"Отладка и программирование модели робота"

Автор: Антипина Ксения Викторовна
Должность: учитель физики
Учебное заведение: МКОУ СОШ
Населённый пункт: п. Алексеевск, Иркутская область
Наименование материала: разработка занятия по робототехнике
Тема: "Отладка и программирование модели робота"
Дата публикации: 13.01.2016







Вернуться назад       Перейти в раздел





Текстовая часть публикации

Антипина Ксения Викторовна МКОУ СОШ п. Алексеевск
Открытое занятие по робототехнике:

Аппаратная и программная отладка модели робота

«Движение по линии»

Цель занятия
: Запрограммировать модель робота «Движение по линии» с помощью среды программирования LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 и проверить работу робота на полигоне.
Задачи
: Образовательные:  Закрепить умения работы в среде программирования LEGO MINDSTORMS NXT 2.0;  Закрепить умения формулировать учебную задачу, отвечать на поставленные вопросы. Развивающие:  Развивать интерес к технике, конструированию и программированию;  Развивать умения наблюдения, технического обоснования, прогнозирования;  Развивать умения работать в группах. Воспитательные:  Прививать интерес к робототехнике;  Воспитывать культуру общения.
Форма занятия
- групповая (практическая работа).
Оборудование:
 компьютер с установленной средой программирования;  набор конструктора Lego MINDSTORMS NXT 2.0;  компьютер учительский;  проектор, доска.
Планируемые результаты:
Личностные:  формирование познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;  убежденность в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества;  формирование ценностных отношений друг к другу, учителю
.

Антипина Ксения Викторовна МКОУ СОШ п. Алексеевск Метапредметные результаты:  овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;  развитие умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами;  развитие монологической и диалогической речи, умения выражать свои мысли и способности выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать право другого человека на иное мнение;  развитие умений работать в группе с выполнением различных социальных ролей, представлять и отстаивать свои взгляды и убеждения, вести дискуссию Предметные результаты:  умения применять теоретические знания по робототехнике на практике, решать задачи на применение полученных знаний;  умения и навыки применять полученные знания для объяснения принципов действия важнейших технических устройств, решения практических задач повседневной жизни;  коммуникативные умения докладывать о результатах своей работы, участвовать в дискуссии, кратко и точно отвечать на вопросы;  читать схемы, осуществлять технологические процессы по созданию моделей.
Ход занятия:

I. Организационный момент
Учитель: Добрый день, ребята! Добрый день, уважаемые гости! Я очень рада видеть Вас на занятии по робототехнике.
II. Актуализация знаний
Для начала давайте вспомним: 1. Чем мы занимались на прошлом занятии? Учащиеся: «Мы занимались сборкой модели робота». 2. Какие задачи стоят перед нами сегодня? Учащиеся: «Запрограммировать робота с помощью специальной среды программирования NXT 2.0».
Антипина Ксения Викторовна МКОУ СОШ п. Алексеевск 3. Какой датчик мы использовали при моделировании и сборке робота? Учащиеся: «Мы использовали датчик освещенности». 4. Каково назначение и функции датчика освещенности? Учащиеся: «С помощью показаний датчика освещенности робот получает возможность выполнять действия, заданные ему программой (различие в освещенности поверхности)». 5. Какие действия может выполнить робот NXT с помощью блока «Движение»? Учащиеся: «С помощью программного блока «Движение» робот может двигаться вперед, назад, влево, вправо». 6. Каким образом можно повернуть робота на определенный угол? Учащиеся: « Нужно остановить работу одного из сервомоторов или задать сервомоторам различную мощность работы». 7. Какой тип алгоритмов будем использовать для программирования робота? Учащиеся: «Для программирования робота мы будем использовать такой тип алгоритма как «Цикл»». 8. Какую модель робота мы должны получить по окончанию проекта? Учащиеся: «По окончанию работы над проектом мы получим модель робота, которая называется «Движение по черной линии»». 9. Особенности нашего робота? Учащиеся: Робот должен пройти по замкнутой черной линии, при этом не заезжая на белую поверхность полигона». 10.Какие блоки мы будем использовать при программировании робота NXT? Учащиеся: «При программировании робота мы будем использовать такие блоки программы как «Движение», «Цикл» и «Переключатель»». 11.Какой блок изображен на экране под цифрой 1, 2, 3?
(слайд 2)
Учащиеся: «Под цифрой 1 – «Переключатель», под цифрой 2 – «Движение», под цифрой 3 – «Цикл»».
III. Практическая часть
Учитель: Приступаем к программированию нашего робота. При программировании нам следует учесть очень важные моменты (
слайд 3)
: 1. Если оба датчика над белой поверхностью, то это нормальная ситуация, в которой линия находится между датчиками, поэтому робот должен ехать прямо. 2. Если левый датчик еще над светлой поверхностью, а правый датчик уже над темной, значит, робот заехал своей правой частью на линию и ему нужно поворачивать направо, чтобы линия опять оказалась между датчиками. 3. Если левый датчик оказался над темной поверхностью, а правый еще над светлой, то для выравнивания роботу нужно поворачивать налево.
Антипина Ксения Викторовна МКОУ СОШ п. Алексеевск 4. Если оба датчика над темной поверхностью, то в общем случае, робот опять продолжает двигаться прямо. Обучающиеся приступают к работе, под руководством учителя.
1.
Учитель:
(Слайд 4)
Данная конструкция определяет, как включить моторы в зависимости от показаний датчиков в определенном месте поля, соответственно через мгновение программа должна проверить, не изменились ли показания, чтобы соответствующим образом подправить поведение моторов, а через мгновение еще раз, еще и т.д. Поэтому она должна быть помещена в цикл, который будет обеспечивать такую повторяющуюся проверку. Для того чтоб вся программа выполнялась неоднократно данный цикл помещаем внутрь еще одного цикла. Настраиваем цикл: на панели настройки выбираем пункт
Управление

