности. Вставьте в пропущенные клетки таблицы истинности логических операций

«И» и «ИЛИ» правильные значения (0 или 1, где 0 – это ложь, 1 - это истина).

Таблица истинности логической

операции «И»

a b «И»

0 0

1 0

1 0

1 1

Таблица истинности логической

операции «ИЛИ»

a b «ИЛИ»

0 0

0 1

1 0

1 1

Заполните таблицу в бланке ответов.

Задание 7. Программируем на блоке.

Настоящий робототехник всегда может понять, какой программный блок поможет

«оживить» робота. Предлагаем вам соотнести предложенные программные блоки (слева) и

программы, в которых они могут быть использованы (справа). В бланке ответов, напротив

номера блока, запишите буквы подходящих примеров.

1

А …робот, обнаружив черную линию,

останавливается…

2

Б …оказавшись на темной области поля,

робот возвращается обратно на светлую…

3

В …оказавшись на наклонной поверхности,

робот начинает ехать медленнее…

4

Г …столкнувшись с препятствием, робот

поворачивает на 90 градусов…

5

Д …обнаружив желтый кубик, робот

поворачивает на 90 градусов, проезжает

вперед 2 секунды и останавливается…

Задание 8. Через тернии к звездам.

Из перечисленных ниже команд, составьте программу для робота так, чтобы он

объехал препятствие. Траектория движения робота указана на рисунке. При составлении

программы учтите следующие условия:

1) расстояние между центрами колес равно 12 см;

2) левый мотор подключен к порту «B» блока Mindstorms EV3, а правый мотор

подключен к порту «С» блока Mindstorms EV3;

3) диаметр колес робота равен 56 мм;

4) траектория «а» равна 0,5 м;

5) траектория «в» в полтора раза больше траектории «а»;

6) траекторию «б» робот проехал за 5 минут со средней скоростью 0,1 км/ч;

7) длина траектории «г» равна сумме длин траекторий «а» и «в».

Перечень команд:

1

5

2

6

3

7

4

8

В бланк ответов запишите последовательность задач.

Задание 9. Полосатая блок-схема.

При решении задач с помощью компьютера этапом, предшествующим

непосредственному написанию программы на языке программирования, является составление

алгоритма. Одной из самых наглядных форм записи алгоритма считается графическая – в

виде блок-схем. Представление алгоритма в виде блок-схемы дает возможность определить

оптимальный алгоритм, исключить ошибки.

В этом задании вам предстоит, используя один из онлайн сервисов, составить блок-

схему для программы, написанной ниже.

1. Изучите программу

2. Выберите онлайн-сервис Перечень онлайн сервисов для построения блок-схем:

https://www.draw.io/

https://www.gliffy.com

http://live.yworks.com/graphity/

3. Составьте блок-схему по примеру в выбранном сервисе

В Бланк ответа вставьте получившуюся блок-схему (снимок экрана).

Задание 10. Творческое.

Напишите программу для передвижения модели собранной на базе Lego Mindstorms

EV3 на двух колёсах по предложенной траектории. Постарайтесь использовать как можно

меньше программных блоков. Для оценки скорости движения модели запишите видео, на

котором видно, как вы программируете свою модель, и она выполняет действие. Полученное

видео загрузите на YouTube. В Бланк ответов вставьте ссылку на запись и фото (или

скриншот) программы.

Параметры:

Размеры поля – 2000*1000 мм

Ширина черной линии – 40 мм.

Критерии оценивания:

Соответствие заданию (работает, как требуется).

Алгоритм (оптимальный, использовано минимум блоков).

Скорость (робот должен пройти траекторию менее чем за 60 секунд).

Соответствие техническим требованиям (фото программы).

Оригинальность программы.

Авторство.

Задание 11. Как это было…

1. Какое настроение у вас после выполнения

заданий?

2. Какой раздел (Основы механики,

Конструирование или Программирование) был для

вас самым лёгким?

3. Какое задание стало самым трудным

(запишите его номер)? Как вы с ним справились?

4. Где вы занимаетесь робототехникой? (в

школе, в кружке, самостоятельно, другое)

5. Сколько лет вы занимаетесь робототехникой?

ЗАДАНИЯ

Возрастная группа 9-11 класс

Раздел 1. Основы конструирования и механики.

