Технологические соревнования по профилю «Робототехника» на базе российского и свободного ПО
Видео выступления на вебинаре: https://vk.com/video-211232496_456239048
Слайд 1 Здравствуйте! Меня зовут Иван Викторович Шишунов, я работаю учителем информатики в Квашёнковской средней школе Талдомского городского округа Московской области. Тема моего доклада - Технологические соревнования по профилю «Робототехника» на базе российского и свободного ПО
Слайд 2 Я являюсь автором и одним из организаторов технологических соревнований под названием «Школьная технологическая лига Талдомского городского округа». Эти соревнования проводятся с 2022 года в двух возрастных группах - 5-7 и 8-11 классы -по 4 профилям, в числе которых профиль «Робототехника».
Слайд 3 Главной особенностью соревнований является то, что все конкурсные задания выполняются участниками на ноутбуках с российской операционной системой Альт Образование и с использованием отечественного или свободного программного обеспечения
Слайд 4 Сначала расскажу о том, как проходит «Школьная технологическая лига» по профилю «Робототехника» среди 5-7 классов
Слайд 5 Соревнования являются командными, команды состоят из 3 человек, примерные роли в команде – алгоритмист, инженер-робототехник, программист-робототехник. В качестве платформы для роботов на данный момент используется Lego.
Слайд 6 А именно наборы Mindstorms EV3. Программа для робота составляется в российской программе Trik Studio, там же выполняется её тестирование.
Слайд 7 Так как главная цель проекта – образовательная, перед началом соревнований проводится установочное занятие, на котором участники знакомятся с основами работы с оборудованием и программным обеспечением. Это позволяет принимать участие в в соревнованиях детям с любым уровнем подготовки и повысить охват учащихся. Начинаем с запуска программы Trik Studio, создаём новый проект
Слайд 8 Знакомимся с интерфейсом программы
Слайд 9 Создаём первую учебную программу, используя блоки Моторы вперёд и Задержка
Слайд 10 Переходим в режим отладки программы и запускаем её
Слайд 11 Видим, что робот на экране двигается вперёд в течение 1 секунды, то есть моторы включаются на 1 секунду, а потом останавливаются
Слайд 12 Возвращаемся в редактор программы и меняем значение в блоке Задержка на 3000 мс, что соответствует 3 секундам
Слайд 13 Переходим в режим отладки и возвращаем робота на исходную позицию
Слайд 14 Запускаем программу и видим, что робот отъехал от места старта дальше, чем в первый раз, так как ехал он дольше - 3 секунды вместо одной
Слайд 15 На этом месте нужно сохранить проект, при этом важно избегать в названии кириллицы, Lego её не любит.
Слайд 16 Далее переходим в Trik Studio в режим Реальный робот и включаем программный модуль Lego.
Слайд 17 Подключаем к нему моторы и соединяем по USB с ноутбуком
Слайд 18 Нажимаем в Trik Studio кнопку Сгенерировать в байткод
Слайд 19 Потом кнопку Загрузить программу. Здесь может вылезти ошибка подключения. Проблему удалось решить с помощью техподдержки Трик
Слайд 20 Они прислали мне файлик и инструкцию, что нужно сделать, делюсь этим добром с вами. Файл можно скачать с Яндекс диска по Qr-коду на слайде.
Слайд 21 После успешного включения моторов на Lego приступаем к подключению датчика расстояния. Делаем программу, чтобы робот останавливался перед препятствием за 10 см
Слайд 22 В режиме отладки создаём стену
Слайд 23 Тестируем работу программы
Слайд 24 Подключаем ультразвуковой датчик расстояния к программному блоку Lego
Слайд 25 Генерируем новый код и загружаем программу. После запуска программы в блоке Lego моторы запускаются и останавливаются, если перед датчиком поставить препятствие, например, парту. Если препятствие убрать, моторы больше не запускаются, а как сделать, чтобы запускались?
Слайд 26 Для этого нужно, конечно, сделать цикл. Собираем программу с циклом While и условным оператором If.
Слайд 27 Тестируем в режиме отладки. Если отодвинуть стену, робот продолжит движение
Слайд 28 Тестируем на реальном роботе. Пока перед датчиком нет препятствия – моторы работают
Слайд 29 На этом установочное занятие завершается и командам выдаётся конкурсное задание. В 2023 году оно было таким: 1 часть задания: создать в программе Trik Studio виртуальную модель робота, умеющего при движении избегать препятствий и/или тем или иным способом реагировать на них. Для поворота нужно, чтобы останавливался только один мотор, а второй мотор некоторое время двигался, с тем, как это сделать, командам уже предстоит разобраться самостоятельно. Работу робота необходимо протестировать и показать на разных обстановках
Слайд 30 2 часть задания: на основе виртуальной модели спроектировать и собрать робота, используя набор Lego EV3. Для получения бонусных баллов можно подключить что-то помимо датчика расстояния, например, датчик касания.
Слайд 31 По истечении отведённого времени команда должна в произвольной форме представить свой проект, рассказать, для чего нужен робот, почему он выглядит именно так, об алгоритме его работы, а также о процессе работы над проектом и вкладе каждого участника в итоговый результат.
Слайд 32 Одним из критериев оценки проекта является работа в команде, для её визуализации необходимо предоставить жюри заполненную доску задач, её пример можно увидеть на слайде. Доска заполняется на компьютере в электронном виде в программе Libre Office Draw.
