Научно-практическая конференция «Шаги к успеху» Проект "МОИ ПЕРВЫЕ ШАГИ В РОБОТОТЕХНИКЕ"
проект (3, 4 класс)

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 43»

муниципального образования городской округ Симферополь Республики Крым

Научно-практическая конференция

«Шаги к успеху» 

Секция: информатика

МОИ  ПЕРВЫЕ ШАГИ В РОБОТОТЕХНИКЕ

г.  Симферополь – 2016 г.

Содержание:

1. Введение …………………………………………………………………. 3-4
2. Мои первые шаги в робототехнике

2.1.Робототехника – что же это? ………………………………............ 5-6

2.2.Обучение робототехнике …………………………………………... 6-9

2.3.Конструкторы Lego. Серии конструкторов Lego, применяемые

 для  обучения робототехнике………………………………………….. 9-15

2.4.Секция «Лига роботов» как основа обучения робототехнике….. 15-17

2.5.Мои занятия и первые роботы ……………………………………. 17-20

    3. Заключение ………………………………………………………………. 21-22

    4. Список использованной литературы, интернет источников ………… 23

    5. Приложения ……………………………………………………………… 24-29

1. Введение

Когда я был еще совсем маленьким, меня увлекал мир конструкторов и те возможности, которые он для меня открывал. Какие только конструкторы я не собирал, но особенно я полюбил конструкторы Лего.

Весной меня родители записали на секцию «Лига роботов». Если честно, то я не особо понимал что эта секция представляет собой, но одно слово робот меня увлекло и я начал ждать начала занятий. Благодаря посещению секции «Лига роботов» для меня открылось и новое увлекательное занятие – робототехника, основой которой служат все те же конструкторы. Согласитесь, роботы – это все-таки немного волшебство и каждую субботу в «Лиге Роботов» начинается нечто необычное: в моих руках оживают детали, когда я как юный техник собираю и программирую роботов на базе конструкторов Lego Mindstorms EV3 и Lego education WeDo.

Робототехника - это направление, которое позволяет создавать с помощью образовательных конструкторов различные виды роботов, моделировать их движения, программировать их с помощью компьютера. Конструирование самодельного робота не только увлекательное занятие, но и процесс познания во многих для меня не известных областях, таких как: электроника, механика, программирование. И совсем не обязательно быть инженером, чтобы создать робота. Собрать робота из конструктора Lego Mindstorms NXT самостоятельно может даже ученик школы, которым я и являюсь.

Хотелось бы отметить, что с началом нового тысячелетия в большинстве стран робототехника стала занимать существенное место в школьном и последующем образовании, подобно тому, как информатика появилась в конце прошлого века и потеснила обычные предметы.

По всему миру проводятся конкурсы и состязания роботов для школьников и студентов: научно-технический фестиваль «Мобильные роботы» им. профессора Е.А. Девянина с 1999 г., игры роботов «Евробот» – с 1998 г., международные состязания роботов в России – с 2002 г., всемирные состязания роботов в странах Азии – с 2004 г., футбол роботов Robocup с 1993 г. и т.д. Лидирующие позиции в области школьной робототехники на сегодняшний день занимает фирма Lego (подразделение Lego Education) с образовательными конструкторами серии Mindstorms. В настоящее время активное развитие школьной робототехники наблюдается и в России.

Предметом исследования моей роботы, является увлекательное занятие - конструирование и программирование роботов.

Цели и задачи, которые я ставлю перед собой при разработке данного проекта:

- рассказать о современных разработках, которым я обучаюсь на  начальном курсе робототехники;

- ознакомить с комплексом базовых технологий, применяемых при создании роботов.

2. Мои первые шаги в робототехнике

1. Робототехника – что же это?

Слово «робототехника» слышали все много раз. Но что это такое, по сути?

По-английски оно звучит чуть покороче – robotics – но смысл совсем не меняется.

Робототехника – это наука создания технических систем с автоматизацией.