Даже самые сложные механизмы можно понять, если разложить их на более

простые как кирпичики LEGO или сделать небольшую модель. Перед вами в олимпиаде

поставлена серьезная задача, не только понять из чего состоит и как двигается механизм,

но и самим придется построить конструкцию с определённой траекторией движения.

Задание 1. Распознавай-ка!

Многие, кто хоть раз работал в команде, сталкивались с проблемой, что очень

сложно объяснить, как называется та или иная деталь, которую нужно

найти/убрать/добавить. На самом деле у всех деталей есть своё название, и каждый

уважающий себя конструктор просто обязан их знать. В этом задании вам предстоит

проверить, насколько хорошо вы знаете детали конструктора Lego Mindstorms EV3.

Установите соответствие между деталью и ее названием. В Бланке ответа

укажите номер детали и букву с ее названием.

1

А Поперечный блок, размер 3x2.

2

Б Угловой блок с 3 спицами,

3x1200.

3

В Зубчатое колесо, 4 зубья.

4

Г Двойное коническое зубчатое

колесо, 36 зубьев.

5

Д Верхушка поворотного круга, 28

зубьев.

6

Е Ось, размер – 2.

7

Ж Двойной соединительный

штифт, размер – 3x3.

8

З Ступица 43,2x26 мм.

9

И Угловой соединительный штифт,

размер – 3x3.

10

К Ось с головкой.

Задание 2. Узнай датчик по описанию.

В основе работы каждого датчика конструктора Lego Mindstorms EV3 лежит

физическое явление. Определите, о каком датчике идет речь по описанию. В Бланке ответов

укажите наименование датчика.

1) Способен обнаруживать вращательное движение по одной оси, определять скорость

и угол вращения в градусах.

2) Посылая звуковые волны высокой частоты и измеряя время, за которое звук

отразится назад к датчику, определяет расстояние до находящегося перед ним объекта.

3) Способен реагировать на изменение интенсивности фонового теплового излучения в

зоне его действия. Если объект достаточного размера перемещается с достаточной скоростью,

пересекая рабочую зону такого датчика, то происходит срабатывание, и датчик подает сигнал

на электронную схему управления для выполнения того или иного действия.

4) Благодаря соединительному кабелю длиной 50 см и металлическому зонду длиной

6,4 см датчик используется в проектах, для которых требуется регистрация данных о

нагревании.

Задание 3. Крутой поворот.

Сколько необходимо совершить двухколесному роботу оборотов левым колесом,

чтобы повернуть вокруг правого колеса на 90 градусов, если известно, что расстояние

между центрами колес робота составляет 12 см, а диаметр колеса равен 56 мм. В бланк

ответов запишите решение и ответ. Ответ необходимо записать в точности до сотых.

Задание 4. Перетягивание каната.

Два робота тянут канат в разные стороны с силой 10 кг каждый. Что покажет

стрелка механических весов, находящихся в середине каната? В Бланке ответа укажите

букву, содержащую правильный ответ и почему вы так решили.

А) 0 кг

Б) 10 кг

В) 20 кг

Задание 5. Технический паспорт модели.

Каждый человек имеет паспорт, в котором записаны данные о нём. Вам предстоит

заполнить паспорт для модели, представленной на рисунке. В паспорте укажите ключевые

механизмы (это могут быть: зубчатые передачи, ременные передачи, кулачковый механизм,

червячные передачи и др.), которые приводят в действие представленного робота.

Инструкцию по сборке робота можно посмотреть по адресу:

http://robotbaza.ru/blogs/blog/instruktsii-po-sborke-lego-mindstorms-ev3.

В Бланке ответов укажите наименование механизма, список составляющих его

деталей и назначение механизма.

Раздел 2. Программирование.

Программирование – это следующий уровень развития робототехника. Программа

помогает "оживить" робота, заставить его двигаться. Правильно написанная программа

может указать конструктору на ошибки в расчетах и помочь усовершенствовать модель.

Предлагаем вам решить несколько задач программистов LEGO Mindstorms EV3 .

