Робототехника пособие

Робототехника и роботостроение

Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой интенсификации производства.

Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, информатика, а также радиотехника и электротехника. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.

Робототехника при ремонте вагонов: Методические указания к выполнению контрольной работы

Б о р о д у л и н В . И . , Б о л ь н о в А . П .

В методических указаниях изложены особенности выбора технических систем и принципов управления ими при ремонте частей и узлов вагона. Приведена методика выполнения контрольной работы и показаны примерные решения технических задач, направленных на совершенствование технологических процессов при ремонте вагонов. Предназначены для студентов заочного обучения специальности 101800.

Тип материала: Методические указания; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

Выбор и расчет захватных устройств промышленных роботов: Учебное пособие

Отений Я.Н., Ольштынский П.В.

Содержит сведения по захватным устройствам промышленных роботов. Рассматриваются вопросы проектирования и расчета захватных устройств промышленных роботов. Рассчитано на студентов вузов машиностроительных специальностей.

Тип материала: Учебник, учебное пособие; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

Дистанционное обучение механике и робототехнике через сеть Интернет

Белоусов И.Р., Охоцимский Д.Е., Платонов А.К., Сазонов В.В.

Дистанционное управление роботами в среде Интернет — новое перспективное направление научных исследований, имеющее важное практическое значение.

Тип материала: Методические указания; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Профессиональное;

Институт проблем морских технологий ДВО РАН

Тип материала: Научно-исследовательские организации; | Аудитория: | Уровень образования: Высшее; Послевузовское;

Методические указания по преддипломной практике и дипломному проектированию для студентов направления 220400 «Мехатроника и робототехника»

Настоящее издание содержит методические указания по проведению преддипломной практики и осуществлению дипломного проектирования на этапах выбора темы проекта, выполнения расчётов, обоснования принципиальных и конкретных технических решений, оформления пояснительной записки, разработки алгоритмов и программ математического моделирования, выполнения графических материалов, подготовки к защите и проведения защиты. Материалы содержат приложения, позволяющие студенту использовать унифицированные формы отдельных документов и их фрагментов, уверенно ориентироваться в вопросах формулировки и подготовки задания, использования в разработках отечественных и международных стандартов. Методические указания предназначены для студентов-дипломников и руководителей дипломного проектирования.

Тип материала: Методические указания; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

Интернет-лаборатория «Робототехника»

Интернет-лаборатория «Робототехника» создана на базе разработанного в Дмитровском филиале МГТУ им. Н.Э. Баумана уникального функционально-моделирующего стенда (ФМС), позволяющего отрабатывать управление роботами Международной космической станции. Лаборатория предоставляет возможность, используя технологии сетевого доступа, проводить комплексные удаленные лабораторные практикумы на реальном сложном робототехническом оборудовании. Представлена информация об устройстве стенда, приведены фотографии основных компонентов, схемы их функционирования и характеристики, пользовательский интерфейс удаленного сетевого управления ФМС.

Тип материала: Лабораторный практикум; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; Исследователь; | Уровень образования: Высшее; Послевузовское;

Основы проектирования техники: Учебное пособие

Пособие предназначено для дисциплин по проектированию робототехнических и мехатронных систем направления магистерской подготовки «Мехатроника и робототехника». Изложены теоретические и методические основы проектирования технических систем приборостроения и машиностроения. Рассмотрены особенности проектирования автоматических и человеко-машинных систем различного назначения. Особое внимание уделено проектированию изделий робототехники и мехатроники.

Тип материала: Учебник, учебное пособие; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

Технология. Робототехника. 5 класс: учебное пособие / Д.Г. Копосов

Учебное пособие дополняет учебник «Технология. 5 класс» С.А. Бешенкова, В.Б. Лабутина, Э.В. Миндзаевой и др. Предназначен для формирования практических умений при реализации проектов учебника, посвященных вопросам робототехники.

Содержит проекты по темам: «Роботы», «Робототехника», «Автомобили», «Роботы и экология», «Роботы и эмоции», «Первый отечественный робот», «Имитации», «Звуковые имитации».

Технология. 5–8 классы: методическое пособие / С.А. Бешенков. Методическое пособие содержит примерную рабочую программу

Пояснительная записка к завершённой предметной линии учебников «Технология» для 5–8 классов общеобразовательных организаций / С.А. Бешенков и др.

Технология. 5–8 классы: примерная рабочая программа / С.А. Бешенков

Технология. Робототехника 5–8 классы: примерная рабочая программа по робототехнике

Письмо Минобрнауки РФ от 28.10.2015 № 08-1786 «О рабочих программах учебных предметов

Инструкция по установке, настройке и использованию электронной формы учебника издательства «БИНОМ. Лаборатория знаний»

Единый учебник по робототехнике не нужен

В апреле текущего года Роскосмос, «Объединенная ракетно-космическая корпорация» и компания LEGO Education представили первое российское образовательное робототехническое пособие «Лунная Одиссея». Пособие предназначено для учителей и учеников 5-9 классов. Такой проект — скорее исключение из правил. Отечественные учебные пособия о робототехнике пока — редкость.

По каким учебникам учатся сегодняшние школьники-робототехники? Какие материалы в соревновательной робототехнике используют лучшие тренеры? Какими книгами пользуются учителя на уроках информатики? Мы поговорили о настоящем и будущем российских учебников с практиками робототехники.

Какой учебной, методической, научной литературой по робототехнике вы пользуетесь или пользовались?

Сергей Косаченко, тренер команд ОГБОУ «Томский физико-технический лицей»:

В нашем Томском физико-техническом лицее первоначально на учебных занятиях мы использовали знаменитую книгу «Робототехника для детей и родителей» Сергея Александровича Филиппова. В этой книге хорошо описаны базовые алгоритмы, которые изучали на элективных занятиях по робототехнике.

Однако, структура данной книги не совсем подходит под школьные уроки, поэтому когда настал момент выбора УМК (учебно-методический комплекс — прим.ред.) для введения обязательных учебных занятий по робототехники в рамках предмета «Технология» в 5 и 6 классах, мы остановили свой выбор на учебном пособии «Первый шаг в робототехнику. 5–6 классы: практикум» Дениса Геннадьевича Копосова.

Эта книга подходила нашему лицею и по рассматриваемому в ней робототехническому конструктору (LEGO Mindstorms NXT), которым были укомплектованы наши робоклассы.

Со временем мы ввели учебные занятия и по микроэлектронике на основе контроллера Arduino, поэтому при дефиците учебной литературы, структурированной под школьные учебные занятия, мы, используя и перерабатывая информационный материал из сети интернет, например, wiki компании Амперка, написали сначала поурочные разработки (карты уроков), которые позже оформились в книги, соавтором которых я также являюсь: «Основы программирования микроконтроллеров (часть 1)» и «Основы робототехники (часть 2)». Это стало возможным благодаря сотрудничеству с компаниями Амперка и Экзамен-ТехноЛаб. В обеих книгах рассматривается Arduino-совместимый контроллер, имеются подробные примеры его программирования. Мне также известны замечательные книги по робототехнике Олега Горнова и семьи Овсяницких (Л.Ю. Овсяницкая, Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий), которые мы не используем в лицее из-за их ориентации на не используемые у нас робототехнические наборы.

Сергей Мустафин, эксперт РАОР, тренер всероссийской сборной по робототехнике, тренер команд-чемпионов всероссийских и всемирных состязаний роботов:

На мой взгляд, к сожалению, литературы, позволяющей ребятам заниматься, готовиться к соревнованиям, практически нет. Либо ВУЗовские учебники, либо относительно простые методички. Преимущественно используются интернет-ресурсы.