Это значит, что робототехника, по сути есть синтез программирования управляющего софта, механики (это слово пришло из греческого – μηχανική ) - искусство построения машин) и электроники, так как роботы – всё же пока ещё электронные механизмы. [Приложение 1, рис.2]

 «Робототехнику» придумал Айзек Азимов в 41-м году. Хотя интернет-источник «Википедия» уверяет, что проявления робототехники были куда древнее: «В «Илиаде» Гефест сделал говорящих служанок из золота», а «Архиту Тарентскому приписывают создание механического голубя в 400 г. до н. э.».

Космические аппараты, сервис-роботы, военные механизмы, производственные машины – роботов сейчас такое количество, что вряд ли кто возьмётся сходу перечислить все их виды. Робототехника же занимается обеспечением развития всех этих многочисленных направлений.

Так, например, для создания самого простого робота-андроида необходимо:

• наличие двигателя (как минимум – для движения ног),
• наличие систем поддержания равновесия (гироскопы, датчики определения положения, ультразвуковые датчики для определения препятствий),
• системы управления (может быть основана как на автономной программе, оперирующей данными с сенсоров, так и на внешнем пульте управления).

Датчики, двигатели, программа управления, интерфейс связи с оператором…

То есть даже для простого андроида нужна работа специалистов многих специальностей. Сегодня практических применений роботов уже столько, что ни у кого не возникает тезисов о том, что робототехника – наука только для будущего.  А необходимость максимально эффективно разрабатывать новые решения и определили выделение робототехники в отдельную науку.

Робототехника – интенсивно развивающаяся научно-техническая дисциплина, изучающая теорию, методы расчета и конструирования роботов, их систем и элементов, а также проблемы комплексной автоматизации производства и научных исследований с применением роботов.

Робототехника (от робот и техника; англ. robotics) – прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника как учебная дисциплина имеет широкие интеграционные связи с электроникой, механикой, программированием. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.

Образовательная робототехника – относительно новое и активно развивающееся направление в подготовке технических специалистов. Причины роста популярности этой прикладной науки продиктованы временем: внедрение систем с числовым программным управлением на производстве, распространение «умных» устройств, оснащение датчиками и микроконтроллерами помещений и автомобилей – во всех этих процессах, в том или ином виде, задействованы роботы. А поскольку имеет место быть широкое распространение такой техники, остро требуются и специалисты, знающие устройство машин, понимающие принцип их действия и процессы, происходящие в них, а также умеющие программировать их работу и устранять неполадки.

2. Обучение робототехнике

Основная целю обучения робототехнике – это сформировать личность, способную самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку.

        Каким должно быть современное образование? Образование должно соответствовать целям опережающего развития. Для этого должно быть

обеспечено:

1. Изучение не только достижений прошлого, но и технологий будущего.

2. Обучение, ориентированное как на знания, так и деятельность.

Главная задача системы образования – помочь обучающемуся овладеть методами сбора и накопления информации, а также технологией ее осмысления, обработки и практического применения. Для эффективного формирования информационной компетентности на занятиях по робототехнике, нужна система учебных задач.

Робототехника - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование.

Робототехника является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. На современном этапе в школе рассматриваются проблемы робототехники. Legoроботы встраиваются в учебный процесс.

В современном обществе идет внедрение роботов в нашу жизнь, очень многие процессы заменяются роботами. Сферы применения роботов различны: медицина, строительство, геодезия, метеорология и т.д. Очень многие процессы в жизни, человек уже и не мыслит без робототехнических устройств (мобильных роботов): робот для всевозможных детских и взрослых игрушек, робот – сиделка, робот – нянечка, робота – домработница и т.д. Специалисты, обладающие знаниями в этой области, сильно востребованы. Если ребенок интересуется данной сферой с самого младшего возраста, он может открыть для себя столько интересного. Основное оборудование, используемое при обучении детей робототехнике в школах (внеурочных занятиях, секциях) - это ЛЕГО конструкторы Mindstorm. Все школьные наборы на основе LEGO® конструктора ПервоРобот NXT предназначены, чтобы ученики в основном работали группами. Поэтому, учащимися одновременно приобретаются навыки сотрудничества, и умение справляться с индивидуальными заданиями, составляющими часть общей задачи. В процессе конструирования добиваться того, чтобы созданные модели работали, и отвечали тем задачам, которые перед ним ставятся. Учащиеся получают возможность учиться на собственном опыте, проявлять творческий подход при решении поставленной задачи. Задания разной трудности учащиеся осваивают поэтапно. Основной принцип обучения «шаг за шагом», являющийся ключевым для LEGO®, обеспечивает учащемуся возможность работать в собственном темпе.

