Весь процесс состоит из двух этапов: сборки и программирования. Чтобы собрать хорошего робота, нужны знания в механике. Чтобы запрограммировать робота на определённые действия, нужно знать язык, который поймёт системная плата или программный блок. Школьными знаниями по информатике тут не обойтись.

Где взять материал?

Сначала нужно решить, как вы хотите собирать робота: из готовых наборов или самостоятельно подбирать материалы. Преимущество набора в том, что вам не нужно искать детали по отдельности. Чаще всего из одного набора можно собрать несколько устройств.

Конструкция, собранная не из готового набора, называется открытой системой. У неё тоже есть свои плюсы: ваш робот будет индивидуальностью, и вы сами сможете улучшать конструкцию. Но времени и сил потратите однозначно больше.

Из чего состоит робот?

Корпус – металлическое или пластмассовое «тело» , к которому прикрепляются остальные детали. У каждого робота есть источник энергии – батарейки или аккумулятор. В зависимости от того, какую задачу будет выполнять робот, выбирают датчики: они могут определять цвет и свет, реагировать на касание.

Чтобы заставить робота двигаться, понадобятся моторы. «Голова» всего механизма – системная плата или программный блок. С их помощью робот подключается к компьютеру и получает набор задач.

Как заставить его что‑то делать?

Чтобы робот выполнил какое‑то действие, нужно создать компьютерную программу. Сложность этого этапа зависит от сборки. Если робот собран из набора Lego Mindstorms или mBot, то с их программным обеспечением справятся даже дети.

Если вы собираете робота сами, вам нужно изучить основы программирования и язык, на котором собираетесь писать программу, например C++.

Почему робот может не выполнить программу?

Попадая в новое место, он может сбиться и выполнять программу неверно. Для того чтобы робот делал всё правильно, надо отрегулировать датчики. Например, слишком яркое освещение может помешать адекватно распознать цвета. В зависимости от поверхности, по которой передвигается робот, регулируют мощность моторов.

Можно научиться собирать и программировать в школе?

Несмотря на то что робототехника не входит в школьную программу, преподаватели по физике и информатике могут научить ребёнка собирать и программировать. В Белгороде в некоторых школах есть кружки, где делают роботов.

«После уроков с учителями физики и информатики мы учимся программировать. Уже умеем работать в LegoMindstorms и Robolab (программное обеспечение для роботов – прим. авт. ). Также иногда учимся делать 3D-чертежи деталей», – рассказали ученики Белгородского инженерного юношеского лицея-интерната и участники «РобоФеста-2018» Антон Першин и Дмитрий Чернов .

Где, кроме школы, можно стать робототехником?

В инжиниринговой школе БелГУ есть класс, в котором учат собирать и программировать роботов. В 2017 году в Белгороде открылся «Кванториум» , в котором робототехнике учат школьников с девяти лет.

Чтобы стать настоящим робототехником, можно поступить на робототехнический факультет. В Белгороде пока таких нет, но в БГТУ им. Шухова есть кафедра технической кибернетики . Её студенты занимают призовые места на всероссийских соревнованиях по робототехнике.

Можно ли научиться самому?

Да. Есть множество ресурсов в Интернете, на которых можно узнать, из чего собрать и как запрограммировать робота.

Будет ли робот полезным?

Его можно приспособить под бытовые задачи и сделать помощником в доме. В Интернете есть много примеров, как домашние изобретатели создают роботов для выпечки блинов или уборки квартиры.

Как подтвердить свои успехи в создании роботов?

Принять участие в таких соревнованиях, как «РобоФест». На них в зависимости от возраста и направления существуют разные номинации. В основном у каждого вида робота есть трасса, на которой он выполняет задания: захватить кубик или прочертить линию. Есть и статичные системы, в которых судьи оценивают презентацию проекта и работу механизмов.

Как правило, участники приезжают на соревнования с собранными роботами и при подготовке тратят время только на калибровку датчиков и корректировку программы.

Редакция благодарит за помощь в создании материала участников «РобоФеста-2018» Дмитрия Агафонова , Дмитрия Чернова , Антона Першина и Данила Мигрина .

