Научно-образовательный материал по направлению «Робототехника»

Департамент образования города Москвы

Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов»

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный институт электронной техники (технический университет)

Полное название вуза

Научно-образовательный материал

по направлению «Робототехника»

Москва 2009 г.

1.  Введение.

В данном разделе преподаватель проводит ознакомительную лекцию с целью введения учащихся в курс робототехники. Основными темами для изучения станут краткое описание микроконтроллеров для робототехнических систем, а также понятие сервоприводов и их разновидности, материалов, их свойств и способов сгиба. (тема 1)

2.  Цели создания роботов.

Основной задачей данного занятия станет рассмотрение вопроса о необходимости создания робототехнических средств, о потенциальных потребителях данного товара, а также о способах выхода на рынок производителей роботов. (тема 2)

3.  Показ опытных образцов.

Это один из самых интересных разделов данной образовательной программы. Учащиеся наглядно смогут оценить работу предыдущей группы школьников и студентов и уже формировать представление о новых проектах, которые станут логичным окончанием курса обучения. (тема 3)

4.  Применение трехмерного моделирования для создания роботов.

Целью данного занятия является описание необходимости использования трехмерного моделирования для создания современных робототехнических систем. А также демонстрация работ, выполненных группой, прошедшей обучение в кружке «Робототехника». (тема 4)

5.  Технологии создания роботов.

Занятие состоит из двух частей – теоретической и практической. В теоретической части преподаватель освещает различные способы создания робототехнических систем, такие как лазерная резка и фрезерование, с последующим изгибом металла. Практическая часть проводится также в лекционной аудитории и заключается в демонстрации процесса создания детали. (занятие практическое 1)

6.  Основы программы Pro/Engeneer.

Лекция включает в себя краткое описание данной системы трехмерного моделирования, показ на примере листового металла способов создания отверстий, резьбы и другое. (тема 5)

7.  Изучение раздела «Листовой металл» в программе Pro/Engeneer.

Данный раздел подразумевает изучение различных свойств листового металла, создание детали, а также трудности, с которыми проектировщик может столкнуться при ее изготовлении. (тема 6)

8.  Конструктивные особенности листового металла (демонстрация способов изгиба листового металла).

Лекционное занятие включает в себя описание нескольких способов сгиба металла на различных установках, а также с помощью обыкновенных тисков и молотка, преимущества и недостатки этих методов. Более детально будет рассмотрен вопрос изготовления отверстий в местах сгиба металла, преимущества и недостатки этой процедуры. Для более детального понимания данного вопроса занятие проводится с привлечением учащихся в рабочий процесс. (тема 7)

9.  Базовое занятие по созданию андроидного робота.

Практическое занятие. Учащиеся разбиваются на две группы равные по количеству человек. Каждая команда создает эскиз будущего андроидного робота и показывает его ориентировочные габариты. На усмотрение преподавателя выбирается один из вариантов для дальнейшего создания его в системе трехмерного проектирования Pro/Engeneer. (практическое занятие 2)

10. Первый этап создания трехмерной модели андроидного робота.

В начале занятия преподаватель читает лекцию об одном из основных из элементов роботехники сервоприводах. На занятии преподаватель наглядно демонстрирует создание трехмерной модели сервопривода, а затем и стопы робота. Учащиеся вновь разбиваются на две команды, под руководством преподавателя первая создаёт трехмерную модель руки, вторая ноги. (практическое занятие 3)

11. Второй этап создания трехмерной модели андроидного робота.

Занятие посвящено анализу результатов работы учащихся на предыдущем занятии, в частности, проверка на нагрузку сервоприводов, а также на необходимый угол отклонения руки и ноги в системе трехмерного моделирования. Доработка конструкции преподавателем, замечания. (практическое занятие 4)

12. Третий этап создания трехмерной модели андроидного робота.

Совмещение руки и ноги с туловищем андроидного робота в системе трехмерного моделирования. Зеркальное отображение руки и ноги. Создание трехмерной модели видеокамеры. (практическое занятие 5)

13. Четвертый этап создания трехмерной модели андроидного робота.

Создание головы андроидного робота с учётом разработанной трехмерной модели видеокамеры. Установка камеры на туловище, проверка головы на необходимый угол отклонения в системе трехмерного моделирования. Проверка всей трехмерной модели андроидного работа учащимися и преподавателем. Подбор необходимых сервоприводов для последующей сборки робота. (практическое занятие 6)

14. Вывод чертежей на установку лазерной резки.

Лекционное занятие, изучающее способы вывода чертежей из программы Pro/Engeneer в формат AutoCad. Во второй части занятия проходит обучение основам работы в программе AutoCad. (тема 8)

15. Практическое занятие по выводу чертежей на установку лазерной резки.

Учащиеся разбиваются на три группы. Им передаётся примерно одинаковая часть деталей, задача каждой из групп полностью перевести чертежи из системы трехмерного моделирования в формат необходимый для лазерной резки. Проверка преподавателем проделанной работы. (практическое занятие 7)

16. Лазерная резка.

Ученики приглашаются в аудиторию 1201а, в которой размещается установка лазерной резки. Проходит необходимая отладка установки сотрудником кафедры. Преподаватель в это время проводит краткое лекционное занятие, описывающее принципы работы установки лазерной резки, и напоминает правила техники безопасности при работе с технически сложными приборами. Идет процесс лазерной резки. (тема 9)

17. Сгиб металла.

Учащиеся разбиваются на три команды. Проводится сгиб деталей по созданной трехмерной модели. (практическое занятие 8)

18. Подготовка к анодированию.

Учащиеся проводят подготовку деталей к анодированию. Проводится лекционное занятие на заводе ПРОТОН, описывающее процесс анодирования. Демонстрация самого процесса анодирования. (тема 10)

19. Сборка робота.

Ученики разбиваются на три команды. Проводится сборка андроидного робота из созданных комплектующих. Затем выполняется установка контроллера, созданного робототехнической группой МИЭТ, его запуск, калибровка робота и фиксация в стандартном положении. (практическое занятие 9)

20. Занятие по программированию движений, которыми будет обладать робот.

Учащиеся создают программу, которая позволит роботу ходить, поднимать кубик с пола и другое. Доработка движений преподавателем с учётом нагрузок на сервоприводы. (практическое занятие 10)

21. Соревнования.

Приглашение гостей. Проведение соревнований в МИЭТе. Организован призовой фонд. (практическое занятие 11)

22. Итоговое занятие.

Подведение итогов и оценка результатов работы кружка. Дальнейшая доработка андроидного робота для участия в конкурсных мероприятиях, проводимых за пределами МИЭТ (НТТМ-2010 и форум «Селигер»). (практическое занятие 12)