Робототехника

1. Пояснительная записка
Дополнительная
общеобразовательная
общеразвивающая
программа
«Робототехника» реализуется в соответствии с технической
направленностью дополнительного образования.
Программа разработана в соответствии с:
•
Федеральным законом «Об образовании в Российской Федерации»
от 29 декабря 2012 года, № 273-ФЗ;
•
Приказом Министерства просвещения Российской Федерации от
27.07.2022 № 629 «Об утверждении Порядка организации и осуществления
образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным
программам»;
•
Концепции развития дополнительного образования детей до 2030
года, утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации №
678-р от 31.03.2022;
•
Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ
от 28.09.2020 N 28 «Об утверждении СанПиН 2.4.3648-20 «Санитарноэпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения,
отдыха и оздоровления детей и молодежи» (Зарегистрировано в Минюсте
России 18.12.2020 N 61573);
•
Уставом Муниципального бюджетного общеобразовательного
учреждения «Белоярская средняя школа».
Адресат программы: обучающиеся 9-13 лет, в количестве 15 человек.
Уровень освоения программы: базовый.
Актуальность программы. Программа соответствует действующим
нормативным правовым актам и Концепции развития дополнительного
образования в сфере технического творчества и направлена на формирование
творческой личности, живущей в современном мире. Технологические наборы
LEGO MINDSTORMS EV3 ориентированы на изучение основных физических
принципов и базовых технических решений, лежащих в основе всех
современных конструкций и устройств.
На занятиях используются конструкторы наборов ресурсного набора
серии LEGOMINDSTORMS EV3.
Используя персональный компьютер или ноутбук с программным
обеспечением, элементы из конструктора, ученики могут конструировать
управляемые модели роботов. Загружая управляющую программу в
специальный микрокомпьютер, и присоединяя его к модели робота, учащиеся
изучают и наблюдают функциональные возможности различных моделей
роботов. Робот работает независимо от настольного компьютера, на котором
была написана управляющая программа. Получая информацию от различных
датчиков и обрабатывая ее, EV3 управляет работой моторов.
Современные дети фактически выросли в среде информационных
технологий. Существенные изменения в технологиях, используемых в
современной общеобразовательной школе, позитивно воспринимаются

обучающимися, стимулируют их включаться более активно в учебный
процесс.
Цель программы:
ознакомление
с
основами
конструирования и программирования учебных роботов.
Задачи:
Обучающие:
- развивать инновационную творческую деятельность обучающихся на
занятиях по конструированию и робототехнике;
- развивать сформированные универсальные учебные действия через
создание на занятиях учебных ситуаций, постановку проблемных задач,
требующих выбора, обоснования и создания определенной модели
конструкции, написания алгоритма действий робота с помощью пиктограмм
графического языка;
- формировать представления о социальных и этических аспектах
научно- технического прогресса;
Развивающие:
- развивать навыки взаимной оценки;
- развивать навыков рефлексии, готовность к самообразованию и
личностному самоопределению;
- формировать представления о мире профессий, связанных с
робототехникой и требованиях, предъявляемых такими профессиями, как
инженер, механик;
- конструктор, архитектор, программист, инженер-конструктор по
робототехнике.
Воспитательные:
- содействовать социальной адаптации обучающихся
в
современном
обществе, проявлению лидерских качеств;
- воспитывать ответственность,
трудолюбие,
целеустремленность и организованность.
- формировать навыки
коммуникативной
культуры,
позитивного взаимодействия и сотрудничества;
- формировать высокую социальную активность;
- формировать навыки работы с информацией;
- воспитывать патриотизм;
- формировать навыки
применения
полученной
информации
для самостоятельной аналитической и творческой
деятельности;
- формировать умения
и
навыки,
обеспечивающие
успешную самореализацию в жизни и обществе.
Уровень сложности – базовый.
Срок и объем освоения: 1 год, 68 педагогических часов.
Форма обучения: Очная.
Формы и режим занятий. Форма проведения занятий – групповая,
индивидуальная, индивидуально-групповая. При формировании групп
учитываются возрастные и индивидуальные особенности. Оптимальным

составом для обучения являются группы из 15 человек. Занятия проводятся 1
раз в неделю по 2 часа.
Учебный план

Теория

Разделы

Всего

№
п/п

Практика

Количество часов

Введение.
1
Конструктор LEGO Mindstorms EV3

Конструкторы LEGO Mindstorms EV3, ресурсный набор.
3
Микрокомпьютер (Лекция)

Датчики

Сервомотор EV3

6
7

Программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3
Основы программирования EV3

Первый робот и первая программа

Движения и повороты

Воспроизведение звуков и управление звуком

11
12
13
14

Движение робота с ультразвуковым датчиком и датчиком
касания
Обнаружение роботом черной линии и движение вдоль
черной линии
Проект «Tribot»

15
16
17

Проект «Shooterbot»
Проект «Color Sorter»
Решение олимпиадных заданий

Содержание программы.

Введение (1 ч.)
Теория-1ч.

Техника безопасности на занятии. Введение в Робототехнику. Области
использования роботов. Поколения роботов. История развития робототехники.
Применение роботов. Цели и задачи курса.
Конструктор LEGO Mindstorms EV3. (1 ч.)
Теория-1ч.
Описание конструкторов LEGO Mindstorms EV3, ресурсный набор.
Правила работы с набором. Особенности сборочных инструкций.
Конструкторы LEGO Mindstorms EV3, ресурсный набор. (2 ч.)
Практика-2ч.
Практическое знакомство с набором LEGO Mindstorms EV3. Основные
детали конструктора иего возможности.
Микрокомпьютер. (2 ч.)
Теория-2ч.
Микропроцессор EV3. Краткое описание устройства, принципов
функционирования. Знакомство с интерфейсом.
Датчики. (4 ч.)
Теория-3ч.
Знакомство с датчиками из набора LEGO Mindstorms EV3. Назначение
датчиков. В набореLEGO Mindstorms EV3 есть четыре вида датчиков: датчик
касания, датчик цвета (освещенности), ультразвуковой датчик, датчик
гироскоп.
Практика-1ч.
Практическое применение полученных знаний о датчиках.
Сервомотор EV3. (4 ч.)
Теория-3ч.
Знакомство с сервомоторами из набора LEGO Mindstorms EV3. Краткое
описание
устройства,
принципов
функционирования.
Варианты
использования. Виды механических узлов, построенных на основе
сервомоторов.
Практика-1ч.
Практическое применение полученных знаний о сервомоторах.
Программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3. (1 ч.)
Практика-1ч.
Установка программного обеспечения. Системные требования.
Интерфейс.
Самоучитель.
Основы программирования EV3. (2 ч.)
Теория-2ч.
Программирование. Панель инструментов. Палитра команд. Меню.
Рабочее поле.
Окноподсказок. Панель конфигурации. Выгрузка и загрузка
микропрограмм.

Первый робот и первая программа. (4 ч.)
Практика-4ч.
Подключение сервомоторов и датчиков. Сборка первой учебной модели.
Первые простые программы. Передача и запуск программ. Пульт управления
роботом.
Тестирование робота.
Движения и повороты. (6 ч.)
Теория-4ч.
Движение вперёд. Создание кода управляющей программы для
прямолинейного движения вперёд. Настройка блока движения на заданное
расстояние и заданное время. Настройка направления движения.
Поворот и разворот. Варианты различных комбинаций мощности моторов
робота для выполнения поворота или разворота. Выполнение последовательности
движений.
Алгоритмточное движения на повороте.
Практика-2ч.
Встроенное программное обеспечение («прошивка»). Загрузка программы.
Загрузка управляющего кода в робота. Движение вперёд. Загрузка «прошивки» в
блок EV3. Создание кода управляющей программы для прямолинейного движения
вперёд. Настройка блока движения на заданное расстояние и заданное время.
Настройка направления движения.
Воспроизведение звуков и управление звуком. (4 ч.)
Теория-3ч.
Принцип работы и приёмы управления звуковыми сигналами в LEGO
Mindstorms EV3.Звуки Lego EV3, Блок «Звук», Режим «Воспроизвести файл»,
Звуковые файлы LEGO.
Практика-1ч.
Практическое применение полученных знаний о воспроизведении и
управлении звуком.
Движение робота с ультразвуковым датчиком и датчиком касания. (4 ч.)
Теория-2ч.
Принцип работы и приѐмы управления ультразвуковым датчиком и датчиком
касания в LEGOMindstorms EV3.
Практика-2ч.
Практическое применение полученных знаний об ультразвуковым датчике и
датчике касания.
Обнаружение роботом черной линии и движение вдоль черной линии. (4
ч.)
Теория-2ч.
Отслеживание линии. Построение алгоритма отслеживания края линии,
используя блоки «Жди темноты» и «Жди света». Движение вдоль линии с одним
датчиком. Движение вдоль линии с двумя датчиками света. Алгоритм движения
робота с двумя датчиками.
Практика-2ч.
Создание программы движения вдоль линии. Создание оптимального
алгоритма, используя условие (Если-Иначе, if-else). Создание программы с более
эффективным алгоритмом для движения по линии. Преодоление перекрёстков и

сложных поворотов становится возможным для робота. Отслеживание линии.
Использование датчика оборотов для движения робота на заданное расстояние.
Проект «Tribot». (6 ч.)
Практика-6ч.
В ходе выполнения данного проектного задания ученики выполнят
проектирование, сборку, отладку, программирование и финальное испытание
робота («Tribot» - робот на трѐх колѐсах, одно из которых используется лишь как
точка опоры).
Проект «Shooterbot». (4 ч.)
Практика-4ч.
В ходе выполнения данного проектного задания ученики выполнят
проектирование, сборку, отладку, программирование и финальное испытание
робота («Shooterbot» - робот, стреляющий шариками).
Проект «Color Sorter». (5 ч.)
Практика-5ч.
В ходе выполнения данного проектного задания ученики выполнят
проектирование, сборку, отладку, программирование и финальное испытание
робота («Color Sorter» - робот, который может сортировать предметы по цветам).
Проект «Robogator». (4 ч.)
Практика-4ч.
В ходе выполнения данного проектного задания ученики выполнят
проектирование, сборку, отладку, программирование и финальное испытание
робота («Robogator» - робот эмитирующий вид и поведение аллигатора).
Решение олимпиадных заданий. 11 ч.
Практика-11ч.
Решение олимпиадных задач. Подготовка, программирование и испытание
роботов в соревнованиях. Участие в мероприятиях, олимпиадах по робототехнике.
Планируемые результаты.
Предметные:
- знание комплекса теоретических знаний, основ робототехники;
- осознание роли техники в процессе развития общества, понимание экологических
последствий развития производства, транспорта;
- владение методами исследовательской и проектной деятельности;
- владение научной терминологией, методами и приёмами конструирования,
моделирования и роботостроения;
- умение устанавливать взаимосвязь с разными предметными областями
(математика, физика, природоведение, биология, анатомия, информатика и др.) для
решения задач по робототехнике;
- владение ИКТ-компетенциями при работе с информацией.
- владение навыками работы с интерфейсом и основными опциями компьютерных
программ;
- владение приемами работы с электронными файлами (сохранение,
редактирование, запись, копирование);
- освоение приемов и навыков создания медийных продуктов, повышение
грамотности в области ИКТ;
- освоение приёмов и методов практической работы на компьютере в основных
файловых и офисных редакторах;

Метапредметные:
- сформированы навыки инновационного, критического мышления;
- сформированы навыки позитивного, творческого мышления;
- сформированы нравственные качества личности, самостоятельность и
ответственность;
- сформирован познавательный интерес к конструированию и освоению
современных технологий в инженерии и робототехнике;
- сформированы навыки, обеспечивающие социальное становление личности.
Личностные:
- сформированы навыки коммуникативной культуры, позитивного взаимодействия
и сотрудничества;
- сформированы положительные установки на творческую деятельность как
важнейший элемент общей культуры;
- сформирована информационная грамотность;
- сформирована гибкость, адаптивность, инициативность, самодисциплина;
- сформирована способность
к
технологическим,
организационным
социальным инновациям;
- сформированы навыки работы с информацией.
Оценочные материалы.
Оценка полученных образовательных, практических результатов у учащихся
проводится с помощью методов педагогического наблюдения, выполнения заданий в
ходе проведения занятий, решение практических задач.

По блокам: программа включает мотор A, ждет 3 секунды, после чего ждет нажатия на среднюю кнопку. Если
кнопка нажата — мотор выключается.

Первая программа в цикле включает мотор, если нажата кнопка — выключает его и ждет, пока кнопка не
будет отпущена. Так как у нас цикл — после отпускания кнопки мотор опять включится.
Вторая программа выключает мотор, если нажата кнопка, и включает его, если не нажата.
То есть, обе программы внешне работают одинаково.

В первой программе стоит команда «играть звук 2 секунды до завершения». Это будет работать как блок
ожидания — программа не будет выполняться дальше, пока не закончит проигрывать звук. Только после
этого выполнится команда «выключить мотор».
Во второй программе команда «играть звук 2 секунды 1 раз». Она запустит проигрывания звука на 2 секунды,
после чего выполнит следующую команду — «выключить мотор». То есть, звук ещё будет проигрываться, а
мотор уже выключится.
То есть, во второй программе мотор выключится сразу после начала мелодии, а в первой — мотор будет
крутиться все две секунды, пока играет мелодия и только после этого остановится.

Программа ждет нажатия на кнопку, поворачивает мотор на 5 градусов вперед, ждет секунду, и если кнопка
нажата, поворачивает на 5 градусов назад. После этого в цикле трижды мотор поворачивается на 5 градусов,
то есть, в сумме — на 15.
Если кнопка нажата больше 1 секунды — выполнятся все эти действия, т.е. мотор повернется на
+5 — 5 + 5 + 5 + 5 = 15 градусов.

Первая команда программы — ждать 6 секунд.
В это время программа не реагирует ни на какие сигналы от датчиков. Соответственно, если на 5 секунде
махнуть перед датчиком белым цветом — это останется незамеченным.
После этого программа будет выполнять блок «ждать яркость отраженного цвета > 70» — эта яркость
соответствует как раз белому цвету.
Пока перед датчиком снова не появится белый цвет программа дальше выполняться не будет, а значит, ничего
происходить тоже не будет.

Первый блок поворачивает один мотор на 0,5 оборота, третий блок — второй мотор.
Второй блок не нужен.

Третий блок выводит на экран смайлик. По условию задачи — этого не требуется.

В первой программе в цикле: очищается экран, ожидается 2 секунды, выводится смайлик, ожидается 2
секунды.
Во второй программе — очищается экран, ожидается 2 секунды, в течении двух секунды в цикле выводится
смайлик.
Внешне обе программы работают абсолютно одинаково.

Разберем, как будет работать программа, если нажата правая кнопка и не нажата левая.
Сначала проверяется нажатие левой кнопки. Если она не нажата запускается вперед со скоростью 50
мотор А, и останавливается мотор В.
Далее, проверяется правая кнопка. Если она нажата — запускается вперед мотор В и программа
попадает на блок ожидания, который ждет отпускания кнопки В.
То есть, пока нажата правая кнопка крутится мотор В, и крутится вперед мотор А — ведь он был включен на
предыдущей проверке, на предыдущем переключателе, и с тех пор других команд для него не было.
В итоге, пока правая кнопка нажата — оба мотора крутятся вперед со скоростью 50.

Плани- Фактируемая ческая
дата
дата

Название темы

Введение.

Эвристичес
кая лекция

№

Форма
занятия

Календарно-тематический план.

Конструктор LEGO
Mindstorms EV3

Конструкторы LEGO
Mindstorms EV3,
ресурсный набор.

Микрокомпьютер
(Лекция)

Датчики

Сервомотор EV3

Программное
обеспечение LEGO
Mindstorms EV3

Эвристиче
ская
лекция

Основы
программирования EV3

Эвристиче
ская
лекция

Первый робот и первая
программа

Движения и повороты

Практичес
кое
занятие с
элемента
ми игры

Воспроизведение звуков 4
и управление звуком

Практичес
кое
занятие

Практичес
кое
занятие с
элемента
ми игры

Практичес
кое
занятие

Практичес
кое
занятие с
элемента
ми игры

Эвристиче
ская
лекция

Практичес
кое
занятие

Эвристиче
ская
лекция

Обнаружение роботом
черной линии и
движение вдоль черной
линии

Проект «Tribot»

Проект «Shooterbot»

Проект «Color Sorter»

Решение олимпиадных
заданий

Практичес
кое
занятие

Движение робота с
ультразвуковым
датчиком и датчиком
касания

Практичес
кое
занятие

Условия реализации программы.
Занятия по дополнительной общеразвивающей программе «Робикум»
проводятся в стационарном, типовом, освещенном и проветриваемом учебном
кабинете, который отвечает требованиям санитарно-гигиенических норм,
правилам техники безопасности, установленных для помещений, где работают
обучающиеся, оснащенном типовыми столами и стульями с учетом
физиологических особенностей обучающихся.
Материалы и инструменты.
Конструкторы LEGO Education Mindstorms EV3, компьютеры, проектор, экран.
№

Наименование
Набор для создания
программируемых
моделей и гусеничных
роботов
Набор для создания
программируемых
моделей и гусеничных
роботов

Фото

Кол-во

Ед. изм.

шт.

Дополнительный набор
для создания
конвейеров

шт.

Дополнительный набор
сложных зубчатых
передач

шт.

Дополнительный набор
моторов и
сервоприводов

шт.

ИП Неткачев
Дополнительный набор
моторов и
сервоприводов

шт.

Дополнительный набор
моторов и
сервоприводов

шт.

Дополнительный набор
звёздочек и цепь
Дополнительный набор
внедорожных шин
Набор моторов для
базового набора для
изучения
промышленной
робототехники

Дополнительный набор
всенаправленных колес
Дополнительный набор
с джойстиком
Дополнительный набор
с захватом