Наталья Малыхина

Задача учителя - пройти с учеником этот путь, не страхуя от неудач, но предупреждая разочарование из-за возможных трудностей. Очень важно организовать занятия так, чтобы дети сами открывали для себя новое посредством значимой для себя деятельности.
Как робот помогает изучать информатику? Укажу лишь несколько тем информатики, на которых базируется робототехника.
Тема «Файлы и файловая система».
В распоряжении школьника оказался микрокомпьютер LEGO®NXT из образовательного набора LEGO Mindstorms NXT Education. Управление его файловой системой происходит стандартными командами, но поскольку объем памяти не велик, контроль нужного и ненужного требуется вести постоянно. Для того, чтобы озвучить действия робота, вывести на дисплей картинку, пополнить библиотеку рабочих программ, необходимо оперировать базовыми понятиями информатики: файл, тип файла, путь к файлу, меню, папка.
Тема «Информационные процессы», «Кодирование информации».
Робототехнический набор снабжен датчиками, которые регистрируют звуковую, тактильную и видеоинформацию. После оцифровки информация может быть отображена на экране дисплея. Специальная функция микрокомпьютера даёт возможность экспериментировать с датчиками, моторами, используя готовые к запуску программы. После проведения серии экспериментов с датчиками возникает понимание: почему ультразвуковой датчик расстояния работает медленнее, чем инфракрасный датчик освещенности, как звук превращается в цифровой код и так далее. Исследование информационных процессов и принципов кодирования информации дает более глубокое понимание сути информационных технологий.

Тема «Коммуникационные технологии».
Микрокомпьютер LEGO®NXT поддерживает технологию беспроводной связи. При помощи функции Bluetooth можно установить беспроводное соединение между микрокомпьютером NXT и другими устройствами, обладающими устройством Bluetooth, например, с другими NXT, с мобильными телефонами или с компьютерами. Установив соединение Bluetooth, возможно: загружать программы с компьютера дистанционно; отправлять программы с других устройств (не с компьютера), в том числе и с NXT; отправлять программы как на отдельные NXT, так и на их группы. Эта технология дает возможность управлять роботом с помощью мобильного телефона.

Темы «Алгоритмы. Исполнитель алгоритмов», «Среда программирования».
Для начального знакомства с роботом можно осуществлять прямое программирование блока NXT без обращения к компьютеру. Прямо на экране дисплея по шаблону из пяти команд можно составить простую программу и зациклить ее. Однако без знания базовых алгоритмических конструкций и освоения среды программирования не обойтись. Именно возможность программирования робота делает его универсальным исполнителем, способным решать разнообразные задачи. Начинать осваивать технологию программирования следует с визуальных сред программирования, далее переходя к более мощным и современным событийно-ориентированным средам.
Таким образом, робототехника востребует базовые знания информатики, а неиссякаемое желание ученика сделать своего робота «лучшим» подталкивает его к освоению новых знаний.
Почему же робота можно назвать идеальным средством обучения? Потому что это средство дает возможность создать среду обучения, которая востребует естественные стремления ребенка играть, творить, общаться со сверстниками. Итак, можно выделить преимущества робототехники как средства обучения:
. Усвоение знаний происходит в процессе игры.
. Конструирование робота предлагает свободу творчества.
. Стремление совершенствовать свою работу есть у большинства учеников.