Изучение «Основ робототехники» – это путь школьников к современным перспективным профессиям и успешной жизни в информационном обществе. Робототехника пересекается со многими науками, среди которых математика, физика, биология, химия. В первую очередь занятия рассчитаны на общенаучную подготовку, развитие их мышления, логики, математических способностей, исследовательских навыков. Робот не ставит оценок и не дает домашних заданий, но заставляет работать умственно и постоянно.

Этот курс помогает нам решать следующие образовательные задачи:

• Развитие творческих способностей детей.

• Формирование коммуникативных навыков.

• Формирование активной «Я концепции».

Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями ЛЕГО позволяют обучающимся в конце занятия увидеть сделанную своими руками модель, которая выполняет поставленную ими же самими задачу.

Программу курса условно можно разделить на две большие части:

• Конструирование

• Программирование

Занимаясь конструированием, ребята изучают простые механизмы, учатся при этом работать руками, они развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

Робототехника учит конструировать «шаг за шагом». Такое обучение позволяет продвигаться вперёд в собственном темпе, стимулирует желание учиться и решать новые, более сложные задачи. Любой признанный и оценённый успех приводит к тому, что ребёнок становится более уверенным в себе. Изучение робототехники позволит учащимся придумывать, строить, размышлять, продолжать модернизацию своих моделей….

        В ходе занятий повышается коммуникативная активность каждого, формируется умение работать в паре, в группе, происходит развитие творческих способностей.

На этапе программирования обучение переходит на более высокий уровень: игровая составляющая начинает уступать место серьезному продуманному изучению среды ЛЕГО, что требует вдумчивости и терпения.

Лего – это всегда новое открытие, новая идея! Новый толчок к развитию нестандартного мышления.

Робототехника это увлекательно!

3. Конструкторы LEGO. Серии конструкторов, применяемые для обучения робототехнике.

Всем известны разнообразные конструкторы компании LEGO. Любимые конструкторы детства, сколько радости и удовольствия они принесли детям и взрослым, давая им возможность воплощать творческие идеи в реальные модели собранные из ярких деталей.

LEGO - это пожалуй, самая известная компания производящая игрушки. Современная компания с богатой и интересной историей, имеющая свой музей и громадную армию поклонников. Каких только тематических наборов конструкторов не выпускала компания LEGO. Эпоха высоких технологий позволила присоединять игрушки к персональному компьютеру. Появились конструкторы, позволяющие самостоятельно собирать и программировать роботов.  

