Образовательный проект
"БОИ РОБОТОВ"
Ведение проекта 2020 - 2022 год
кратко о роботе
Робот — автоматическое устройство, предназначенное для осуществления различного рода механических операций, которое действует по заранее заложенной программе.

Робот обычно получает информацию о состоянии окружающего пространства посредством датчиков (технических аналогов органов чувств живых организмов). Основываясь на полученной информации и заложенной программе, производит различные реакции исполняющими устройствами и механизмами (моторы, светодиоды, монитор, звуковые динамики, и т.д.).

О проекте
Проект «Бои роботов» - позволяет заложить и развивать в образовательных учреждениях Орджоникидзевского района направления:

1) Электроника
2) Программирование микроконтроллеров
3) 3D-моделирование
4) 3D-печать

В рамках проекта преподаватели заложат компетенции по данным направлениям и проведут этап внедрения направлений в школах на малых группах детей.

В проекте участвуют преподаватели начальной и основной школы. Материал и программы подобраны с учетом возрастных особенностей.

Для начальной школы программирование микроконтроллеров производится в визуальном редакторе, а построение 3D-моделей в программе TinkerCad. Разработаны 3D-модели робототехнических систем, которые преподаватели могут изменять и модифицировать под свои задачи.

Для основной школы программирование микроконтроллеров производится в визуальном редакторе и предоставлен разбор всех задач на языке программирования Python. Построение 3D-моделей производится в программе Компас-3D. Разработаны 3D-модели робототехнических систем, к ним пакет чертежной документации, что позволяет проводить занятие по построению роботов на занятиях с детьми.

Этапы проекта 1 год.
1.10.20 – 10.12.20. Ознакомление с микроконтроллером, программирование микроконтроллера. Создание простых проектов.
В данном этапе прошли трехдневное обучение 53 преподавателя. Во время обучения прошло знакомство с:

  • визуальным программированием микроконтроллера,
  • построением линейных и разветвляющихся программ,
  • разобраны схемы подключения датчиков и устройств,
  • рассмотрены принципы работы основных датчиков,
  • рассмотрены физические особенности и ограничения датчиков,
  • разобран принцип построение логики обработки показаний,
  • рассмотрена передача данных по радиоканалу и связь между микроконтроллерами

Во время обучения преподавателям предоставлен доступ до 3 курсов по Microbit на платформе dep-courses. Это более 60 занятий по работе c Microbit. В занятия входят учебные проекты, которые преподаватели выполняли в октябре, ноябре и декабре. Заложены проекты для работы в следующих месяцах с января по май.

Результаты данного этапа: Проведено знакомство преподавателей с электроникой и программированием. Большая часть участников проекта не сталкивались с этими направлениями. По результатам проверки домашних заданий (выдано и принято 12 заданий) можно выделить 30-40 преподавателей, которые успешно выполняют задания своего уровня и 8 преподавателей, которые выпали из проекта по различным причинам.

19.02.21 Проведение соревнований по программированию роботов и умных устройств
Конкурс организован в целях развития интереса и мотивации у преподавателей и детей в изучении микроконтроллеров и программировании.

Конкурс прошел в форме защиты творческих проектов, что дал возможность поучаствовать командам различного уровня. Команды совместно с наставниками продемонстрировали умения работать с датчиками и создания программ обработки сигналов. Проекты включают в себя этапы:

  • выдвижение гипотезы для эксперимента;
  • разработка устройства для фиксирования физического явления;
  • проведение экспериментов и описание полученных результатов;
  • оформление результатов исследования.

Конкурс представляет срез знаний и заинтересованности преподавателей в продолжении участия в проекте. Зарегистрировано 60 участников из 24 образовательных учреждений.

Конкурс происходил в форме записи выступлений команд на видео и организации общего голосования на сайте и экспертной оценки куратора проекта.

1.02.21 – 31.03.21 Технология создание элементарных робототехнических систем и управление ими. 3D-моделирование периферийных устройств и платформ
На данном этапе проходило трехдневное обучение преподавателей по пользованию элементами набора: джойстик, строчный экран, робототехническая платформа.
На данном этапе разобраны принципы управления учебным роботом, который входит в комплект. Разобраны базовые принципы передвижения робота: по линии, до препятствия, от препятствия, вокруг препятствия.
Составлены базовые алгоритмы для участия в конкурсах: «Сумороботов», «Движение по линии», «Кегельринг».
Предоставлен разбор заданий по программированию сложных устройств (джойстик, строчный монитор, цифровые датчики).

Зарегистрировано наставников-преподавателей: 50 человек
15.05.21 Проведение соревнования «БОИ РОБОТОВ»
Конкурс прошёл в форме соревнований по программированию и созданию колесных платформ в нескольких номинациях:

1) «Движение робота по линии» - за наименьшее время преодолеть дистанцию
2) «Сумо роботов» - вытолкнуть соперника за ринг используя различные модификации корпуса и алгоритмы движения
3) «Кегельринг» - найти и вытолкнуть за наименьшее время кегли из круга.
4) Творческий проект по заявленной теме.

В конкурсе приняли участие 23 команды (46 ребят). Команды и наставники продемонстрировали умение по составлению программ для робототехнической платформы и умение модифицировать робота.

Подобранные инструменты и подходы в обучении детей позволят сформировать полный цикл разработки робота. Подобные этапы проходят инженеры при разработки настоящих роботов.
Этапы проекта 2 год.
25.09.21 Проведение круглого стола со школьниками и наставниками
  • Обсуждение плана обучения и конкурсов на новый учебный год.
  • Обсуждение российских и городских соревнований, где команды могут принять участие с микроконтроллером Microbit.
  • Обмен опытом и наработками.
  • Создание процедуры подготовки команд к конкурсам и помощь сотрудников компании Mlabs по методическому и материальному оснащению команд.
  • Создания рабочих групп по возрастам и составления плана работы групп.
  • Создание судейской команды соревнований.
1.10.21-1.12.21 Ознакомление со средой 3D-моделирования, Создание простых 3D-моделей. Изготовление моделей на 3D-принтере. Подбор дополнительного оборудования и его подключение к Microbit
Ознакомление со средой 3D-моделирования, Создание простых 3D-моделей. Изготовление моделей на 3D-принтере. Подбор дополнительного оборудования и его подключение к Microbit.

На данном этапе проведено обучение преподавателей 3D-моделированию и 3D-печати для формирования компетенций, которые позволят самостоятельно изобретать роботов и устройства совместно с детьми, проводить обучение групп по направлению 3D-моделирования.
1.11.21 Проведение обучения программированию на языке Python для преподавателей старших групп
Проведение обучение программированию на языке Python для преподавателей старших групп

Данное обучение позволит сформировать компетенции для построения умных устройств и заложить дальнейшее обучение по курсу «Умный дом».
Программирование адресной светодиодной ленты, что позволит создавать арт-объекты в школе и программировать различные сценарии светопреставлений

На обучении будут рассмотрены алгоритмы:
1)Элементарные конструкции языка Python
2)Подключение библиотек для управления датчиками
3)Составление базовых сценариев автоматизации
Все проекты будут предоставлены на сайте для использования в образовательном процессе.

20.02.2022 Проведение соревнований «Бои роботов»
Конкурс прошел в форме соревнований по программированию и созданию колесных платформ в нескольких номинациях:

«Движение робота по линии» - за наименьшее время преодолеть дистанцию
«Сумо роботов» - вытолкнуть соперника за ринг используя различные модификации корпуса и алгоритмы движения
«Кегельринг» - найти и вытолкнуть за наименьшее время кегли из круга.
«Арт-музыка» - конкурс артистических сцен светомузыки и представлений
Творческий проект по заявленной теме
1.02.22 – 31.03.22. Обучение Создание сложных сценариев программирования шагающих роботов, колесных платформ и манипуляторов
Создание сложных сценариев программирования шагающих роботов, колесных платформ и манипуляторов.

Наставники научились программировать собственные конструкции роботов, изготовленные на 3D-принтере. Наставники принесли на занятия свои конструкциями роботов, которые были изготовлены на базе полученных вариантов в октябре.
На занятиях разобраны конструкции участников. Положительные и отрицательные моменты проектирования и изготовления.
15.04.22. Проведение конференции школьников и наставников
Организация конференции с выступлениями школьников и наставников по темам разработки собственных проектов, занятий, конструкций на базе микроконтроллера Microbit.

Организация круглого стола по заявленным темам. Обмен опытом и наработками. Обсуждение новых номинаций конкурса «Бои роботов»
15.05.22 Проведение соревнований «Бои роботов»
«Движение робота по линии с препятствиями» - за наименьшее время преодолеть дистанцию

«Сумо роботов» - вытолкнуть соперника за ринг используя различные модификации корпуса и алгоритмы движения. Увеличенные габариты роботов, масса и поле. Разрешены различные захваты и подъемники.

«Кегельринг» - найти и вытолкнуть за наименьшее время кегли из круга. Внесены штрафные кегли, которые должны остаться на поле.

Выставка робототехнических конструкций, изготовленные участниками.
Выводы о проекте
Квинтэссенцией направлений электроника, программирование, 3D-моделирование, прототипирование является комплексная наука по созданию робототехнических платформ. При создании робота необходимо владеть навыками в разносторонних областях.

Проект предусматривает следующее:

1. Выдвижение требований к роботу. Дети и наставники не ограничены конструкторами или средой программирования, что позволяет погружаться в различные проекты и разрабатывать свои решения.

2. Проектирование робота. Все механические узлы и электронные компоненты, с которыми будут работать дети, приближены к узлам на производстве. Это вырабатывает правильный навык для будущей профессии инженера, разработчика электроники или программиста.

3. Построение 3D-моделей робота. Дети могут спроектировать и изготовить любую деталь различных размеров и форм. Это позволяет проводить неограниченное количество модификаций узлов. Находить и внедрять технические изобретения, заниматься исследовательскими и конструкторскими проектами.

4. Программирование робота. Не меняя платформу, дети переходят от визуального программирования в начальной школе к полноценному языку программирования Python в основной школе. Данный язык программирования имеет простой синтаксис и большое сообщество разработчиков, что делает его идеальной платформой для первого языка освоения в школе. Учащиеся старшей школы, могут делать проекты на стыке современных тенденций развития технологий. Например, объединять робототехнику с технологиями: искусственного интеллекта, обработки больших данных, интернет-платформ, разработкой умного дома, интернета вещей, компьютерного зрения. Для всех этих задач есть готовые открытые библиотеки кода на языке Python.

5. Тестирование робототехнических платформ. Преподаватели могут разрабатывать учебные проекты с различной сложностью. Закладывать исследовательский потенциал робота в задание, что потребует доработку платформы на этапе тестирования. Это выделяется в отдельные исследовательские проекты.

Соревнование роботов. Проведение внутренних, районных и городских соревнований позволит детям отслеживать свой уровень освоения направлений и сформированности компетенций. Проведения демонстрации проделанной работы команд, школ.
Проект продолжает функционировать на базе
Орджоникидзевского района г. Екатеринбург