Робо сумо план урока
Обновлено: 05.07.2024
Оценить 1700 0
Методическая разработка открытого занятия
Ковязин Владимир Анатольевич,
Педагог дополнительного образования
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования детей
Страна: Россия
629300 ЯНАО г. Новый Уренгой
ул. Молодежная, 17-А
E-mail : kovyazin .70@ mail . ru
т : 89124307079
проектирование и конструирование;
поиск альтернативных творческих решений;
развитие пространственных и математических представлений в процессе конструирования.
об разовательная : формировать умения и навыки проектирования и конструирования;
развивающая: развивать конструкторские навыки, творческое воображение;
в оспитательная: воспитывать трудолюбие и стремление добиваться выполнения поставленной задачи.
Оборудование: компьютер, конструктор Lego Mindstorms EV 3, проектор, smart доска.
Ход занятия
О рг анизационный момент .
Блиц опрос.
1) Какие виды балок различают вконструкторе Lego Mindstorms EV 3?
2) Какие виды рам различают вконструкторе Lego Mindstorms EV 3?
3) Чем рама отличается от балки?
4) Какие виды штифтов различают вконструкторе Lego Mindstorms EV 3?
5) Какие виды втулок различают вконструкторе Lego Mindstorms EV 3?
6) Какую деталь конструктора называют ступицей?
7) Какую деталь конструктора называют рельсой?
8) К каким портам модуля подключают датчики и моторы?
9) Как перезагрузить модуль EV3 ?
Изучение нового материала.
Знакомство с историей и правилами японской борьбы Сумо.
Японская борьба сумо зародилась в середине 7 века. Первые поединки имели не спортивное, а религиозное значение и проводились при дворце императора.
Современное сумо берет свои истоки с середины 18 века. В схватке участвуют двое. Победителем считается тот, кто сумеет вытолкнуть соперника за пределы арены, или вынудит соперника коснуться любой частью тела в пределах арены, кроме ступни. Запрещается бить соперника кулаками и ногами, хватать за волосы, душить, тыкать в глаза.
Понятие сумо матча.
(Состязания роботов очень похожи на национальную японскую борьбу)
Состязание проходит между двумя автономными роботами. Цель состязания - вытолкнуть робота-противника за пределы ринга.
Спецификации ринга.
Ринг представляет собой белый круг диаметром 1 м с чёрной каймой.
Проведение матча.
Один матч состоит не более чем из трех раундов. Длительность каждого раунда 90 секунд.
Перед началом раунда роботов помещают в обозначенные зоны. Каждый робот должен быть направлен в противоположную сторону от противника. Роботов запускают по сигналу судьи. Победителем раунда считается робот, вытолкнувший соперника за пределы ринга, или находящийся ближе к центру ринга. Команда, которая выигрывает два раунда, выигрывает матч.
(Поля и регламенты проведения соревнований могут различаться!)
Примечание: посмотреть видео соревнований по сумо можно на ютубе!
Требования к роботу сумо.
Робот должен быть автономным.
Элементная база – произвольная.
Габариты робота не должен превышать 250х250х250 мм.
Вес робота не должен превышать 1 кг.
Примечание: посмотреть фото различных конструкций роботов сумо!
Сборка своего робота сумо.
Выполняется самостоятельно на усмотрение обучающихся.
Робот должен иметь ультразвуковой, или инфракрасный датчик для обнаружения противника (можно 2). А также датчик цвета для обнаружения границы ринга (можно 2). При этом важно обратить внимание на то, чтобы конструкция робота была надежной и прочной.
Для перемещения робота использовать большие моторы, или большие моторы из конструктора NXT .
Программа для робота сумо.
Программа для поиска и выталкивания объекта представляет собой бесконечный цикл.
Тело цикла содержит: ультразвуковой датчик в режиме Измерение – расстояние в см, блок сравнение в режиме Меньше или равно (с пороговым значением 25) и блок переключатель в режиме Логическое значение.
При запуске данной программы робот будет поворачиваться со скоростью (мощностью) 15, при обнаружении объекта на расстоянии меньше или равно 25 см будет двигаться на объект с мощностью 100, а при обнаружении черной линии (границы ринга) будет останавливаться и двигаться назад на 2 оборота.
При наличии у робота двух датчиков цвета, в программу нужно добавить еще один блок ожидания в режиме датчика цвета.
Учебный робот готов. Приступим к созданию программы робота-сумоиста.
