Шагающие роботы из лего ev3
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Обращаем Ваше внимание, что c 1 сентября 2022 года вступают в силу новые федеральные государственные стандарты (ФГОС) начального общего образования (НОО) №286 и основного общего образования (ООО) №287. Теперь требования к преподаванию каждого предмета сформулированы предельно четко: прописано, каких конкретных результатов должны достичь ученики. Упор делается на практические навыки и их применение в жизни.
Мы подготовили 2 курса по обновлённым ФГОС, которые помогут Вам разобраться во всех тонкостях и успешно применять их в работе. Только до 30 июня Вы можете пройти дистанционное обучение со скидкой 40% и получить удостоверение.
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
Организовать деятельность учащихся по восприятию, осмыслению и первичному запоминанию новых знаний и способов деятельности.
Урок изучения и первичного закрепления новых знаний Задачи:
Обучающие: познакомить учащихся с технологией сборки шагающих роботов.
Развивающие: развитие навыков начального конструирования с использованием оборудования LEGO и программирования, логическое мышление учащихся, память, внимание, воображение, познавательную активность, способность быстро воспринимать информацию. Воспитывающие: воспитание умения работать в команде; взаимной ответственности за результаты учебного труда; прививать чувство самокритичности в оценке своей работы наряду с чувством уверенности в правильности ее выполнения; воспитывать у учащихся самостоятельность, активность, интерес к предмету, правила поведения.
Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, наглядный, частичнопоисковый, исследовательский.
Формы организации обучения: индивидуальная, фронтальная, групповая.
Изучив материал урока, учащиеся должны: знать/понимать
ü что такое шагающий робот;
ü как выглядит шагающий робот;
ü принцип построения шагающего робота; уметь:
ü строить робота по замыслу; ü уметь загружать программу в EV3;
ü пользоваться инструкцией для сборки.
ü самостоятельно создавать инструкцию для сборки;
Используемое оборудование:
Образовательные наборы LEGO Mindstorms EV3, Демонстрационный ПК
(мультимедиа проектор); инструкция для сборки робота; наборы конструкторов LegoMindstorms(на каждую группу), компьютер с программой
LegoMindstorms, Lego Digital Desinger (на каждую группу),
Организационный этап – 2 мин.
Сегодня на уроке вы узнаете много интересного, полезного и даже научитесь изобретать.
Посмотрите перед вами лежат карточки. Здесь написаны слова: знаю – хочу узнать – узнал. В ходе урока здесь будете записывать свои действия.
Карточка: Приложение 1.
Учащиеся знакомятся с карточкой самооценки.
II этап. Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся – 13 мин.
Посмотрите ребята внимательно на следующий слайд (слайд 3) и ответьте на вопрос: По какому признаку объедены эти роботы? (у них у всех есть ноги) Как мы назовем эту группу роботов? (шагающие роботы). Для чего нужны шагающие роботы в жизни (слайд № 4)? В таких механизмах есть практическая необходимость (слайд № 5). Вспомните хотя бы забуксовавшие колесные машины - эту частую картину при бездорожье. Шагающие механизмы лучше преодолевают препятствия, и в этом их главное преимущество. Шагающие роботы могут передвигаться по пересеченной местности недоступной для обычных колесных средств. Примерно 70% земной поверхности недоступны для транспортных средств, созданных руками человека. Колесо — блестящее изобретение, для его эффективного использования нужна гладкая опорная поверхность. Сравнив колеса с ногами, нетрудно заметить, что при движении колеса не контролируется происходящее в точках соприкосновения его с поверхностью: нагрузка просто прикладывается к следующим один за другим участкам дороги. Шагающее существо в состоянии само выбирать точки контакта ноги с поверхностью и учитывать ее неровности. При наличии гладкой твердой дорожной поверхности колесо, безусловно, служит основой наиболее эффективных средств передвижения. Когда же дело касается естественной земной поверхности, которая, как правило, изобилует неровностями, колесо во многих случаях оказывается абсолютно бесполезным — и здесь побеждают ноги. Конструкции двуногих роботов редки, так как требуют для осуществления сложных инженерных решений. Создать двуного робота и заставить его эффективно перемещаться – задачка, над которой трудятся тысячи специалистов по всему миру. Уже сделан бегающий робот - андройд Asimo и множество его аналогов (слайд № 6). Робот Alpha Rex, рекламируемый компанией Lego тоже может перемещаться на двух ногах, но ходьбой это можно назвать с натяжкой (слайд № 7). Берем карточки и отмечаем для чего нужны шагающие роботы .
Дети отвечают на вопросы.
III этап. Актуализация системы знаний, умений и навыков учащихся, необходимых для восприятия и осмысления нового материала, в т.ч. первичная проверка понимания – 25 мин.