Постоянно
. Учащиеся выполняют настройку блока программы «Цикл».
2.
Учитель: Теперь выбираем какой датчик будет опрашиваться первым. Это не имеет большого значения, поэтому пусть будет левый. Необходимо определить, над светлой или над темной он поверхностью. Для этого используем блок «Переключатель». В панели настройки выбираем:
Управление

Датчик освещенности

Порт 1

Освещенность меньше 50. (Слайд 5)
Учащиеся выполняют настройку блока программы «Переключатель». Учитель: Это действие еще не позволяет сказать в какую сторону роботу надо ехать. Но оно разделит состояния, перечисленные выше, на две группы: (I, II) для верхней ветви и (III, IV) для нижней. В каждой из групп теперь по два состояния, поэтому необходимо выбрать какое-то из них. Если внимательно посмотреть на первые два состояния I и II, то они отличаются положением правого датчика - в одном случае он над светлой поверхностью, в другом - над темной. Именно это и определит выбор, какое действие предпринять.
3.
Учитель: Теперь нужно вставить блоки, определяющие поведение моторов: верхняя ветвь вложенного условия определяет комбинацию "оба датчика на светлом", верхняя - "левый на светлом, правый на темном". Для этого нам необходимы еще два блока «Переключатель». Приступаем к настройке этих блоков:
Управление

Датчик освещенности

Порт

2

Освещенность меньше 50.
Учащиеся проводят настройку блоков.
(Слайд 6)

4.
Учитель: Получившиеся две ветви наполняются блоками движения. Верхняя ветвь отвечает за состояние "левый на темном, правый на светлом", а значит в меню настройки данных блоков выбираем: 1.
Порт В

Движение вперед

Мощность 50

Ограничения нет
.
Антипина Ксения Викторовна МКОУ СОШ п. Алексеевск
2.

Порт С

Движение вперед

Мощность 50

Ограничения нет.
Учащиеся проводят настройку блоков. Учитель:Нижняя ветвь условия отвечает за "оба датчика на темном". Настроим блоки программы, находящиеся в этой ветви: 1.
Порт В

Стоп.

2.

Порт С

Движение вперед

Мощность 50

Ограничения нет.
Учащиеся проводят настройку блоков. Учитель: Нижняя ветка основного условия отвечает за другую группу состояний III и IV. Эти два состояния также отличаются друг от друга уровнем освещенности, который улавливает правый датчик. Значит, он будет определять выбор каждого из них. По верхней ветви условия устанавливаем параметры: 1.
Порт С

Движение вперед

Мощность 50

Ограничения нет
.
2.

Порт В

Движение вперед

Мощность 50

Ограничения нет.
Учащиеся проводят настройку блоков. По нижней ветви:
1.

Порт С

Стоп
.
2.

Порт В

Движение вперед

Мощность 50

Ограничения нет.

(Слайд 7).
Учащиеся проводят настройку блоков. 5. Загружаем написанную программу в микрокомпьютер.
(Слайд 8)
Учащиеся подключают микрокомпьютер к компьютеру с помощью USB кабеля.
IV. Тестирование робота на поле (Слайд 9).
Учитель: Приступаем к тестированию нашего робота на полигоне. Учащиеся тестируют работу робота. При сбоях в работе проводится разбор и исправление учащимися ошибок программы с помощью файла
Proverka.

rbt
, который находится на рабочих столах компьютеров учащихся.
V. Подведение итогов занятия. Рефлексия
1. Что в работе вызвало у вас затруднения? 2. Что наоборот далось очень легко? 3. Где в дальнейшем могут быть использованы знания, полученные вами сегодня на занятии? Спасибо за продуктивную работу! Сегодня Вы очень хорошо поработали! До новых встреч, ребята!
(Слайд 10)

Антипина Ксения Викторовна МКОУ СОШ п. Алексеевск