Беспилотные летательные аппараты (далее – БЛА) это наиболее динамично развивающиеся технические системы и технологии, способные в ближайшее время изменить облик мира. Одно из главных их преимуществ – исключение человеческого фактора при выполнении поставленной задачи, который особенно сказывается в опасных для жизни человека задачах. В связи с активным внедрением робототехнических систем в жизнь общества увеличивается потребность в высококвалифицированных специалистах. Представленная программа предназначена для школьников, которые планируют поступать в высшие учебные заведения на специальности связанные с разработкой, эксплуатацией, управлением и программированием БЛА или иных робототехнических платформ, а затем продуктивно работать в качестве инженеров, операторов разработчиков, научных сотрудников и т.д. Программа направлена на формирование у школьников знаний и навыков, необходимых для работы с робототехническими аппаратами. В процессе обучения предусмотрено: изучение интеллектуальных, робототехнических систем и информационных технологий; знакомство с базовыми теоретическими и практическими основами конструирования, проектирования и программирования роботизированных систем, а также освоение теоретических и практических основ применения робототехники в промышленности и быту.
Направленность: техническая
Форма занятий: очная
Площадка проведения: Центр «INFOtech»
Срок реализации программы: 144 часа
Цель программы: создание условий для мотивации и повышения интереса учащихся к беспилотным летающим аппаратам и робототехнике, развитие творческого и научно-технического потенциала школьников, содействие им в профессиональном самоопределении
Задачи программы: заложить основы алгоритмизации и программирования с использованием робота LEGO Mindstorms EV3; способствовать формированию общенаучных и технологических навыков конструирования, проектирования, программирования; совершенствовать компетенции, необходимые для проведения исследований в сферах робототехники и методов искусственного интеллекта; привлечь учащихся к работе в области инженерной и изобретательской деятельности; способствовать раннему профессиональному самоопределению учащихся.
Планируемые результаты: к концу освоения программы учащиеся будут знать: историю беспилотных летательных аппаратов и тенденции их развития; особенности работы на специализированном оборудовании и в программных средах; основные конструктивные особенности моделей квадракоптеров; способы настройки и подготовки коптера к полету; методику проверки работоспособности отдельных узлов и деталей, порядок поиска неисправностей в коптерах; методы и приемы сбора и анализа информации; технику безопасности при работе с беспилотными летательными аппаратами; будут уметь: соблюдать технику безопасности и следовать требованиям, предъявляемым к эксплуатации БПЛА; подготавливать БПЛА к полету; владеть основными навыками управления коптером; проводить «чистый» эксперимент, меняя отдельные параметры, и наблюдать или измерять результаты; определять простейшие неисправности в работе коптера; выполнять технические проектные работы, индивидуальные и коллективные, осознавая личную ответственность и значимость для успешного решения поставленных инженерных исследовательских задач
Образовательная программа “Робототехника беспилотных наземных и летательных аппаратов”
Участники:
В обучающей программе могут участвовать учащиеся 8-11 классов общеобразовательных организаций города Тамбова и Тамбовского района
Количество участников:
15 человек
Возраст участников:
14-18 лет
Отбор на образовательную программу осуществляется по модели Образовательного Центра “Сириус” в соответствии с заявленными для программы критериями и общими критериями отбора РЦОД “Космос”:
необходимо предоставить информацию о результативности участия в конкурсных мероприятиях регионального и всероссийского уровней,
мотивационное письмо (эссе) не более 2000 знаков
Автор-составитель:
Кириллов Роман Александрович, специалист «Центра компетенций в сфере применения беспилотных авиационных систем» ТГУ имени Г.Р. Державина
Учебно-тематический план
№ | Название темы | Количество часов | ||
Всего | Теория | Практика | ||
| Раздел 1. Введение | 3 | 3 |
|
1. | Вводное занятие. Техника безопасности в компьютерном классе. Введение в робототехнику Материалы и инструменты. Инструктаж по ТБ. | 1 | 1 |
|
2. | Введение. Основные понятия и термины. | 1 | 1 |
|
3. | Робототехника. Образовательные роботы. Правила работы с наборами, деталями конструктора Лего. | 1 | 1 |
|
| Раздел 2. Характеристики робота Lego. | 2 | 1 | 1 |
4. | Характеристики робота Lego. Создание первого проекта. | 2 | 1 | 1 |
| Раздел 3. Программирование робота. | 45 | 22 | 23 |
5. | Программирование робота. | 2 | 1 | 1 |