(Слайд № 8) Принцип построения шагающих роботов мы рассмотрим на примере Стопоходящей машины Чебышева (историческая справка (слайд №
Со времён изобретения Джеймсом Уаттом паровой машины стояла задача построения шарнирного механизма, переводящего движение по окружности в прямолинейное движение. Великий русский математик Пафнутий Львович Чебышев не смог точно решить изначальную задачу, однако, исследуя её, разработал теорию приближения функций и теорию синтеза механизмов. Два неподвижных красных шарнира, три звена имеют одинаковую длину. Из-за своего вида, похожего на греческую букву «лямбда», этот механизм и получил своё название «лямбда-механизм» (слайд № 10). Незакреплённый серый шарнир маленького ведущего звена вращается по окружности, при этом ведомый синий шарнир описывает траекторию, похожую на профиль шляпки белого гриба. Расставим на окружности, по которой равномерно вращается ведущий шарнир, метки через равные промежутки времени и соответствующие им метки на траектории свободного шарнира. Нижнему краю «шляпки» соответствует ровно половина времени движения ведущего звена по окружности
(слайд № 11). При этом нижняя часть синей траектории очень мало отличается от движения строго по прямой (отклонение от прямой на этом участке составляет доли процента от длины короткого ведущего звена). На что же ещё, кроме шляпки гриба, похожа синяя траектория? Пафнутий Львович увидел сходство с траекторией движения копыта лошади! Приделаем к лямбда-механизму ногу со «стопой» (слайд № 12). Прикрепим к тем же неподвижным осям в противоположной фазе ещё одну такую же (слайд № 13). Для устойчивости добавим зеркальную копию уже построенной двуногой части механизма (слайд № 14).
Дополнительными звеньями согласовываются их фазы вращения.
а общей платформой соединяются оси механизма. Мы получили, как говорят в механике, кинематическую схему первого в мире шагающего механизма (слайд № 15). Пафнутий Львович Чебышев, будучи профессором СанктПетербургского университета, большую часть своего жалования тратил на изготовление придуманных механизмов. Он воплотил описанный механизм «в дереве и железе» и назвал его «Стопоходящая машина». Этот первый в мире шагающий механизм, изобретённый российским математиком, получил всеобщее одобрение на Всемирной выставке в Париже 1878 года. Благодаря Политехническому музею г. Москвы, сохранившему чебышевский оригинал и предоставившему возможность «Математическим этюдам» обмерить его, у нас есть возможность увидеть в движении точную 3D-модель стопоходящей машины Пафнутия Львовича Чебышева (слайд № 16) (видео «Стопоходящей машины Чебышева».
Дети смотрят презентацию, слушают педагога. Смотрят видео.
IV этап. Организация усвоения способов деятельности путем воспроизведения информации в ее творческом применении по образцу и решения проблемных задач
Практическая работа: сборка робота и написание программы – 40 мин.
Учащиеся разбиваются на группы по два человека. Предлагаются наборы конструкторов Lego Mindstorms EV3 и три уровня сложности выполняемого проекта (слайд № 17) (каждая группа выбирает уровень сложности и получает необходимый пакет с материалами и инструктивные карты, (приложение 2):
(1) собрать модель с использованием полной инструкции (слайд № 18), (2) собрать модель с использованием видеоролика слайд № 19), (3) собрать модель с использованием материалов презентации, где излагается только принцип стопоходящего механизма Чебышева (слайд № 20).
Все роботы строятся по следующим принципам (слайд № 21):
ü робот должен стоять на поверхности (полигоне), упираясь только на «ноги»;
ü «ноги» робота приводятся в движение одним мотором;
ü движение «ног» должно быть возвратно-поступательным;
ü центр тяжести робота должен быть смещен вперед по ходу движения.
После сборки модели ставится задача разработки тестирующей программы (слайд № 22):
ü использовать блок «Цикл», сконфигуровать его как бесконечный цикл;
ü использовать блок «Движение» внутри бесконечного цикла;
ü настроить блок, выбрав двигатель А, направление движения вперед, уровень мощности 50%, длительность движения - бесконечность.
Дети разбиваются на группы по два человека. Выбирают уровень сложности и конструируют робота Дети заполняют карточки.
V этап.
Испытание роботов – 20 мин.
После сборки роботов. Происходит испытание роботов на поле и отладка конструкции робота и программы.
Испытывают роботов. Дорабатывают конструкцию и программу
VI этап.
Соревнование – 40 мин.
Происходят небольшие соревнования. Правила соревнований. Приложение 3.
Дети соревнуются между собой.
VII этап Подведение итогов урока (контроль усвоения, обсуждения допущенных ошибок и их коррекция).
Рефлексия – 18 мин.
Подведение итогов соревнований, анализ конструкции победителя, анализ программы. Поощрение победителей.