Осенью 1998 года, компания LEGO представила свой первый конструктор, объединявший в себе не только обычные для LEGO кубики, пластины, колёса и шестерёнки, но и микрокомпьютер в виде небольшого ярко-жёлтого "кирпича". Этот набор получил название MINDSTORMS: The Robotics Invention System (RIS). Программируемый блок, названный Robotic Control Explorer (RCX), позволял подключить к нему датчики и моторы, написать программу, и превратить любую конструкцию в самостоятельного робота, умеющего видеть, чувствовать, принимать решения и выполнять определённые действия. Эта система была придумана, спроектирована и изготовлена при непосредственном участии MIT Media Lab - лаборатории Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT), активно внедрявшего компьютерные технологии в процесс обучения своих студентов. Название MINDSTORMS, которое стало именем всего семейства конструкторов на базе программируемых контроллеров LEGO, было взято из названия книги "Mindstorms: Children, Computers, and Powerful Ideas", написанной профессором математики и компьютерных технологий MIT Сеймуром Пейпертом (Seymour Papert). В этой книге Пейперт предложил уникальную концепцию объединения компьютерных технологий и образовательного процесса, которую он назвал Microworld ("Микромир"). В то время MIT был заинтересован в простой и эффективной платформе, сочетающей в себе базу для конструирования и исследований с компьютерными технологиями. LEGO производила конструкторы и игрушки с конца 1940-х годов, начиная с широко известных скрепляемых блоков и заканчивая сугубо техническими компонентами, такими как балки, моторы, шестерни и пневматика. Хотя подход к сборке моделей изменился, новые детали были спроектированы так, чтобы быть полностью совместимыми со старыми. Эта функциональная совместимость и огромный ассортимент различных деталей стали одной из причин, по которой компания LEGO была выбрана для решения задачи по созданию обучающей платформы. Так появилась серия MINDSTORMS. [Приложение 1, рис.3]

Выпущенная в 1998 году “Robotics Invention System” была поистине революционной, потому что впервые люди, занимающиеся конструированием и программированием роботов, получили возможность легко обмениваться своими моделями и изобретениями. Не требовалось быть специалистом в электронике и программировании, не нужно было даже уметь держать в руках паяльник, чтобы построить работающую модель робота. Кроме того, простой и долговечный конструктор LEGO, объединённый с микрокомпьютером и набором датчиков и механизмов, оказался идеальным вариантом для образовательных учреждений, которым требовалась платформа для лабораторных исследований и организации учебного процесса. В состав набора RIS входило более 700 деталей, в том числе “интеллектуальный блок” RCX, два сервомотора с встроенными редукторами, два датчика касания и один датчик освещённости. Также можно было дополнительно приобрести датчик температуры и датчик вращения, которые не поставлялись в комплекте с основным набором. В дальнейшем компания “LEGO” выпустила ещё две версии набора “Robotics Invention System” – 1.5 и 2.0, в 1999 и 2001 году соответственно, которые имели незначительные отличия в составе деталей и комплектовались более новым RCX 2.0. [Приложение 1, рис.4]

Первое поколение “интеллектуальных блоков” RCX (рисунок 1-2) было построено на 8-битном микроконтроллере Renesas H8/300, работающем на частоте 16Мгц и имеющем 16-битную адресную шину, 16Кб ППЗУ, 512 байт собственного и 28 килобайт (по некоторым данным – 32Кб) внешнего ОЗУ. Блок RCX имел три входа, три выхода, инфракрасный коммуникационный порт, динамик и четырёхсимвольный LCD-дисплей. Также этот блок был оснащён разъёмом для подключения адаптера питания, что позволяло использовать его в лабораторных условиях и не заботиться о периодической подзарядке аккумуляторов или регулярной замене батареек. Минус такого решения только в потере автономности при питании от адаптера, но всегда можно было отключить провод и воспользоваться батарейками. К слову сказать, вышедший позже блок RCX 2.0 по непонятным мотивам был лишён разъёма для адаптера, что явно оказалось не лучшей идеей.

Самая первая версия RCX программировалась с помощью языка Brick Logo. В дальнейшем компания LEGO выпустила специальную версию RIS, которая называлась "Lego Mindstorms for Schools" и комплектовалась программным обеспечением ROBOLAB – графической средой программирования на основе LabVIEW. Процесс программирования в этой среде был похож на складывание моделей из кубиков LEGO – программа составлялась в визуальном редакторе из функциональных блоков. Значительно упрощённый язык программирования хорошо подходил для решения большинства несложных задач, но ему явно не хватало высокоуровневых функций, свойственных большинству полноценных языков программирования.

