Ученики на Учителя.com


Конспект урока робототехники "Движение по линии: релейный регулятор"

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение –
средняя общеобразовательная школа №4 город Асино Томской области
Конспект урока робототехники
на тему:
«Движение по линии: релейный регулятор»
учитель информатики и робототехники
Кривенцов Л.А.,
высшая квалификационная категория
2017
Движение по линии: релейный регулятор
________________________________________________________________________________________
Кривенцов Леонид Александрович МАОУ СОШ №4 г. Асино
- 2 -
Конспект урока на тему: «Движение по линии: релейный регулятор»
Урок из курса робототехники, раздел – «Датчики». На уроке ученики строят
робота, используя датчик освещенности, из конструктора LEGO Mindstorms 9797. Затем
составляют в среде программирования NXT-G программу, загружают ее в робота и
демонстрируют выполнение составленной программы. Далее обучающиеся
модифицируют программу, добиваясь при этом большей скорости движения робота. В
конце урока проходят минисоревнования.
Цели:
• ознакомление с робототехникой с помощью конструктора LEGO
Mindstorms 9797;
• ознакомление с датчиком освещенности, принципом его работы
конструктора LEGO Mindstorms 9797;
• систематизация знаний по теме «Алгоритмы» (на примере составленной
программы для работы Робота NXT);
• усвоение понятий алгоритм, исполнитель, дать представление о
составлении простейших алгоритмов в среде NXT-G.
В ходе занятия обучающиеся должны продемонстрировать следующие
результаты в виде универсальных учебных действий:
− Регулятивные:
− систематизировать и обобщить знания по теме «Алгоритмы» для успешной
реализации алгоритма работы собранного робота;
− Научиться программировать роботов с помощью среды программирования
NXT-G.
− Познавательные:
− Изучение робототехники, знакомство с датчиком освещенности, создание
собственного робота, умение программировать с помощью среды программирования
NXT-G;
− экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных
факторов на скорость движения робота.
− Коммуникативные: развить коммуникативные умения при работе в группе или
команде.
− Личностные: развитие памяти и мышления, возможность изучения
робототехники в старших классах.
Движение по линии: релейный регулятор
________________________________________________________________________________________
Кривенцов Леонид Александрович МАОУ СОШ №4 г. Асино
- 3 -
Тип урока: комбинированный
Вид урока: практическая работа
Оборудование: мультимедиа проектор, секундомеры, конструктор LEGO Mindstorms
9797 (5 шт.), в набор которого входят 431 элемент, включая программируемый блок
управления NXT, 3 сервомотора, датчики звука, расстояния, касания и освещенности.
План урока:
1. Организационный момент (2 мин)
2. Повторение теоретического материала предыдущего урока (5 мин)
3. Практическая работа: разработка алгоритма для робота (21 мин)
4. Подведение итогов урока. Минисоревнования. Рефлексия (10 мин)
5. Этап информации о домашнем задании (2 мин)
Ход урока:
I. Организационный момент.
Проверка присутствующих. Раздача роботов, собранных на прошлом уроке.
Учитель: Добрый день, ребята! На прошлом уроке мы с вами собирали
трехколесных роботов, используя датчик освещенности.
Сегодня мы продолжим изучение темы «Датчики», познакомимся с одним из
самых распространенных исполнителей алгоритмов «вживую» - настоящим роботом,
составим для него простейшую программу для движения по линии. Затем будем
изменять параметры программы, чтобы добиться большей скорости движения. А в конце
урока проведем минисоревнования, чтобы выяснить, чей робот едет быстрее.
II. Повторение теоретического материала предыдущего урока.
Учитель: Ребята, на прошлом уроке мы рассмотрели простейший алгоритм
движения (мы его назвали «Алгоритм №1») по линии и собрали роботов. Прежде чем
начать составлять программу, давайте ответим на следующие вопросы:
1. Что выполняет датчик освещенности?
2. На какой высоте от поверхности поля и под каким углом лучше всего его
крепить?
3. По какой траектории едет робот при исполнении простейшей программы
(алгоритм №1) движения по линии и почему?