Итак, ребята, давайте подведем итоги нашей работы. Заполним карточки до конца (озвучивание карточек несколькими учениками). С какими роботами мы сегодня работали (слайд № 24)?
Что показалось вам сегодня трудным?
А что удавалось без особого труда?
Что еще вы хотели бы узнать о шагающих роботах?
Разборка роботов, разбор деталей (на скорость, кто быстрее и качественнее) (слайд № 25).
Анализируют конструкции своих роботов.
Анализируют свою работу на уроке.
Дети заполняют карточки.
Домашнее задание – 2 мин.
Придумать конструкцию шагающего робота, самостоятельно. Эскиз выполнить в программе Lego Digital Desinger, или на листе бумаги
Используемые учебники и учебные пособия:
Филиппов С.А. «Робототехника для детей и родителей» – Санкт-Петербург:
Издательство «Наука», 2010. - 195 стр.
Используемая методическая литература:
1. Филиппов С.А. «Робототехника для детей и родителей» – СанктПетербург: Издательство «Наука», 2010. - 195 стр.
Все чаще в современных соревнованиях по робототехнике используются шагающие роботы lego.При сборке шагающего робота ev 3 подвижные конечности прикрепляются к роботу с помощью гладких серых штифтов, это позволит свободно вращаться конечностям. Мы переведём достаточно простую и вместе с тем надежную и быструю схему шагающего робота ev3, которую можно использовать на соревнованиях таких как робофест.
Инструкция шагающего робота ev3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Аналогично собирается и крепится другая сторона шагающего робота ev3
14
15
16
Отличная модель, легко и быстро собирается, ходит кривовато, но я еще ни одной прямоходящей модели шагающего робота не видела=))
Для улучшения ходовых качеств этой модели, желательно утяжелить переднюю часть робота. Если роботу нужно шагать по линии, то это успешно делают датчики цвета
Приведена схема и инструкция по сборке полно приводного мощного робота lego ev3 для соревнований сумо.В соревновании сумо роботов lego робот должен вытолкнуть робота соперника за круг, при этом самому остаться в круге. Чтобы обнаруживать робота соперника необходим датчик расстояния, чтобы не вылететь за границу круга необходим датчик цвета. Робот Lego сумо должен иметь поддевающий или толкающий ковш и обладать хорошей мощностью. На основе опыта участия в соревнованиях лего сумо создана данная модель робота ev3 сумо, такая модель и ее модификации помогут вам успешно выступать в соревнованиях сумо роботов. Программа для сумо lego роботов
Инструкция сборки робота lego ev3 для сумо
1
2
3
4
Полный привод собирается на 3 крупных шестеренках, которые сжимаются двумя длянными балками
5
6
7
Крепим колеса к роботу лего сумо и прикрепляем прямоугольную рамку к боковой стороне вертикальной прямоугольной рамки
8
9
Сборка поддевающего ковша робота ev3 сумо
10
11
12
13
14
15
Собираем правую сторону робота ev3 сумо
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Подсоединяем проводами моторы к портам A и B датчик цвета к порту 3 датчик расстояния к порту 4
26
Вы можете также познакомиться с другой схемой робота для лего сумо собранной на основе мощного редуктора и больших колес
На этой странице собраны инструкции по сборке роботов или механизмов из стартового образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544). Кроме инструкций вы найдёте здесь видео, показывающие возможности собранных моделей, и демонстрационные программы. Для некоторых моделей даны рекомендации, с помощью каких приложений можно дистанционно управлять роботами и как настраивать эти приложения.
Имея под рукой образовательный набор LEGO Mindstorms EV3 (45544) и шарики для пинг-понга вполне можно собрать пушку, стреляющую шариками. Пушкой можно управлять со смартфона с помощью приложения RoboCam.
Если вы горите желанием сделать робота с большими колёсами из образовательного набора LEGO Mindstorms EV3 (45544), но у вас нет таких колёс, не расстраивайтесь. Вы можете изготовить их самостоятельно из толстого гофрированного картона. Как сделать робота с большими картонными колёсами, чтобы колёса нормально крутились и не отваливались, я предлагаю вам прочитать в этой статье.
Мне очень понравился проект робота-художника EV3 Print3rbot, в котором, к сожалению, используются нестандартные детали, которые нужно печатать на 3D-принтере. Я решил собрать такого же робота, но используя детали только из образовательного набора LEGO Mindstorms EV3 (45544). И у меня это получилось, правда, пришлось добавить ещё резинок.
Роботом, собранным из конструктора LEGO Mindstorms EV3, вы легко можете управлять дистанционно от первого лица. Для этого вам дополнительно понадобится два смартфона, с установленным приложением RoboCam на один из них. Давайте познакомимся подробнее с приложением RoboCam и научимся им пользоваться.
