Введение 3
1 Робототехника в школе 5
1.1 Роль робототехники в современном мире 5
1.2 Актуальность робототехники в школах 8
1.3 Робототехника в образовательном процессе 11
2 Образовательная робототехника на базе конструктора Arduino . 14
2.1 Платформа Arduino 14
2.2 Программирование роботов на базе Arduino 16
2.3 Особенности сборки квадрокоптера 19
3 Разработка курса “Конструирование и программирование квадрокоптера на базе Arduino” 22
3.1 Программирование 22
3.2 Конструирование квадрокоптера 30
3.3 Особенности управления 33
Заключение 43
Библиографический список 44
В современном мире роль робототехники для человечества набирает большие обороты. Разработка автоматизированных технических систем, а в дальнейшем их модификация являются «двигателем» развития производства, поэтому тема робототехники, как прикладной науки, весьма актуальна. При работе с робототехникой, как правило, пользуются платформой Arduino - удобной платформой быстрой разработки электронных устройств. Устройства на данной базе могут получать информацию об окружающей обстановке благодаря различным датчикам, а также могут управлять различными исполнительными устройствами. В качестве примера такой робототехники, реализованной на платформе Arduino, был использован квадрокоптер.
Один из полезных вкладов в конструирование квадрокоптеров внес В.С. Яценков [1]. Так, в данной работе детально-изложены практические аспекты самостоятельного изготовления и эксплуатации квадрокоптеров. Применение практических проектов изложено М.В. Момот [2], где в качестве реализации при построении мобильных роботов была выбрана платформа Arduino. В монографии B. Davies [3] продемонстрировано пошаговое построение и конструирование дронов. Также не менее интересными оказались электронные ресурсы по программированию квадрокоптеров [4]-[6].
Цель работы: создать методическое пособие для преподавателей информатики по курсу «Конструирование и программирование квадрокоптера на базе Arduino» для реализации в образовательных учреждениях.
Для достижения цели были поставлены задачи:
1. Найти и изучить необходимый материал для создания проекта на базе «Arduino»;
2. Собрать физическую модель и выявить сложности при сборке;
3. Составить инструкцию по технике безопасности для учеников и преподавателей;
4. Сформировать материал для понимания учениками старшего класса.
Содержание работы изложено в трех главах: первый параграф на тему «Робототехника в школе» - ознакомительный, дается определение понятия робототехника, рассматривается актуальность данной темы как в школе, так и в образовательном процессе в целом. Далее, следует параграф 2, в котором
продемонстрированы: платформа Arduino, а также программирование роботов на данной базе, в качестве завершения параграфа 2 была рассмотрена особенность сборки квадрокоптера. Основным результатом работы является разработка курса «конструирования и программирования» квадрокоптера, который изложен в 3 параграфе. Также, в качестве приложений данной работы приводятся фото (видео) файлы по управлению квадрокоптером.
Основными результатами проведенной работы являются:
1. Убрана физическая модель - квадрокоптер, на основе полученных знаний по созданию проекта на платформе «Arduino», выявлены сложности при сборке и запуске;
2. Сформулирован материал для понимания данного проекта учениками старшего класса;
3. Составлена инструкция по технике безопасности как для учеников, так и для преподавателей;
4. Создано методическое пособие для преподавателей информатики «Конструирование и программирование квадрокоптера на базе Arduino» для реализации в образовательных учреждениях.
Полученные результаты могут быть использованы как на практике при сборке, запуске летающих дронов, таки в теории - в ознакомительных целях, при использовании преподавателями данного пособия. Некоторые результаты были доложены на ежегодном студенческом фестивале "Наука 0+".
Таким образом, задачи, поставленные в квалификационной работе выполнены.
