Робототехническая программируемая почта - комплексная проектная работа для юных инженеров
Конструкторское бюро 7+
Утверждение, распределение задач
Прототипирование, тестирование, доработки
Объединение, испытания
Промышленный дизайн
Документация, финальные испытания
Эксплуатация, выводы, Почта 2.0
Приобретаемые компетенции
Утверждение, распределение задач
Прототипирование, тестирование, доработки
Объединение, испытания
Промышленный дизайн
Документация, финальные испытания
Эксплуатация, выводы, Почта 2.0
Приобретаемые компетенции
Конструкторское бюро 7+
Роботизированная почта – это один из наших проектов, в котором юным инженерам предстояло пройти через все этапы разработки, начиная от изучения технического задания, презентации своих идей, разработки протипов и их испытаний, вплоть до стадий эксплуотации и обслуживания.
Столкнувшись с десятками разноплановых задач, юные инженеры-конструкторы прошли настоящий цикл разработки, в котором направление движения их мыслей следовало не из темы занятия по указке преподавателя, а последовательным органичным образом из их собственных текущих задач.
Запутываясь попутно в своих идеях, попытавшись вначале создать самодвижущуюся почту на роботизированных ногах, но отметнув впоследствие самые невероятные хотелки, мы набили полезные “шишки”, сделали самостоятельные выводы, остановились на самых нужных функциях, создали прототипы, написали программы и разработали свой собственный дизайн!
Столкнувшись с десятками разноплановых задач, юные инженеры-конструкторы прошли настоящий цикл разработки, в котором направление движения их мыслей следовало не из темы занятия по указке преподавателя, а последовательным органичным образом из их собственных текущих задач.
Запутываясь попутно в своих идеях, попытавшись вначале создать самодвижущуюся почту на роботизированных ногах, но отметнув впоследствие самые невероятные хотелки, мы набили полезные “шишки”, сделали самостоятельные выводы, остановились на самых нужных функциях, создали прототипы, написали программы и разработали свой собственный дизайн!
Что же у нас получилось? Рабочая почта, знания, компетенции, опыт.
Техническое задание
Однажды, один из моих учеников, второклассник Илья, загорелся идеей создать для школы свою собственную почтовую службу, в которой он будет, конечно же, главным почтальоном. Так началась история робототехнической почты.
Первым делом мы обдумали и составили техническое задание, которое включало в себя ряд важнейших функций:
Из утвержденных:
Из неутвержденных:
Первым делом мы обдумали и составили техническое задание, которое включало в себя ряд важнейших функций:
Из утвержденных:
- Подсчет писем внутри ящика
- Вывод на экран по запросу почтальона
- Приветствие пользователей
Из неутвержденных:
- Свои собственные ноги для передвижения по школе
- Электронный замок
- Сигнализация при вскрытии
Утверждение, распределение задач
Как бы не хотелось юным инженерам гоняться по школе за почтой на робототехнических ножках, но поразмыслив немного, мы сразу отложили данную задачу на будущее, когда у нас будет немного больше опыта в конструировании шагоходов.
Так же мы проанализировали цели и увидели, что поставленные задачи между собой почти не пересекаются – лишь в конце, когда нужно будет объединить модули в единую систему, а значит для оптимизации разработок есть смысл разделиться на три независимые группы, каждая из которых возьмет на себя одну задачу.
Таким образом непосредственно к процессу разработки мы подошли тремя командами инженеров и тремя утвержденными задачами:
– Почтовый ящик должен здороваться, когда к нему подходят достаточно близко.
– Почтовый ящик реагирует на каждое письмо, благодарит за пользование почтовой службой доставки.
– Специальная программа считает каждое брошенное письмо, а по запросу главного почтальона через меню контроллера высвечивает на экране кол-во писем внутри ящика.
Так же мы проанализировали цели и увидели, что поставленные задачи между собой почти не пересекаются – лишь в конце, когда нужно будет объединить модули в единую систему, а значит для оптимизации разработок есть смысл разделиться на три независимые группы, каждая из которых возьмет на себя одну задачу.
Таким образом непосредственно к процессу разработки мы подошли тремя командами инженеров и тремя утвержденными задачами:
– Почтовый ящик должен здороваться, когда к нему подходят достаточно близко.
– Почтовый ящик реагирует на каждое письмо, благодарит за пользование почтовой службой доставки.
– Специальная программа считает каждое брошенное письмо, а по запросу главного почтальона через меню контроллера высвечивает на экране кол-во писем внутри ящика.
Прототипирование, тестирование, доработки
Каждая задача требовала индивидуального подхода и осмысленного решения
– Первой команде нужно было создать блок, в котором направленный ультра-звуковой датчик смог бы улавливать изменения расстояния от себя до ближайшей цели. Как только расстояние уменьшалось, значит к почтовому ящику кто-то подошел – программа сразу включала приветственное сообщение.