В качестве примера хочу привести модель «Робота-разносчика бесплатных угощений», созданного учеником 6 класса в рамках курса «Программирование роботом» на внеурочных занятиях. Робот собран из набора LEGO MINDSTORMS NXT Education 9797 по стандартной модели Альфарекс 1.0, и дополнен датчиком цвета для индикации состояния робота и лотком для угощений.
Цель работы - реализовать модель походки человека, насколько это возможно при имеющихся ресурсах. Движением каждой ноги управляет мотор и механический узел из шестеренок и рычагов. Один рычаг перемещает ногу вверх-вниз, другой продвигает ее вперед. При этом корпус отклоняется в сторону опорной ноги, за счет чего робот сохраняет равновесие. Такая походка называется «шаркающей»
Отдельный мотор управляет датчиком расстояния и руками-рычагами, на которых закреплены датчик касания и датчик цвета. Лоток для угощений закреплен неподвижно.
Робот запрограммирован на выполнение роли разносчика, например, бесплатных угощений, по следующему алгоритму поведения. Робот сопровождает свое движение по прямой фразой: «Я - робот Альфарекс, угощаю бесплатно!» Человек, желающий вступить в контакт с роботом, может остановить его жестом. После останова робот произносит фразу: «Угостись и нажми кнопку!». Взяв конфету, человек в знак благодарности должен нажать на кнопку один раз. Через три секунды после останова робот продолжит свое движение. Когда угощения закончатся (робот запрограммирован на конкретное количество конфет на лотке), робот попрощается, загорится красный сигнал индикатора, робот остановится.

Программа для управления роботом написана в среде NXT Programming 2.0.

Исполнитель Робот существует в на прямоугольном поле, разбитом на клетки, между которыми могут стоять стены и умещается целиком в одной клетке. Робот может передвигаться по полю, закрашивать клетки, измерять температуру и радиацию. Робот не может проходить сквозь стены, но может проверять, есть ли рядом с ним стена.

Система команд исполнителя «Робот» включает:

• 5 команд, вызывающих действия Робота (влево, вправо, вверх, вниз, закрасить)
• 10 команд проверки условий:
• 8 команд вида [слева/справа/снизу/сверху] [стена/свободно]
• 2 команды вида клетка [закрашена/чистая]
• 2 команды измерения (температура, радиация)

Команды-действий

Команды-проверки

Команды-измерения

Пусть требуется перевести из клетки слева от стены в клетку справа от стены:

Алгоритм может выглядеть так:

использовать Робот
алг пример 1
нач
. вниз
. вправо
. вверх
кон

Если же попытать провести Робота через стену, то возникнет отказ. Робот врежется в стену и больше не сможет выполнять команды дальше.

Напишем алгоритм прохождения роботом лабиринта из точки А в Б:

использовать Робот
алг из А в Б
нач
. вправо

. вверх ; вверх ; вправо ; вниз ; вниз ; вправо
. вверх ; вверх ; вправо ; вниз ; вниз ; вправо
кон

Команды прохождения каждого участка можно сгруппировать в одну строку - это сокращает запись алгоритма и делает его более понятным. Для того чтобы записать команды в одну строку их нужно разделить точкой с запятой.

Ее для дальнейшей работы и научились задавать . Теперь перейдем непосредственно к составлению алгоритмов для Робота с использованием простых команд.

Если вам больше нравится информация в формате видеоуроков, то на сайте есть видеоурок

У любого исполнителя должна быть система команд (СКИ — система команд исполнителя ). Система команд исполнителя — совокупность всех команд, которые может выполнить исполнитель. В качестве примера рассмотрим дрессированную собаку. Она умеет выполнять некоторые команды — «Сидеть», «Лежать», «Рядом» и т. п. Это и есть ее система команд.

Простые команды Робота

У нашего Робота тоже есть система команд. Сегодня мы рассмотрим простые команды Робота . Всего их 5:

• вверх
• влево
• вправо
• закрасить

Результат выполнения этих команд понятен из их названия:

1. вверх — переместить Робота на одну клетку вверх
2. вниз — переместить Робота на одну клетку вниз
3. влево — переместить Робота на одну клетку влево
4. вправо — переместить Робота на одну клетку вправо
5. закрасить — закрасить текущую клетку (клетку в которой находится Робот).

Эти команды можно писать с клавиатуры, а можно использовать горячие клавиши (нажав их команды будут вставляться автоматически):

• вверх — Escape, Up (стрелка вверх)
• вниз — Escape, Down (стрелка вниз)
• влево — Escape, Left (стрелка влево)
• вправо — Escape, Right (стрелка вправо)
• закрасить — Escape, Space (пробел)

Обратите внимание, что набирать нужную комбинацию горячих клавиш нужно не привычным нам способом! Мы привыкли нажимать клавиши одновременно, а здесь их нужно нажимать последовательно . К примеру, чтобы ввести команду вверх, нужно нажать Escape, отпустить ее и после этого нажать стрелку вверх. Это нужно помнить.

