Реализация проектов в области робототехники с учащимися старших классов Караваев Анатолий Сергеевич • преподаватель ЦМИТ “Центр. ИТ” • к. ф. -м. н. , доцент ФНБМТ СГУ • с. н. с. СФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН WWW: centrit. pro karavaevas@gmail. com
1980 -е: в CCCР – высочайший мировой уровень науки и техники Распад СССР: удар по школьному и высшему образованию. Потеря наиболее квалифицированных учителей, инженеров, ученых В мире: рывок в развитии компьютерной, цифровой техники, технологий и электроники Руководством России обозначен вектор инновационного развития, импортозамещения
ПРОБЛЕМА Острая нехватка квалифицированных инженеров-разработчиков современных электронных и робототехнических устройств Такие специалисты особенно востребованы в областях: • робототехники • автоматизации производственных процессов • добыче и разведке полезных ископаемых • систем автоматического управления и контроля • создания медицинских устройств • разработке систем военного и полицейского назначения
ПРОБЛЕМА Проблемы с подготовкой таких специалистов – высокие требования к квалификации Необходимы знания и опыт работы в областях: 1. Программирование 2. Математика 3. Физика • Аналоговая электроника • Цифровая электроника
WWW: nonlinmod. sgu. ru Система обучения на кафедре Программирование • • • Методы анализа сигналов Электроника Научная работа • Общая • Участие в электротехника оплачиваемых НИР, НИОКР • Аналоговая Схемы на • Поездки на • Динамическое транзисторах и стажировки и моделирование операционных конференции Специальные усилителях по РФ и за вопросы: • Статистическая • Цифровая рубеж • MATLAB микроконтроллеры, обработка • Embedded C/C++ сигнальные данных • Публикация • Verilog, VHDL процессоры, ПЛИС научных работ • Параллельные • Пайка, в ведущих вычисления на мировых разработка и видеокартах изданиях изготовление печатных плат Pascal Delphi C/Qt C++ Python Assembler • Методы нелинейной динамики
Кафедра динамического моделирования и биомедицинской инженерии СГУ им. Н. Г. Чернышевского
Необходимые условия реализация учебной программы Методическое обеспечение УЧЕНИК УЧИТЕЛЬ Материально-техническая база 1. Квалификация учителя 2. Уровень базовой подготовки ученика 3. Мотивация ученика 4. Специализированная материально-техническая база
План учебного процесса Младшие школьники • LEGO – конструктор • Графическая среда программирования • Создание из конструктора моделей • Решение типовых учебных задач робототехники: движение по линии, выход из лабиринта и т. п. • Выработка алгоритмического мышление • Знакомство с техникой • Мотивация к изучению естественных дисциплин
План учебного процесса Старшие школьники Полный цикл разработки и создания устройства • • • Принципиальная схема Печатная плата Механика, компоновка Пайка, монтаж и отладка Программирование Формирование знаний, умений и навыков разработчика современных электронных систем
План учебного процесса Старшие школьники Задания нарастающей сложности: • • • Елочная гирлянда Игрушечный музыкальный синтезатор Электронные часы, секундомер Цифровой вольтметр Устройства сопряжения с ПК • Умный дом, автоматизация • Робототехника • Биомедицинские устройства
Наши разработки – секундомер
Наши разработки – учебный робот
Наши разработки – учебный робот
Наши разработки – системы автоматизации. Умный дом
Наши разработки – системы автоматизации. Умный дом Система «Уют»
Наши разработки – системы автоматизации. Умный дом «Уют-Штора» : структурная схема радиомодуль Bluetooth управляющие кнопки концевые датчики блок управления и контроля с ATmega 48 PA-AU источник питания токовый драйвер привод шторы
Наши разработки – системы автоматизации. Умный дом «Уют-Штора» : принципиальная схема
Наши разработки – системы автоматизации. Умный дом Управляющий микроконтроллер Параметры ATmega 48 PA • ОЗУ SRAM: 512 байт • Тактовая частота: 8 МГц (до 20 МГц) • Flash-память данных: 4 Кб • Питание: 1. 8 -5. 5 В
Беспроводной канал – Bluetooth HC-05
Наши разработки – системы автоматизации. Умный дом Оптический размыкатель
Наши разработки – системы автоматизации. Умный дом «Уют-Дверь» : структурная схема радиомодуль Bluetooth блок управления и контроля с ATmega 16 -PU источник питания токовый драйвер привод замка клавиатура блок динамической индикации
«Уют-Свет» : структурная схема радиомодуль Bluetooth блок управления и контроля с ATmega 48 PA-AU источник питания токовый драйвер светодиодный светильник настенный выключатель без фиксации
Наши разработки – системы автоматизации. Умный дом Управление яркостью с помощью широтноимпульсной модуляции (ШИМ)
Наши разработки – системы автоматизации. Умный дом
Наши разработки – системы автоматизации. Умный дом
Наши разработки – системы автоматизации. Умный дом
Наши разработки – пульсомер Датчик USB Усилитель Микроконтроллер
Наши разработки – пульсомер • Фотоплетизмография — метод регистрации кровяного потока с использованием источника инфракрасного излучения и фоторезистора или фототранзистора
Наши разработки – пульсомер Аналоговая часть
Наши разработки – пульсомер • В основе цифровой части системы лежит плата Arduino Nano • Сигнал оцифровывается и передаётся на компьютер посредством интерфейса USB
Наши разработки – пульсомер • Корпус изготовлен с применением технологий 3 D печати
Наши разработки – пульсомер Программное обеспечение Виртуальный COM -порт Графический интерфейс Модуль аппаратного обеспечения Анализ сигнала Полосовой фильтр Отображение ЧСС Численное дифференцирование Визуализация ФПГ Анализ пиков Построение диаграммы рассеяния Формирование итогового сигнала
Наши разработки – пульсомер Программное обеспечение
Наши разработки – пульсомер
Наши разработки
WWW: centrit. pro
Реализация проектов в области робототехники с учащимися старших классов Караваев Анатолий Сергеевич • преподаватель ЦМИТ “Центр. ИТ” • к. ф. -м. н. , доцент ФНБМТ СГУ • с. н. с. СФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН WWW: centrit. pro karavaevas@gmail. com
Скачать презентацию Реализация проектов в области робототехники с учащимися старших
da3f8627cb611b3185f2dc10c1ee075e.ppt