6. | Моторы. Программирование движений по различным траекториям. | 1 |
| 1 |
7. | Работа с подсветкой, экраном и звуком. Работа с экраном. Работа с подсветкой кнопок на блоке. Работа со звуком. | 2 | 1 | 1 |
8. | Программные структуры. | 1 | 1 |
|
9. | Цикл с постусловием. | 2 | 1 | 1 |
10. | Структура «Переключатель». | 2 | 1 | 1 |
11. | Работа с данными. Типы данных. Проводники. | 2 | 1 | 1 |
12. | Переменные и константы. | 2 | 1 | 1 |
13. | Математические операции с данными. | 2 | 1 | 1 |
14. | Другие блоки работы с данными. | 2 | 1 | 1 |
15. | Логические операции данными. | 2 | 1 | 1 |
16. | Работа с датчиками. | 2 | 1 | 1 |
17. | Датчик касания. | 2 | 1 | 1 |
18. | Датчик цвета. | 2 | 1 | 1 |
19. | Датчик гироскоп. | 2 | 1 | 1 |
20. | Датчик ультразвука. | 2 | 1 | 1 |
21. | Инфракрасный датчик. | 2 | 1 | 1 |
22. | Датчик определения угла/ количества оборотов. | 2 | 1 | 1 |
23. | Датчик определения мощности мотора. | 2 | 1 | 1 |
24. | Работа с файлами. | 2 | 1 | 1 |
25. | Совместная работа нескольких роботов. | 2 | 1 | 1 |
26. | Создание подпрограмм. | 3 | 1 | 2 |
27. | Разработка алгоритмов и программ. | 2 | 1 | 1 |
| Раздел 4. Основные виды соревнований и элементы заданий | 19 | 7 | 12 |
28. | Основные виды соревнований. Основные элементы заданий. | 2 | 1 | 1 |
29. | Соревнование «Сумо». | 2 | 1 | 1 |
30. | Робот – сканер штрих – кодов. | 1 |
| 1 |
31. | Слалом (объезд препятствий). | 2 | 1 | 1 |
32. | Программирование движения по линии. | 1 |
| 1 |
33. | Калибровка датчиков. | 2 | 1 | 1 |
34. | Алгоритм движения по линии «Зигзаг» (дискретная система управления). | 2 | 1 | 1 |
35. | Алгоритм «Волна». | 1 |
| 1 |
36. | Пропорциональное линейное управление. | 1 |
| 1 |
37. | Нелинейное управление движением по косинусному закону. | 1 |
| 1 |
38. | Поиск перекрестков. Подсчет перекрестков. | 2 | 1 | 1 |
39. | Инверсия. Проезд инверсии. | 2 | 1 | 1 |
| Раздел 5. Конструирование и программирование. Изучение среды управления и программирования | 8 | 2 | 6 |
40. | Конструирование. Изучение среды управления Lego. | 2 | 1 | 1 |
41. | Программирование. Программирование в среде Lego. | 2 | 1 | 1 |
42. | Загрузка готовых программ для управления роботом. Редактирование программ и тестирование роботов. | 1 |
| 1 |
43. | Регулирование параметров, при которых программы работают без ошибок. | 1 |
| 1 |
44. | Создание робота «Погрузчик» по алгоритму “Лестница”. | 1 |
| 1 |
45. | Программирование робота высокой сложности: шагающий робот. | 1 |
| 1 |
| Раздел 6. Проектная деятельность в группах | 9 | 4 | 5 |
46. | Проектная деятельность в группах. Конструирование и программирование робота: сборка и программирование моделей для соревнований в формате «Лестница». | 2 | 1 | 1 |
47. | Разработка творческих проектов. Проект автоматизированного устройства/установки или робота для трассы «Лабиринт». | 2 | 1 | 1 |
48. | Разработка собственных моделей в группах, подготовка к мероприятиям, связанным с ЛЕГО. | 1 |
| 1 |
49. | Выработка и утверждение темы, в рамках которой будет реализовываться проект. Конструирование модели, ее программирование группой разработчиков. | 2 | 1 | 1 |
50. | Изучение полей для тестирования моделей роботов. Соревнования. | 2 | 1 | 1 |
51. | Выставка творческих работ обучающихся. | 1 |
| 1 |
| Раздел 7. Введение в БПЛА | 10 | 6 | 4 |
1. | Инструктаж по технике безопасности. | 2 | 1 | 1 |
2. | Введение в историю и типы БПЛА. | 2 | 1 | 1 |
3. | Теоретические основы БПЛА. | 6 | 4 | 2 |
| Раздел 8. Сборка беспилотных авиационных систем | 7 | 3 | 4 |
4. | Знакомство с оборудованием. Брифинг по курсу. | 2 | 1 | 1 |
5. | Основы конструирования квадрокоптера и настройки полетного контроллера. | 5 | 2 | 3 |
| Раздел 9. Пилотирование | 13 | 2 | 11 |
6. | Обучение управлению квадрокоптером в виртуальном симуляторе. | 2 |
| 2 |
7. | Теория ручного визуального пилотирования. | 3 | 1 | 2 |
8. | Полеты на квадрокоптере. Изучение упражнений пилотирования. | 8 | 1 | 7 |
| Раздел 10. Программирование | 10 | 4 | 6 |
9. | Обучение основам программирования на языке Lua, JavaScript. | 2 | 1 | 1 |
10. | Основы работы в программной среде TRIK Studio. | 2 | 1 | 1 |
11. | Создание автономных программ. | 3 | 1 | 2 |
12. | Система позиционирования в помещении. | 3 | 1 | 2 |
| Раздел 11. Аэрофотосъемка | 10 | 2 | 8 |
13. | Выбор оборудования для аэрофотосъемки. Изучение принципов аэрофотосъемки. | 4 | 1 | 3 |
14. | Работа в Agisoft PhotoScan. 3D-моделирование. | 6 | 1 | 5 |
| Раздел 12. Создание проектов | 4 | 1 | 3 |
15. | Работа над проектами. | 2 | 1 | 1 |
16. | Защита проектов. | 2 |
| 2 |
| Раздел 13. Итоговые соревнования по правилам WorldSkills Junior | 3 | 1 | 2 |
17. | Правила проведения соревнований | 1 | 1 |
|
18. | Соревнования. Итоговое занятие | 2 |
| 2 |
| ИТОГО | 144 | 58 | 86 |
1. Антонов Максим Иванович