Виктор Тарапата, учитель информатики ГБОУ Школа №283, ведущий методист по образовательной робототехнике издательства Лаборатория знаний (Пилот):

До появления серии «РОБОФИШКИ» издательства Лаборатория знаний в преподавании на уроках информатики в школе я руководствовался просто своим собственным опытом, полученным ещё в школе, когда нам привезли наборы робототехники, и мы с одноклассником в них копались. Когда я уже сам начал преподавать, то, следуя педагогическому чутью и логике, начал разрабатывать траекторию преподавания. Чуть позже на столе появился практикум и рабочая тетрадь Д.Г. Копосова, учебное пособие С.А. Филиппова, из поездок на конференции и фестивали привозил некоторые методические наработки университетов. Занимаясь преподаванием и научной работой в этом направлении, я наработал различные идеи, в частности, применение метода проектов в урочной деятельности. Что и стало, в дальнейшем, одной из основ для создания серии РОБОФИШКИ. Если говорить о сегодняшнем дне, то предпочитаю пользоваться изданиями именно этой серии, собственной фантазией и, конечно же, фантазией моих ребят-учеников.

Лидия Белиовская, учитель информатики лицея № 1557 в Москве:

В основном пользуюсь только пособиями курсов по программированию на LabVIEW, книгами по машинному зрению. Так как я работаю в обучении школьников и педагогов робототехники более 20 лет, у меня есть и свои разработки уроков, выполненные со школьниками проекты.

Жаль, что создание учебников заказывают педагогам с маленьким педагогическим стажем и особенно с небольшим опытом работы с детьми по робототехнике (например, учебник Тарапаты В.В. и Самыкиной Н.Н. “Робототехника в школе: методика, программы, проекты”). Нет веры, что данный путь сможет привести к реальным успехам, к значимым и интересным проектам: Н.Н. Самыкина, например, никогда сама не занималась робототехникой. Мы знаем ее учебники по информатике… Но и они устарели… Потому такие мало кто использует: лучше подумать самому или разобраться с описанным проектом в интернете.

Сама я пишу пособия по просьбе учителей и для учителей. Подробно по шагам, Так, чтобы все получилось, например “Основы машинного зрения в среде LabVIEW: Учебный курс”.

Насколько сильно дифференцированы учебники по возрастам на ваш взгляд?

Сергей Косаченко: Учебные пособия Д.Г.Копосова хорошо дифференцированы по возрастам, что отражается в их названиях. Книга С.А.Филиппова, выдержавшая уже третье издание, является, на мой взгляд, универсальной.

Сергей Мустафин: Либо простые методички либо очень сложные учебники высшей школы. Безусловно, есть несколько исключений (Филиппов, Овсяницкий…).

Виктор Тарапата: Для строгости, мы не можем говорить об учебниках, так как учебник бывает только по предмету, который есть в учебной программе. Поэтому сегодня приходится говорить, в общем, только об учебных пособиях. Их дифференцированность по возрастам имеет явный крен на пользователей робототехнических комплексов компании LEGO, а это 5-6 класс (в большинстве). В иноязычном сегменте также есть достаточно много литературы и ресурсов по платформе Arduino, и всё это потихоньку локализуется или создаётся своё в русскоязычном сегменте. Arduino — это платформа, которой дети могут начинаться заниматься с 8 классе — это оптимально, так как будет создана корреляция со школьной программой по физике, информатике, математике.

Лидия Белиовская: Я знакома с учебниками для средней школы. А вот учебников для старшеклассников, на мой взгляд, нет. Можно посоветовать книгу “Программируем микрокомпьютер NXT в Lab VIEW” + DVD.

Как по вашему мнению, в образовательной робототехнике в России достаточно учебных материалов для учащихся?

Сергей Косаченко: Я не ощущаю избытка в русскоязычных учебных материалах по робототехнике для учащихся, скорее наблюдается дефицит. Иными словами, есть темы, которые многократно повторяются в разных книгах, и есть темы, которые либо слабо освещены, либо вообще никак не адаптированы для российских школьников.

Переводы и издания интересных зарубежных книг появляются на нашем рынке на три-четыре года позже.

Сергей Мустафин: Безусловно недостаточно.

Виктор Тарапата: Несмотря на то, что издательство Лаборатория знаний сегодня является лидером по количеству выпускаемых учебных материалов по робототехнике и другие издания и интернет-ресурсы стремятся предложить всё больше материалов, всё-таки ощущается очень сильная нехватка, неинформированность об этих материалах педагогов, которые в школах ведут робототехнику.

