Занятие по удаленному управлению
план-конспект

Сценарий открытого занятия удаленное управление

Цель занятия:

-Развитие критического мышления и творческих способностей

-ознакомление с темой дистанционное управление

Задачи:

предметные:

- закрепить умения выполнения работы  по образцу при конструировании роботов;

- познакомить учащихся с технологией сборки  роботов для дистанционного управления и для соревнований по дистанционному управлению (эстафета «Веселые старты роботов»)

-повторить название деталей для сборки робота с дистанционным управлением

-получить теоретические сведения по сборке и управлению роботами с мобильного телефона/планшета/ноутбука

-получить практические сведения о сборке конструкции и управления

личностные

- развивать  любознательность, наглядно-логическое мышление, способствовать привитию аккуратности, точности, умению доводить дело до конца;

метапредметные:

- воспитывать  интерес к техническому творчеству, умению работать в коллективе.

Вид деятельности:
- конструирование

Время: 2 ч 30 мин

Метод обучения:

-иллюстративно-объяснительный

-проблемный

-репродуктивный

-проблемное изложение

Форма организации обучения:
- групповая

-индивидуальная

Педагогические технологии:
ИКТ, технология коллективного взаимообучения, технология сотрудничества.

Формирование УУД (универсальные учебные действия):

Личностные УУД: Развивать любознательность, сообразительность, внимательность, настойчивость, целеустремленность, умения преодолевать трудности.

Познавательные УУД: Ориентироваться в понятиях «Lego - роботы», «конструирование», «дистанционное управление», анализировать расположение деталей в роботе, составлять робота  из частей.

-получить первоначальные навыки конструирования роботов с дистанционным управление

-уметь управлять роботом и выполнять маневры в разных состязаниях

-знать название деталей для сборки роботов с удаленным управлением

-различать виды штифтов и их конструктивные особенности

-уметь выполнять сборку по инструкции

-знать основы подключения и дистанционного управления роботами

Коммуникативные УУД: Формировать умения работать индивидуально и  в группах, высказывать своё мнение и прислушиваться к мнению других.

Регулятивные УУД: Формировать умение определять цель деятельности на занятии, осуществлять итоговый и пошаговый контроль по результату.

Оборудование и материалы:

• Комплект LEGO Mindstorms NXT/EV3
• Инструкции по работе  с комплектом LEGO Mindstorms NXT/EV3.
• Схема сборки исследователя
• ТСО: персональный компьютер, мультимедийный проектор.

План занятия:

1) Организационный этап

           - приветствие

           - деление детей на группы

           - сообщение темы и цели занятия

2) Основной этап

           - беседа

          - практическая работа

3) Заключительный этап

           - выводы

           - рефлексия

Подготовительный этап педагога к занятию

На партах  подготовлен конструктор для работы, на персональном компьютере установлено ПО для составления программ и  находятся инструкции в формате PDF по сборке роботов.

Ход занятия.

1.Организационная часть занятия.  Подготовка рабочих мест.

2. Сообщение целей и задач занятия. Ребята, сегодня нам предстоит познакомиться с шагающими механизмами.

3.Сообщение нового материала.

Дистанционное управление NXT через Bluetooth

Варианта возможно всего два:

1. Управление с компьютера;
2. Управление со смартфона или планшета.

Требования к программе выделим следующие:

• Возможность поворота и одновременно движения вперед;
• Возможность двигать дополнительным мотором, кроме двух ведущих;
• Удобство использования.

Самая распространенная ОС на устройствах, имеющихся у нас в наличии – Андройд. Поэтому и рассматриваться будут приложения для этой ОС. Ну и рассмотрим только бесплатные приложения.

В первую очередь, что нам предлагает Google Play.

1. NXT Remote Control от автора Jacek Fedorynski.
   
   Внешний вид приложения, подключенного к NXT:
   Достоинства: небольшой размер (45 Кб), возможность регулировки мощности.
   Недостатки: нельзя одновременно ехать вперед и влево. Нет возможности управлять третьим мотором.
   Итог: не подходит.
2. NXT Controller Plus от Lukas Dilik.
   
   Внешний вид приложения:
   Достоинства: возможность работы с датчиками (все 4 порта одновременно), плавные повороты. Небольшой размер (233 Кб).
   Недостатки: По-прежнему нет возможности управлять третьим мотором.
   Итог: не подходит.
3. NXT Remote by iCount от iCount.pl.
   
   Внешний вид приложения:
   От предыдущего отличается только тем, что нет возможности работы с датчиками.
   Итог: не подходит.

