Введение 3
1 Разборка и изучения основных деталей робототехники 4
1.1 Введение в Arduino 4
1.2 Серводвигатель 6
1.2.1 Описание и принцип работы 6
1.2.2 Функционал библиотеки Servo 10
1.3 Инфракрасный датчик движения 11
1.4 Ультразвуковой датчик расстояния 15
1.5 Конструкция робота-жука 19
1.6 Математическая модель 21
1.7 Алгоритм движения робота 22
1.8 Схема подключения и программа робота 23
2 Глава 2 Система серводвигателей с четырьмя степенями свободы 27
2.1 Описание конструкции робота 27
2.2 Плата расширения 28
2.3 Сборка робота 30
2.4 Математическая модель 32
2.5 Алгоритм движения робота 33
2.6 Подключение к плате Arduino и программирования скетча 34
3 Глава 3 Управление роботом с помощью беспроводной передачи данных 38
3.1 Описание конструкции робота 38
3.2 Модуль Bluetooth НС-06 39
3.3 Кнопка 43
3.4 Сборка робота 47
3.5 Создание приложения для телефона 50
3.6 Алгоритм движения робота 54
3.7 Подключение и программа робота 55
Заключение 61
Литература
В настоящее время в России широко распространены кружки робототехники для до-школьников и учащихся начальной школы. В своей работе данные кружки, как правило, используют популярные образовательные конструкторы для детей. Методики обучения конструированию и программированию роботов с помощью таких конструкторов широко известны и доступны практически каждому учителю информатики. Однако необходимость в создании новых методических решений в данном направлении не исчезает. Это обусловлено рядом причин:
1. техническая база образовательных конструкторов совершенствуется,
2. появляются новые конструкторы;
3. в силу своей универсальности готовые методики не способны учесть индивидуальные запросы всех учащихся и учителей.
Целью работы является разработка методических материалов для практического курса по основам конструирования и программирования роботов.
Учебный курс рассчитан на учащихся средней школы начиная с 7 класса. Курс может быть использован учителем информатики во внеурочной деятельности, а также в качестве основы для элективного курса. Кроме того, при желании, по материалам курса учащиеся смогут самостоятельно сконструировать простейших роботов.
Данный курс может стать стартовой базой для учащихся на пути изучения робототехники. Также курс призван способствовать развитию навыков учащихся по конструированию, 3D моделированию и программированию.
В качестве технической базы курса была выбрана платформа Arduino. Как одна из доступных и гибких на сегодняшний день образовательных робототехнических платформ. Кроме того, при выборе этой платформы учитывалась возможность развития навыков программирования на си-подобном языке.
В отличие от многих существующих на данный момент учебных курсов по Arduino (см. например [20, 21]) при создании данного курса была предпринята попытка начать изучение платформы Arduino параллельно с созданием первого робота. Поскольку в робототехнике главной мотивационной составляющей для ребенка является создание своего собственного робота. Если эта потребность не реализуется, то мотивация ребенка к изучению робототехники снижается и со временем может исчезнуть. Поэтому одна из задач учителя - непрерывно подкреплять мотивацию учащихся, открывая им новые возможности для самореализации.
В настоящем курсе предлагается ряд проектов, которые смогут стать основой для развития творческой и исследовательской деятельности учащихся в области создания собственных роботов. Отметим, что не смотря на то, что все технические решения на-стоящей работы реализуются на базе платформы Arduino, при необходимости они могут быть переработаны и для другой аналогичной платформы.
Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. В каждой главе приводится описание одной из частей курса.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы был создан практический начальный курс по основам конструирования и программирования роботов.
Разработанный курс может быть использован учителем информатики во внеурочной деятельности, а также в качестве основы для элективного курса. Кроме того, при желании, по материалам курса учащиеся смогут самостоятельно сконструировать простейших роботов.
Материалы курса оформлены в виде методического пособия, курса было сконструировано три робота.
Данный курс может стать стартовой базой для учащихся на пути изучения робототехники. Также курс призван способствовать развитию навыков учащихся по конструированию, 3D моделированию и программированию.