4. Что такое средняя освещенность и по какой формуле она рассчитывается?
Обучающиеся отвечают на предложенные вопросы, а учитель демонстрирует
правильные ответы на слайдах.
Движение по линии: релейный регулятор
________________________________________________________________________________________
Кривенцов Леонид Александрович МАОУ СОШ №4 г. Асино
- 4 -
III. Практическая работа: разработка алгоритма для робота
Учитель: Теперь давайте обратимся к нашим роботам (на данном уроке это
трехколесные роботы, созданные по принципу робота-пятиминутки, которые мы
собирали на прошлом занятии). Предлагаю вам составить для них программу для
движения по линии (релейный регулятор) и продемонстрировать ее выполнение.
Рекомендации: Показания датчиков снимаются на учительском компьютере, т.к.
там расположено поле (или в другом более удобном месте, которое выберет учитель) и
уровень освещенности может меняться. Стоит обратить внимание на погоду: при
солнечной погоде необходимо затемнить окна и постараться создать максимально
равномерный уровень освещенности хотя бы в зоне расположения поля с траекторией
движения.
Учитель: Сначала определим, какие команды нам понадобятся, как и какие
сервомоторы должны вращаться и, какое время, а также последовательность
выполнения команд. Также нам предстоит откалибровать датчик освещенности: снять
показания датчика на самом светлом и самом темном (на линии) месте поля для расчета
средней освещенности, на которую будет ориентироваться робот при движении.
Средний уровень освещенности будем рассчитывать по формуле:
Iср=(Iсв+Iтем)/2
Далее нам это значение понадобится в переключателе, настроенном на датчик
освещенности.
Примечание: возможные причины, по которым обучающиеся не смогут снять
показания с датчика освещенности:
1. Не включен блок NXT.
2. Не загружена пробная программа.
3. Номер порта датчика в программе не соответствует номеру порта датчика на
роботе.
Движение по линии: релейный регулятор
________________________________________________________________________________________
Кривенцов Леонид Александрович МАОУ СОШ №4 г. Асино
- 5 -
Задание 1: написать программу релейного регулятора (алгоритм №1) для
движения по линии.
Правильный вариант:
Примечание: скорость движения в каждом отдельном случае будет разная во всех
группах, т.к. расположение датчиков скорее всего будет разное (конструкционное
различие). А также, точность измерений тоже будет разная.
Траектория движения робота будет следующая:
Задание 2: изменить созданный алгоритм таким образом, чтобы скорость
движения робота по заданной траектории увеличилась, а амплитуда линии движения
уменьшилась (стала более сглаженной).
Правильный вариант:
Примечание: в представленном в задании 1 алгоритме, вместо остановки колес, их
включаем, но с очень маленькой мощностью (например 10). Скорость же другого колеса
выставляется максимальной – 100. Подбирая мощность медленно вращающегося колеса,
можно добиться большей скорости движения, используя данный алгоритм.
Движение по линии: релейный регулятор
________________________________________________________________________________________
Кривенцов Леонид Александрович МАОУ СОШ №4 г. Асино
- 6 -
Траектория движения робота будет следующая:
IV. Подведение итогов урока. Минисоревнования. Рефлексия.
Итак, ребята, давайте подведем итоги нашей работы. Для этого мы проверим, какое
время требуется каждому роботу для проезда линии на нашем поле. Приготовьте
секундомеры и по очереди запускаем роботов.
В ходе данного мероприятия командам присваиваются места: 1,2,3,4,5.
Возможно награждение команд грамотами (см. Приложение).
V. Этап информации о домашнем задании.
Запишите домашнее задание: Изобразить рассмотренный на уроке алгоритм в
виде блок-схемы.
Задание обязательно будет оценено!
Спасибо за урок! До свидания, ребята.
Список использованных текстовых и графических источников:
1. http://nnxt.blogspot.ru/2010/11/blog-post_21.html
2. Инструкция для работы с комплектом LEGO Mindstorms 9797.
3. Инструкция по сборке робота-пятиминутки авторская.
4. Изображения из среды программирования NXT-G и фото роботов авторские.
Скачать материал

Информатика - еще материалы к урокам: