Создание робота-перевозчика при использовании двухпортового микроконтроллера

Скороходов Илья Сергеевич,

педагог дополнительного образования

МБОУ ДО ЦДО «Аэрокосмическая школа имени Героя Социалистического Труда Гупалова В.К.» города Красноярска

«Создание робота-перевозчика при использовании двухпортового микроконтроллера»

мастер класс для обучающихся 12+

Создание робота-перевозчика с использованием двухпортового микроконтроллера обеспечит возможность управления движением и подключения дополнительных устройств. С помощью микроконтроллера реализованы алгоритмы управления движением, обнаружения препятствий и автоматической загрузки/выгрузки грузов. Робот может быть использован в складских помещениях, на производстве или в других сферах, где требуется автоматизированная перевозка грузов.

Цели и задачи мастер-класса:

-изучить историю развития робототехники;

-анализировать и определять количество микроконтроллеров в предлагаемых схемах;

-изучить особенности двухпортового микроконтроллера;

-исследовать возможности конструктора Huna MRT;

-создать робота перевозчика, провести эксперименты для оценки эффективности использования двухпортового микроконтроллера;

- сравнить результаты с результатами других участников мастер-класса.

План мастер-класса

1. Беседа-диалог «История развития робототехники»

2. Деловая игра «Схема робота»

3. Презентация «Особенности двухпортового микроконтроллера»

4. Исследовательская игра «Конструктор Huna MRT»

5. Творческая игра «Робот-перевозчик»

6. Рефлексия

Ход мастер-класса

Беседа-диалог «История развития робототехники»

Участникам мастер-класса предлагается изучить временную шкалу развития робототехники

и ответить на вопросы:

-с какого этапа представлена робототехника на временной шкале и почему? (в 1945 году впервые Конрадом Цузе разработан алгоритмический язык программирования высокого уровня - Plankalkul, ставшего неотъемлемой частью любого современного языка программирования);

-кто и когда сконструировал первого человекоподобного робота? (Леонардо да Винчи в 1495 году, это был рыцарь, способный шевелить руками и вращать головой);

- кем и когда был придуман термин «робот»? (чешским писателем Карелом Чапеком в 1921 году в пьесе R.U.R. «Универсальные роботы Россума»);

-кто и когда ввёл в обращение слово «робототехника»? (американский учёный-биохимик и писатель-фантаст Айзек Азимов в 1941 году,в научно-фантастическом рассказе «Лжец»);

-с какого времени получила развитие современная робототехника? (современная робототехника появилась во второй половине XX века; с 1950-х годов началось активное внедрение на производство манипуляторов, а первый робот с зачатками искусственного интеллекта и зрения был создан в 1968 году и мог объезжать предметы, хотя был неустойчивым);

-когда и кем в нашей стране были созданы первые промышленные роботы? (в 1971 году первые промышленные роботы были созданы под руководством профессоров П. Н. Белянина (робот УМ-1) и Б. Н. Сурнина (робот «Универсал-50»);

-какие виды роботов существуют в настоящее время? (промышленные роботы- роботы, работающие на производствах;мобильные роботы-могут двигаться и действовать автономно в своей среде; автономные транспортные системы (AGV)-передвигаются самостоятельно и используются в промышленных условиях как гибкая замена компактных конвейерных лент или как интеллектуальное решение в складских помещениях; коллаборативные роботы (коботы), которые сконструированы, в отличие от промышленных роботов, для непосредственного взаимодействия с человеком за счёт большого числа сенсоров и сниженного риска травмирования; гуманоидные человекообразные роботы; сервисные (служебные) роботы- это в основном коботы, которые используются в самых разных сферах жизни в сотрудничестве с человеком).

Деловая игра «Схема робота»

Участникам мастер-класса предлагается изучить схему робота, проанализировать и определить количество микроконтроллеров в используемой схеме и обозначить их.

Презентация "Особенности двухпортового микроконтроллера"

Педагог-мастер предлагает участникам к просмотру презентацию.

Слайд 1. Наличие двух портов ввода-вывода

Они предназначены для связи микроконтроллера с внешними устройствами и системами в цифровом виде.

Слайд 2. Двунаправленная работа выводов портов

Каждый бит (вывод) порта может работать и как вход, и как выход.

Слайд 3. Возможность отдельной настройки и управления каждым битом порта

Если требуется реализация конкретного протокола обмена через порт, то это можно сделать программным путём, если в микроконтроллере нет аппаратного модуля для этого протокола.

Слайд 4. Наличие большого числа периферийных схем на кристалле микроконтроллера

Это позволяет уменьшить размеры конструкции и снизить потребление энергии от источника питания.

Слайд 5. Возможности современных микроконтроллеров

Современные микроконтроллеры очень насыщены функционально, число выводов микросхем ограничено, большинство выводов выполняет сразу несколько функций (вывод может одновременно соответствовать биту порта ввода-вывода, входу АЦП, выходу встроенного ШИМ, входу программирования).

Исследовательская игра «Конструктор Huna MRT»

Участникам мастер-класса предлагается изучить детали конструктора Huna MRT и выбрать необходимые для сборки робота, обсудить их назначение и функциональность.

Творческая игра «Робот-перевозчик»

Участникам предлагается придумать и собрать робота из конструктора для транспортировки грузов различной формы, используя двухпортовый микроконтроллер (два моторчика): один — для управления колесами, другой — для управления захватным устройством.

Провести эксперименты с роботами-перевозчиками, дать оценку эффективности использования двухпортового микроконтроллера.

Рефлексия

Педагог-мастер предлагает сравнить результаты с результатами других участников мастер-класса и озвучить их.

Используемые Интернет-ресурсы

https://rusrobot.ru/press-center/articles/kratkaya-istoriya-robototekhniki/

https://dzen.ru/a/X54-sLCeeXzr5FKC

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/601049-sozdanie-robota-perevozchika-pri-ispolzovanii