4. NXT GSensor Remote от Ferdinand Stueckler.
   Внешний вид приложения:
   Особенностью приложения является то, что управление роботом осуществляется с помощью наклона смартфона (планшета) в нужную сторону. Это забавно, но очень не практично. Нет управления третьим мотором.
   Итог: не подходит.

Подведем небольшой итог. Среди рассмотренных бесплатных приложений ни одно не удовлетворяет всем условиям. Использовать их для соревнований нельзя.

Обратимся к платным приложениям. Установкой и апробацией их не занимался, поэтому только информация, получаемая из Google Play.

1. NxtRemote от SmartphoneRemote.
   
   Внешний вид приложения:
   С помощью данной программы возможно следующее:
   Управление всеми моторами;
   Считывание показаний всех сенсоров;
   Считывание списка программ и запуск нужной.
   Стоимость: 122,38 руб.
   Итог: подходит.

Управление роботом LEGO Mindstorms EV3 от первого лица

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.

Статья описывает новые возможности, появившиеся в первой версии версии 1.0 приложения RoboCam. Все статьи посвященные приложению RoboCam вы можете найти здесь. Приложение RoboCam можно установить из магазина Google Play.

Сначала давайте посмотрим видео, где показан робот, управляемый от первого лица, которого я назвал Исследователь EV3. Помимо того, что робот может ездить в любом направлении, он умеет поднимать и опускать голову, т.е. рамку, к которой прикреплён смартфон. А это значит, что вы сможете смотреть не только по сторонам, но и вверх/вниз.

Что нужно для проведения эксперимента?

Чтобы повторить эксперимент, который вы видите на видео, вам нужно следующее:

1. Робот, собранный из конструктора LEGO Mindstorms EV3.
2. Android-смартфон с камерой и установленным на него приложением RoboCam. Поддерживается Android 2.3 и выше. В смартфоне как минимум должна быть хотя бы одна камера, а также модули Bluetooth и Wi-Fi.
3. Смартфон или планшет с современным браузером с поддержкой HTML5. Хорошо подходят и протестированы браузеры Google Chrome, Яндекс.Браузер, Firefox и Opera последних версий. Операционная система в принципе может быть любой (Android, iOS или Windows), но полноценные тесты проводились только на Android. У смартфона или планшета должен быть как минимум сенсорный экран (желательно с распознаванием не менее 2-точек касания) и модуль Wi-Fi.

Дальше в статье я буду давать теорию и описывать шаги, которые вам нужно сделать, чтобы повторить эксперимент.

Схема подключения

Сначала, давайте посмотрим, как все перечисленные выше устройства подключены друг к другу. Лучше всего это иллюстрирует рисунок снизу.

Как вы видите, приложение RoboCam установлено на смартфон 1. Этот смартфон прикрепляется к роботу и подключен к нему через Bluetooth. От смартфона 1 к EV3 идут команды управляющие моторами, обратно поступает информация с датчиков.

2-й смартфон или планшет, подключается к смартфону 1 через Wi-Fi. Смартфон 1 и смартфон или планшет 2 должны быть подключены к одному роутеру. От смартфона или планшета 2 идут координаты джойстиков на смартфон 1, а обратно идёт видеопоток с камеры.

Как происходит управление EV3

Чтобы лучше понять, как происходит управление роботом EV3, посмотрим следующую схему.

Когда вы начинаете прикасаться к джойстикам A и B, смартфон или планшет 2 передаёт координаты прикосновений смартфону 1, который преобразует их в команды для моторов EV3. Каким образом координаты будут преобразованы, зависит от настроек приложения RoboCam. Подробнее о настройках мы поговорим ниже.

Практическое занятие

Собираем робота

Чтобы повторить эксперимент, прежде всего, вам нужно собрать робота, которым вы будете управлять. Это может быть простой двухколёсный робот, робот-автомобиль или робот со сложным механизмом передвижения. По большому счёту не важно, каким будет ваш робот, ведь программа RoboCam гибко настраивается, и вы сможете управлять с её помощью роботом любой конструкции. Главное чтобы вы смогли закрепить на своём роботе смартфон таким образом, чтобы камера была направлена вперёд, по ходу движения.

Начинать я рекомендую с простой модели. Если у вас образовательный набор LEGO Mindstorms EV3, то вы можете собрать Исследователя EV3, которого вы видите на фото и видео в начале статьи. Вот схема сборки Исследователя EV3:

Рефлексия+домашнее задание