Теперь мы готовы написать первый алгоритм для Робота. Предлагаю начать с простого — нарисуем квадрат со стороной 3 клетки. Поехали!

Запускаем Кумир, его. Можно начинать писать программу? Конечно нет! Мы же не ! Делаем это. Предлагаю использовать вот такую:

Вот теперь все готово. Начинаем писать программу. Пока она выглядит так

Удаляем символ «|» и называем наш алгоритм «Квадрат»

Предлагаю рисовать квадрат, двигаясь по часовой стрелке. Для начала закрасим текущую клетку, дав команду закрасить . Потом делаем шаг вправо и опять закрашиваем клетку. И еще раз шаг вправо и закрасить.

Попробуем запустить программу и посмотреть что же получилось. Для запуска нажимаем F9 или же кнопку на панели инструментов

В результате мы должны увидеть вот такую картину

Если такое окно Робота у вас не появилось, то на панели инструментов щелкните «Показать окно Робота » или в меню Робот выберите пункт «Показать окно Робота «. Продолжаем дальше.

Теперь мы будем двигаться вниз и закрашивать правую сторону квадрата:

вниз

закрасить

вниз

закрасить

Потом пойдем влево, закрашивая нижнюю границу квадрата

влево

закрасить

влево

закрасить

У нас осталась одна незакрашенная клетка. Закрасим ее

вверх

закрасить

Все готово! В итоге наша программа выглядит так:

использовать Робот

алг Квадрат

нач

закрасить

вправо

закрасить

вправо

закрасить

вниз

закрасить

вниз

закрасить

Исполнитель Робот Система команд исполнителя Робот Команды перемещения: вверх, вниз, влево, вправо Робот перемещается на одну клетку вверх, вниз, влево, вправо. Команда закрасить – закрашивает клетку, в которой стоит Робот. Проверка истинности условия: сверху свободно, снизу свободно, слева свободно, справа свободно Робот проверяет истинность условия отсутствия стены у той клетки, где находится Робот. Можно использовать запись составных условий, образованных логическими операциями И, ИЛИ, НЕ.

Исполнитель Робот Непосредственное редактирование обстановки Все команды редактирования обстановки выполняются с помощью мыши: поставить/убрать стену – щелкнуть по границе между клетками, закрасить/очистить клетку – щелкнуть по клетке, переместить Робота – перетащить мышью в нужную клетку.

Исполнитель Робот Команды меню Робот Показать поле Робота Делает видимым окно наблюдения за Роботом. Напечатать обстановку Создает файл в формате PDF, изображающий текущую обстановку в цветном или в черно-белом варианте. Сохранить обстановку в файл Создает текстовый файл с описанием обстановки во внутреннем формате *.fil. Этот файл в дальнейшем может быть загружен в качестве стартовой обстановки (команда Сменить стартовую обстановку) или при редактировании стартовой обстановки (команда Открыть окна редактирования стартовой обстановки). Сменить как стартовую обстановку Устанавливает новое имя файла стартовой обстановки (с помощью стандартного диалога) и загружает новую стартовую обстановку. Вернуться в стартовую обстановку Делает стартовую обстановку текущей.

Исполнитель Робот Изображение текущей обстановки в окне наблюдения Изображение текущей обстановки всегда полностью помещается в рабочем поле окна наблюдения за Роботом. Фон рабочего поля – зеленый. Закрашенные клетки – серые. Между клетками – тонкие черные линии. Стены Изображаются толстыми желтыми линиями. В клетке рабочего поля окна наблюдения Робот изображается ромбиком.

Исполнитель Робот Пример 1. Составим алгоритм с именем «Ход конем», что бы Роботу попасть из точки А в точку Б (Рис.3). Алгоритм имеет вид (Рис. 4.). После его исполнения Робот переместиться в нужную точку (Рис.5). Алгоритм, записанный на языке исполнителя называется программой. Рис.3Рис.4 Рис.5