Если в среднем образовании ситуация уже меняется, то на высшем уровне, в педагогических вузах, нет ни одного широкоформатного учебного пособия по методике обучения робототехнике, что можно было бы сделать для студентов математических, физических и информационно-технических направленностей. Отсюда явная нехватка квалифицированных кадров.

С другой стороны, систематизировать преподавание робототехники или средствами робототехники довольно проблематично из-за сменяемости платформ, разрозненности развития этого направления на уровне регионов. Но радует то, что эти проблемы уже осознаны и поступательно решаются сообществом.

Лидия Белиовская: Образовательных материалов для учащихся достаточно. Для педагогов желательно разработать дополнительно методические пособия.

Сейчас в робототехнике довольно сложная ситуация с кадрами. Педагоги-профи сложно входят в робототехнику, а грамотная технически молодежь может работать со школьниками и родителями с большими трудностями.

Нужен ли единый учебник по робототехнике? Нужна ли единая учебная программа?

Сергей Косаченко: На мой взгляд, единый учебник по робототехнике, будет скорее очень вреден для перспективного развития образовательной робототехники в России. Основная причина кроется в невозможности написания единого учебника таким образом, чтобы в нем описывались практические задания под разнообразные робототехнические наборы. Это вынудит авторов такого учебника пойти на компромисс и выбрать в качестве базового какой-то один робототехнический набор. К сожалению, сегодня идеального робототехнического набора для учебных занятий в школе по робототехнике на рынке не существует.

Напротив, единая учебная программа по робототехнике в статусе рекомендованной с подробным учебно-тематическим планированием, без упоминаний в названиях тем конкретных брендов и робототехнических наборов в настоящий момент очень необходима для школьных педагогов, и, по моему, она оказала бы значимую помощь при введении учебных занятий робототехники в российских школах.

Сергей Мустафин: На мой взгляд это невозможно. Робототехника — собирательная наука с множеством разделов и направлений. Изучение сильно завязано на оборудовании, которое невозможно и не нужно стандартизировать.

Виктор Тарапата: Как я уже говорил ранее, единый учебник возможен при появлении такого предмета как Робототехника. Поэтому вопрос, скорее, а нужен ли такой предмет, прежде всего, в школе? Ответ здесь не может быть однозначным. Так как сетка часов в школе и так довольно загружена, а значит, придется пожертвовать урочными часами каких-то предметов. Сделать это непросто, начиная с центральной линии государства и минобрнауки, заканчивая нагрузкой педагогов-предметников. Добавлять такой предмет без потерь, а с увлечением учебной нагрузки — снова проблема, родители будут против, да и квалифицированных педагогов, опять же, нет.

Когда-то, в 80-ых, подобная полемика была и с Информатикой. Теперь, как видно, это полноценный развитый предмет, имеющий большую популярность среди выпускников.

Лидия Белиовская: Единый учебник не нужен, нужны вариативные курсы. Числом поболее, содержанием поразнообразнее. Вместо программы — перечень компетенций (решений задач по робототехнике).

Нужна бальная шкала оценки успехов ребят и возможность учитывать высокие результаты школьника при поступлении в ВУЗ.

Что прочесть/изучить какой материал должен каждый, кто хочет добиться успеха в робототехнике?

Сергей Косаченко: Если определить успех, как некоторую сумму знаний, необходимых для понимания основ робототехники (механика, электроника, программирование), то можно изучить книги, упомянутые выше, и изучить дополнительные источники информации, например, специализированные форумы, wiki робототехнических сообществ и т.д. Если же для человека успех — это интерес для профессионального становления, как практическое создание и эксплуатация роботов, то в этом случае советую читать учебники, ориентированные на студентов ВУЗов, читать материалы, желательно на английском языке, современных научных конференций и форумов, посвященных робототехнике.

Сергей Мустафин: Успех в робототехнике очень субъективное понятие. Если говорить о создании проектов, то читать скорее необходимо физику, изучать программирование и математику. В спортивной робототехнике тоже есть свои особенности: приходится детальнее погружаться в особенности работы сенсоров, контролеров, протоколов, разбираться в механике и мехатронике.

Виктор Тарапата: Успех возможен только если пройти три уровня: делай, как я; делай с моей помощью, делай сам.

На первом уровне — серия РОБОФИШКИ, она полностью отвечает потребностям данного уровня, а также уже сейчас есть издания, дающие выход и на второй уровень.

Для второго уровня нашим издательством готовится принципиально новая серия, которая расширит границы робототехники и покажет, что это не просто создание работающих механизмов, а целые ответвления в различные области деятельности и наук, которые необходимо изучить и ими овладеть. Плюс для этого уровня сеть Интернет — в ней можно найти различные сообщества и видеоматериалы, которые позволят робототехнику «прокачать скиллы» в робототехнике.

Для третьего уровня — уже сам человек, который достаточно знает на прикладном уровне и готов претворять в жизнь свои самые смелые фантазии как на ступени индивидуального интереса, так и на ступени профессиональной жизни.

Лидия Белиовская: Чтобы добиться успехов, нужен классный педагог и команда единомышленников. Одному в робототехнике трудно добиваться успехов. Советую изучать различные проекты в интернете, работать на форумах — и вам помогут.

15 полезных книг по роботостроению

Прежде чем начать создавать качественных функциональных роботов, важно освоить теоретическую часть роботостроения. А где ещё можно найти полезную информацию, как не в книгах, написанных ведущими специалистами данной области. Ниже представлено 15 источников знаний о конструировании робототехники.

1. Дуглас Вильямс, «Программируемый робот, управляемый с КПК»

Книга будет интересна не только специалистам в области робототехники, но и программистам. Автор раскрывает тонкости работы с микроконтроллерами, посвящает отдельную главу изготовлению аппаратной части, а также сопровождает теорию создания ПО исходным кодом.

2. Майк Предко, «Устройства управления роботами: схемотехника и программирование»

В книге подробно расписывается, как программировать робототехнику на основе микроконтроллеров PIC компании Microchip. Автор понятно объясняет основы программирования на языке C и постепенно переходит от простых вещей к сложным, в конце рассказывая про дистанционное управление с помощью различных команд.

3. Оуэн Бишоп, «Настольная книга разработчика роботов»

Эта книга является практическим руководством для людей, которые хотят самостоятельно научиться проектировать роботов и прочие автоматизированные системы. Пошаговые инструкции идеально подойдут для новичков, тем более что книга дополняется CD-диском с исходными кодами.

4. Евгений Юревич, «Основы робототехники»

Автор довольно подробно излагает историю создания робототехники, а также описывает устройство современных роботов и различные способы их управления. Книга дополняется CD-диском.

5. Егоров О.Д., Подураев Ю.В., Буйнов М.А, «Робототехнические мехатронные системы»

В книге изложена теория конструирования промышленных роботов и автоматизированных систем, которые используются в различных непромышленных сферах.

6. Булгаков А.Г., Воробьев В.А., «Промышленные роботы. Кинематика, динамика, контроль и управление»

Книга-монография посвящена роботизации строительного процесса. Авторы описывают различные манипуляционные системы и рассказывают об особенностях управления механическими строителями.

7. В.Ф. Филаретов, А.В. Лебедев, Д.А. Юхимец, «Устройства и системы управления подводных роботов»

В этой книге описываются тонкости разработки роботов, которые вынуждены действовать в условиях неопределённости и воздействия вязкой окружающей среды.

8. Брага Ньютон, «Создание роботов в домашних условиях»

Книга учит новичков и любителей создавать роботов с нуля. Автор простым языком на практике описывает физику всех процессов, избегая сложных формул и непонятных научных трактовок. Благодаря подробной информации можно самостоятельно сконструировать несколько функциональных роботов, купив необходимые детали в магазине радиоэлектроники. Список деталей автор также прилагает.

9. Анатолий Корендясев, «Теоретические основы робототехники»

В монографии из двух томов подробно изложены теория и практика создания роботов. Кроме того, автор приводит множество примеров наиболее интересных реализованных проектов, которые поспособствовали развитию всей сферы роботостроения. Книга понравится инженерам, исследователям, а также преподавателям профильных специальностей.

