Дополнительное образование по роботетхнике в 5-9 классах общеобразовательной школы

Предусматривает работу с различными датчиками и освоение среды программирования. Базовый набор можно дополнить средним ресурсным набором и комплектом по изучению альтернативных источников энергии – «Экологический город». Если вы начинаете знакомство с робототехникой с этого набора, вам понадобится учебник Введение в робототехнику, а для дальнейшего обучения – Проекты для NXT. Для естественно-научных дисциплин будет полезен набор заданий "Естественные науки и регистрация данных" и учебное пособие к "Экологическому городу".Рисунок 3. Модель робототехника Lego серии Mindstorms NXTТаблица 4. Стоимость набор робототехника Lego серии Mindstorms NXT и его комплектующих.НазваниеЦена за шт.СтоимостьБазовыйнабор "LEGO MINDSTORMS NXT"21 660259 920ПО LEGO MINDSTORMS NXT версия 2.16 0806 080Лицензионное соглашение21 85021 850Ресурсныйнабор LEGO MINDSTORMS NXT6 74540 470Дополнительный набор "Экоград"11 40011 400Комплект заданий для набора "Экоград"19 025Робототехника Lego серии Mindstorms EV3Новейший конструктор робототехники Лего. Новые возможности и темы. Базовый набор, средний ресурсный набор, тематический дополнительный набор «Космические проекты». Кроме основного диска с заданиями, есть дополнительный – «Инженерные проекты».Рисунок 4. Модель робототехника Lego серии Mindstorms EV3Таблица 5. Стоимость набора робототехника Lego серии Mindstorms EV3 и его комплектующих.НазваниеЦена за шт.СтоимостьБазовыйнабор "MINDSTORMS Education EV3"23 560282 720Программное обеспечение EV328 50028 500Ресурсныйнабор MINDSTORMS Education EV37 03042 180Комплект заданий "Инженерные проекты"8 7408 740Дополнительный набор "Космические проекты"10 83010 830Комплект заданий "Космические проекты"8 7408 7403.2. ПО используемое в роботахROS (Robot Operating System) – это программное обеспечение с открытым исходным кодом (лицензия BSD – т.е. возможно использовать и модифицировать программу под свои задачи, в т.ч. в коммерческих целях). ROS – это результат работы исследовательской лаборатория Willow Garage в сотрудничестве с университетом Стэнфорда. Проект ROS реализует системный уровень управления роботом, а на его основе развиваются прикладные пакеты: библиотека машинного зрения OpenCV, система планирования действий, сервер управления Player и другие технологии, используемые в десятках научных и прикладных проектов по всему миру.Главная задача ROS – это возможность повторного использования кода в робототехнических исследованиях и разработках.ROS интегрирует в себе различные драйверы, алгоритмы и популярные открытые робототехнические библиотеки.ROS предоставляет функционал своеобразной Операционной Системы Робота: аппаратная абстракция;низкоуровневый контроль оборудования;реализация частоиспользуемого функционала;передача сообщений между процессами;управление пакетами. ROS не является системой реального времени, хотя и может использовать системы реального времени (например, OROCOS Real-time Toolkit).ROS – это распределённая система процессов (узлов). Эти процессы могут быть сгруппированы в Пакеты и Стеки, которые можно легко распространять.ROS легко интегрируется с программными другими фреймворками (на данный момент интегрирован с OpenRAVE, OROCOS и Player).ROS старается не зависеть от языка программирования – на данный момент уже реализованы версии на C++ и Python (есть экспериментальные библиотеки на LISP, Octave Java, Lua).ROS имеет встроенный пакет для тестирования – rostest, что облегчает тестирование приложений.ROS поддерживает возможность масштабирования.ROS имеет две основных “стороны”: сторона операционной системы ROS и ros-pkg — пользовательские пакеты (организованные в наборы, называемые стеком), которые и реализуют весь функционал – локализация, картографирование, планирование, восприятие, моделирование и т.д.В настоящее время ROS работает только под UNIX-подобными системами. Основная разработка ведётся под Ubuntu Linux.Рисунок 5. Модель робота работающего под ROSMicrosoft Robotics Developer StudioРисунок 6. Среда разработки приложений для роботизированных платформ.Microsoft Robotics Developer Studio (Microsoft RDS, MRDS) — Windows-ориентированная среда разработки приложений для роботизированных платформ.