– Вторая команда разрабатывала технологичный приемник для писем. Используя инфракрасный датчик внутри почтового ящика, нужно было создать такую программу, которая бы при его срабатывании проигрывала новый звуковой сигнал и благодарила бы всех, кто кинул письмо и воспользоваться нашей почтой.
– У третьей команды был самый сложный программный код. Они создавали счетчик писем, который использует датчик второй команды и выводит данные на экран контроллера. Так же сбрасывает кол-во писем до 0, когда почтальон вынимает все письма. Дополнительной задачей они разрабатывали систему запирания почтового ящика.
– Вторая команда разрабатывала технологичный приемник для писем. Используя инфракрасный датчик внутри почтового ящика, нужно было создать такую программу, которая бы при его срабатывании проигрывала новый звуковой сигнал и благодарила бы всех, кто кинул письмо и воспользоваться нашей почтой.
– У третьей команды был самый сложный программный код. Они создавали счетчик писем, который использует датчик второй команды и выводит данные на экран контроллера. Так же сбрасывает кол-во писем до 0, когда почтальон вынимает все письма. Дополнительной задачей они разрабатывали систему запирания почтового ящика.
На этом этапе каждой командой были созданы первые прототипы своих механизмов. Некоторые из них работали, другие – не очень
Например, третьей команде не удалось создать достаточно надежный электронный замок, потому что двигатели робототехнических наборов не могут обеспечить крепкой фиксации крышки ящика. Сделав эти важные выводы, они вовремя приняли решение переключиться на создание механического замка со специальным ключом для главного почтальона.
Первая команда придумала не просто проигрывать приятные звуки при приближении пользователей, но записать и проигрывать свои собственные приветствия. Вторая и третья команды также с энтузиазмом приняли участие в этой инициативе. Таким образом наша почта “заговорила” звонкими и веселыми голосами самих разработчиков!
Первая команда придумала не просто проигрывать приятные звуки при приближении пользователей, но записать и проигрывать свои собственные приветствия. Вторая и третья команды также с энтузиазмом приняли участие в этой инициативе. Таким образом наша почта “заговорила” звонкими и веселыми голосами самих разработчиков!
Объединение, испытания
Когда тестирования и испытания прототипов показали, что каждый из модулей работает корректно, все три группы снова объединились в единую команду, потому что нам предстояло соединить все системы в один рабочий механизм.
На этом этапе слаженные за несколько занятий группы вновь должны были наладить коммуникацию с другими “отделами разработки”, что не всегда получалось с первого раза, так как каждый занимался в первую очередь своим проектом и не вникал в задачи других команд. Юным инженерам, не имея подобного опыта профессиональной коммуникации, было сложно быстро вникнуть в потребности чужой команды и наладить сотрудничество. Однако, не без помощи наставлений, отделам получилось договориться и “подружить” разрабатываемые части единого целого.
Проведенные впоследствии испытания показали, что кроме небольших изменений в программном коде, все части робототехнической почты работают правильно. Запуск тестового варианта почты ознаменовался и первыми письмами друг другу.
На этом этапе слаженные за несколько занятий группы вновь должны были наладить коммуникацию с другими “отделами разработки”, что не всегда получалось с первого раза, так как каждый занимался в первую очередь своим проектом и не вникал в задачи других команд. Юным инженерам, не имея подобного опыта профессиональной коммуникации, было сложно быстро вникнуть в потребности чужой команды и наладить сотрудничество. Однако, не без помощи наставлений, отделам получилось договориться и “подружить” разрабатываемые части единого целого.
Проведенные впоследствии испытания показали, что кроме небольших изменений в программном коде, все части робототехнической почты работают правильно. Запуск тестового варианта почты ознаменовался и первыми письмами друг другу.
Промышленный дизайн
Данная тема – неотъемлемая часть разработки любого серийного устройства: от миксеров до автомобилей продуманный и эргономичный корпус очень важен, как для правильной работы механизмов, так и для удобного приятного пользования им.
Этой теме мы не успели уделить много внимания, так как отведенное время на разработку уже почти заканчивалось. Впереди уже нависал дедлайн в виде дня Святого Валентина, к которому мы и планировали запуск нашей робототехнической почты.
Этой теме мы не успели уделить много внимания, так как отведенное время на разработку уже почти заканчивалось. Впереди уже нависал дедлайн в виде дня Святого Валентина, к которому мы и планировали запуск нашей робототехнической почты.
