Робототехника 1

Предмет робототехники – это создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных на них технических систем и комплексов различного назначения.

Робототехника – это проектирование и конструирование всевозможных автоматических механизмов – мобильных роботов, имеющих модульную структуру и оснащёнными универсальными микроконтроллерами.

Для создания компьютерной программы, по которой будет действовать модель, используется язык программирования Arduino/C++.

Образовательная программа по робототехнике – это один из интереснейших способов изучения компьютерных технологий и программирования. Во время занятий учащиеся научатся проектировать, создавать и программировать роботов. Командная работа над практическими заданиями способствует глубокому изучению современных роботов, а визуальная программная среда позволит легко и эффективно изучить алгоритмизацию и программирование.

В распоряжении обучающихся предоставлены образовательные наборы на базе ARDUINO, оснащённые специальными микроконтроллерами, позволяющими создавать программируемые модели роботов и различные автоматические устройства. С их помощью обучаемый, например, может запрограммировать робота на выполнение конкретных функций.

Дополнительным преимуществом изучения робототехники является создание команды единомышленников и её участие в конкурсах и олимпиадах по робототехнике, что значительно усиливает мотивацию обучающихся к получению знаний

преподаватели

Душин Илья Сергеевич

Содержание программы

  • Тема 1. Вводное занятие (1 ч.)

    Теория: Значение роботов в жизни людей. Достижения в области робототехники и автоматизации. Порядок и план работы творческого объединения. Первичный инструктаж по технике безопасности. Инструктаж по пожарной безопасности и охране труда. Правила поведения на рабочем месте. Основные приёмы работы, пользование инструментом и оборудованием на рабочем месте. Основные правила культуры и безопасности труда на рабочем месте. Размещение инструмента, оборудования и изготовляемой продукции на рабочем месте. Хранение готовых изделий. Общие правила, обеспечивающие пешеходу безопасность на дороге. Правила перехода в местах остановок маршрутных транспортных средств. Анализ причин, способствующих возникновению дорожно-транспортных происшествий с участием детей-пешеходов. Безопасность в каникулы.Тема 2. Теория электричества. Закон Ома. УГО и маркировка электронных компонентов (3 ч.)

    Теория: Что такое электрический ток, условия возникновения электрического тока, токопроводящие материалы их особенности, закономерности положения металлов в таблице Менделеева, условия протекания электрического тока на примере простейшей цепи. Закон Ома для участка цепи, базовый расчёт электрических параметров цепи.

    Практика: Зарисовка схем и моделей. Проведение практического зачёта по закону Ома для участка цепи, моделирование схемы в программе – симуляторе электроники.

    Тема 3. Работа с электронными приборами (мультиметр, лабораторный блок питания, осциллограф) (7 ч.)

    Теория: Техника безопасности. Единицы измерения и величины. Навыки управления лабораторный блоком питания, мультиметром и осциллографом.

    Практика: Работа с осциллографом, мультиметром и лабораторным блоком питания. Проверка целостности соединений. Показ формы импульса на примере простого генератора.

    Тема 4. Схемотехника. Монтаж радиокомпонентов на макетную плату. Чтение электрических схем (19 ч.)

    Теория: Устройство макетной платы и принцип её работы. Внешний вид и назначение базовых радиокомпонентов. Принципиальная схема. Чтение принципиальной схемы на примере мультивибратора.

    Практика: Сборка электрических цепей из различных радиокомпонентов на макетной плате.

    Тема 5. Сборка и отладка электронных устройств на макетной плате (7 ч.)

    Теория: Токи на участках электрической цепи. Применение Закона Ома.

    Практика: Сборка обучающих электрических устройств на макетной плате: Азбука Морзе, Светофор, RGB-маяк, RC-цепь, Транзистор, Мультивибратор, Триггер, 7-сегментный индикатор, Таймер на NE555.

    Тема 6. Основы работы с ПК. Знакомство с программой KiCAD EDA. (13 ч.)

    Теория: Устройство ПК. Основы безопасной работы. Операционная Система.

    Практика: Интерфейс операционной системы. Основные файловые операции. Базовые приложения: текстовый редактор, архиватор, браузер, проводник. Интерфейс и инструменты программы KiCAD. Создание принципиальных схем в программе KiCAD.

    Тема 7 Проектирование и изготовление печатных плат в KiCAD EDA (13 ч.)

    Теория: Техника безопасности. Знакомство с печатной платой.

    Практика: Создание сквозного проекта в программе KiCAD. PCB-файл и его 3D отображение. Изготовление проекта на фрезеровальном станке.

    Тема 8. Основы работы с инструментом: кусачки, дрель, термоклеящий пистолет и т.п. (15 ч.)

    Теория: Техника безопасности. Знакомство с различными инструментами и их назначением.

    Практика: Зачистка проводов, сверление отверстий, склейка материалов. Типы соединений.

    Тема 9. Беседа о ПДД (1 ч.)

    Теория: Общие правила, обеспечивающие пешеходу безопасность на дороге. Правила перехода в местах остановок маршрутных транспортных средств. Анализ причин, способствующих возникновению дорожно-транспортных происшествий с участием детей-пешеходов. Безопасность в каникулы.

    Тема 10. Сборка, отладка, диагностика и поиск неисправностей электрических схем на печатных платах (11 ч.)

    Теория: Техника безопасности при создании и монтаже радиокомпонентов на печатной плате. Основные правила монтажа. Диагностика и поиск неисправностей. Тестирование собранного устройства.

    Практика: Монтаж радиокомпонентов на печатную плату. Тестирование, поиск и устранение неисправностей. Сборка на примере платы "Мультивибратор«.

    Тема 11. Проект «Мультивибратор» (5 ч.)

    Теория: Принцип работы мультивибратора как генератора электрических импульсов.

    Практика: Изготовление и монтаж платы. Диагностика и устранение неисправностей.

    Тема 12. Проект «Гирлянда» (5 ч.)

    Теория: Знакомство с принципом работы электрической гирлянды.

    Практика: Сборка платы. Диагностика и устранение неисправностей.

    Тема 13. Проект «Музыкальный инструмент» (7 ч.)

    Теория: Знакомство с принципом работы электронного музыкального инструмента. Микросхема NE555.

    Практика: Изготовление и монтаж платы. Диагностика и устранение неисправностей.

    Тема 14. Проект «Колесо фортуны» (9 ч.)

    Теория: Знакомство с принципом работы электронной игры «Колесо фортуны». Микросхемы NE555 и CD4017.

    Практика: Изготовление и монтаж платы. Диагностика и устранение неисправностей.

    Тема 15. Беседа о правилах дорожного движения (1 ч.)

    Теория: Правила перехода в местах остановок маршрутных транспортных средств. Анализ причин, способствующих возникновению дорожно-транспортных происшествий с участием детей-пешеходов. Безопасность в каникулы.

    Тема 16. Проект «Arduino Developing Board» (25 ч.)

    Теория: Устройство платы Arduino Developing Board.

    Практика: Изготовление платы Arduino Developing Board. Проверка работоспособности.

    Тема 17: Заключительная конференция (2 ч.)

    Теория: Подведение итогов.

     

Цели программы

Цель программы – создание условий для формирования у учащихся теоретических знаний и практических навыков в технических видах творчества, развитие конструктивного мышления средствами робототехники, раскрытие научно-технического и творческого потенциала личности учащегося, формирование ранней профориентации.

 

Результат программы

 Знать:

основные компоненты и модули образовательных наборов;
основы работы с ПК, устройство ПК;
как использовать созданные электронные устройства;
как самостоятельно решать технические задачи в процессе проектирования и создания электронных устройств (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приёмы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);
принцип работы простых электронных устройств;
принципиальные схемы для различных электронных устройств;
как изменять принципиальные схемы при необходимости;
назначение используемых контрольно-измерительных инструментов и лабораторных приборов;
как демонстрировать технические возможности электронных устройств.

Уметь:
самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приёмы и опыт конструирования с использованием специальных элементов и т.д.);
создавать действующие модели электронных устройств на основе образовательных наборов;
создавать собственные электронные устройства;
корректировать принципиальные схемы при необходимости.
использовать контрольно-измерительные приборы в процессе творческой деятельности;
использовать ручной инструмент и лабораторный блок питания;
использовать компьютерное программное обеспечение в процессе работы над творческими проектами. Компьютерную среду (операционную систему), включающую в себя программу Fritzing и среду сквозного проектирования KiCAD EDA.

Особые условия проведения

Компьютерный класс

В распоряжении обучающихся предоставлены образовательные наборы на базе ARDUINO, оснащённые специальными микроконтроллерами.

Материально-техническая база

Компьютеры, соединённые в локальную сеть с выходом в Интернет
Макетная плата
Компьютер преподавателя
Проектор или большой монитор
Маркерная или школьная доска
Лазерный принтер МФУ
Образовательный набор Arduino или "Arduino Rich Uno R3"
Набор электрических компонентов
Набор инструментов
Экран 1602
Аналоговый термометр
Потенциометр
Кнопка
8×8 матрица с MAX7219
RGB-светодиод
RGB-лента (3 s.)
Инфракрасный дальномер Sharp (10-80 см)
Механический манипулятор
ЖК-дисплей 1602
Датчик Холла
ИК-приемник
Комплект соединительных перемычек
Ультразвуковой дальномер HC-SR04
Сервопривод SG90
Датчик движения
Датчик отражения
Датчик препятствия
Модуль Bluetooch HC-05
Платформа Arduino Mobile Robot
3D принтер
Мультиметр
Осциллограф
Клеящий пистолет
Ручная дрель
Лабораторный блок питания
Фрезеровальный станок