Может показаться невероятным, но в мире, где развитие микроэлектроники идёт с невообразимой скоростью, и электронные устройства устаревают сразу же, как только оказываются на полках магазинов, RCX оставался неизменным на протяжении восьми лет. Вероятно, одной из причин было то, что система образования США (и Массачусетский технологический институт в особенности), будучи очень инертной и экономной машиной, не хотела тратить средства на регулярное переоснащение своих учебных кабинетов и лабораторий, и всеми силами сдерживала компанию LEGO от замены RCX чем-то более современным. Но прогресс неумолимо наступал, и в 2006 году LEGO выпустила новую программируемую систему – MINDSTORMS NXT. [Приложение 1, рис.5]

Серия MINDSTORMS NXT, выпущенная компанией LEGO в июле 2006 года является, по сути, полностью переработанной и улучшенной правопреемницей RIS. К большой радости всего сообщества MINDSTORMS-фанатов, компания LEGO на этот раз не стала скрывать подробности технической и программной реализации, и заранее предоставила SDK и подробную документацию по своему новому продукту. Кроме этого, компания организовала "Программу разработчиков MINDSTORMS" (MINDSTORMS Developer Program, MDP), в рамках которой сто комплектов NXT были распределены по специально отобранным группам за месяц до основного выпуска, чтобы протестировать все функции устройства. Производители совместимых датчиков и разработчики программного обеспечения также смогли получить необходимую информацию сразу же после выхода NXT, а не через несколько месяцев, как это было с RIS. К всеобщему удовольствию набор NXT оказался очень удачным и работоспособным прямо из коробки. Новая среда и язык программирования NXT-G оказалась гораздо удобнее, чем ROBOLAB.

Новый программируемый блок NXT [Приложение 1, рис. 6] получил дополнительный входной порт, три сервомотора со встроенными датчиками вращения, новые виды датчиков, Bluetooth, графический ЖК-дисплей с разрешением 100x64 точки, и вдобавок всё это было хорошо документировано. Все ликовали, а самые продвинутые сразу же полезли внутрь датчиков и программируемого блока, чтобы с ещё большим фанатизмом начать придумывать новые неординарные способы использования появившихся возможностей. Самодельные датчики, языки программирования и даже операционные системы появились практически сразу же. А тот факт, что новый блок NXT оказался совместимым со старыми датчиками RCX (хоть и через переходник), только добавил всеобщей радости.

Не откладывая в долгий ящик, компания LEGO занялась продвижением своего нового продукта в сферу системы образования, и в мае 2007 года выдала "LEGO Mindstorms Education NXT Base Set" – образовательную версию NXT. Упакованный в пластиковую коробку с лотками для деталей, но при этом лишённый диска с программным обеспечением NXT-G (его стали продавать отдельно), этот набор стал активно продвигаться в качестве замены устаревшим и морально, и физически, наборам RIS с RCX. Количества деталей, поставлявшихся в стандартной коробке, явно не хватало для сложных моделей, и в 2008 году был выпущен набор "LEGO Mindstorms Education Resource Set", [Приложение 1, рис.7] содержащий большое количество различных шестерёнок, колёс и других необходимых деталей.

В 2008 году компания LEGO выпустила конструктор, специально предназначенный для изучения основ робототехники младшими школьниками - LEGO Education WeDo. Привычные детали LEGO были дополнены мотором и двумя датчиками – датчиком расстояния и датчиком наклона, подключаемыми к компьютеру через специальный USB Hub. Программное обеспечение было специально разработано для детей, оно имеет простой и интуитивно понятный интерфейс. Программирование осуществляется простым перетаскиванием пиктограмм.

Не прошло и трёх лет с момента выхода MINDSTORMS NXT, как LEGO приняла решение обновить комплект NXT, выпустив в 2009 году улучшенную версию NXT 2.0. Кроме незначительных изменений в составе мелких деталей, набор NXT 2.0 получил новый датчик цвета взамен монохромного датчика освещённости. К сожалению, из набора был исключён датчик звука, но вместо него был добавлен ещё один датчик касания. [Приложение 1, рис.8] Датчик звука можно заказать отдельно, также как и датчик температуры, и множество других интересных датчиков, выпускаемых компаниями, сотрудничающими с LEGO.

Четвёртого января 2013 года LEGO представила очередную версию популярного конструктора Mindstorms - EV3. Детали LEGO остались практически неизменными, а вот новый программируемый блок  претерпел значительные изменения и обещает стать любимой игрушкой не только для детей, но и для взрослых. Так же изменилась среда программирования, которая стала более современной и приближенной по дизайну к программе LEGO Education WeDo Software.

4. Секция «Лига роботов» как основа обучению робототехнике.

Проект «Лига роботов» стартовал в 2011 году. [Приложение 1, рис.9] Изначально проект предлагал робототехникам г. Новосибирска и области попробовать свои силы в разработке и создании роботов и принять участие в конкурсах, семинарах, конференциях различного масштаба. Сейчас география присутствия Лиги значительно расширилась, однако цели остались прежними. В рамках проекта участники знакомятся с одним из самых популярных и перспективных направлений развития науки - робототехникой, получают навыки командной и проектной деятельности. Проект разработан студентами и преподавателями Новосибирского государственного технического университета.

С 2012 года партнерами проекта стали Городской центр проектного творчества (ГЦПТ), Новосибирский государственный технический университет и Сибирский инжинеринговый инкубатор. Основные занятия и соревнования в рамках проекта проводятся на базе ГЦПТ, который является ресурсным центром программы «Робототехника: Инженерно-технические кадры инновационной России», организованной Федеральным агентством по делам молодежи Российской Федерации и Фондом поддержки социальных инноваций Олега Дерипаска «Вольное Дело».

С осени 2014 года открывается подразделение Лиги Роботов в Москве. С февраля 2015 года открываются филиалы в Томске, Симферополе и в Рязани.

С весны 2015 открывается филиал в Новомосковске (Тульская область) и в Казахстане.

В ближайшее время планируется открытие филиалов в ряде других городов России и стран СНГ.

Лига роботов – это профессиональное сообщество, которое функционирует в Новосибирске, Москве, Томске, Симферополе, Новомосковске и в Казахстане на базе нескольких крупных площадок. Особенности сообщества позволяют вовлекать молодежь в деятельность, связанную с робототехникой, на постоянной основе. При этом осуществляется многоступенчатое взаимодействие.

Ядро сообщества – мастера, опытные преподаватели и инженеры, которые организуют деятельность робототехнической мастерской, приоритетно занимаясь наукоемкими разработками. Специалисты мастерской постоянно подтверждают и совершенствуют свои навыки, участвуя в спортивных робототехнических соревнованиях, а также различных тематических конкурсах, конференциях и выставках.

Студенты – обучаются у мастеров, в последствии, могут преподавать в школьных секциях или реализовывать собственные проекты. В Лиге роботов студенты могут улучшить знания по изучаемым в вузах дисциплинам, а также имеют возможности быстрого трудоустройства.

Ученики секций робототехники (школьники и младшие студенты), осваивающие предметную область в режиме сотворчества со старшими коллегами. Процесс взаимодействия в сообществе является непрерывным и длительным. Осваивая робототехнику, нынешние школьники учатся применять инженерный подход в решении реальных задач, анализировать информацию, принимать взвешенные решения. В дальнейшем они легко смогут сориентироваться в многообразии технических специальностей вузов и продолжить саморазвитие в области робототехники уже в качестве студентов. Студенты же получают возможность быстро перейти от аудиторной теории к практике, реализуя инженерные проекты междисциплинарного характера.

Лига Роботов может похвастаться охватом аудитории – за все время её существования было привлечено более 1000 учащихся, с которыми мы до сих пор находимся в тесном сотрудничестве.

Участники сообщества неоднократно становились призерами международных, всероссийских и региональных олимпиад, конкурсов и фестивалей. В 2012 году мы возглавляли российскую сборную, руководитель проекта Николай Пак является тренером российской сборной по спортивной робототехнике.

