18.03.2020
Аннотация: статья раскрывает возможность подготовки студентов к областной олимпиаде по робототехнике среди колледжей.
П. С. Гасов, преподаватель специальности 15.02.10 Мехатроника и мобильная робототехника (по отраслям)
П. С. Гасов, преподаватель
специальности 15.02.10 Мехатроника и
мобильная робототехника (по отраслям)
ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ ПОДГОТОВКИ К ОЛИМПИАДЕ
ПО РОБОТОТЕХНИКЕ
Аннотация: статья раскрывает возможность подготовки студентов к областной олимпиаде по робототехнике среди колледжей.
Ключевые слова: подготовка, робот, модель, «Кегельринг Квадро».
Информационные технологии все больше проникают во все сферы дея-тельности человека. Знания по робототехнике востребованы сегодня как на профессиональном, так и на бытовом уровне. Роботы используются на про-изводстве, в военном деле, в чрезвычайных ситуациях, в медицине и даже в быту.
Образовательная робототехника становится важным элементом развития творческих способностей студентов и обеспечивает формирование их техни-ческого и инженерного мышления.
На базе учебно – производственной мастерской механосборочных ра-бот осуществляется работа кружка «Основы робототехники» для студентов 2-3 курсов специальности 15.02.10 Мехатроника и мобильная робототехника (по отраслям) в рамках которого проходила подготовка к областной олим-пиаде по робототехнике среди колледжей. Соревнования предусматривали две категории «Кегельринг Квадро» (сборка и программирование робото-технических платформ Lego) и «Движение по траектории» (сборка и про-граммирование робототехнических платформ Arduino). Поэтому при подго-товке к олимпиаде отрабатывались вопросы:
Элементная база и базовые конструкции.
Основные конструкции языков программирования.
Решение классических задач: движение по линии, обнаружение препят-ствий и их объезд, выход из лабиринта и др.
Команда наших студентов участвовала в категории «Кегельринг Квад-ро».
В этой категории за максимально короткое время полностью автономный робот на платформе Lego должен был вытолкнуть из круга расположенные в нем кегли определенного цвета. Поле представляет белый круг диаметром 1 м с чёрной границей толщиной в 5 см. Красной точкой отмечен центр круга. Внутри ринга равномерно расставляется 8 кеглей черного и белого цвета. Кегли устанавливаются на расстоянии 5–15 см от чёрной границы ринга. Расстановка кеглей едина для участников на протяжении всего раунда.
На роботов не накладывается ограничений на использование каких-либо комплектующих, кроме запрещённых правилами, но размер робота не должен превышать 250 / 250 / 250 мм. Перед началом раундов роботы про-веряются на габариты. Робот должен быть автономным. Он должен выталки-вать кегли исключительно своим корпусом. Запрещено использование при-способлений для выталкивания кеглей (механических, пневматических, виб-рационных, акустических и др.), использование каких-либо клейких приспо-соблений на колесах и корпусе робота, конструкций, которые могут причи-нить физический ущерб рингу или кеглям. Роботы, нарушающие запреты дисквалифицируются на всё время состязаний.
Соревнования состояли из двух раундов, каждый раунд состоял из се-рии попыток всех роботов, допущенных к соревнованиям. Перед первым ра-ундом и между раундами команды могли настраивать своего робота. До начала раунда команды должны были поместить своих роботов в область «карантина» для подтверждения судьей того, что роботы соответствуют всем требованиям. После помещения робота в «карантин» нельзя модифициро-вать или менять роботов (например: загрузить программу, поменять бата-рейки) до конца раунда. Направление начала движения робота определяется оператором команды.
В работе по подготовке к олимпиаде можно выделить несколько эта-пов:
1. Изучение регламента (требования к конструкции и программе, принцип судейства).
2. Составление плана подготовки (обозначение крайнего срока).
3. Подбор идеи решения (свой/чужой опыт, Интернет).
4. Анализ идеи решения заданий (плюсы и минусы).
5. Создание эскиза (схема реализации).
6. Создание конструкции (согласно приоритету):
основные механизмы (проверка работы с помощью программы);
второстепенные механизмы (проверка работы с помощью программы);
контроллер (микрокомпьютер LEGO).
7. Составление программы (согласно приоритету).
8. Тестирование и выявление слабых мест.
9. Исправление программы.
Во время сборки и проектирования робота на подготовительном этапе необходимо найти все возможные способы соединения деталей, придумать новые способы крепления деталей, собрать свою модель по памяти, найти отличия между моделями на 1-й и 2-й сборке и т.д.
На этапе воспроизведения конструкции модели нужно определить, что поменялось, найти лишнюю деталь (добавить деталь в конструкцию), со-брать без детали (убрать деталь из конструкции), а на завершающем этапе, выполнить дополнительные задания, такие как определение границ возмож-ностей (например, максимальная высота бортиков, ворот и т.д.).
Во время программирования на подготовительном этапе следует опре-делить разницу между двумя программами. На этапе тестирования про-граммы –
найти ошибку в программе и определить, что поменялось в поведении робо-та.
Завершающий этап предусматривает выполнение дополнительных за-даний, определение границ возможностей, «гибкости» программы (напри-мер, варианты возвращения вратаря на ворота).
Совместно со студентами для участия в олимпиаде была разработана модель робота и составлена управляющая программа для него. Робот может выполнять основные варианты движения: следование по траектории с раз-личными усложнениями (инверсия, изгибы, разрывы); ориентирование на траектории (перекрестки, тупики); ориентирование на поле (зона вратаря, зона соперника); преодоление препятствий (горки, кочки, барьеры, объезд банки); транспортировка предметов (перетаскивание, подъем); удаление предметов (отбивка мяча, кегли, сброс банки).
Процесс конструирования позволяет добиваться того, чтобы созданные модели работали и отвечали тем задачам, которые перед ними ставятся. Сту-денты получают возможность учиться на собственном опыте, проявлять творческий подход при решении поставленной задачи.
В конце соревнований участники команды обязательно делятся своими впечатлениями, анализируют полученный опыт: что получилось, что нет; по-чему? А что нужно изменить в конструкции или алгоритме? Все эти измене-ния согласуются и вносятся на последующих кружковых занятиях.
Все робототехнические наборы как на основе LEGO, так и на основе ARDUINO предполагают групповую работу студентов. Поэтому при подго-товке к олимпиаде одновременно приобретаются навыки сотрудничества и умение справляться с индивидуальными заданиями, составляющими часть общей задачи.
Основной принцип кружковой деятельности: заниматься не только ро-бототехникой, но и использовать ее, как интерактивный элемент, с помощью которого теоретические знания по точным наукам закрепляются на практике, именно поэтому данная форма подготовки студентов показывает себя эффек-тивной и позволяет обучающимся добиваться высоких результатов в разви-тии профессиональных навыков.
