КЕЙС «Манипулирование объектами» с использованием робототехнического конструктора VexEDR

АУ УР «РЦИ» Республиканский детский технопарк «Кванториум»

 

 

КЕЙС «Манипулирование объектами» с использованием робототехнического конструктора VexEDR

 

Глухова Инна Андреевна

Педагог дополнительного образования

 

 

1. О кейсе

Цель – знакомство обучающихсяс промышленными манипуляторами через работу с робототехнических набором VexEDR и обучение навыкам программирования микроконтроллераCortex в среде RobotC.

В результате обучающиеся изучат различные типы и категории манипуляторов роботов. Узнают, какие манипуляторы существуют в реальном мире, а также изучат основные принципы их работы. Затем обучающиеся создадут объектный манипулятор по собственному проекту для использования на предприятиях.

2. Текст кейса

Все роботы предназначены для выполнения определенной задачи. При этом задачи могут быть разнообразными. Традиционно, роботы используются для выполнения задач, которые представляют трудность для человека. Как правило, эти задачи являются опасными или недостижимыми. Роботы прекрасно справляются с опасными задачами, например, обезвреживанием бомб или обработкой опасных отходов, а также недостижимыми задачами, например, исследованием космического пространства. Для выполнения задачи большинство роботов взаимодействует с внешней средой, а также окружающим миром. Иногда требуется перемещение объектов внешней среды без непосредственного участия со стороны операторов.

Кейс – на заводе «Метеор» (г.Ижевск) на одной ступени механосборочных работ занижен процесс сборки из-за низкой интенсивности работы сотрудников. Директор завода обратился к нам с просьбой помочь им автоматизировать данную ступень механосборочных работ.

3. Категория кейса: вводный, рассчитан на учащихся 13-17 лет

4. Место в структуре программы: Блок 2, после кейса «Смена плана»

Количество учебных часов/занятий, на которые рассчитан кейс: 16 часов/8 занятий.

Учебно-тематическое планирование (занятие — 2 часа):

 

Занятие 1		Презентации и доп.материалы
Цель: ознакомление с промышленным роботом, постановка проблемной ситуации и поиск идей для решения задач в рамках проблемной ситуации		Презентация 1
Что делаем:Обучающиеся вспоминают что такое манипулятор, что такое промышленный манипулятор. Сравнивают их и выявляют отличия. Обучающиеся изучают на какие типы и какие категории делятся промышленные роботы. Информацию обучающиеся находят, используя интернет. Составляют презентацию по промышленному роботу, составляют сравнительную таблицу, таблицу типов  и категорий пром.роботов, которые оформляют в презентации.	Компетенции: умение искать информацию в свободных источниках и структурировать её, генерировать идеи, слушать и слышать собеседников, аргументированно отстаивать свою точку зрения, работать в команде; основы работы в текстовом редакторе и программе для создания презентаций	Доп. материалы

 

Занятие 2		Презентация
Цель: ознакомление с имеющимися промышленными роботами манипуляторами и принципами их работы		Доп.материалы Презентация 2
Что делаем: Обучающиеся с помощью сети интернет узнают какие промышленные роботы манипуляторы уже существуют в современном мире. Обучающиеся изучают основные принципы работы промышленных роботов манипуляторов. Обучающиеся проводят анализ, т.е. выявляют плюсы и минусы существующих промышленных роботов манипуляторов.	Компетенции (могут даваться на блок занятий): умение искать информацию в свободных источниках и структурировать её, генерировать идеи, слушать и слышать собеседников, анализировать информацию, основы работы в текстовом редакторе и программе для создания презентаций

 

Занятие 3		Презентация
Цель: создание конструкции		Доп.материалы
Что делаем: Обучающиеся собирают робота манипулятора с учетом анализа, проведенного ранее.	Компетенции (могут даваться на блок занятий): умение работать в команде, моделировать и конструировать робота, развитие пространственного мышления

 

Занятие 4		Презентация
Цель: создание конструкции		Доп.материалы
Что делаем: Обучающиеся собирают робота манипулятора с учетом анализа, проведенного ранее.	Компетенции (могут даваться на блок занятий): умение работать в команде, моделировать и конструировать робота, развитие пространственного мышления

 

Занятие 5		Презентация
Цель: создание конструкции, выявление и анализ слабых сторон своей конструкции		Доп.материалы
Что делаем: Обучающиеся собирают робота манипулятора с учетом анализа, проведенного ранее. Обучающиеся проводят первое тестирование своего робота. Проверяют насколько он мобилен, достаточно ли присутствует механизмов в роботе. Думают о том, какие датчики могут установить и для чего.	Компетенции (могут даваться на блок занятий): умение работать в команде, моделировать и конструировать робота, умение выявить слабые стороны своего результата, умение слушать и слышать

 

Занятие 6		Презентация
Цель: изменение конструкции, программирование робота		Доп.материалы
Что делаем: Обучающиеся вносят изменения с учетом первого тестирования. Обучающиеся программируют своего робота манипулятора.	Компетенции (могут даваться на блок занятий): умение работать в команде, умение программировать С-подобные языки, умение правильно , развитие логического мышления, понимание механики промышленного робота манипулятора

 

Занятие 7		Презентация
Цель: выявление и анализ слабых сторон своей конструкции		Доп.материалы
Что делаем: Обучающиеся проводят второе тестирование, т.е. проверяют работоспособность своего устройства.	Компетенции (могут даваться на блок занятий): умение работать в команде, моделировать и конструировать робота, умение выявить слабые стороны своего результата, умение слушать и слышать

 

Занятие 8		Презентация
Цель: презентовать полученный артефакт, обсудить итоги работы		Доп.материалы
Что делаем: Обучающиеся готовят презентацию по представлению своего робота манипулятора.	Компетенции (могут даваться на блок занятий): основы ораторского искусства , опыт публичных выступлений, основы работы в текстовом редакторе и программе для создания презентаций

 

5. Минимально необходимый уровень входных компетенций:

• навыки работы с конструктором VexEDR;
• навыки программирования роботов VexEDR;
• креативное мышление;
• знания базовых методов конструирования и моделирования;
• знания базовых принципов программирования роботов с датчиками;
• знание правил техники безопасности.

6. Предполагаемые результаты обучающихся, формируемые навыки

Артефакты: промышленный робот, построенный на базе робототехнического конструктора VexEDR

Универсальные компетенции (SoftSkills): указание ключевых универсальных компетенций, формируемых в ходе работы над данным кейсом.

• развитие логического мышления;
• развитие умения работать в команде;

Предметные компетенции (HardSkills): указание ключевых предметных компетенций, формируемых в ходе работы над данным кейсом.

- формирование навыков конструирования роботов используя робототехнический набор VexEDR

- формирование навыков программирования роботов используя программное обеспечение RobotC

- формирование навыков программирования на языке программирования С.

7. Способ выявления образовательного результата

Текущий контроль можно осуществлять, используя интерактивные викторины по теме кейса:

1. Kahoot о промышленных роботах https://create.kahoot.it/details/5ef2af77-10ae-46fb-92ab-73ab18d6fede
2. Kahoot по интересным фактам о роботах https://create.kahoot.it/details/73ac4c23-eeeb-4eae-84e6-6d41104ff784

Представление результатов образовательной деятельности пройдет в форме публичной презентации решений кейса командами и следующих ответов выступающих на вопросы наставника и других команд.

8. Необходимые материалы и оборудование

- конструктор «VexEDR»

- ноутбук с выходом в интернет

- мультиборд – интерактивная доска

- ксероксная бумага формата А4

- презентации1 и 2 о промышленных роботах

- видеоролики о промышленных роботах(вставлены как ссылки в презентации)

Важно: обучающийся должен самостоятельно решить (с консультацией педагога), что из-за таких-то характеристик данный материал/оборудование подойдет для решения задачи.

Аппаратное и техническое обеспечение:

— Рабочее место обучающегося:

а) робототехнический набор VexEDR

б) ноутбук с выходом в интернет и программным обеспечением

в) ксероксная бумага, канцтовары (карандаши, ручки)

— Рабочее место наставника:

а) презентация о промышленных роботах

б) видеоролик о промышленных роботах

в) ксероксная бумага и канцелярия

г) ПК/ноутбук с выходом в интернет и программным обеспечением

Программное обеспечение: RobotC, MW, MPP

Расходные материалы: Ксероксная бумага, карандаши, ручки

9. Источники информации

1. Блог компании Top 3D Shop «Роботы в промышленности: их типы и разновидности» [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://habr.com/ru/company/top3dshop/blog/403323/
2. Горнов О. А. «Основы робототехники и программирования с VEX EDR» [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://examen-technolab.ru/instuctions/te-0276-m.pdf
3. Перепелица А. «Промышленная робототехника в России» [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://controlengrussia.com/innovatsii/robototehnika/v-rossii/
4. Промышленный робот. Материал из Векипедии – свободной энциклопедии. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://inlnk.ru/rY467

 

ПРЕЗЕНТАЦИЯ