Материал: 10176245_831175obrazovat

Информатика. Робототехнические образовательные конструкторы позволят более эффективно формировать ключевые компетенции обучающихся в урочной и внеурочной деятельности по информатике по таким разделам как: «Информационные основы процессов управления», «Представление о системе объектов», «Основные этапы моделирования», «Представление об объектах окружающего мира», «Алгоритмы. Исполнитель алгоритма», «Среда программирования», «Архитектура ПК».

Виртуальное трехмерное конструирование и проектирование в программе LEGO Digital Designer (рисунок 5) позволяет создавать и просматривать трехмерные модели из стандартных блоков конструк-

торов «LEGO».

Программирование всех видов алгоритмических структур (рисунок 6). Использование среды программирования «LabVIEW». Для программирования роботов LEGO EV3 используется среда визуаль-

ного программирования «LEGO MINDSTORMS Education EV3» ® (рисунок 7).

Рисунок 5. Среда программирования «LEGO Digital Designer»

31

Рисунок 6. Блок-схема алгоритма для робота, работающего по правилу "правой руки"

Физика. На уроках физики робототехнические конструкторы могут получить применение для лабораторных, практических работ, для выполнения обучающимися исследовательских проектов, например, по таким разделам как: «Механические явления», «Тепловые явления», «Физические методы изучения природы», «Электромагнитные колебания и волны», «Электрические и магнитные явления».

32

Рисунок 7. Среда программирования «LEGO MINDSTORMS

Education EV3» ®

Пример: маятник Капицы – маятник с вибрирующим подвесом (рисунок 8). Для демонстрации явления устойчивости маятника в перевернутом положении необходимо, чтобы стержень 2 мог свободно совершать вертикальные колебания, а амплитуда колебаний точки подвеса 1 модели маятника могла регулироваться кривошипношатунным механизмом 5. Необходимо использовать повышающую (1:5) зубчатую передачу (3 – ведущая шестерня, 4 – ведомая).

Физика и математика. Расчет передаточного отношения зубчатая и ременная передачи, понятие передаточного отношения, сокращение обыкновенных дробей; умножение обыкновенных дробей (для многоступенчатых передач) где i – передаточное отношение, Z 2 – количество зубцов на ведомой шестерне, Z 1 –количество зубцов на ведущей шестерне.

33

Рисунок 8. Маятник Капицы – маятник с вибрирующим подвесом с применением конструктора «LEGO MINDSTORMS NXT» ®

Математика. Расчеты траектории движения роботов являются одним из самых ярких примеров того, как можно закреплять школьные знания по математике. Расчет пройденного колесным роботом расстояния вычисление длины окружности по заданному радиусу;

приближенные значения числа π где S – пройденное расстояние, R – радиус колеса, k – количество оборотов колеса (при необходимости измеряется датчиком поворота, встроенным в сервопривод). Расчет угла поворота мобильного робота.

В зависимости от возраста и уровня знаний обучающихся для этого могут быть использованы как обычный метод проб и ошибок, так и знания свойств пропорции, формул определения площади и длины окружности и даже тригонометрических функций.

Технология и физика. Можно объяснить и закрепить темы Механика и механические передачи («Рычаг», «Виды механических передач») путем выполнения обучающимися практических заданий по сборке различных видов передач с использованием материальных

34

ресурсов робототехнических конструкторов Lego Wedo и Lego Mindstorms (рисунок 9).

Рисунок 9. Виды механической передачи в конструкторском наборе WеDo 2.0

Редуктор – передача понижающая (15); мультипликатор – передача повышающая. Цилиндрическая прямозубая передача (2); зубчатая передача с понижением скорости (4); зубчатая передача с повышением скорости (5); ременная передача с параллельными валами (7); ременная передача со скрещивающимися валами (8); ременная передача с понижением скорости (9); ременная передача с повышением скорости (10); зубчатая передача (12); шатун для шатунной передачи (14); цилиндрическая винтовая - червячная передача (13); реечная передача (20) в конструкторском наборе LEGO® WeDo 2.0

Также можно закрепить приемы конструирования различных видов передач с использованием материальных ресурсов робототехнических конструкторов Lego Wedo и Lego Mindstorms (рисунок 10).

35