Слайд 33 Помимо командной работы жюри оценивает работы участников по таким критериям как: соответствие конкурсному заданию, креативность, презентация проекта.
Слайд 34 В 2023 году по командам выделялось на работу над проектом 4 часа с перерывом на обед.
Слайд 35 В 2024 году конкурсное задание было посвящено созданию робота, умеющего выходить из лабиринта
Слайд 36 Для этого предлагалось использовать правило одной руки
Слайд 37 В общем виде командам был дан алгоритм, нужно было реализовать его в Trik Studio
Слайд 38 И на реальном роботе. Для решения задачи достаточно использования ультразвуковых датчиков расстояния, для получения бонусных баллов можно было добавить другие датчики.
Слайд 39 По сравнению с прошлым годом в этом году на презентации проекта нужно было продемонстрировать видео прохода реального робота по лабиринту.
Слайд 40 Это отдельно прописывалось в критериях в разделе соответствие конкурсному заданию. В этом году критерии стали более определёнными по сравнению с прошлым годом.
Слайд 41 И общее время, выделяемое на выполнение конкурсного задания, сократилось до 3 часов
Слайд 42 Фото, видео, результаты соревнований: всё это можно найти на сайте проекта или группе ВК, ссылки на слайде
Слайд 43 А сейчас я перехожу на возрастную категорию 8-11 классы
Слайд 44 Здесь уже для создания проекта команды должны использовать платформу Arduino, или аналог, у нас использовался аналог под названием Piranha Uno
Слайд 45 Для написания кода используется свободная программа Arduino IDE. Для виртуального тестирования сборки применяется онлайн-сервис Wokwi, доступ к которому осуществляется через браузер.
Слайд 46 Первое, что делают ребята на установочном занятии перед выдачей конкурсного задания – это заходят на Wokwi.com. Можно там сразу авторизоваться, чтобы иметь возможность сохранять свои проекты, но это не обязательно
Слайд 47 Для проекта выбираем платформу Arduino Uno
Слайд 48 Вот так выглядит интерфейс сервиса Wokwi – слева – код,справа - устройство
Слайд 49 Создаём первый проект – мигающий светодиод. В целях экономии времени код участники копируют из заранее заготовленного файла pr1.ino на ноутбуках. Запускаем проект, проверяем, что светодиод действительно мигает.
Слайд 50 Потом участники должны понять, что нехорошо подключать светодиод к питанию без сопротивления, поэтому добавляем макетную плату и резистор, запускаем, проверяем
Слайд 51 Далее ещё немного усовершенствуем проект: в самой плате всего два входа Ground, поэтому повесим землю на минус макетной платы, чтобы можно было заземлить больше чем 2 элемента.
Слайд 52 Если на виртуальном устройстве всё работает, соберём реальное и загрузим туда код через Arduino IDE.
Слайд 53 Во втором учебном проекте продемонстрируем работу ультразвукового датчика расстояния. Сначала соберём и протестируем устройство в Wokwi. Светодиод должен мигать только тогда, когда расстояние датчика до препятствия меньше или равно значению переменной TrigDistance.
Слайд 54 После этого собираем реальное устройство с таким же функционалом, загружаем туда скетч pr2.ino и проверяем результат. На этом установочное занятие заканчивается, и командам выдаётся конкурсное задание.
Слайд 55 В 2023 году оно звучало так: 1. Создать в онлайн-симуляторе Wokwi виртуальную модель технического устройства, умеющего реагировать на события при помощи ультразвукового датчика расстояния. 2. На основе этой модели спроектировать и собрать техническое устройство, используя набор Arduino.
Слайд 56 3. Провести презентацию проекта в произвольной форме.
Слайд 57 В 2024 году задание было сформулировано более конкретно: устройство должно уметь включать разные светодиоды в зависимости от данных с датчика расстояния
Слайд 58 Также в этом году обязательным условием было продемонстрировать видео с возможностями устройства.
Слайд 59 Таким образом, каждая команда должна была предоставить на суд жюри виртуальное устройство (максимум 4 балла), реальное (максимум 4 балла), и видео с работой устройства (максимум 2 балла). Остальные баллы можно было получить за креативность, работу в команде, презентацию и добавление функционала в устройство сверх конкурсного задания.
Слайд 60 По работе в команде, также, как и в 5-7 классах, необходимо было продемонстрировать заполненную доску задач.
Слайд 61 Более подробно о том, как проходили соревнования, можно узнать на вышеозвученных ресурсах – сайте проекта и связанной с ним группе ВК
Слайд 62 В заключении своего рассказа о технологических соревнованиях по робототехнике хочу рассказать о прошлогоднем опыте моей ученицы Байкиной Анастасии. Она участвовала в Национальной технологической олимпиаде по профилю «Передовые производственные технологии» и вышла в финал. Данный профиль – это стык робототехники, программирования и 3D-моделирования. При выполнении заданий отборочного этапа и подготовке к финалу Настя использовала компьютер с операционной системой Альт Образование. Этот опыт она описала на Международной олимпиаде «Траектория будущего».
Слайд 63 Ссылка на работу – на слайде, можете перейти и ознакомится.
Слайд 64 Спасибо за внимание
