ПромРобоКвантум

Современный период развития общества характеризуется масштабными изменениями в окружающем мире, влекущими за собой пересмотр социальных требований к образованию, предполагающими его ориентацию не только на усвоение обучающимся определенной суммы знаний, но и на развитие его личности, а также овладение метапредметными компетенциями. Большими возможностями в развитии личностных ресурсов школьников обладает подготовка в области робототехники.

Вводный модуль по направлению Робоквантум (далее - программа) - относится к программам технической направленности и предусматривает развитие творческих способностей детей, формирование начальных технических ЗУНов, а так же овладение soft и hard компетенциями. Программа разработана в соответствии с Письмом Минобрнауки РФ от 11.12.2006 г. № 06-1844 «О примерных требованиях к программам дополнительного образования детей», Федеральным законом Российской Федерации «Об образовании в Российской Федерации» от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ, Порядком организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам (приказ Минобрнауки от 29.08.2013г. № 1008) и отвечает требованиям «Концепции развития дополнительного образования» от 4 сентября 2014 года (Распоряжение Правительства РФ от 04.09.2014 N 1726-р). Актуальность программы обусловлена социальным заказом общества на технически грамотных специалистов в области робототехники, максимальной эффективностью развития технических навыков со школьного возраста; передачей сложного технического материала в простой доступной форме; реализацией личностных потребностей и жизненных планов; реализацией проектной деятельности школьниками на базе современного оборудования. А так же повышенным интересом детей школьного возраста к робототехнике. Использование современных педагогических технологий, методов и приемов; различных техник и способов работы; современного оборудования, позволяющего исследовать, создавать и моделировать различные объекты и системы из области робототехники, машинного обучения и компьютерных наук обеспечивает новизну программы.

Педагоги

Столяров Борис Николаевич

Смирнов Николай Владимирович

Содержание программы

Раздел 1. Знакомство группы

Тема: Знакомство. Техника безопасности в «Мобильном технопарке Кванториум». Знакомство с робототехникой и промышленным дизайном.

Раздел 2. Знакомство со средой программирования Screth.

Тема 1: Знакомство со средой программирования Screth и эмуляции электронных схем на основе программы «Tinkercad»

Тема 2: Создание простейшей программы управления цифровыми входами/выходами с использованием микроконтроллера Arduino-uno.

Тема 3: Эмуляция простейших электронных схем «кнопка», «резистер», «светодиод»

Тема 4: Теория управления двигателями различных роботизированных платформ с помощью микроконтроллера Arduino, включая программной среды.

Тема 5: Моделирование управление серводвигателем в программе «Tinkercad» и практическая работа на основе комплекта Arduino-uno.

Раздел 3. Работа с датчиками температуры, газа.  Простая систеа пожарной сигнализации. Кейс сборка машины-робота на 4 колёсах.

Тема 1: Проектирование простейшей системы пожарной сигнализации.

Тема 2: Создание простейшей программы управления цифровыми входами/выходами с использованием микроконтроллера Arduino-uno.

Тема 3: Программирование  движения по линии с использованием датчика цвета/света

Тема 4: Кейс сборка машины-робота на основе 3-х или 4-ёх колёсного машины-робота.

Раздел 4. Основы работа с набором EV3.

Тема 1: Ознакомление с набором EV3и его составляющих.

Тема 2: Изучение возможностей программной среды LEGO Maindstorm и её программных возможностей.

Тема 3: Изучение работы основных датчиков набора EV3.

Тема 4: Сборка простейшего робота крокодил.

Раздел  5. Изучение сервоприводов из набора EV3 их режимов работы. А так же изучение возможностей их программирования в Maindstorm.

Тема 1: Изучение сервоприводов из набора EV3 их режимов работы и возможности их программирования.

Тема 2: Сборка двух колёсного и двух двигательного робота-машины и программирование его для выполнения простейших задач.

Тема 3: Изучение датчиков расстояния и цвета для набора EV3, а так же возможностей для их программирования в Maindstorm.

Тема 4: Установка датчиков расстояния и цвета на двух-колёсного робота-машину, программирование робота на остановку в случае возникновения препятствия, а так же его реагирование на сигналы светофора.

Раздел  6. Теоретическое занятие о манипуляторах. Изучение возможности конструирование манипуляторов разных видов и назначения на основе набора EV3.

Тема 1: Теоретическое занятие о манипуляторах. Изучение возможности конструирование манипуляторов разных видов и назначения.

Тема 2: Подбор необходимых датчиков для выполнения задания, конструирование манипулятора в зависимости от цели его применения.

Тема 3: Лекция на тему программирование простых и сложных манипуляторов, а так же приведение примеров программ с циклом

Тема 4: Программирование манипуляторов в программной среде Maindstorm. Тестирование их работы.

Раздел  7. Постановка задачи проектирования инструмента управления промышленным манипулятором. Кейс «инструмент управления».

Тема 1: Кейс промышленный манипулятор. Постановка задачи.

Тема 2: Поиск информации для решения кейса.

Тема 3: Конструирование инструмента управления промышленным манипулятором.

Тема 4: Поиск информации по программированию инструмента управления промышленным манипулятором (и возможности передачи информации в беспроводной форме).

Тема 5: Программирование инструмента управления промышленным манипулятором.

Тема 6: Поиск информации о возможностях для вывода информации о текущем статусе  манипулятора (его положении или выполняемой задачи) на инструмент управления.

Тема 7: Реализация идей предложенных для вывода информации о текущем состоянии манипулятора

Тема 8: Проведение тестирования готового проекта на работоспособность.

Тема 9: Устранение ошибок и проблем в реализованном проекте.

Тема 10: Публичная демонстрация результатов проектирования.

Раздел 8 Завершение

Тема 1: Подведение итогов, рефлексия

Тема 2: Завершающее занятие

Цели программы

Развитие пространственного мышления детей, навыков командного взаимодействия, моделирования, электроники, прототипирования, программирования, освоения «hard» и «soft» компетенций и передовых технологий в области конструирования, мехатроники, электроники, робототехники, компьютерных технологий.

Результат программы

Личностные:

проявление познавательного интереса и творческой активности в области научно-технической деятельности

мотивация учебной деятельности

самоопределение в выбранной сфере будущей профессиональной деятельности

нравственно-эстетическая ориентация

реализация творческого потенциала в технической и предметно-продуктивной деятельности

развитие готовности к самостоятельным действиям

проявление технического и технологического мышления

Метапредметные:

умение ориентироваться в своей системе знаний, отличать новое от уже известного

умение перерабатывать полученную информацию: делать выводы в результате свое деятельности

умение излагать мысли в четкой логической последовательности

умение отстаивать свою точку зрения

умение анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений

умение работать в паре и в коллективе

умение работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности

защищать собственные проекты

Предметные:

Конструирование:

Навыки проектирования и производства рабочих органов и оснасток промышленных манипуляторов с интерфейсами подключения к системе управления.

Реализация револьверной насадки.

Создание оснастки для обслуживания 3D-принтера, фрезерного станка.

Программирование:

Начальные навыки создания законченного ПО для выполнения промышленным манипулятором функционала, необходимого для технологического процесса.

Начальные навыки офлайн-программирования манипулятора с использованием специализированных сред и библиотек, в том числе высокоуровневых языков.

Способность к созданию программного обеспечения, учитывающего возможность использования оснастки для промышленного манипулятора, в том числе интеллектуальной.

Особые условия проведения

На базе "Мобильного Кванториума".

Материально-техническая база

Конструктор программируемых моделей инженерных систем / Шт. 8

Набор для изучения робототехники с датчиками и контроллером, программируемым в блочной среде Базовый набор LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 / набор 12

Расширение набора для изучения робототехники Ресурсный набор LEGO MINDSTORMS Education EV3 / набор 12

Образовательный робототехнический комплект "СТЕМ Мастерская" (STEM/STEAM Мастерская) / комплект 8

Учебный комплект для разработки и изучения автономных мобильных роботов и транспортно-логистических систем TurtleBot3 (Стартовый) / набор 1