Каждую субботу и воскресенье в «Лиге Роботов» начинается нечто необычное: в руках школьников оживают детали, когда юные техники собирают и программируют роботов на базе конструкторов Lego Mindstorms EV3 и Lego education WeDo (для робототехников младшего возраста).

Всего в семестре 12 занятий: 1-10 занятие – обучение основам робототехники, изучение теории, механизмов, программных блоков, конструирование и программирование робота; 11 занятие — собственный проект (разработка робота, подготовка презентации); 12 занятие — защита проектов, открытый урок с родителями.

Каждый учебный семестр — ступень обучения. Дети изучают теорию и практику, переходя с одного уровня на другой, от простого к сложному. В конце семестра - итоговый тест и сертификат, подтверждающий прохождение ступени. Всего 13 образовательных уровней.

Курс позволяет освоить навыки начального технического конструирования, способствует развитию абстрактного мышления.

В процессе обучения обучающиеся:

- приобретают важные навыки творческой конструкторской и исследовательской работы;

- знакомятся с ключевыми понятиями информатики, физики, включаются в процесс исследования, планирования и решения возникающих задач;

- получают навыки пошагового решения проблем, выработки и проверки гипотез, анализа получаемых результатов.

На занятиях учат думать, генерировать идеи, мастерить, программировать роботов, создавать полезные и актуальные вещи своими руками.

5. Мои занятия в секции «Лига роботов» и мои первые работы (роботы).

Расскажу об одном из посещаемых мной занятии в секции с конструктором Lego WeDo.

Занятия проходят на базе одноименных конструкторов Lego WeDo. Кроме знакомых всем детям блоков Lego, в его состав входят также мотор и датчики. В секции есть комплекты на группу из восьми человек, по две коробки, с основным и ресурсным наборами, на каждого ребенка.

Занятия могут строиться по-разному, часто план может меняться, в зависимости, от предпочтений группы обучаемых детей.

Каждое занятие строится таким образом:

- изучение какого-либо механизма (например, червячной передачи);

- конструирование модели на основе этого механизма;

- программирование модели.

Итак, вот таким образом выглядит механизм с червячной передачей. Главное в нем – это червячная шестерня, которая по сути является зубчатой шестерней, и сам червяк, представляющий собой винт с особой резьбой. Мотор крутит червяка, а он, в свою очередь, крутит винт. Как вы думаете, для чего нам могла бы пригодиться такая передача? Ответ на такой вопрос прост – с ее помощью можно построить машину! Причем внешний вид машины – вопрос фантазии и выбора каждого, зачем останавливаться на одном варианте, когда можно придумать нечто особенное? Кстати, вот именно сейчас мы уже и готовы начать программировать. На этом занятии мы изучили, как можно запустить программу по нажатию клавиши на клавиатуре, и теперь, когда мы нажимаем на букву “A”, машина едет в одну сторону, а если нажимаем “B” – в другую, ну а при нажатии на букву “C” останавливается вовсе.

Вот как так и выглядят программируемые лего-механизмы, с уже написанной программой.

 Но, собственно, машина, которая ездит вперед и назад, не главная наша цель.

Поэтому после того как машины вдоволь наездились, мы приступаем к следующему заданию: необходимо сконструировать шлагбаум, используя червячную передачу.

И мы должны сделать это самостоятельно, без инструкции, хотя иногда мы строим модели и по инструкциям.

Но часто намного интереснее догадаться самому, как сконструировать ту или иную модель.

Только теперь задание усложняется еще и тем, что мы хотим сделать наш шлагбаум автоматическим, чтобы он открывался, когда к нему кто-то подходит. И тут мы разбираемся, как это сделать.

 Ну и наконец – время экспериментов!

Всего я посетил 8 занятий, на которых мы собирали следующие модели роботов:

1. Стрекоза;
2. Вертолет;
3. Заяц;
4. Скорпион;
5. Лев;
6. Бык;
7. Крокодил;
8. Обезьяна барабанщик.

Коротко о каждом.

