Роботы вошли в нашу жизнь уже давно. Робот – это автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма. Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков, робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком. При этом робот может как и иметь связь с оператором, так и действовать автономно. Разновидностей роботов существует множество: игровые, промышленные, бытовые, мини-, микро-, нано- и др. Самое большое применение они получили в медицине и промышленности.
Наряду с таким активным вхождением роботов во все сферы нашей жизни, одной из ключевых проблем в России является ее недостаточная обеспеченность инженерными кадрами в условиях существующего демографического спада, а также низкого статуса инженерного образования при выборе будущей профессии выпускниками школ. Сейчас необходимо активно начинать популяризацию профессии инженера уже в средней школе. Детям нужны образцы для подражания в области инженерной деятельности. Поэтому изучение робототехники начинается уже в школе, и это оправдано современными реалиями.
Робототехника – это прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование.
Актуальность изучения робототехники заключается в формировании у обучающихся целостного представления о той части окружающей их действительности, которая создаётся человеческим обществом, а также пониманием феномена технологий, знанием законов техники, что позволит выпускнику Школы соответствовать запросам времени и найти своё место в современной жизни.
Место темы «Робототехника» в учебном курсе информатики 1 курса в нашем колледже определяется технологическим профилем специальностей, к которому относится и специальность «Информационные системы и программирование». Обучающийся должен знать специализированное программное обеспечение проектирования и разработки информационного контента и уметь разрабатывать программное обеспечение с помощью языков программирования информационного контента. Для изучения основ робототехники на уроках информатики мы используем робоплатформу Scratchduino. Главное преимущество этого конструктора в том, что это Российская разработка, что в сегодняшнем мире немаловажный фактор.
Робоплатформа — это составляющая проекта Scratchduino, которая позволяет создать роботизированный механизм, управляемый из сред, поддерживаемых Scratchduino.
Робоплатформа состоит из шасси (в настоящий момент доступно колесное шасси) и датчиков, подключаемых без использования разъёмов.
В настоящее время рынок предлагает большое количество различных модификаций роботов и конструкторов для их сборки, например конструктор Lego и робот Mindstorms. Робоплатформа имеет сходства и отличия от данных продуктов.
Во-первых, Робоплатформа поставляет законченные модули, которые располагаются на определенных местах.
Во-вторых, Робоплатформа может управляться откуда угодно. Можно сделать это из Scratch, из Lazarus (на языке Pascal), из Кумир (через транслятор) или просто с пульта управления (к примеру с Android смартфона).
В-третьих, Робоплатформа свободна и открыта. Все необходимые схемы, развертки, список деталей, инструкции можно скачать с сайта разработчиков и собрать себе собственного робота, или купить детали для его сборки, и получить готового робота, который сможет ездить, уже через час.
В-четвертых, упор Робоплатформы делается на ПРОГРАММИРОВАНИИ. То есть собирать робота не надо — достаточно установить в него «мозги» - картридж Arduino, и вставить нужные датчики и он готов к работе. Причем, разобраться как работает тот или иной датчик, произведение его калибровки и настройки представляется не сложной задачей. Датчики Робоплатформы — это, в общем-то, сенсоры, которые выдают значения и, которые можно использовать в разрабатываемой программе.
В-пятых, можно самим что-то поправить, добавить, предложить новое. Все ограниченно только нашей фантазией.
Для программирования робоплатформы ScratchDuino используется язык Scratch, Lazarus (объектный Pascal).
Scratch — это визуальная объектно-ориентированная среда программирования.
Основными компонентами Scratch-программы являются объекты-спрайты. Спрайт состоит из графического представления — набора кадров-костюмов и сценария-скрипта.
Для редактирования костюмов спрайтов в Scratch встроен графический редактор. Действие Scratch-программы происходит на сцене размером 480×360 (условных) пикселей с центром координат в середине сцены
Для программирования сценариев в Scratch нужно блоки из палитры блоков перетащить в область скриптов.
Примеры простейших программ управления робоплатформой:
Создать скетч из блоков:
По пробелу - Мотор выкл
По стрелке вверх - Мотор в Туда - Вкл мотор на 0.05 с
По стрелке вниз - Мотор в Сюда - Вкл мотор на 0.05 с
По стрелке влево - Мотор в Лево - Вкл мотор на 0.05 с
По стрелке вправо - Мотор в Право - Вкл мотор на 0.05 с.
Продемонстрировать движение робота, а также скорость и повороты. Увеличить время до 0.5 с и продемонстрировать как теперь движется робот - скорость выше, но точность управления хуже
Совместная работа мотора и датчиков
1. Датчик света
Поставить по центру датчик света. Обратить внимание на текущее значение датчика света. Посветить фонариком и зафиксировать новое значение. Добавить условие после нажатия зеленого флажка
Если значение света равно значению от фонарика - Вкл. мотор на 0.05 с.
2. Датчик касания
Поставить два датчика касания. Поставить препятствие типа книги или коробки. Сделать программу, которая:
а) при касании правого датчика отъезжает назад и потом поворачивает влево и потом вперед
б) при левом - наоборот
в) иначе двигаемся вперед
3. Датчик линии
Сделать программу, которая не даст робоплатформе упасть со стола, т.е. при приближении к краю стола она должна отъехать назад.
На уроках информатики студенты практикуются в разработке несложных программ для робоплатформы, а также в формате самостоятельной работы создают проекты на языке Scratch по индивидуальным темам.
Автор: Обухова Н.В., преподаватель