10. Александр Лукинов, «Проектирование мехатронных и робототехнических устройств»

Кандидат технических наук и доцент кафедры «Робототехника и мехатроника» создал учебное пособие для подготовки квалифицированных специалистов в области робототехники. Книга не только подробно рассказывает о разработке автоматизированных систем, но и содержит CD-диск с полезными примерами практических инструментов проектирования.

11. Анатолий Иванов, «Основы робототехники»

Учебное пособие для студентов профильных специальностей содержит все базовые понятия устройства робототехники. Материалы ориентированы на проектировку промышленных роботов, поэтому здесь приводится большое количество примеров использования промышленных автоматизированных систем в различных ситуациях.

12. Владимир Гололобов, «С чего начинаются роботы?»

Автор пишет об особенностях программирования роботизированных систем посредством известного проекта Arduino. Книга предназначена для учеников старших классов и новичков в сфере роботостроения.

13. Вадим Мацкевич, «Занимательная анатомия роботов»

Известный советский инженер-изобретатель в доступной форме объясняет, как разрабатывать системы зрения, слуха и речи современных роботов, а также раскрывает секреты создания искусственного интеллекта. Книга предназначена в основном для учеников старших классов, но будет также интересна всем любителям радиоэлектроники.

14. Денис Копосов, «Первый шаг в робототехнику. Практикум для 5-6 классов»

Учебник для школьников позволяет развить в детях конструкторские и инженерные навыки, а также подготовить их к более серьёзному материалу по роботостроению. Практикум может использоваться для занятий в школе и для самостоятельного изучения.

15. Дмитрий Мамичев, «Роботы своими руками. Игрушечная электроника»

Один из авторов журнала «Радио» решил выпустить целую книгу о конструировании несложных роботов, технических игрушек и сувениров.

РОБОТОТЕХНИКА УЧЕБНИК

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

Институт проблем машиноведения

Серия «Шаги в кибернетику»

Робототехника для детей и родителей

Под редакцией д-ра техн. наук, проф. А. Л. Фрадкова

Издание 3-е, дополненное и исправленное

УДК 621.86/.87 ББК 32.816

Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.: Наука, 2013. 319 с.

Уже много лет мы читаем в книгах и газетах, слышим по радио и из телевизора, что скоро нас будут окружать умные, добрые и интересные роботы. Однако в реальной жизни роботов все нет и нет. Лишь несколько лет назад знаменитая датская компания Lego сделала роскошный подарок любителям мехатроники, роботов и других кибернетических игр и игрушек: выпустила робототехнический конструктор Lego Mindstorms NXT, который с успехом используется как дома, так и в учебе.

Эта книга одна из первых на русском языке поможет не только самому строить и программировать разнообразных роботов из Lego, но и научить этому других школьников, студентов. В ней рассматриваются основы конструирования, программирования на языках NXT-G, Robolab и RobotC, а также элементы теории автоматического управления.

В третьем издании добавлены описания усовершенствованых конструкций роботов, а также рассмотрены новые задачи: прохождение лабиринта, роботыманипуляторы, инверсная линия и др. По-прежнему большое внимание уделено алгоритмам управления: от П- и ПД-регулятора для движения по линии до ПИДрегулятора для балансирующего робота-сигвея.

Предназначена для преподавателей кружков робототехники школ и вузов, для широкого круга читателей.

Рецензент д-р техн. наук, проф. Б. Р. Андриевский

© С.А. Филиппов, 2013

© Издательство «Наука», 2013

Предисловие автора к третьему изданию.

Глава 1. Знакомство с конструктором .

Как он может попасть к Вам в руки.

Наборы для школы и дома.

Основной состав набора: что мы купили.

Детали для конструирования .

Что потребуется еще? .

Обзор дополнительных возможностей.

Глава 2. Конструирование.

Способы крепления деталей .

Различия принципов конструирования RIS и NXT.

Первая игра: фантастическое животное.

Глава 3. Первые модели.

Тележка с автономным управлением.

Тележка с изменением передаточного отношения.

Универсальный ходок для NXT 2.0.

Программирование без компьютера.

Глава 4. Программирование в NXT-G .

Знакомство с NXT-G.

Глава 5. Программирование в Robolab.

Готовые примеры программ.

Взаимодействие с NXT.

Продвинутое управление моторами.

Ожидание интервала времени.

Ожидание показаний датчика.

Ожидание значения контейнера .

Ожидание значения таймера.

Задачи и подпрограммы .

Операции с выражениями .

Глава 6. Программирование в RobotC.

Встроенный датчик оборотов .

Режим импульсной модуляции.

Настройка моторов и датчиков.

Задержки и таймеры.

Работа с датчиком в параллельных задачах.

Параллельное управление моторами.

Графика на экране NXT.

Операции с файлами.

Глава 7. Алгоритмы управления.

Движение с одним датчиком освещенности.

Движение с двумя датчиками освещенности .

Следование за инфракрасным мячом.

Движение по линии.

Движение по линии с двумя датчиками.

Движение вдоль стенки.

Движение вдоль стенки на ПД-регуляторе.

Движение по линии.

Элементы теории автоматического управления в школе.

Глава 8. Задачи для робота.

Управление без обратной связи.

Движение в течение заданного времени вперед и назад .

Движение по квадрату.

Управление с обратной связью.

Не упасть со стола.

Вытолкнуть все банки.

Не делать лишних движений.

Движение по спирали .

Движение вдоль линии.

Путешествие по комнате.

Защита от застреваний.

Поворот за угол.

Калибровка и удар.

Управление с помощью датчика.

Создаем свой ритм.

Барабанщик с двумя палочками.

Барабанщик на П-регуляторе.

Робот для лабиринта.

Правило правой руки.

Кодирование при передаче.

Дополнительный режим джойстика.

Передача данных в RobotC.

Манипулятор с захватом .

Три степени свободы .

Регламент соревнований роботов «Кегельринг».

П.3. Интернет-ресурсы по Lego Mindstorms NXT.

Языки и среды программирования для Lego Mindstorms NXT.

Правила состязаний роботов.

Неофициальный гид изобретателя Lego Mindstorms NXT.

Уже много лет мы читаем в книгах и газетах, слышим по радио и из телевизора, что скоро нас будут окружать умные, добрые и интересные роботы. Однако в реальной жизни роботов все нет и нет. И так же часто в научно-технических журналах мы читаем о мехатронике — удивительной науке на стыке механики, электроники, компьютеров и теории управления (кибернетики). Однако и мехатронными устройствами ученые тоже что-то не торопятся нас окружить.

И вот несколько лет назад знаменитая датская компания Lego сделала роскошный подарок любителям мехатроники, роботов и других кибернетических игр и игрушек: выпустила робототехнический конструктор Lego Mindstorms. Из него можно собрать не только фантастические человекоподобные и другие роботы, не только разнообразные мехатронные устройства, но и приборы для измерения, связи, контроля и т.п. Главное же, этот конструктор позволяет легко и с удовольствием научиться самому строить такие штуковины и учить этому молодежь, начиная с возраста 8—10 лет. Следующее поколение киберконструктора, Lego Mindstorms NXT, обладает новыми возможностями: общение по протоколу Bluetooth, богатый набор бортовых датчиков, включая видеокамеры. Неужели скоро мы сами сможем окружить себя кибернетическими помощниками?

Проблема только в одном: нет пока на русском языке подходящих учебников для такого обучения. Однако предлагаемая вниманию читателя книга позволяет, кажется, решить и эту проблему. Из ее названия как раз и ясно, что она предназначена научить практической робототехнике детей и родителей. Причем учить этому, пользуясь советами опытного наставника, который сам прошел все этапы кибертворчества.

Сергей Александрович Филиппов имеет опыт руководства кружками робототехники в нескольких школах Санкт-Петербурга. Ведет семинары и мастер-классы для школьных учителей, методистов, для членов команд города на олимпиадах по роботам. Сам ездит на олимпиады и конференции со своими замечательными учениками 1 . Наверное, поэтому книга получилась и увлекательной, и поучительной, и доступной. Поучительной не только для детей и родителей, купивших конструктор, но и для учителей школ, руководителей кружков и преподавателей вузов, стремящихся помочь своим ученикам сделать первые шаги в мир техники будущего, в мир робототехники и мехатроники.

1 В ноябре 2012 г. команда из Санкт-Петербурга Hand-Friend под руководством С. А. Филиппова в составе сборной России завоевала золотую медаль на Всемирной олимпиаде роботов в г. Куала-Лумпур, Малайзия, с проектом «Грета играет в ладушки». Вот имена чемпионов: Мария Муретова, Денис Никитин, Андрей Свечинский.

Удовольствие от чтения получат даже те, у кого еще пока нет киберконструктора: книга, как золотой ключик, откроет дверь в фантастическую страну кибернетических игр и игрушек, удивительно похожих на многие серьезные автоматические приборы и системы.

Мне особенно приятно, что часть описанных в книге идей и приемов родилась в ходе нашего совместного проекта «Киберфизическая лаборатория», начатого в 2008 г. физико-математическим лицеем №239

и кафедрой теоретической кибернетики математико-механического факультета СПбГУ под эгидой института проблем машиноведения Российской академии наук (ИПМаш РАН) и поддержанного программой президиума РАН «Поддержка молодых ученых» и федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России».

Среди других проектов отмечу Санкт-Петербургские олимпиады по кибернетике, проводимые с 1999 г. ведущими вузами города под эгидой ИПМаш РАН. Дальнейшую информацию об олимпиадах, книгах

и других наших проектах можно найти на сайте www.cyber-net.spb.ru .

Желая книге С. А. Филиппова успеха у читателей, отмечу и то, что за ней должны последовать другие, поскольку она открывает серию на- учно-популярных книг и учебных пособий «Шаги в кибернетику», предназначенную как для школьников и студентов, так и для родителей и преподавателей. Книги серии помогут выбрать будущую профессию, а тем, кто уже сделал свой выбор, помогут сделать первые шаги на пути к профессионализму, познакомиться «изнутри» с современной кибернетикой: роботами и киборгами, оптимизацией и адаптацией, искусственным интеллектом и управлением хаосом. Девиз серии «Учись играя» означает, что книги будут нацелены не только на обучение, но и на развлечение, на воспитание новых поклонников и фанатов увлекательной науки кибернетики, которой так много предстоит сделать в XXI веке.

В серии « Шаги в кибернетику » в 2011 — 2013 гг. вышли следующие книги:

¾ В. Г. Быков «От маятника к роботу. Введение в компьютерное моделирование управляемых механических систем»,

¾ Р. М. Лучин «Программирование встроенных систем. От модели к

¾ С. А. Филиппов «Робототехника для детей и родителей», 2-е и 3-е

¾ «Санкт-Петербургские олимпиады по кибернетике 1999—2012».

Зав. лабораторией «Управление сложными системами» Института проблем машиноведения РАН доктор технических наук, профессор А. Л. Фрадков

Предисловие автора к третьему изданию

Во третьем издании книги добавлено несколько тем, которые могут быть полезны начинающим робототехникам, улучшены иллюстрации, добавлены примеры на RobotC, а также исправлен ряд опечаток и ошибок.

Из нового отмечу следующие темы: улучшенная модель одномоторной тележки, робот для лабиринта, скоростной робот для движения по линии, робот-манипулятор, шестиногий шагающий робот, массивы и файлы в RobotC. Самые интересные алгоритмические примеры сосредоточены в главах «Алгоритмы управления» и «Задачи для робота».

Благодарю всех коллег и учеников, которые так или иначе приняли участие в работе над третьим изданием. Особенно рад выделить помощь Евгения Михайловича Сырова, благодаря содействию которого были выявлены многие неточности и опечатки.

Надеюсь, чтение этой книги будет интересным, а более всего принесут пользы практические опыты с роботами.