4.5. Практическая работа

Информатика, 5 класс. Учебник: Кадыркулов Р. А., Нурмуханбетова Г. К. (Алматыкітап баспасы, 2023). Раздел 4: Соревнования роботов. Страницы 93–97.

Чему научишься

• Читать готовую программу EV3 по блокам и предсказывать, что сделает робот.
• Давать проекту название по тому, что робот делает.
• Составлять программу «робот ходит от стены к стене» с датчиком расстояния.
• Объяснять, какие задачи решают разные роботы из набора Lego Mindstorms EV3.
• Придумывать свой проект робота.

Разминка

• Какие датчики есть в наборе EV3? Датчик цвета, ультразвуковой датчик (расстояние), датчик касания, гироскоп. В некоторых наборах есть ещё инфракрасный датчик.
• Что делает блок «Рулевое управление»? Управляет сразу двумя моторами: задаёт руль (0 — прямо, минус — в одну сторону, плюс — в другую) и мощность.
• Что делает блок «Независимое управление моторами»? Даёт каждому мотору свою мощность. Например, 30 и −30 — робот вертится на месте.
• Что делает блок «Ожидание»? Держит программу, пока не выполнится условие: прошло время, датчик увидел цвет, предмет стал ближе.
• Зачем бесконечный цикл? Чтобы робот повторял действия снова и снова.

Разбираемся

Как читать программу робота

Программа EV3 читается слева направо, как строчка в книге. Каждый блок — одна команда. Число на блоке сверху — порт: буквы B, C — моторы, цифры 1–4 — датчики. Числа снизу — настройки: мощность, руль, время, порог.

💡 Самый надёжный приём — проговорить программу вслух: «Едет вперёд… пока стена не ближе 7 см… останавливается… ждёт секунду…». Так легко поймать ошибку.

Какой датчик за что отвечает

Проверь, как понял

👨‍👩‍👧 Родителю. Если робота нет, попросите ребёнка «исполнить» программу самому: вы читаете блоки, он ходит по комнате и останавливается у стены. Попробовать по-настоящему можно бесплатно в Open Roberta Lab: там есть симулятор робота EV3 с датчиками.

Проверь себя

• Чему ты научился в разделе о роботах? Собирать роботов, узнал правила соревнований, писал программы для движения по линии и робо-сумо, работал с датчиками.
• Что сначала нужно сделать, чтобы написать новую программу? Открыть программу Lego Mindstorms EV3 и создать новый проект (Файл → Новый проект).
• Как загрузить программу в робота? Подключить робота к компьютеру кабелем USB и загрузить программу.
• Как назвать проект? По тому, что робот делает: «Светофор», «Не врезаюсь в стену», «Думающий робот».

Решаем упражнения

№ 1

(задание без номера в учебнике: «Подумай») Какие интересные проекты можно сделать с разными датчиками EV3?

Как думать. Возьми каждый датчик и придумай, где он полезен в жизни.

Пример ответа.

• Датчик цвета: робот-сортировщик, который раскладывает кубики по цветам; робот-«светофор».
• Ультразвуковой датчик: робот-охранник, который пищит, когда кто-то подходит; парктроник для машинки.
• Датчик касания: робот-пылесос, который разворачивается, упёршись в мебель.
• Гироскоп: робот, который точно поворачивает и рисует квадрат.

Ответ: сортировщик по цвету, охранник, парктроник, робот-пылесос, робот-художник и другие.

№ 2

(задание без номера в учебнике: «Подумай») Какие знания и навыки нужны тем, кто занимается робототехникой?

Пример ответа.

• Умение собирать механизмы: знать, как работают колёса, шестерёнки, моторы.
• Умение программировать: составлять алгоритмы, использовать циклы и условия.
• Математика: считать углы, расстояния, обороты колеса.
• Терпение, внимательность и умение работать в команде.

Ответ: конструирование, программирование, математика, физика, а ещё терпение и командная работа.

№ 3

(задание без номера в учебнике: «Подумай») Знания каких школьных предметов помогли тебе, когда ты собирал и программировал робота?

Пример ответа.

• Информатика — алгоритмы, циклы, условия.
• Математика — градусы при поворотах, расстояние, время, сравнение чисел («меньше 50 см»).
• Естествознание — свет и звук: датчик цвета ловит отражённый свет, ультразвуковой — эхо.
• Английский язык — многие слова в программе и на роботе английские.
• Художественный труд — аккуратная сборка, конструирование.

Ответ: информатика, математика, естествознание, английский язык, художественный труд.

№ 4

(Задание № 1, «Анализ», задание А, рис. 1) Как будет работать робот по этой программе? Назови проект.

Как думать. В бесконечном цикле стоит переключатель по датчику цвета (порт 3). Условие: яркость больше 40.

Решение.

• Ветка «да» (светло, больше 40): блок датчика цвета измеряет яркость, и это число жёлтым проводом передаётся в блок рулевого управления как мощность. Робот едет прямо, и чем светлее под ним, тем быстрее.
• Ветка «нет» (темно): блок рулевого управления едет прямо с другой, заданной мощностью.
• Цикл всё время повторяет проверку.