Документация, финальные испытания
Параллельно с дизайном почты вторая часть вновь объединившейся команды разрабатывала документацию и инструкции для эксплуатации нашей технологичной почты:
- Инструкции по работе с программой
- Регламент и время работы почтовой службы
- Инструкции заместителям почтальона при его отсутствии
- Правила эксплуотации почтового ящика
- Правила технического обслуживания
- Режимы зарядки аккумуляторов
- Телефоны службы поддержки и ремонта
Финальные испытания проходили непосредственно в день Святого Валентина, за этот день почтовая служба доставила десятки писем преподавателям, ученикам и даже родителям.
Эксплуатация, выводы, Почта 2.0
Дальнейшая эксплуатация выявила некоторые проблемы в работе, но все они были связаны с ограничениями конструктора, который мы с юными инженерами использовали.
Лучший способ избежать подобных проблем – это создание проектов не на базе готовых робототехнических платформ. Они несомненно имеют свои огромные “плюсы”, так как предоставляют юным инженерам множество готовых решений и упрощают достижение поставленных целей, позволяют сосредоточиться на основных задачах, минуя долгие и сложные этапы.
Например, продуманные механические детали конструктора позволяют легко соединять между их собой, в короткие сроки получать необходимые конструкции для любой задачи: миксер, автомобиль, подъемный кран и т. д.
Электронные компоненты в робототехнике – это отлаженная система, в которой работа датчиков, двигателей, контроллеров не требует продумывания системы питания, разработки электрических схем и многочасовых экспериментов с паяльником.
Лучший способ избежать подобных проблем – это создание проектов не на базе готовых робототехнических платформ. Они несомненно имеют свои огромные “плюсы”, так как предоставляют юным инженерам множество готовых решений и упрощают достижение поставленных целей, позволяют сосредоточиться на основных задачах, минуя долгие и сложные этапы.
Например, продуманные механические детали конструктора позволяют легко соединять между их собой, в короткие сроки получать необходимые конструкции для любой задачи: миксер, автомобиль, подъемный кран и т. д.
Электронные компоненты в робототехнике – это отлаженная система, в которой работа датчиков, двигателей, контроллеров не требует продумывания системы питания, разработки электрических схем и многочасовых экспериментов с паяльником.
Программирование в робототехнике также создано в первую очередь для изучения, создания и быстрой корректировки логики программы, нежели заучивание самого языка.
Механика, электроника и программирование в робототехнике позволяют создавать такие масштабные и разнообразные проекты, которые демонстрируют всю невероятную силу технического творчества и логического познания, завлекают юных инженеров в мир, в котором главными инструментами является его собственные руки и знания.
И совсем скоро Почта 2.0 станет новым этапом в жизни учеников, новой ступенькой в знаниях и возможностях.
И совсем скоро Почта 2.0 станет новым этапом в жизни учеников, новой ступенькой в знаниях и возможностях.
Приобретаемые компетенции
Робототехническая почта – всего лишь небольшой проект в начальной школе, но даже здесь, вместе с самыми юными инженерами, мы можем заложить невероятно важные компетенции:
- Проекты подобного рода нужны для формирования комплексного подхода к созиданию и воплощению любых начинаний (не только технически направленных), ведь чтобы мы не делали в нашей жизни – это всегда комплекс принятых решений.
- Работа в команде над большим глобальным проектом учит слушать и слышать потребности других, развивает ответсвенность перед другими участниками коллектива.
- Постановка и планирование задач перед началом работы позволяет избегать многих ошибок и проблем в будущем.
- Разделение глобальных проектов на подзадачи – обязательный навык для их успешного завершения.
Также вы можете прочитать другие наши статьи
Удивитесь ли вы, если кто-то вам заявит, что ребенок в 6 лет с удовольствием выучит принцип работы повышающей зубчатой передачи, с легкостью поймет, что такое центробежная сила? узнает как течет электрический ток в замкнутом контуре и даже сам будет рисовать и объяснять электрические схемы?
Первый учебный год направлен на изучение основ конструирования, понимание важнейших механизмов, создающих, передающих и преобразующих энергию внутри роботизированных систем.
На занятиях по робототехнике мы конструируем не настоящие миксеры, машины, подъемные краны и лифты, лишь игрушечные. Но изучаем самые настоящие законы, по которым работает наш “взрослый” мир.
На занятиях по робототехнике мы конструируем не настоящие миксеры, машины, подъемные краны и лифты, лишь игрушечные. Но изучаем самые настоящие законы, по которым работает наш “взрослый” мир.
Представьте себе, что мы с вами строим лифт. Это далеко не первый наш урок, ранее мы уже изучили основные принципы конструирования и самые важные функциональные элементы, которые нам понадобятся для его строительства: двигатель, передача и преобразование энергии, лебедки, конструкционная прочность. Но теперь мы с вами идем еще дальше – обращаем внимание не только на работу “внутринностей” робота, а на базе имеющихся знаний изучаем окружающий нас мир и законы физики. Но как?