Создание программы для соревнования "Сумо"
Такое положение практически соответствует максимальному удалению роботов друг от друга во время состязания, поэтому текущее показание датчика, измеряющего расстояние до соперника можно взять за пороговое. Важно : так как пороговое значение будет достаточно большим - необходимо чтобы за пределами поля на расстоянии около 1 м. во время работы робота также отсутствовали посторонние предметы, способные помешать поиску.
Конспект занятия робототехники. Занятие посвящено построению конструкции робота и проведению мини-соревнования между обучающимися детского объединения.
Автор: Кустов Илья Викторович
Краткое описание: конспект занятия робототехники. Занятие посвящено построению конструкции робота и проведению мини-соревнования между обучающимися детского объединения.
Тип занятия: занятие закрепления полученных знаний и применение их на практике.
Форма занятия: комбинированное занятие.
Цели занятия:
Предметная: подготовить роботов на базе Lego Mindstorms RV3, сконструированных на предыдущих занятиях, для проведения соревнований.
Методологическая: воспитание информационной культуры учащихся, развитие умения выделять главное в задании, развитие внимательности, памяти, развитие навыков коллективной работы.
Метапредметная: формирование представлений о возможностях конструктора LEGO Mindstorms EV3 в разнообразных сферах деятельности.
Методы обучения: наглядный, частично-поисковый, исследовательский.
Учащиеся должны знать/понимать:
Основные принципы конструирования робота с использованием моторов и деталей Lego Mindstorms.
Основные способы управлением робота. (Дистанционное, программное)
Правила проведения соревнований.
Критерии робота. (Ограничения по длине и ширине)
Оборудование: компьютер, наборы Lego Mindstorms EV3, ноутбуки среда программирования, поля для заездов, секундомер.
План занятия:
Организационный момент (2 мин)
Повторение теоретического материала предыдущего урока (5 мин)
Практическая работа: доработка робота (10 мин)
Практическая работа: настройка и установка программы (5 мин)
Подведение итогов урока. Рефлексия (3мин)
Организационный момент.
Раздача роботов, собранных на прошлом уроке.
Учитель: Добрый день, ребята! На прошлом уроке мы с вами собирали
Сегодня мы продолжим изучение темы, доработаем ваших роботов и настроим программу для успешного проведения соревнований. Затем вы добавите несколько элементов в программу для выполнения определённых задач и проверим, чья конструкция окажется крепче и сильней.
Повторение теоретического материала предыдущего урока.
Учитель: Ребята, на прошлом занятии мы рассмотрели возможные конструкции робота-сумоиста и команды начали собирать свои рабочие модели. Прежде чем продолжить работу, давайте ответим на следующие вопросы:
1. Что такое робот-сумоист?
2. Чем отличается такой робот от обычных роботов-тележек?
3. Какие блоки программирования нам понадобятся для того что бы запустить ваших роботов?
Обучающиеся отвечают на предложенные вопросы.
III – IV. Практическая работа: сборка и разработка алгоритма для робота.
Учитель: Теперь давайте вернёмся к нашим роботам (на данном уроке это роботы-сумоисты, которые мы собирали на прошлом занятии).
Предлагаю вам доработать ваши модели и подготовить их к загрузке программы и продемонстрировать ее выполнение.
Рекомендации: Если команда состоит из двух и более человек, следует
распределить задачи между участниками. Например: один участник занимается сборкой робота, второй написанием программы. Если один участник справляется с работой быстрей, ему следует присоединиться к напарнику.
Учитель: Для начала определим на какой стадии сборки находятся ваши роботы.
Необходимо убедиться что конструкция подходит под критерии соревнований:
- Максимальная длина – 25 см.
- Максимальная ширина – 25 см.
А также убедиться что конструкция крепкая и ни какие детали не отделятся при движении робота.
После сборки необходимо загрузить программу в блок управления и провести тестовые заезды для отладки.
Примечание: возможные причины, по которым обучающиеся не смогут запустить робота:
1. Не включен блок EV3.
2. Не загружена пробная программа.
3. Номер порта мотора в программе не соответствует номеру порта мотора на роботе.
Проведение соревнований.
Учитель: Время на доработку, написание и отладку программы закончилось, а значит что настал момент проведения соревнований.
Примечание: если параметры робота превышают максимальные, команде даётся возможность уменьшить габариты конструкции.
После проведения контрольных замеров проводится жеребьёвка и первые две команды выставляют своих роботов на поле.
Побеждает команда вытолкнувшая противника всеми колёсами за круг поля.
Примечание: Если после столкновения роботы не могут сдвинуть друг друга с места – назначается перезаезд. Если один из роботов переворачивается, или по каким либо причинам больше не может двигаться, ему присуждается проигрыш.
После первого заезда к полю для соревнований приглашается следующая пара. После того как все пары проведут заезды начинается второй этап соревнований, в котором проходят заезды победитель – победитель и проигравший – проигравший.
Подведение итогов урока. Рефлексия.
Итак, ребята, давайте подведем итоги нашей работы. Как и в каждом соревновании у нас есть победители, но это не значит что остальных мы можем назвать проигравшими. Все мы получили опыт, который сможем применить на практике, а это самый главный приз для всех нас и им теперь обладает каждый из вас.
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Описание презентации по отдельным слайдам:
Соревновательная робототехника Особенности робототехнического творчества: опора на результаты исследовательской деятельности, где конечная цель – нахождение способа применения научных данных в практической деятельности, связанной с разработкой, созданием и эксплуатацией робототехнических устройств и систем. Соревновательные мероприятия как один из видов неформального образования являются той открытой образовательной средой, которая предоставляет возможность получения гибких, индивидуализированных, созидающих знаний. При этом работа в процессе обучения всегда ориентирована на результат: создание робото-технической системы, обладающей определенными свойствами, качество и эффективность которой может быть оценено независимыми экспертами, если ее представить на фестивалях, соревнованиях, выставках.
Конструкция робота для соревнования "Сумо". Базовое поведение робота в "Сумо" очень похоже на поведение робота в "Кегельринге". Роботу также необходимо найти внутри поля объект и вытолкать его за пределы круга. Различия, как водится, кроятся в деталях: теперь этот объект в свою очередь ищет нашего робота и тоже жаждет вытолкать его поскорее. Тем не менее - сосредоточимся на своей цели: искать соперника нам по-прежнему будет помогать один из датчиков, способных определять предметы на расстоянии (инфракрасный или ультразвуковой), а своевременно определять черную границу поля будем с помощью датчика цвета. Поэтому для создания и отладки программы робота-сумоиста предлагаем вам использовать того же самого робота, которого мы подготовили для Урока - Кегельринг.
Для того, чтобы защитить впереди расположенный датчик от взаимодействия с соперником, соорудим бампер и закрепим его на нашем роботе. Ниже приведены подробные инструкции для сборки, как из домашней, так и из образовательной версии конструктора Lego mindstorms EV3. Можете поэкспериментировать и придумать собственный вариант конструкции. Lego mindstorms EV3 Education
Получившийся элемент закрепим на передней балке нашего робота.
Создание программы для соревнования "Сумо". Первая мысль, которая приходит в голову: использовать программу для "Кегельринга", внеся в неё косметические изменения. Действительно, алгоритмы поведения робота в "Кегельринге" и в "Сумо" очень похожи. Они реализуют поиск объекта и выталкивание его за пределы поля. Можно загрузить в робота-сумоиста программу для "Кегельринга", но работать такой сумоист будет не очень эффективно. Тем не менее, знания, полученные на предыдущем уроке, пригодятся нам сейчас.
Настало время загрузить в среду программирования наш проект "lessons-2", создать в нём новую программу "lesson-12" и подключить робота к среде программирования. Поведенческую модель робота-сумоиста можно условно разделить на две части: поиск соперника и атака соперника. Сначала займемся реализацией первой части - поиска соперника. Подробно пропишем последовательность действий нашего робота при обнаружении соперника на поле: вращаться вокруг своей оси, пока впереди расположенный датчик не обнаружит соперника; остановиться напротив соперника. Эта последовательность действий полностью повторяет алгоритм поиска роботом кегли в "Кегельринге", но, так как, расстояние между роботами в "Сумо" может превышать расстояние от робота до кегли, то нам необходимо выбрать другое пороговое значение для используемого датчика. Установим соперников на поле напротив друг друга, как показано на рисунке ниже.
Инфракрасный датчик в режиме "Приближение" показывает значение - 68 (Рис. 2 поз. 2). За пороговое значение примем число - 70. Рис. 2
Ультразвуковой датчик Для того, чтобы заставить робота вращаться вокруг своей оси, воспользуемся программным блоком "Независимое управление моторами" "Зеленой палитры", Режим работы блока установим "Включить", значение мощности для порта "B" установим равным -30, значение мощности для порта "C" установим равным 30 (Рис. 3 поз.1). Для поиска соперника используем программный блок "Ожидание" "Оранжевой палитры" в режиме "Ультразвуковой датчик - Сравнение - Расстояние в сантиметрах" с пороговым значением срабатывания датчика, равным 57 (Рис. 3 поз. 2). После того, как робот окажется напротив соперника, используя программный блок "Независимое управление моторами" "Зеленой палитры" выключим моторы (Рис. 3 поз. 3).
Инфракрасный датчик Для того, чтобы заставить робота вращаться вокруг своей оси, воспользуемся программным блоком "Независимое управление моторами" "Зеленой палитры", Режим работы блока установим "Включить", значение мощности для порта "B" установим равным -30, значение мощности для порта "C" установим равным 30 (Рис. 4 поз.1). Для поиска соперника воспользуемся программным блоком "Ожидание" "Оранжевой палитры" в режиме "Инфракрасный датчик - Сравнение - Приближение", с пороговым значением срабатывания датчика, равным 70 (Рис. 4 поз. 2). После того, как робот окажется напротив соперника, используя программный блок "Независимое управление моторами" "Зеленой палитры" выключим моторы (Рис. 4 поз. 3).
На этапе отладки этого алгоритма вам придется, подбирая значения "Мощность" моторов "B" и "C" а также пороговое значение датчика, добиться от вашего робота точного обнаружения и остановки строго напротив соперника. Только после этого можно будет переходить к программной реализации алгоритма атаки.
Приступим к поэтапной реализации алгоритма атаки соперника: для этого создадим в проекте временную программу "lesson-12-1" и начнем её наполнение программными блоками. Возьмем программный блок "Цикл" "Оранжевой палитры". Внутрь блока "Цикл" поместим программный блок "Независимое управление моторами" "Зеленой палитры". Режим работы блока установим в значение "Включить" (Рис. 5 поз. 1), мощности моторов "B" и "C" установим в максимальное значение - 100 (Рис. 5 поз. 2).
Следом за блоком "Независимое управление моторами" поместим программный блок "Датчик цвета" "Желтой палитры". Режим работы блока установим в значение "Сравнение - Яркость отраженного света" (Рис. 6)
Параметры "Тип сравнения" и "Пороговое значение" на Рис. 7 поз. 1, 2 установим таким образом, чтобы выходной параметр "Результат сравнения" (Рис. 7 поз. 3) выдавал логическое значение "Истина" при пересечении датчиком цвета черной границы ринга.
В случае использования ультразвукового датчика за блоком "Датчик цвета" установим программный блок "Ультразвуковой датчик" "Желтой палитры". Режим работы блока установим в значение "Сравнение - Расстояние в сантиметрах" (Рис. 8 поз. 1). Параметр "Тип сравнения" (Рис. 8 поз. 2), параметр "Пороговое значение" (Рис. 8 поз. 3) установим таким образом, чтобы выходной параметр "Результат сравнения" (Рис. 8 поз. 4) выдавал логическое значение "Истина" в случае потери из виду роботом соперника.
В случае использования инфракрасного датчика за блоком "Датчик цвета" установим программный блок "Инфракрасный датчик" "Желтой палитры". Режим работы блока установим в значение "Сравнение - Приближение" (Рис. 9 поз. 1). Параметр "Тип сравнения" (Рис. 9 поз. 2), параметр "Пороговое значение" (Рис. 9 поз. 3) установим таким образом, чтобы выходной параметр "Результат сравнения" (Рис. 9 поз. 4) выдавал логическое значение "Истина" в случае потери из виду роботом соперника.
Если наш робот потеряет соперника, то значение выходного параметра "Результат сравнения" датчика, следящего за соперником, также примет значение "Истина". В любом из этих случаев нам следует прекратить атаку, завершив наш цикл. В этом нам поможет программный блок "Логические операции" "Красной палитры". Познакомимся с этим блоком подробнее: программный блок "Логические операции" предназначен для выполнения операций над логическими данными (Рис. 10).
Выбранный режим программного блока "Логические операции" "Красной палитры" определяет одну из четырех операций над логическими данными: "И (AND)", "ИЛИ (OR)", "Исключающее ИЛИ" и "Исключение (NOT)". Два входных параметра "a" и "b" (для операции "Исключение (NOT)" - один входной параметр "a") передают в программный блок входные значения, а результирующее значение выдается выходным параметром "Результат". Если вы ранее не сталкивались с логическими операциями, то можете ознакомиться с базовыми знаниями в прилагаемой справке под спойлером.
За программным блоком "Ультразвуковой датчик" или "Инфракрасный датчик" поместим программный блок "Логические операции" "Красной палитры". Выходной параметр "Результат сравнения" программного блока "Датчик цвета" (Рис. 11, 12 поз. 1) соединим с входным параметром "a" программного блока "Логические операции" (Рис. 11, 12 поз. 4). Выходной параметр "Результат сравнения" программного блока "Ультразвуковой (инфракрасный) датчик" (Рис. 11, 12 поз. 2) соединим с входным параметром "b" программного блока "Логические операции" (Рис. 11, 12 поз. 5). Режим работы программного блока "Логические операции" установим в "ИЛИ (OR)" (Рис. 11, 12 поз. 3). В этом случае результат выполнения логической операции будет принимать значение "Истина", только если будет выполнено одно из условий: датчик цвета пересёк черную линию, робот потерял соперника.
Установив режим программного блока "Цикл" в значение "Логическое значение" (Рис. 11, 12 поз. 7), выходной параметр "Результат" программного блока "Логические операции" (Рис. 11, 12 поз. 6) соединим с входным параметром "Пока не будет истина" программного блока "Цикл" (Рис. 11, 12 поз. 8). Данные настройки завершат выполнение цикла при "Истинном" результате выполнения логической операции.
Законченная программа сумоиста должна в бесконечном цикле выполнять последовательно поиск соперника, а затем - атаку соперника. Можно было бы уже объединить обе части нашей программы, если бы не одно маленькое дополнение. Если наш робот остановился над границей ринга, то перед тем, как начать поиск, роботу следует, отъехав немного назад, вернуться внутрь ринга
Дополним нашу программу атаки следующим кодом: за пределами цикла атаки, воспользуемся программным блоком "Переключатель" "Оранжевой палитры". Режим работы блока "Переключатель" установим в "Датчик цвета - Сравнение - Яркость отраженного света". Параметры "Тип сравнения" и "Пороговое значение" установим аналогично ранее используемым в программном блоке "Датчик цвета" "Желтой палитры". Следовательно, если наш робот остановился над черной линией, то выполнение будет передано верхнему контейнеру программного блока "Переключатель".
Именно в верхний контейнер поместим программный блок "Рулевое управление" "Зеленой палитры", с настройками параметров, заставляющими робота отъехать назад на один оборот моторов. В нижний контейнер программного блока "Переключатель" поместим программный блок, выключающий моторы (Рис. 13). Повторно протестировав алгоритм атаки, убедимся, что после того, как робот-сумоист вытолкал соперника за пределы ринга, он вернулся немного назад.
Вот теперь можно завершить разработку программы для робота-сумоиста. Внутрь бесконечного цикла последовательно вложим программу поиска соперника, а затем программу атаки соперника. Попробуйте выполнить эту работу самостоятельно, не подглядывая в решение.
Программа, которую мы разобрали с вами на этом уроке, реализует только один прямой силовой алгоритм поведения робота-сумоиста. Она подразумевает, что в прямом силовом противостоянии робот должен непременно одолеть своего соперника.
Главная же цель этого урока - на практическом примере показать вам метод непрерывной обработки показаний от пары датчиков. Можно ли усовершенствовать нашу программу? Безусловно! Например, используя программный блок "Случайное значение" "Красной палитры", изменить алгоритм поиска соперника таким образом, чтобы задавать случайное вращение робота влево или вправо, тем самым, дезориентируя соперника. Попробуйте самостоятельно встроить в нашу программу этот дополнительный код. Подумайте так же над тем, какие изменения нужно внести в прорамму, в случае проведения соревнования на черном ринге с белой границей. Возможно, что у вас появятся собственные идеи улучшения: поделитесь ими в комментариях к уроку!
Краткое описание документа:
Главная задача робота-сумоиста состоит в том, чтобы вытолкнуть за пределы ринга своего соперника. Существует множество вариантов правил проведения этого состязания, накладывающих различные ограничения в первую очередь на размеры и конструкцию роботов, тем не менее, базовые алгоритмы поведения робота при этом очень похожи. Поэтому наш урок в значительной степени будет направлен на реализацию программы поведения, а в завершающей части урока рассмотрим некоторые советы по практической подготовке к соревнованию роботов.
Читайте также: