Познавательно-исследовательский проект «Транспортная платформа будущего» по робототехнике
Ирина Иванова
Познавательно-исследовательский проект «Транспортная платформа будущего» по робототехнике
муниципальное автономное дошкольное образовательное учреждение
города Новосибирска «Детский сад № 411», Кировский район
630088, г. Новосибирск ул. Зорге, 23 тел. 342-26-93, 304-57-18 (факс)
E-mail: pingwin555@mail.ru
Познавательно – исследовательский проект
«Транспортная платформа будущего»
по робототехнике
Выполнила воспитатель
первой квалификационной категории
Иванова И. С.
г. Новосибирск 2020 г.
Содержание
1. Введение…
2. Основная часть.
2.1Развитие образовательной робототехники…
2.2 Обзор конструктора LEGO WEDO2:0…
2.3 Дизайн и разработка программируемой модели LEGO Wedo2:0 …
3. Программирование модели…
4. Заключение….
5. Источники информации…
6. Занятие №1 (Приложение № 1….
7. Занятие № 2 (Приложение №2…
8. Демонстрация проекта «Транспортная платформа будущего»
(Приложение № 3….
1. Введение
Согласно концепции Федеральной целевой программы развития образования на 2016-2020 годы, одной из приоритетных задач является реализация мер популяризации среди детей научно-образовательной, практической и творческой деятельности, с целью выявления и поддержки одарённых детей, предоставления им возможности самосовершенствоваться и достигать определенного личностного роста.
Участие в данном проекте является своеобразным результатом деятельности по изучению робототехники и позволяет ребятам продемонстрировать свои способности в конструировании.
Цель робототехнических систем является содействием популяризации инженерно-технических специальностей в области робототехники, а также выявление и поддержка талантливых детей и молодежи в области технического творчества.
В связи с этим мы решили принять участие в данном проекте. Опираясь на интересы детей, выбрали направление «Интеллектуальные робототехнические системы».
Проект «Транспортная платформа будущего»
«Давайте лучше изобретать будущее,
а не беспокоиться о том, что случилось вчера»
Стив Джобс.
Тип проекта: познавательно — исследовательский.
Участники проекта:Наставник команды — воспитатель первой квалификационной категории: Иванова Ирина Сергеевна.
Команда «Мастерята»: Кочетулин Кирилл, Алехин Михаил.
Срок реализации проекта: с 11 февраля по 25 февраля 2020г.
Оборудование и материалы: Интерактивная доска, знаки дорожного движения, конструктора Lego Wedo 2.0, Lego Wedo Education 9689, Lego,планшет, ноутбук, конструктор Solar Inventor Engino.
Актуальность.
Актуальность данной темы обусловлена возрастающим количеством автомобильного транспорта и решением проблемы его воздействия на качество городской среды и здоровье населения. Загрязнение атмосферного воздуха представляет серьезную угрозу здоровью населения, способствует снижению качества жизни. В последнее время в нашем городе становится всё больше и больше машин с каждым днём. Все вместе они очень сильно портят воздух. И вместо того, чтобы подышать свежим воздухом, мы дышим выхлопными газами машин. Автомобильный транспорт не только портит воздух отработавшими газами и загрязняет водоёмы, но и производит очень много шума. Шум мешает людям работать и отдыхать. Отсутствие нормального отдыха приводит к переутомлению человека. Что сказывается на его здоровье. На свалках скапливаются шины, ржавые корпуса. Также при мытье машин грязная вода попадает в почву или в воду, что также отрицательно влияет и на окружающую среду, и на здоровье человека. При большом скоплении транспорта возрастает шумовое воздействие на людей. Во много раз увеличивается опасность пешеходов движения, ДТП. Но автотранспорт не только оказывает негативное влияние, но и положительное. Роль транспорта очень велика для передвижения пассажиров. Он помогает, когда человек заболеет и ему необходима помощь врача. Также транспорт занят в доставке продуктов. Без транспорта человек не сможет развиваться. Мы решили, что машины должны быть экологически чистыми, то есть на электроприводе (электромобили). Так же необходимо уменьшить количество транспорта в городе. Путем использования одной транспортной платформы (рамы) с разными видами модулей (кузова (пассажирский, грузовой). Так же можно использовать такие модули, как кран, бетономешалка, рефрижератор (холодильное устройство, цистерна.
В современных условиях все большее внимание уделяется развитию робототехники. Чрезвычайно важно, чтоб любой человек смог, если не программировать, то хотя бы управлять роботизированным устройством. Вот почему чрезвычайно научиться использовать стандартные функции конструктора, для создания самобытных роботов-игрушек. Выработанный навык с успехом, впоследствии, может быть использован при программировании прикладных моделей, таких как умный дом или робот-пылесос и т. п. Лего — роботы помогают фантазировать, раскрывать творческий потенциал, моторику, мышление и логику.
В ходе исследования были использованы следующие методы:
1. наблюдение;
2. мозговой штурм;
3. анализ источников информации.
Цель: Создание Электромобильной транспортной платформы будущего.
Задачи:
— изучить возможности современной образовательной робототехники;
— сделать обзор самого популярного программируемого детского конструктора;
— создать собственную модель, которая самостоятельно останавливается по заданному маршруту;
— рассмотреть разнообразность возможностей блоков, использование разных передач для движения моделей входящих в комплект конструктора LEGO Wedo2:0;
— сохранить экологию города, уменьшить городской автопарк транспорта, уменьшить содержание выхлопных газов в городе.
Поэтому гипотезой нашего исследования является следующее: технических возможностей конструктора достаточно для создания умной Электромобильной «Транспортной платформы будущего».
2. Основная часть.
2.1 Развитие образовательной робототехники
Робототехника – прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой интенсификации производства. Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, информатика, физика, математика, а также радиотехника и электротехника. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную робототехнику. А так же военную, космическую и подводную.
Как никогда возрос спрос на инженерные кадры, которые способны проектировать, создавать, управлять и модернизировать высокотехнические и робототехнические устройства. Соответственно, разработана образовательная схема развития личности в инженерно-техническом направлении. Ветка развития идёт с дошкольного возраста и вплоть до окончания высшего учебного заведения.В основе этой ветки стоят два направления: предметная, интегрируемая современная образовательная среда и образовательная робототехника. Предметная,интегрируемая современная образовательная среда:
интерактивное оборудование;
программно-аппаратные комплексы;
цифровые лаборатории;
цифровые интерактивные образовательные программы;
современная материально-техническая база предметных кластеров.
Формирует информационно-коммуникационную, естественнонаучную, техническую компетентности.
2.2 Обзор конструктора LEGO WEDO
В мире разработано и разрабатывается множество конструкторов, программного обеспечения, интерактивного оборудования и современного учебного материала, так или иначе связанных с образовательной робототехникой.
Образовательная робототехника от компании Lego достаточно грамотно продумана, но мала, насыщена, скорее всего, это было сделано с определённой коммерческой выгодой. Даже сам набор ПервоРобот Lego Education WeDo поделён на две части: базовый и ресурсный. Базовый набор содержит минимальное количество деталей, но сервомотор, коммутатор и два датчика. Ресурсный набор состоит только из дополнительных деталей в достаточно существенном количестве.
2.3. Дизайн и разработка программируемой модели LEGO Wedo 2.0
Для своей модели решили использовать зубчатую передачу, для создания возможности остановки транспортной платформы по заданному маршруту и мотор для обеспечения движения модели.
Движение машины обеспечивается за счет зубчатой передачи и сервопривода.
Установив, мотор, мы провели первые испытания транспортной платформы. Она у нас ездила и останавливалась.
Теперь можно было пустить вход фантазию, и заняться внешним оформлением транспортной платформы будущего.
Погрузчик Электрокар осуществляет подъем и опускание модулей на платформу при помощи канатной передачи.
Модуль для перевозки пассажиров
Модуль для перевозки грузов
3. Программирование модели.
Для того чтобы наша модель двигалась, и не просто двигалась, а еще и выполняла команды мы использовали программное обеспечение от компании Lego.
Транспортная платформа осуществляет движение при помощи зубчатой передачи. Программное обеспечение осуществляется при помощи соединения смартхаба с блютусом. Программа запускает Блок «Начало» далее следует Блок «Мотор по часовой стрелке» (либо при необходимости в движении Блок «Мотор против часовой стрелке», заключенный в Блок «Цикл», далее Блок «Выключить мотор». Количество срабатывания Блока «Цикл» высчитывается опытным путем из необходимого расстояния прохождения платформы.
Погрузчик Электрокар
Программное обеспечение осуществляется при помощи соединения смартхаба с блютусом. Программа запускает Блок «Начало» далее следует Блок «Мотор по часовой стрелке», заключенный в Блок «Цикл», следующий Блок «Выключить мотор». Количество срабатывания Блок «Цикл» высчитывается опытным путем из необходимого подъема погрузчиком модулей. При запуске программы блок «Начало» далее следует Блок «Мотор против часовой стрелки», заключенный в Блок «Цикл», следующий Блок «Выключить мотор». Количество срабатывания Блока «Цикл» высчитывается опытным путем из необходимого опускания погрузчиком модулей.
4. Заключение
В процессе подготовки этой работы, нами были изучены материалы из разных источников по выбранной теме.
Можно с уверенностью сказать, что робототехника – одно из самых передовых направлений науки и техники, а образовательная робототехника – это новое междисциплинарное направление обучения детей, интегрирующее знания о физике, технологии, математике, кибернетике и ИКТ, позволяющее вовлечь в процесс инновационного научно-технического творчества учащихся разного возраста. Она направлена на популяризацию научно-технического творчества и повышение престижа инженерных профессий среди молодежи, развитие у молодежи навыков практического решения актуальных инженерно-технических задач и работы с техникой.
Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет дошкольникам и школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным.
Проведя исследования, мы поняли, что конструкторы LEGO способствуют стимулированию конструктивного воображения при создании постройки по собственному замыслу, воспитывает трудолюбие и упорство, развивает логического мышление.
Процесс создания транспортной платформы будущего нам понравился, и мы планируем продолжить свои разработки в дальнейшем.
5. Источники информации
1. Каталог сайтов по робототехнике http://robotics. ru/.
2. Комарова Л. Г. «Строим из LEGO» (моделирование логических отношений и объектов реального мира средствами конструктора LEGO). — М. ; «ЛИНКА – ПРЕСС», 2001.
3. «Робототехника для детей и родителей», автор С. А. Филиппов. 3-е издание книги.
4. Официальный сайт LEGO Education: http://www.lego.com/ruru/mindstorms
5. Сайт Всероссийского учебно-методического центра образовательной робототехники: http://xn— 8sbhby8arey.xn--p1ai /
Приложение №1
Предварительная работа. Ход занятия 1.
Просмотр презентации.
Здравствуйте ребята!
На сегодняшнем занятии мы с вами будем командой исследователей нашей планеты Земля! Прежде чем приступить к занятию, давайте договоримся о правилах работы в нашей группе.
Работайте в команде. Все великие изобретения создавались в командах. Если даже идея пришла в одну голову изобретателя, он не смог бы воплотить ее без команды. Инженерам очень важно уметь работать в команде.
Работа в команде означает уважение друг другу, умение помогать и принимать помощь, обсуждать и вместе принимать решение, делиться трудностями и радостями. Внимательно слушайте говорящего. Не перебивайте и оценивайте его рассказ, пока человек не закончил. Задавайте вопросы. Не стесняйтесь узнавать новое!
А теперь ребята я предлагаю отправиться в виртуальное путешествие вместе с Громозекой на космическом корабле.
Посмотрите, мы опускаемся рядом с полосой, она оказывается твердая поверхность, которая связывает города людей и называется дорога. Люди строят такие дороги, чтобы перемещаться по ним в специальных устройствах – автомобилях. Ребята, если обратить внимание на проносящихся по дороге автомобилей, что мы видим? Автомобилем называется устройство, которое перевозит людей и грузы.
— Автомобиль –это сложная машина: он состоит из более 20000 деталей. –Автомобили бывают разные для разных задач: — Легковые; — грузовые; — пассажирские; — внедорожные; — гоночные; военные и специальные;
У автомобиля есть несколько основных частей: — кузов; — рама; — двигатель или мотор; — колеса; — руль;
На раму крепятся другие части автомобиля.
Кузов крепится на раму и служит для перевозки людей и грузов.
Колеса состоят из металлических дисков, на которые одеты резиновые шины. Шины надувают воздухом, чтобы машина не тряслась при движении.
Мотор вращает колеса автомобиля, сжигая топливо.
Руль поворачивает переднею пару колес.
Первым кто придумал автомобиль, был итальянский художник и изобретатель Леонардо да Винчи. Но для человека известны только его чертежи.
Первым настоящим автомобилем стала «тележка Кюньо». Это был автомобиль с паровым двигателем (как у паровоза – на дровах и воде) в 250 лет назад.
Ребята, вы, наверное, устали.Давайте мы с вами немного разомнемся и проведем с вами физминутку:
Вправо лес, а влево поле,
А внизу сияет море,
В небе солнышко сияет и за нами повторяет.
Раз, два, три, четыре, пять вместе весело шагать,
Вместе будем мы учиться, и не будем мы лениться!
Хорошо. Ребята! Проходите за свои рабочие места. Продолжим с вами занятие.
В 20 веке большинство автомобилей стали бензиновыми. Автомобили, работающие на бензине, имеют много плюсов, но, к сожалению, сильно загрязняют воздух. В крупных городах всего мира воздух насыщен выхлопными газами автотранспорта. Но все же автомобиль остается самым удачным транспортом для перевозки людей и грузов.
Мы много узнали с вами сегодня об автомобиле.
— Ребята, а как вы думаете, чтобы сохранить в нашем городе окружающую среду, что можно было бы придумать и реализовать? Допустим если создать автомобиль будущего, какие они могли бы быть?
Версии детей:
— Машина перемещается по городу и работает без бензина;
Я: Да, ребята в городе есть транспорт, который использует электроэнергию. Это троллейбус и трамвай. Что мы с вами можем еще придумать?
Дети: — Можно уменьшить количества транспорта в городе.
Я: — Как мы можем это реализовать?
Дети: Пассажиры ездят только днем, а грузовые машины в ночное время.
Я:- Как это повлияет на количество транспорта?
Дети: — Рама у автомобилей одна, а кузова разные. Поэтому можно использовать одну раму, а кузова могут быть разными. Днем на раму можно ставить кузов для перевозки пассажиров. А ночью кузов для перевозки грузов в пункты назначения.
Я: Мне нравятся ваши идеи. Давайте мы с вами их реализуем в работе с конструктором. На следующем занятии мы с вами этим и займемся.
Спасибо ребята за ваше внимание! Все сегодня были большие молодцы!
До скорых встреч!
Приложение № 2
Практическая работа. Ход занятия 2
Здравствуйте ребята!
На предыдущем занятии мы с вами обсуждали тему: «Сохранение окружающей среды в нашем городе». И пришли с вами к выводу, что машины могут перемещаться и работать без бензина.
Мы решили с вами, что машины должны быть экологически чистыми, то есть работать на электроприводе (Электромобили). Так же необходимо уменьшить количество транспорта в городе, путем использования одной транспортной платформы (рамы) с разными видами модулей (кузова (пассажирский, грузовой). Так же можно использовать такие модули, как кран, бетонно- мешалка, цистерна, рефрижератор (холодильное устройство).
Давайте мы с вами приступим к разработке и сборки данных моделей при помощи нашего конструктора Lego Wedo 2.0, Lego Wedo Education 9689, в дополнение можно использовать конструктор Lego.
Конструирование моделей по замыслу детей.
В ходе занятий проводится физминутка:
Робот делает зарядку,
И считает по порядку.
Раз – контакты не искрят, (Движение руками в сторону.)
Два – суставы не скрипят, (Движение руками вверх)
Три – прозрачен объектив (Движение руками вниз.)
И исправен и красив. (Опускают руки вдоль туловища.)
Пальчиковая гимнастика
Город – это улицы, проспекты и дома,
(Руки вытянуть вперед, широко раздвинуть ноги, соединить руки над головой)
Площади, музеи, парков тишина,
(Сделать руками круг, поднять сцепленные руки вверх, развести в стороны)
Блеск огромных стекол,
(Руки поднять над головой, шевелить всеми пальцами)
Праздничных витрин,
Быстрое движенье прохожих
(Быстро маршировать на месте)
И машин.
(Руки в кольцо перед собой, крутить воображаемым рулём и бежать по кругу)
Мы по городу шагаем, Много видим,называем:
(«шагают» пальчиками по столу)
Светофоры и машины,
Ярмарки и магазины,
Скверы, улицы, мосты,
И деревья, и кусты.
(загибают поочередно пальчики, начиная с большого пальца)
Гимнастика для глаз: «Мостик»
Закрываем мы глаза, вот какие чудеса
(Закрывают оба глаза)
Наши глазки отдыхают, упражненья выполняют
(Продолжают стоять с закрытыми глазами)
А теперь мы их откроем, через речку мост построим.
(Открывают глаза, взглядом рисуют мост)
Нарисуем букву «О», получается легко
(Глазами рисуют букву «О»)
Вверх поднимем, глянем вниз
(Глаза поднимают вверх, опускают вниз)
Вправо, влево повернем
(Глазами двигают вправо-влево)
Заниматься вновь начнем.
(Глазами смотрят вверх-вниз)
Приложение № 3
Демонстрация проекта
Ирина Сергеевна: — Давайте ребята продемонстрируем с вами наш проект!
Наша команда «Мастерята»
Наш девиз: «Наш девиз всегда таков: — Больше дела. Меньше слов! (вместе говорят)
Кирилл говорит:
Мы хотим вам продемонстрировать наш проект «Транспортная платформа будущего». Мы разработали транспортную платформу будущего с электроприводом со сменными модулями. Платформа осуществляет движение с помощью зубчатой передачи. Программное обеспечение осуществляется при помощи соединения смартхаба через блютус. Программа приводит в движение модель через Блок «Начало» далее следует Блок «Мотор по часовой стрелке» (либо блок «мотор против часовой стрелки», заключенный в Блок «Цикл». Далее Блок «Выключить мотор». Количество срабатывания Блока «Цикл» высчитывается через расстояние прохождения платформы. Для нашей платформы мы собрали модуль для перевозки пассажиров, который перемещается только в дневное время. И модуль для перевозки грузов. Он передвигается по городу в ночное время суток.
Миша говорит:
А так же мы собрали из конструктора погрузчик электрокар. Он осуществляет подъем и опускание модулей на платформу при помощи канатной передачи. Программное обеспечение осуществляется при помощи соединения смартхаба с блютусом. Программа запускает Блок «Начало» далее следует Блок «Мотор по часовой стрелке», заключенный в Блок «Цикл», следующий Блок «Выключить мотор». Количество срабатывания Блок «Цикл» высчитывается опытным путем из необходимого подъема погрузчиком модулей. При запуске программы блок «Начало» далее следует Блок «Мотор против часовой стрелки», заключенный в Блок «Цикл», следующий Блок «Выключить мотор». Количество срабатывания Блока «Цикл» высчитывается опытным путем из необходимого опускания погрузчиком модулей.
— А так же мы создали электромобили из конструктора инвертор, они перемещаются по нашему городу, работая от солнечных батареек. Наши машины экологически чистые и загрязнение атмосферы не происходит в нашем городе, уменьшился городской автопарк транспорта.
Транспортная платформа – это наше будущее!
Спасибо, ребята! Вы, большие молодцы!
Источник: