Введение в робототехнику на примере роботов MakeBlock

План‑конспект урока «Введение в робототехнику на примере роботов MakeBlock»

Целевая аудитория: школьники 9 класса.
Продолжительность: 80 минут (или 2 урока по 40 минут).
Цель: сформировать у учащихся базовое представление о робототехнике, познакомить с платформой MakeBlock, дать практический опыт сборки и программирования простого робота.
Ожидаемые результаты: ученик может назвать основные компоненты робота, объяснить назначение модулей MakeBlock, собрать базовую конструкцию, написать простую программу (движение, реакция на датчик) в графической среде, запустить и протестировать робота.

Этап 1. Вводная часть: что такое робототехника (12 минут)

Задачи: мотивировать, дать определение, показать сферы применения, связать с будущей профессией и учебными предметами (физика, информатика, математика, технология).

• Определение: робототехника — междисциплинарная область, объединяющая механику, электронику и программирование для создания автоматизированных систем.

• Компоненты робота: механика (корпус, колёса, оси), электроника (плата управления, моторы, датчики), программное обеспечение (алгоритмы управления).

• Сферы применения: промышленность, медицина, логистика, образование, бытовые роботы.

• Связь с учёбой: расчёты траекторий (математика), законы движения и силы (физика), логика и алгоритмы (информатика), сборка и инструменты (технология).

Мини‑практика (3 минуты): в парах за 2 минуты составить список из 5 примеров роботов в реальной жизни и указать, какую задачу каждый решает. Озвучить 1–2 примера от пары.

Этап 2. Знакомство с платформой MakeBlock (15 минут)

Задачи: изучить линейку продуктов, понять модульность и удобство сборки, разобрать основные компоненты на примере mBot или аналогичной модели.

• Линейка MakeBlock: mBot (учебный робот), Ultimate Robot Kit (расширенный набор), конструкторы для соревнований.

• Модульность: алюминиевые пластины, винты, гайки, пазы и отверстия для быстрой сборки без пайки.

• Основные компоненты:

  • плата управления (на базе Arduino/собственная плата);

  • моторы и редукторы;

  • датчики (ультразвуковой дальномер, линия, свет, кнопка);

  • питание (аккумулятор/батарейки);

  • светодиоды и зуммер.

• Безопасность: не замыкать контакты, не перегружать моторы, аккуратное обращение с винтами и инструментами.

Практика (5 минут): разложить детали из набора, подписать на листочке 5–7 ключевых компонентов и кратко (1 слово) указать их функцию (например: «ультразвук — расстояние»).

Этап 3. Сборка базовой конструкции (20 минут)

Задачи: освоить механическую сборку, научиться читать инструкцию, закрепить навыки работы с отвёрткой и винтами, понять роль жёсткости рамы.

• Инструменты: крестовая отвёртка, иногда шестигранник (в зависимости от набора).

• Последовательность сборки: рама → крепление платы → установка моторов и колёс → монтаж датчиков → подключение кабелей.

• Типичные ошибки: перетянутые винты (деформация пластин), неправильное направление моторов, перепутанная полярность разъёмов.

• Жёсткость конструкции: важность правильной затяжки и расположения пластин для устойчивости.

Практика: собрать шасси с моторами и колёсами по инструкции (или по образцу на экране). Проверить, чтобы колёса свободно вращались, а рама не «гуляла».

Этап 4. Программирование в графической среде (15 минут)

Задачи: понять логику алгоритма, освоить базовые блоки, научиться загружать программу в робота.

• Среда программирования: mBlock (на базе Scratch) или MakeBlock App.

• Структура программы: событие «Когда флаг нажат» → цикл/повторы → условия → действия (моторы, светодиоды, датчики).

• Базовые блоки:

  • управление моторами (скорость, направление, длительность);

  • работа с датчиками (чтение значений, условия «если… то»);

  • задержки и циклы;

  • переменные (для хранения расстояний, счётчиков).

• Процесс загрузки: подключение по USB/Bluetooth, выбор устройства, загрузка прошивки (если требуется), загрузка скетча.

Практика (6 минут): написать программу «Ехать вперёд 3 секунды, остановиться». Загрузить и проверить. Если есть ошибка — проверить кабель, имя устройства, питание.

Практическая работа (20 минут) — «Робот‑обходчик препятствий» на MakeBlock

Цель работы: применить навыки сборки и программирования для решения реальной задачи.

Сценарий: робот должен ехать вперёд, а при обнаружении препятствия (менее 20 см) — останавливаться, поворачивать направо и продолжать движение.

Задание по шагам

1. Проверить сборку: убедиться, что ультразвуковой датчик установлен ровно и направлен вперёд, моторы подключены правильно.

2. Написать программу:

   • Событие «Когда нажат флаг».

   • Бесконечный цикл «Повторять всегда».

   • Внутри: прочитать значение ультразвукового датчика.

   • Условие: «Если расстояние

     • остановить моторы;

     • повернуть направо (например, левое колесо вперёд, правое — стоп) на 1,5 секунды;

     • далее — ехать вперёд.

   • Иначе: ехать вперёд.

3. Отладка:

   • Запустить, поднести предмет спереди, проверить срабатывание условия.

   • Если робот не реагирует — проверить подключение датчика, единицы измерения (см/дюймы), порог срабатывания.

   • При «дёрганом» движении — проверить скорость моторов и длительность поворота.

4. Финальная проверка: робот должен стабильно объезжать препятствия и продолжать движение.

5. Дополнение (по желанию): добавить мигание светодиода при обнаружении препятствия.

Критерии оценки практической работы:

• Робот собран, все компоненты подключены и работают.

• Программа корректно считывает показания датчика и реагирует на препятствие.

• Алгоритм содержит цикл и условие, логика понятна.

• Проведена отладка, поведение робота стабильно.

• При наличии — добавлено визуальное/звуковое оповещение (светодиод/зуммер).

Этап 5. Демонстрация и обсуждение результатов (5 минут)

Задачи: показать работу робота, разобрать ошибки, обменяться идеями.

• Каждая группа (или несколько добровольцев) демонстрирует работу своего робота 30–40 секунд.

• Обсуждение: что получилось, где были трудности, как их решили.

• Разбор типичных ошибок: неверные пороговые значения, перепутанные моторы, проблемы с подключением.

Этап 6. Рефлексия и перспективы (3 минуты)

Задачи: закрепить понимание, показать развитие темы.

• Вопросы для рефлексии: «Что было самым интересным?», «Что оказалось сложнее всего?», «Где можно применить такие навыки?» (олимпиады, проекты, кружки, профессии).

• Перспективы: соревнования по робототехнике, создание собственных проектов, переход к текстовому программированию (C++, Python), работа с ROS.

Домашнее задание (на выбор)

1. Базовый уровень: нарисовать схему алгоритма для задачи «Робот следует по чёрной линии» и описать, какие блоки понадобятся.

2. Продвинутый уровень: написать программу для «танца робота» (комбинация движений, мигание светодиодов, звук) и подготовить краткое описание логики.

3. Исследовательский уровень: найти 3 разных робота на платформе MakeBlock (или аналогичных конструкторов) и сравнить их назначение, комплектацию и сложность программирования. Оформить в виде таблицы с колонками: «Модель», «Назначение», «Основные датчики», «Уровень сложности».