Первая версия Robotics Studio вышла в 2006 году, а в настоящее время доступна версия Microsoft Robotics Developer Studio 2008 R3.В Robotics Studio имеются инструменты визуального программирования, а также трехмерная виртуальная среда для физической симуляции работы роботов —PhysX.Составляющие Robotics Studio:Runtime environment — окружение, в котором выполняется приложение для роботов, происходит отслеживание и взаимодействие с другими приложениями для роботов. В основе основе Runtime environment лежит CLR 2.0, что дает возможность писать приложения, используя любые языки программирования платформы Microsoft .NET.Runtime environment состоит из двух элементов:CCR (Concurrency and Coordination Runtime, библиотека параллельных вычислений и координации) — библиотека для работы с параллельными и асинхронными потоками данных. DSS (Decentralized Software Services, децентрализованные программные сервисы) – средство создания распределенных приложений на основе сервисов (для работы и взаимодействия используется протокол Decentralized System Services Protocol (DSSP), который базируется на протоколе SOAP — для обмена произвольными сообщениями используется формат XML).VPL (Visual Programming Language) — язык визуального программирования для написания приложений для роботов (диаграммы VPL сохраняются в виде XML-схем). Simulation environment — симулятор — окружение для выполнения приложения для роботов в симулируемых условиях (однако, модель физики в Microsoft Robotics Studio, для наглядности, достаточно упрощена и этот симулятор не подойдет там, где нужны точные расчеты.).В Robotics Studio, приложение — это композиция слабосвязанных параллельно выполняющихся компонентов. При этом — все компоненты в Robotics Studio — это независимо исполняемые сервисы, т.е., например, для разработчика программы не существует физического мотора, а есть сервис с интерфейсом, к которому нужно обратиться, чтобы работать с мотором из написанной программы.Пакет RDS позволяет разрабатывать программы для различных аппаратных платформ.ЗаключениеДанной работе было рассмотрено инженерно-техническое образование и перспективы и способы его развития, особенности изучения робототехники в 5-9 классах, а также средства формирования начальных инженерно-технических знаний.Роботы и роботизированные технологии существуют и разрабатываются в целях оптимизации и улучшения жизненных процессов, а также для увеличения качества обслуживания и экономии времени, за данными технологиями большое будущее и многие страны, такие, как Япония и США, уже сейчас уделяют большое внимание данной науке и создают потрясающие разработки.Робототехника в средней школе будет способствовать развитию технических наук и увеличение интереса к ним, благодаря данному предмету многие школьники заинтересуются разработкой роботизированных технологий или написанием программного обеспечения к ним, это несомненно пойдет на пользу не только городам но и всей стране целиком, так-как появятся новые разработки, которые можно будет применять не только в медицине и повседневной жизни, но и в военных целях, что в общем плане увеличит качество медицинского обслуживания и диагностировании заболеваний и снижения потерь в военное время благодаря роботам и роботизированным технологиям.Список используемой литературыСборка и программирование мобильных роботов в домашних условиях. Жимарши Ф., 2008.Создание роботов в домашних условиях. Брага Н., 2007Уроки Лего-конструирования в школе.Методическое пособие.Злаказов А.С., Горшков Г.А., Шевалдина С.123 эксперимента по робототехнике / М. Предко ; пер. с англ. В. П. Попова. - М.: НТ Пресс, 2007. 544 с: ил.Юревич Е. И. Основы робототехники. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 416 с: ил.Программируемые роботы. Создаем робота для своей домашней мастерской / Дж. Вильяме ; пер. с англ. А. Ю. Карцева. - М.: НТ Пресс, 2006. -240 с.: ил.Программируемый робот, управляемый с КПК / Д. Вильяме ; пер. с англ. А. Ю. Карцева. - М.: НТ Пресс, 2006. - 224 с.: ил.Книга: Системы искусственного интеллекта в машиностроении. Учебное пособие. Бровкова Б.В., 2004.Создание роботов в домашних условиях / Брага Ньютон ; пер. с англ. Е. А. Добролежина. - М. : НТ Пресс, 2007. - 368 с. : ил.Устройства управления роботами. Схемотехника и программирование. Предко М., 2004.