Робототехника Arduino

  • (1)

Программа «Робототехника. Знакомство с Arduino» направлена на формирование у учащихся 11-13 лет (учащиеся 5-7 классов) инженерного подхода к решению практических задач, развитие логического мышления, творческих способностей учащихся через научно-техническое творчество, развитие компетентности в микроэлектронике, а также на повышение интереса детей к инженерным и техническим специальностям и профессиональной ориентации.

Аrduino (Ардуино) – аппаратная вычислительная платформа, основными компонентами которой являются плата ввода-вывода и среда разработки. В последние несколько лет Arduino широко используется для создания различных автоматизированных систем управления, интернета вещей и управления мобильными роботами. Платформа Arduino используется в качестве «мозга» робота. На занятиях с детьми Arduino можно использовать в экспериментальной деятельности, а также для создания различных электронных и роботизированных устройств.

Содержание программы «Робототехника. Знакомство с Arduino» состоит из экспериментов и мини-проектов, расположенных по сложности изучаемого материала и увеличением доли практических занятий. В рамках курса учащимися на практике рассматривается процесс проектирования и изготовления роботизированных систем. Учащиеся постигают принципы работы радиоэлектронных компонентов, электронных схем и датчиков без пайки уже с 11 лет. На доступном уровне изучаются основы робототехники и микроэлектроники, иллюстрируется применение микроконтроллеров в быту и на производстве.

Педагоги

Краснова Марина Николаевна

Педагог дополнительного образования высшей квалификационной категории. Педагогический стаж более 12 лет.
Марина Николаевна реализует несколько дополнительных общеобразовательных программ в области робототехники и программирования. Педагог постоянно представляет свой педагогический опыт на конкурсах профессионального мастерства и конференциях разного уровня.
На занятиях педагог применяет современные технологии обучения и создает условия для реализации индивидуальных способностей ребенка. Марина Николаевна постоянно занимается с учащимися детских объединений проектно-исследовательской деятельностью. Воспитанники Марины Николаевны ежегодно становятся победителями и призерами научно-практических конференций, конкурсов, фестивалей, выставок, олимпиад регионального и федерального уровней. Свои проекты ребята представляют на Всероссийских конкурсах юных инженеров-исследователей и изобретателей, а также на региональных и муниципальных учебно-практических конференциях.

Содержание программы

1. Введение в программу. Техника безопасности. Современные технологии и перспективы их развития. Робототехника и робототехнические устройства. «Знакомство с Arduino» (6 часов):

Введение в программу. Техника безопасности. Мир информационных технологий. Технологическая эволюция человечества. Автономные роботы и автоматизированные комплексы. Ручное и программное управление роботами. Знакомство с платой Arduino. Возможности Arduino. Знакомство с электронным конструктором "Амперка«.

2. Основы электроники. Основные законы электричества. Схемотехника. Принципиальные схемы (6 часов):

Основы электроники. Электричество вокруг нас. Основные понятия и законы электричества. Основы схемотехники. Электрическая цепь. Принципиальные схемы. Условные графические обозначения на электрических схемах. Сборка электрических схем на Arduino. Схема «Маячок». Тестирование программы для схемы «Маячок» на Arduino IDE.

3. Языки программирования роботов. Основы программирования микроконтроллера Arduino (12 часов):

Языки программирования роботов. Алгоритмы. Языки программирования для Arduino. Особенности программирования микропроцессоров в среде Arduino IDE. Структура программы (скетча). Типы данных. Переменные и константы. Процедуры. Основные функции и методы. Арифметические операции, операторы сравнения, логические и управляющие операторы, их использование в программировании. Циклы. Операторы int и if в языке C++. Подключение библиотек.

4. Эксперименты со светодиодами. Сборка схем и программирование. Мини-проекты на Arduino со светодиодами (14 часов):

Светодиоды. Резисторы. Особенности подключения светодиодов. Эксперимент «Мигающий светодиод». Использование потенциометра, пьезодинамиков и кнопок для экспериментов на Arduino. Эксперимент с использованием потенциометра «Маячок с нарастающей яркостью». Эксперимент с использованием кнопки «Светильник». Подключение нескольких светодиодов. Мини-проект «Светофор». RGB-светодиод. Особенности программирования RGB-светодиода. Мини-проект с использованием RGB-светодиодов «Гирлянда». Мини-проект с использованием пьезодинамиков и кнопок «Мерзкое пианино». Мини-проект с использованием светодиодов, кнопок и пьезодинамика "SOS«.

5. Эксперименты с датчиками. Сборка схем и программирование. Мини-проекты на Arduino с датчиками (14 часов):

Назначение различных датчиков. Вывод значений датчиков в монитор порта. Ультразвуковой дальномер. Фоторезистор и его назначение. Эксперимент с использованием фоторезистора «Измерение уровня освещенности». Эксперимент с использованием семисегментного индикатора «Секундомер». Датчик влажности почвы с контроллером. Мини-

проект «Измерение уровня влажности почвы». Эксперимент с использованием термистора «Комнатный термометр». Аналоговый датчик температуры и цифровой датчик температуры и влажности. Эксперимент «Сравнение показаний датчиков». Мини-проект с использованием цифрового датчика температуры и влажности DHT11 или DHT22 "Устройство для измерения микроклимата в помещении«.

6. Эксперименты с сервоприводами и моторами. Сборка схем и программирование. Мини-проекты на Arduino с сервоприводами и моторами (10 часов):

Виды сервоприводов и моторов. Принцип работы, устройство сервоприводов и моторов. Драйвера и моторы. Motor shield. Эксперименты с сервоприводами и моторами. Вращение сервоприводов на заданный угол. Вращение сервоприводов и моторов в разные стороны. Управление скоростью вращения сервоприводов и моторов. Подключение нескольких сервоприводов и моторов. Использование потенциометра. Эксперимент с использованием сервопривода, потенциометра и конденсатора «Пантограф». Мини-проект «Миксер». Создание модели миксера с двумя скоростями работы.

7. Творческие мини-проекты и игры на Arduino (10 часов):

Аналоговый датчик звука (микрофон). Мини-проект с использованием датчика звука «Включение света по хлопку». Датчик движения (PIR) и его назначение. Мини-проект с использованием датчика движения для Arduino «Автоматический светильник». Игра с использованием светодиодов, кнопок, резисторов и пьезодинамика «Кнопочные ковбои». Мини-проект на свободную тему. Идеи для создания собственного мини-проекта. Разработка своего творческого мини-проекта. Доработка своего творческого мини-проекта. Подготовка к защите проекта.

Цели программы

Приобщение подростков к техническому творчеству через экспериментальную и проектную деятельность на платформе Arduino

Результат программы

Достижение поставленной цели возможно при решении следующих задач:

обучающих:

- дать первоначальные знания о робототехнических устройствах и основных законах электричества через использование конструкторских комплектов «Амперка» на базе платформы Arduino;

- ознакомить с основами программирования микроконтроллеров Arduino;

научить основам экспериментальной деятельности и работы по созданию мини-проектов из комплектов Arduino.

развивающих:

- способствовать формированию умений и навыков решения конструкторских задач и проведения экспериментов;

- создать условия для развития памяти, алгоритмического, логического и инженерного мышления;

- прививать интерес к конструированию, программированию, к научно-техническому творчеству, технике и высоким технологиям.

воспитательных:

- воспитывать информационную, техническую и исследовательскую культуру учащихся;

- воспитывать настойчивость в достижении поставленной цели и трудолюбие;

- прививать коммуникативные навыки общения друг с другом и умение заниматься в коллективе.