Стрекоза

Моя первая работа – это конструирование модели «Стрекоза». На основу модели крепится мотор, который подсоединяется к ноутбуку, затем мною прописывается программа (на ноутбуке), благодаря которой моя модель будет приводиться в движение. При конструировании данной модели мы изучили принцип действия мотора, который в моих последующих работах (моделях) будет приводить в движение моих роботов.

Вертолет

Вертолет конструировался аналогично модели стрекозы, с добавлением дополнительных блоков и элементов – двух винтов.

Заяц

При конструировании данной модели мною был изучен датчик звука, с помощью программирования и управления через компьютер данная модель имитировала сон и прием пищи.

Скорпион

В данной модели был применен и изучен датчик расстояния, с помощью которого модель «Скорпион» определял свою добычу на расстоянии.

Лев

В данной модели применен и изучен датчик наклона, который помогал моей конструкции «Лев» подниматься и ложиться.

Бык

В данной модели мы использовали ранее накопленный опыт с добавлением программирования, то есть полностью управление клавишами.

Крокодил

В данной модели я применил ранее изученные датчики, с помощью которых происходило открытие закрытие пасти моего крокодила.

Обезьяна барабанщик

В данной модели мы использовали ранее накопленный опыт с добавлением программирования, а также мною были изучены дополнительные математические блоки, которые тем самым заставив модель играть на барабане.

Фотоизображения некоторых из них содержится в моем приложении. [Приложение 3]

Заключение

Робототехника является важным этапом в изучении математики, информатики, программирования и физики, так как позволяет понять на практике такие базовые понятия, как: координаты, графики, алгоритмы, циклы, многозадачность, переменные, массивы, скорость, мощность.

Кроме того, робототехника помогает в развитии следующих навыков и умений:

• моторика;
• логика;
• творческое мышление;
• пространственное мышление;
• алгоритмическое мышление;
• аналитическое мышление;
• проектирование;
• работа в команде.

В дальнейшем это оказывает существенную помощь в освоении точных наук:

• математики;
• информатики;
• программирования;
• физики.

Занятия робототехникой - это мой первый шаг в мир программирования и инженерного дела и это не просто возможность познакомится с новыми тенденциями развития науки и техники, но и шанс заложить основу моего успешного будущего уже сегодня. 

Занятия по робототехнике - это очень увлекательный процесс, потому, что он строится по принципу игры в конструктор, хоть и очень умный.

Под чутким руководством доброжелательных преподавателей по робототехнике я собираю разных роботов, а затем занимаюсь их программированием. Благодаря обучению на базе программируемых конструкторов LEGO собранные мною роботы «оживают». Восторг, который при этом я испытываю как юный конструктор, не передать словами!

В заключении хотелось бы отметить что робототехника – это наш мир будущего. Мир роботов и автоматизированных систем.

В настоящее время все отечественные и мировые промышленные лидеры (TOYOTA, SAMSUNG, VOLVO, HONDA и многие другие) используют робототехнические системы. По своей сути, все современные станки – это роботы: они шьют нам одежду, собирают автомобили и телефоны, делают нашу еду. Единственное, что у людей пока получается лучше, чем у роботов - это программировать роботов. 

Надеюсь, что в ближайшие годы робототехника станет предметом школьной программы,  где каждый ученик сможет испытать те чувства что и я!

3. Список использованной литературы, интернет источников 

1. http://ligarobotov-crimea.ru
2. http://www.docme.ru/doc/77964/chto-takoe-robototehnika
3. http://fomichkin.59207s018.edusite.ru/p11aa1.html
4.  https://polymus.ru/ru/pop-science/blogs/channels/11470-laboratoriya-robototehniki/125270/
5. http://androbots.ru/istoriya_robototehniki/index.php
6. https://polymus.ru/ru/pop-science/blogs/channels/11470-laboratoriya-robototehniki/125270/
7. http://robonovosti.ru/texnologii/1725-chto-takoe-robototexnika.htm
8.  «Википедия»
9. http://www.lego.com/ru-ru