Практикум по основам робототехники. Задачи для Lego mindstorms nxt и ev3. Учебно-методическое пособие

прохождения всей траектории робот возвращается в вершину, отмеченную красной деталью.

13. Робот двигается прямолинейно. Оператор поворачивает робота.

Робот издает звуковой сигнал, возвращается к первоначальному направлению движения и продолжает движение, но уже с ускорением. При решении задачи использовать гироскоп.

14.Робот находится в центре квадрата, в вершинах которого расположены некоторые объекты. При изменении положения одного из объектов робот движется к нему. При дальнейшем перемещении объекта робот следует за ним на определенном расстоянии.

15.Робот движется на определенном расстояние от стены, вдоль которой расположены некоторые объекты. Найдя свободный участок подходящего размера, робот выполняет парковку.

16.Собрать робота-манипулятора, перемещающего кубики в корзину.

Кубики и корзина расположены по разные стороны от робота. Робот не

является мобильным.

17.На трассе расположены кубики разных цветов. Робот должен сдвинуть с трассы желтые кубики, а остальные оставить без изменения. Трасса не содержит перекрестков и инверсий.

18.Вдоль трассы расположены кубики разных цветов. Трасса не содержит перекрестков и инверсий. Робот перемещается по трассе и запоминает количество кубиков каждого цвета. Проехав всю трассу, робот останавливается и выводит информацию по кубикам на экран.

19.Робот движется вдоль стены, на которой расположены кубики разных цветов. Роботу необходимо собрать все красные кубики.

20.Перед роботом находятся 2 кубика разных размеров и цветов. Роботу необходимо вывести на экран (подать соответствующий звуковой сигнал)

название цвета меньшего из кубиков.

21. Оператор показывает роботу кубик определенного цвета, а затем помещает кубик в «кузов» робота. Робот начинает движение по полю с

31

цветными полосами и останавливается на полосе того же цвета, что и кубик.

Робот должен выполнять задание для кубиков различных цветов.

22.Составьте алгоритм, с помощью которого робот сможет объезжать заданную площадь и очищать её, выталкивая предметы за её границы.

23.Не используя датчики касания, цвета/света и дальномеры,

определить, что робот при движении уперся в препятствие и застрял. При

обнаружении застревания – попытаться объехать препятствие.

24.Робот, двигаясь по линии, при обнаружении препятствия должен его обойти, вернуться на линию и продолжить движение.

25.Робот, двигаясь по линии, при обнаружении впереди идущего по этой же линии робота-помеху, должен догнав его, сравняться с ним в скорости

ипродолжить движение с ним вместе, сохраняя заданное расстояние.

26.Робот, двигаясь по линии, должен догнать робота-помеху, и обойти его, вернувшись на линию.

27.Построить робота-имитатора заводной игрушки. Третий мотор в качестве «завода» пружины. Чем дольше мы заводим, тем дальше робот проедет. Заводить будем в несколько подходов, перенося руку для следующего. Движение должно начаться только после последнего, без нажатия на кнопки.

28.Постройте робота, способного очистить круг от разбросанных по нему кубиков LEGO. Считаем, что кубики мелкие и дальномером их обнаружить нельзя. Начальная позиция робота в круге случайная, робот должен выталкивать кубики корпусом.

29.Робот с датчиком расстояния, способным поворачиваться в поисках цели, «просканировав» сектор перед собой, должен выбрать самую ближайшую цель и развернуться к ней корпусом. Задачу можно усложнить,

если предполагается, что целей три штуки и робот должен повернуться последовательно ко всем трем от ближайшей до самой удаленной.

30. Робот должен найти кеглю, подъехать к ней, объехать ее кругом и вернуться на место старта.

32

Заключение

В настоящее время изучение элементов робототехники в образовательных учреждениях может быть организовано в форме кружков,

элективных курсов, проектов, интеграции в уроки естественнонаучного цикла.

