Введение в робототехнику (годовая программа)

Занятие 1

Первое знакомство

• Определение робота.
• История развития роботов.
• Роботы LEGO MINDSTORMS NXT 2.0.
• Соревнования роботов: фото и видео о роботах.
• Фестивали, олимпиады мобильных роботов.
• Знакомство с конструктором.
• Интерактивный сервомотор.
• Программирование NXT.
• Алгоритм движения робота.
• Расчёт угла поворота и пройденного пути в базовой модели.

Занятие 2-3

Первый робот

• Подключение источников питания.
• Подключение моторов и датчиков.
• Тестирование датчиков и сервомоторов.
• Главное меню NXT.
• Датчики света и цвета.
• Калибровка датчика цвета.
• Основные понятия оптики (природа света, отражение, преломление, рассеивание).

Занятие 4-5

Основы движения

• Подключение NXT к компьютеру через USB-порт.
• Интерфейс программного обеспечения.
• Палитра программирования.
• Передача программ на NXT.
• Запись программ в NXT и автономное выполнение.
• Тестирование и корректирование программы.
• Разработка алгоритма движения робота вокруг препятствия c ограничениями.
• Тестирование и корректирование программы.
• Понятие ошибки.

Занятие 6-7

Основы выбора

• Понятие условных конструкций.
• Разбор условных конструкции NXT.
• Циклы и условия.
• Разработка алгоритма, написание программы.
• Алгоритм движения робота в цикле.
• Алгоритм движения по таймеру.

Занятие 8-9

Датчик цвета

• Цветовая модель RGB.
• Датчик цвета и его режимы.
• Разработка и настройка робота, реагируещего на цвет видимой поверхности.
• Постановка задачи для разработки движение по выбранному цвету.
• Постановка задачи для разработки алгоритма движения по линии с одним и двумя датчиками цвета».
• Тестирование и корректирование программы.

Занятие10-11

Движение по линии

• Подключение NXT к компьютеру через USB-порт.
• Интерфейс программного обеспечения.
• Палитра программирования.
• Передача программ на NXT.
• Запись программ в NXT и автономное выполнение.
• Алгоритм движения по линии с двумя условиями.
• Алгоритм движения по линии с двумя датчиками цвета.
• Движение с пропорциональным регулятором.

Занятие 12

Объезд препятствий

• Установка и настройка датчика ультразвука.
• Основные понятия звука (волновая природа звука, распространения звуковых вон в средах, эхолокация).
• Разработка и настройка робота «Исследователь».
• Разработка алгоритма, написание программы.
• Тестирование и корректирование программы.
• Разработка алгоритма движения робота вокруг препятствия.
• Тестирование и корректирование программы.

Занятие 13-14

Прохождение лабиринта

• Постановка задачи для разработки алгоритма «прохождения лабиринта».
• Правила прохождения лабиринта.
• Виды и история лабиринтов.
• Разработка алгоритма с одним датчиком ультразвука, написание программы.
• Тестирование и корректирование программы.
• Соревнование на скорость прохождения лабиринта среди учащихся.

Занятие 15-16

Датчики касания

• Установка и настройка робота с датчиком касания.
• Работа с переменными.
• Разработка алгоритма подсчета количества нажатий.
• Разработка алгоритма прохождения лабиринта с датчиком касания и датчиком ультразвука.
• Тестирование алгоритма и программы.

Занятие 17-18

Робот для кегельринга

• Постановка задачи для разработки алгоритма «соревнование Кегельринг».
• Разработка алгоритма и программы «кегельринг» для сбивания кеглей без учета их цвета.
• Корректировка алгоритма и программы.
• Разработка алгоритма и программы «кегельринг» для сбивания кеглей нужного цвета.
• Разработка алгоритма «кегельринг» с использованием энкодера мотора.
• Корректировка алгоритма и программы.

Занятие 19

Механическая передача

• Понятие механической передачи.
• Расчет механической передачи по количеству зубцов в шестеренках.
• Виды передачи, понятие редуктора, мультипликатора.
• Изготовление волчков с пусковым механизмом с различным передаточным отношением.
• Исследование зависимости параметров движения (времени, скорости) от системы запуска и передаточного отношения.
• Возвратно – поступательное движение, маятник Капицы, кривошипно – шатунный механизм.

Занятие 20-21

Шагающий робот

• Постановка задачи для сборки шагающего робота.
• Сборка одномоторного шагающего робота.
• Настройка алгоритма движения шагающего робота.
• Улучшение базовой модели шагающего одномоторного робота за счет изменения механической передачи.
• Корректировка алгоритма и программы.

Занятие 22-23

Робот для транспортировки предметов

• Постановка задачи для разработки алгоритма «транспортировка предметов».
• Виды захватов на основе моторов NXT.
• Сборка робота с захватом и датчиком цвета.
• Разработка алгоритма для движения по линии.
• Корректировка алгоритма и программы.
• Разработка алгоритма робота очистителя (прочесывание местности в заданном квадрате).
• Корректировка алгоритма и программы.

Занятие 24-27

Робот-сумоист

• Постановка задачи для разработки алгоритма «робот-сумоист».
• Корректировка алгоритма и программы.
• Первый тур соревнования роботов.
• Подведение итогов.
• Корректировка алгоритма и программы.

Занятие 28

Экзамен