Ответ: робот едет прямо и меняет скорость в зависимости от яркости под ним: на светлом разгоняется. Название проекта — например, «Светлячок» или «Чем светлее — тем быстрее».

№ 5

(Задание № 1, «Анализ», задание Б, рис. 2) Как будет работать робот по этой программе? Назови проект.

Как думать. Блоков пять: ехать — ждать цвет — стоп — ждать цвет — ехать. Это очень похоже на машину у светофора.

Решение.

1. Робот едет прямо (руль 0, мощность 30).
2. Ждёт, пока датчик цвета (порт 2) увидит заданный цвет.
3. Останавливается.
4. Ждёт, пока датчик увидит нужный цвет ещё раз.
5. Снова едет вперёд с мощностью 30. Цикл повторяется.

Ответ: робот едет, останавливается, увидев цветной сигнал, и стоит, пока ему не покажут разрешающий цвет. Проект — «Светофор».

№ 6

(Задание № 1, «Анализ», задание С, рис. 3) Как будет работать робот по этой программе? Назови проект.

Как думать. Здесь датчик расстояния и пауза. Что робот делает, когда упирается в препятствие?

Решение.

1. Робот едет прямо (руль 0, мощность 26).
2. Ждёт, пока ультразвуковой датчик (порт 3) покажет расстояние меньше 7 см.
3. Останавливается.
4. Ждёт 1 секунду.
5. Включает моторы на 1 секунду: руль −25, мощность −34. Робот отъезжает назад с поворотом.
6. Цикл повторяется: робот едет уже в новом направлении.

Ответ: робот ездит по комнате, а у препятствия останавливается, отъезжает назад с поворотом и едет дальше в другую сторону. Проект — «Робот-пылесос» или «Исследователь».

№ 7

(Задание № 2, «Примени на практике», рис. 4) Определи, что делает каждый блок программы. Составь эту программу, загрузи в робота и проверь.

Как думать. Иди по блокам слева направо. Датчик в порту 2 со значком-«звёздочкой» — это режим «приближение».

Решение.

⚠️ Частая ошибка. Думать, что 0,5 оборота колеса — это поворот робота на 180°. Нет: колесо повернулось на 180°, а сам робот развернётся на меньший угол. Точный угол зависит от размера колёс и расстояния между ними.

Ответ: робот едет вперёд, у стены (ближе 7) поворачивает на месте и едет дальше — «Робот, который не врезается в стены». Третий блок лишний: он ничего не меняет.

№ 8

(Задание № 3, проект «Думающий робот», работа в паре) Одни люди думают сидя, а другие ходят по комнате от угла к углу. Сделай робота, который так же «ходит и думает»: подъехал к стене — развернулся — поехал к другой стене — снова развернулся.

Как думать. Повторяющееся движение — значит, нужен бесконечный цикл. Стену видит датчик расстояния. Разворот «назад» — это 180°.

Как сделать.

Ответ: цикл «вперёд → ждать стену ближе 15 см → стоп → разворот на 180°»; робот ходит от стены к стене.

№ 9

(задание без номера в учебнике: «Различные проекты для сборки роботов из набора Lego Mindstorms EV3», рис. 5) Разбери проект робота с рисунка, составь для него программу, загрузи и проверь.

Как думать. Выбери одного робота. Подумай: какие у него моторы (что движется) и какие датчики (что он «чувствует»).

Пример ответа (робот-погрузчик на гусеницах с вилами впереди):

1. Едет вперёд (рулевое управление, мощность 30).
2. Ждёт, пока датчик расстояния покажет «груз ближе 5 см».
3. Останавливается.
4. Средний мотор поднимает вилы (например, на 1 оборот).
5. Робот разворачивается на месте и отвозит груз.
6. Опускает вилы и отъезжает назад.

Ответ: программа зависит от выбранного робота; в ней всегда есть движение (моторы), ожидание сигнала датчика и действие (захват, подъём, толкание).

№ 10

(задание без номера в учебнике: «Оценка») Какие задачи выполняют роботы на рис. 5? Предложи свой проект.

Как думать. Посмотри на «руки» и «ноги» каждого робота: колёса, гусеницы, клешни, ковш, стрела.

Решение.

Свой проект (пример): «Робот-дежурный по классу». Он ездит вдоль парт по чёрной линии (датчик цвета), останавливается у каждой парты, а датчик касания служит кнопкой «я сдал тетрадь».

Ответ: роботы на рисунке захватывают, толкают, поднимают, переносят и шагают; свой проект — любой, где понятно, какие нужны моторы, датчики и программа.

Шпаргалка

• Программу читают слева направо, блок за блоком.
• Ожидание + датчик = «делай, пока не случится…».
• Проекту дают имя по тому, что делает робот.
• Разворот назад — 180°, полный круг — 360°.
• Термины: проект, алгоритм, блок, порт, цикл, переключатель, ожидание, датчик.

Мини-тест