Задание 6. Первая программа

Какая из представленных программ подойдёт для движения робота по периметру

равностороннего треугольника, если известно, что:

расстояние межу центрами колес равно 15 см;

диаметр колес равен 5,6 см;

левый мотор подключен к порту «B» блока Mindstorms EV3;

правый мотор подключен к порту «C» блока Mindstorms EV3;

гироскопический датчик подключен к порту «2» блока Mindstorms EV3?

А

Б

В

Г

Задание 7. Программируем на блоке.

Настоящий робототехник всегда может понять, какой программный блок поможет

«оживить» робота. В этом задании вам необходимо выбрать блоки для составления

программы, выполняя которую робот:

начинает движение только с красной линии;

продолжает движение до линии зеленого цвета;

разворачивается на 180 градусов;

движется до линии красного цвета;

разворачивается на 180 градусов;

останавливается.

Запишите номера блоков в той последовательности, как они будут идти в программе

и параметры, которые необходимо задать.

В Бланк ответов впишите ответ в виде: цифра-параметр, цифра-параметр…

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Задание 8. Полосатая блок-схема.

При решении задач с помощью компьютера этапом, предшествующим

непосредственному написанию программы на языке программирования, является составление

алгоритма. Одной из самых наглядных форм записи алгоритма считается графическая – в

виде блок-схем. Представление алгоритма в виде блок-схемы дает возможность определить

оптимальный алгоритм, исключить ошибки.

В этом задании вам предстоит, используя один из онлайн сервисов, составить блок-

схему для программы, написанной ниже.

1. Изучите программу

2. Выберите онлайн-сервис Перечень онлайн сервисов для построения блок-схем:

3. Составьте блок-схему по примеру в выбранном сервисе

В Бланк ответа вставьте получившуюся блок-схему (снимок экрана).

Задание 9. Через тернии к звездам.

Из перечисленных ниже команд, составьте программу для робота так, чтобы он

объехал препятствие. Траектория движения робота указана на рисунке. При составлении

программы учтите следующие условия:

1) расстояние между центрами колес равно 12 см;

2) левый мотор подключен к порту «B» блока Mindstorms EV3, а правый мотор

подключен к порту «С» блока Mindstorms EV3;

3) диаметр колес робота равен 56 мм;

4) траектория «а» равна 0,5 м;

5) траектория «в» в полтора раза больше траектории «а»;

6) траекторию «б» робот проехал за 5 минут со средней скоростью 0,1 км/ч;

7) длина траектории «г» равна сумме длин траекторий «а» и «в».

https://www.draw.io/

https://www.gliffy.com

http://live.yworks.com/graphity/

Перечень команд:

1

5

2

6

3

7

4

8

В бланк ответов запишите последовательность задач.

Задание 10. Творческое.

Напишите программу, которая позволит двухколесной тележке-роботу за

кратчайшее время преодолеть трассу, двигаясь вдоль нанесённой на поле чёрной линии по

часовой стрелке. Для прохождения данной дистанции, из всех возможных датчиков, робот

может использовать только один датчик цвета. Старт робота осуществляется внутри

желтого квадрата. На финише робот должен снова располагаться внутри желтого

квадрата. Постарайтесь использовать как можно меньше программных блоков. Для оценки

скорости движения робота запишите видео, на котором видно, как вы программируете

своего робота, и он выполняет действие. Полученное видео загрузите на YouTube. В Бланк

ответов вставьте ссылку на запись и фото (или скриншот) программы.

Параметры:

Размеры поля –

2000*1000 мм

Ширина черной линии –

40 мм.

Ширина белой инверсной

линии – 40 мм.

Размеры квадрата –

300*300 мм.

Критерии оценивания:

Соответствие заданию (работает, как требуется).

Алгоритм (оптимальный, использовано минимум блоков).

Скорость (робот должен пройти траекторию менее, чем за 60 секунд).

Соответствие техническим требованиям (фото программы).

Оригинальность программы.

Авторство.

Задание 11. Как это было…

1. Какое настроение у вас после выполнения заданий?

2. Какой раздел (Основы механики, Конструирование или Программирование) был для

вас самым лёгким?

3. Какое задание стало самым трудным (запишите его номер)? Как вы с ним

справились?

4. Где вы занимаетесь робототехникой? (в школе, в кружке, самостоятельно, другое)

5. Сколько лет вы занимаетесь робототехникой?