Кроме того, мощным инструментом стимулирования учащихся к самостоятельному углубленному изучению конструирования и программирования учебных роботов являются соревнования и олимпиады по робототехнике.

Анализ практики изучения элементов робототехники в школах и проводимых соревнований показывает, что наиболее часто используемыми конструкторами программируемых роботов являются LEGO MINDSTORMS NXT и LEGO EV3.

Основа конструктора LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 –

программируемый блок NXT, интерактивные сервомоторы и несколько датчиков. В состав образовательного комплекта входят два датчика касания,

датчик освещенности, датчик звука, ультразвуковой датчик.

В состав конструктора EV3 входят 2 датчика касания, 1 датчик цвета, 1

ультразвуковой датчик расстояния, 1 гироскопический датчик, 2 больших и один средний сервомоторы. Следует отметить, что NXT датчики, моторы и кабели совместимы с EV3, таким образом, все ранее построенные роботы могут управляться новым блоком.

С EV3 в комплекте поставляется новая среда разработки на базе

LabView, похожая на NXT-G. Работает она, как и NXT-G, на ОС Windows и Mac OS.

Программирование с помощью программного обеспечения EV3 осталось аналогичным предыдущей версии NXT-G и осуществляется путем перетаскивания иконок в рабочее окно с целью формирования команд.

Существенные отличия заключаются в следующем: появилась возможность отслеживания статуса подключенного оборудования в режиме реального

33

времени и режим отладки; изменение интерфейса блоков; новые блоки ожидания изменения; новый тип поддерживаемых данных – массивы; блок досрочно выхода из цикла.

Как отмечается в данной работе, на начальном уровне программирования учебными роботами необходимо освоить особенности управления моторами и датчиками из среды программирования. Усложнение заданий происходит путем добавления алгоритмических конструкций ветвлений и циклов, условиями для которых становятся значения математических и логических выражений с данными датчиков и моторов.

Задачи с соревнований по робототехнике предполагают движение робота по разнообразным траекториям, манипуляции с объектами, выполнение заданий сканирования цветового кода, а также комбинацию всех перечисленных выше типов.

34

Список рекомендованной литературы

1.Абушкин Х.Х., Дадонова А.В. Межпредметные связи в робототехнике как средство формирования ключевых компетенций учащихся // Учебный эксперимент в образовании. 2014. № 3 (71). С. 32–35.

2.Бойко А.А., Шмидт Т.П. Применение робототехники в современной школе // Педагогическое образование на Алтае. 2015. № 1. С. 246–249.

3.Вязовов С.М., Калягина О.Ю., Слезин К.А. Соревновательная робототехника: приемы программирования в среде EV3: учеб.-практ. пособие. М.: Издательство «Перо», 2014.

4.Денисова Л.В., Дженжер В.О. Введение в программирование LEGOроботов на языке NXT-G. М. : Национальный открытый университет «ИНТУИТ», 2014.

5.Ечмаева Г.А. Подготовка педагогических кадров в области образовательной робототехники // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2.

6.Овсяницкая Л.Ю., Овсяницкий А.Д. Курс программирования робота LEGO MINDSTORMS EV3 в среде EV3: основные подходы, практические примеры, секреты мастерства. Челябинск: ИП Мякотин И.В., 2014.

7.Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. СПб. : Наука,

2013.

8.NiNoNXT: LEGO MINDSTORMS NXT: робототехника для школ и вузов Нижнего Новгорода. [Электронный ресурс]. URL: http://nnxt.blogspot.ru/

9.World Robot Olympiad. [Электронный ресурс]. URL: http://wroboto.org

35

Юлия Сергеевна ПОНОМАРЕВА Татьяна Валерьевна ШЕМЕЛОВА

ПРАКТИКУМ ПО ОСНОВАМ РОБОТОТЕХНИКИ:

ЗАДАЧИ ДЛЯ LEGO MINDSTORMS NXT И EV3

Учебно-методическое пособие

ФГБОУ ВПО «ВГСПУ»