Используя конструктор LEGO MINDSTORMS EV3 и веб-камеру, вы сможете провести эксперимент по обнаружению лиц в помещении. Для эксперимента подойдёт любой колёсный робот EV3, который умеет вращаться на месте, и на который вы сможете закрепить веб камеру. Робот будет сканировать помещение, поворачиваясь вокруг, а, увидев лица, будет останавливаться и дёргаться столько раз, сколько лиц увидел.
С помощью веб-камеры и образовательного набора конструктора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544) вполне можно сделать робота, отслеживающего двигающийся объект. Робот сможет не только поворачивать камеру в сторону объекта, но и выдерживать определённую дистанцию до него, т.е. подъехать поближе, если объект удаляется от камеры, или отъехать подальше, если объект приближается. О том, как это сделать поговорим в этой статье.
Гимнаста выполняющего различные упражнения на турнике сделать достаточно просто, если у вас есть образовательный конструктор LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544). Я научил гимнаста выполнять три упражнения, а вы можете научить его и другим различным трюкам.
Гоночную машину, имитирующую болид формулы 1, можно сделать с помощью образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544). В машине сидит водитель и держится за руль. Машина дистанционно управляется с Android-смартфона.
Робот мойщик пола передвигается за счёт поворотов двух дисков параллельно полу. С помощью резинок на диски можно закрепить смоченные моющим раствором тряпки и тогда ваш пол станет немного чище.
Этот робот с клешнёй умеет не только хватать, но и приподнимать предметы. И оба эти действия он делает с помощью всего одного мотора. А за счёт резиновых кончиков клешни, робот может приподнимать даже скользкие предметы. Ну и конечно, то, что робот схватил, он может перевезти на другое место.
Селеноход – это луноход, созданный российской командой для участия в конкурсе Google Lunar X PRIZE. В настоящий момент проект закрыт, но интересная конструкция с не менее интересной системой передвижения по лунной поверхности остались. С помощью стартового образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544) возможно собрать модель Селенохода, который будет передвигаться по такому же принципу и так же поднимать и опускать «голову».
В базовом образовательном наборе LEGO Mindstorms Education EV3 (45544) оказалось достаточно шестерёнок и других деталей, чтобы собрать часы с часовой и минутной стрелками. Кроме того, что часы точно отображают время, они издают звуковой сигнал каждый час.
В образовательном наборе конструктора Mindstorms Education EV3 всё обучение робототехники в классе ведётся с помощью приводной платформы, на колёсном ходу. Мне же захотелось сделать точно такую же платформу, чтобы на неё точно также можно было установить все датчики, но только, чтобы она передвигалась с помощью гусениц.
Этот робот с клешнёй умеет не только хватать, но и приподнимать предметы. И оба эти действия он делает с помощью всего одного мотора. А за счёт резиновых кончиков клешни, робот может приподнимать даже скользкие предметы. Ну и конечно, то, что робот схватил, он может перевезти на другое место.
Для сборки робота c клешнёй я предлагаю инструкцию, а для быстрого старта – демонстрационную программу:
- После старта робот «делает зарядку» - разминает клешню. А как же иначе? Зарядку нужно делать всем!
- После зарядки робот сканирует пространство перед собой на расстоянии до 30 см., поворачиваясь на угол от -90 до +90 градусов (0 градусов – это стартовое положение).
- Если предмет обнаружен, робот подъезжает к нему хватает, едет обратно, разворачивается назад на угол -180 или 180 (смотря, что ближе), проезжает на 10 – 30 см. (первый раз на 30 см., второй - на 20 и третий - на 10) и бросает его. Затем возвращается назад.
- Когда собрано 3 предмета, робот засыпает: программа останавливается.
Вот схема движения робота:
Работу программы в действии можно посмотреть на видео:
Также роботом с клешнёй можно управлять с помощью мобильного приложения RoboLiterate:
Вот видео (обратите внимание, что ползунок справа нужно чуть приподнять наверх, чтобы клешня хорошо хватала предметы):
Инструкция для сборки робота с клешнёй и демонстрационная программа ниже:
Инструкция для сборки робота с клешнёй из базового набора конструктора LEGO Mindstorms Education EV3 (45544).
В версии 2 (от 14.10.2016): датчик расстояния отодвинут чуть вперёд, за счёт чего кнопка за ним (порт 1) нажимается правильно, также под модулем EV3 выделено больше места, чтобы вилки проводов ни во что не упирались.
Демонстрационная программа для робота с клешнёй, собранного из базового набора конструктора LEGO Mindstorms Education EV3 (45544).
Для запуска программы требуется ПО LEGO Mindstorms Education EV3 версии 1.1.1 или выше.
Ещё один способ управления роботом с клешней показан на этом видео:
Читайте также: