3.4–3.5. Бұрылыстар. Практикалық жұмыс

Информатика, 5 сынып. Оқулық: Қадырқұлов Р. А., Нұрмұханбетова Г. К. (Алматыкітап баспасы, 2023). 3 бөлім: Роботтехника. 75–81-беттер.

Нені үйренесің

• Сызықтық алгоритм деген не екенін түсіндіруді.
• Гироскопы бар роботтың шаршы бойымен қозғалу алгоритмі мен бағдарламасын құруды.
• Бағдарламада неге цикл керек екенін және оны неше рет қайталау керектігін түсінуді.
• «Сақшы» және «Балара» роботтарының бағдарламаларын талдап, әлсіз тұстарын табуды.
• Үшбұрыш, шаршы және алтыбұрыш үшін бұрылыс бұрышын есептеуді.

Ой қозғау

• Қандай геометриялық фигураларды білесің? Үшбұрыш, шаршы, тіктөртбұрыш, алтыбұрыш, шеңбер.
• Толық айналымда неше градус бар? 360°.
• Шаршының неше бұрышы бар және олар қандай? Төртеу, бәрі 90°-тан.
• Теңқабырғалы үшбұрыштың бұрыштары қандай? Бәрі 60°-тан.
• Фигуралар туралы білім өмірде қайда керек? Еденге төселген плитка, футбол алаңының белгісі, бал ара ұясы, робот-шаңсорғыштың жүретін жолы.

Тақырыпты талдаймыз

Сызықтық алгоритм

Сызықтық алгоритм — бір реттен ғана орындалатын командалардың тізбегі. Командалар бірінен соң бірі қатаң тәртіппен орындалады. Тамақ рецептіндей: жуды, туралды, тұздады, артқа қайтпайсың.

Міне, роботтың шаршы бойымен қозғалу алгоритмі:

💡 Назар аудар: «алға — бұрылыс» командалары қайталанып тұр. Оларды төрт рет қатар жазу ұзақ. Сондықтан бағдарламада оларды циклге салады — ішіндегісін керекті рет қайталайтын блокқа.

«Шаршы бойымен қозғалу» бағдарламасы

Оқулықтың 3-суретіндегі бағдарлама мынадай:

📕 Оқулықта «50 см/секунд» деп жазылған, ал EV3 блогында бұл — мотордың қуаты (−100-ден 100-ге дейін), секундына сантиметр емес. Тағы бір жайт: оқулықта алгоритмде «оңға» бұрылады делінген, ал бағдарлама сипаттамасында «солға» делінген.

📕 Оқулықтың 3-суретіндегі бағдарламада (8 және 9-суреттерде де солай) гироскоп тек бір рет, циклден бұрын нөлге келтіріледі. Бірінші бұрылыстан кейін датчик 90°-қа жуық көрсетеді, сондықтан екінші айналымда «бұрыш > 90» шарты дерлік орындалып тұрады — робот шамалы ғана бұрылады. Әр бұрылыс 90° болуы үшін «Гироскоп — Сброс» блогын циклдің ішіне, бұрылыстың алдына қой.

📌 Гироскопты нөлге келтірдің → шекке дейін бұрылдың → қайта нөлге келтірдің. Осылайша робот қайталанатын бұрылыстары бар кез келген фигураны жүріп өтеді.

«Сақшы» роботы

Сақшы бекетті күзетеді: алға жүреді, тоқтайды, солға да, оңға да қарайды, бұрылып, кері қайтады. Роботқа арналған алгоритм (5-сурет):

1. Алға 2 секунд қозғалады.
2. Солға 90°-қа бұрылады.
3. 1 секунд жан-жағына қарайды.
4. Оңға 180°-қа бұрылады.
5. 1 секунд жан-жағына қарайды.
6. Оңға 90°-қа бұрылады — енді ол артқа қарап тұр.
7. Алға 2 секунд қозғалады — сол жолмен кері қайтады.

Оқулықтағы бағдарлама (6-сурет) Независимое управление мотором және Ожидание блоктарынан құралған:

• жүру: мәндері 50 және 50, 2 секунд;
• орнында бұрылу: мәндері 5 және −5 (немесе −5 және 5 — қарсы жаққа), ал тоқтату — гироскоп бойынша;
• «жан-жағына қарайды»: моторлар өшірулі, Ожидание — Время, 1 секунд.

💡 Бұрылыс үшін кішкентай 5 мәні алынған: робот баяу бұрылады және керекті бұрыштан асып кетпейді.

Түсінгеніңді тексер

Өзіңді тексер

• Сызықтық алгоритм циклі бар бағдарламадан немен ерекшеленеді? Сызықтық алгоритмде әр команда бір рет орындалады, ал циклде командалар тобы қайталанады.
• Бұрылыстың алдында гироскопты неге нөлге келтіреді? Бұрыш роботтың қазіргі күйінен бастап есептелуі үшін.
• Шаршыны айналып, бастау нүктесіне қайту үшін неше бұрылыс керек? 4 қабырғаны жүріп өту үшін үш бұрылыс жеткілікті; төртінші бұрылыс роботты бастапқы бағытқа қайтарады.
• Бұрылыс үшін мотордың қуатын неге аз етіп алады? Робот инерциямен керекті бұрыштан асып кетпеуі үшін.

Жаттығуларды шығарамыз

№ 1

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Ойлан», 1-сұрақ) Қандай геометриялық фигураларды білесің? Олар бір-бірінен несімен ерекшеленеді (1-сурет)?

Қалай ойлаймыз. Қабырғалар санын және бұрыштарды салыстыр.

Жауабы: шеңберде бұрыш жоқ, толық айналымы 360°; теңқабырғалы үшбұрыш — 3 тең қабырға, бұрыштары 60°-тан; шаршы — 4 тең қабырға, бұрыштары 90°-тан. Тағы тіктөртбұрыш, ромб, алтыбұрыш және басқалары бар. Фигуралар қабырғаларының санымен, ұзындығымен және бұрыштарының шамасымен ерекшеленеді.

№ 2

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Ойлан», 2-сұрақ) Геометриялық фигуралар жайлы білімді күнделікті өмірде қолданасың ба? Мысал келтір.

Жауап үлгісі.

• Футбол алаңы — тіктөртбұрыш, орталық шеңбері — айналма сызық.
• Ваннадағы плитка — шаршылар; бал ара ұясы — алтыбұрыштар.
• Орамды айналу үшін бұрыштарда шамамен 90°-қа бұрыласың.
• Торт салынған тәрелкені шеңберді секторларға бөлгендей тең бөліктерге кеседі.

Жауабы: өмірден кез келген 2–3 мысал.

№ 3

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Ойлан», 3-сұрақ) Геометриялық фигуралардың қасиеттерін робот қозғалысында қалай қолдануға болады?

Қалай ойлаймыз. Фигураны айналып өтетін робот әр бұрышта қандай да бір бұрышқа бұрылады.

Жауабы: фигураны біле отырып, жолды есептеуге болады: неше қабырғаны жүру керек және әр төбеде неше градусқа бұрылу керек. Шаршы үшін — 4 қабырға және 90°-тан бұрылыстар, үшбұрыш үшін — 3 қабырға және 120°-тан бұрылыстар. Осылайша роботтар кедергілерді айналып өтеді, аумақты күзетеді және фигуралар сызады.

№ 4

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Роботтың шаршы бойымен қозғалу бағдарламасын құру») Роботтың шаршы периметрі бойымен қозғалу бағдарламасын жаса.

Қалай ойлаймыз. Бір қабырға + бір бұрылыс — бір «үлес». Мұндай үлес қабырға санындай болуы керек.

Қалай істейміз.

1. Гироскоп — Сброс блогын қой (датчик қосылған порт; оқулықта — 2).
2. Цикл қосып, оған санауыш 4 орнат.
3. Цикл ішіне Независимое управление мотором B+C қой: 50 және 50, 2 секунд — алға жүру.
4. Одан кейін қайтадан Гироскоп — Сброс қой (бұл — біздің түзетуіміз: әр бұрылыс нөлден есептелуі үшін).
5. Независимое управление мотором B+C: 50 және 0, «Қосу» — бұрылыс.
6. Ожидание (Күту): гироскоп, Сравнение — Угол, түрі 2 («>»), шегі 90.
7. Циклден кейін моторларды өшіруге болады.

Не шығуы керек. Робот алға жүреді, шамамен 90°-қа бұрылады, және осылай 4 рет. Еденде оның жолы шаршыға ұқсайды, ал соңында ол бастау нүктесіне оралады.

⚠️ Егер робот сағат тіліне қарсы бұрылса, бұрыш минус болады. Онда Ожидание блогында түрін 4 («<»), шегін −90 қой.

Жауабы: гироскопты нөлге келтіру → Цикл ×4 [2 с алға → Сброс → бұрылыс → бұрыш > 90 болғанша күту].

№ 5

«Практикада қолдану»: «Сақшы» роботының бағдарламасы (6-сурет). Робот бекеттегі сақшының әрекетін қайталайтындай бағдарлама құр.

Қалай ойлаймыз. Әр бұрылыстың үш бөлігі бар: моторларды әр жаққа қосу → гироскоп бойынша бұрышты күту → моторларды өшіру. Таңбаларға шатаспау үшін әр бұрылыстың алдында датчикті нөлге келтір.

📕 Оқулықтың 6-суретіндегі бағдарламада гироскопты нөлге келтіру жоқ, ал үш күтудің бәрі де «>» түрінде, шектері 90, 180, 90. Сағат тіліне қарсы бұрылғанда бұрыш теріс болады, сондықтан «> 90» шарты ешқашан орындалмайды. Біз түзетілген нұсқаны бердік.

💡 Оқулықтағы бұрылыстардағы 5 және −5 сандары — баяу бұрылыс: робот бұрыштан асып кетпейді. Қай реттің (5 және −5 немесе −5 және 5) солға бұрылатыны сол дөңгелек қай портқа қосылғанына байланысты. Өз роботыңда тексер.

Жауабы: Независимое управление мотором, Ожидание (гироскоп және уақыт) және Гироскопты нөлге келтіру блоктарынан құрылған бағдарлама: алға → солға 90° → үзіліс → оңға 180° → үзіліс → оңға 90° → алға.

№ 6

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Талдау», топпен жұмыс) «Сақшы» роботының бағдарламасына және ондағы сандарға талдау жасаңдар. Робот әскери сақшының барлық қызметтерін орындай ала ма? Қандай қызметін орындай алмайды? Не себепті?

Қалай ойлаймыз. Нағыз сақшының не істейтінін бағдарлама не істей алатынымен салыстыр.

Шешуі.

• Сандар: 50 және 50, 2 секунд — бекет бойымен жүретін жолдың ұзындығы; 5 және −5 — баяу бұрылыс; 90 және 180 — бұрылыс бұрыштары; 1 секунд — «қарап шығу» үзілісі.
• Робот орындай алады: жолмен жүру, бұрылу, тоқтау.
• Робот орындай алмайды: шын мәнінде «қарау» — бағдарламада камера да, датчик те жоқ, бұл жай ғана үзіліс. Ол бөгде адамды байқамайды, өзін-өзге ажыратпайды, дабыл қақпайды, күтпеген жағдайда шешім қабылдамайды.

Жауабы: сақшының қозғалыстарын робот қайталайды, ал күзете алмайды: адамдарды байқайтын датчиктері жоқ және оларға әрекет ететін бағдарламасы жоқ.

№ 7

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Жинақтау», жұппен жұмыс) «Сақшы» бағдарламасын тағы қалай жетілдіруге болады? Қандай қызметтер қосуға болады?

Жауап үлгісі.

1. Шексіз күзет: бүкіл бағдарламаны шектеусіз циклге салу.
2. Адамдарды байқау: «қарап шығу» кезінде ультрадыбыстық датчикпен қашықтықты тексеру: егер 50 см-ден жақын біреу пайда болса — әрекет ету.
3. Дабыл: байқаған кезде дыбыс қосып, EV3 блогының жарығын жыпылықтату.
4. «Өзімнің» түймесі: жанасу датчигін басты — робот өзінің адамы келгенін түсініп, дабыл қақпайды.
5. Айналымдарды санау: робот бекетті неше рет айналып өткенін экранға шығару.

Жауабы: өз 2–3 жақсартуың, оны қай датчикпен немесе блокпен жасайтынын көрсетіп.

№ 8

«Практикада қолдану»: «Балара» роботы (8-сурет). Бағдарламаны роботқа енгізіп, тексер. Қандай нәтиже аласың? Анықта.

Қалай ойлаймыз. Блоктарды талда: Гироскопты нөлге келтіру → Цикл ×6 [моторлар 50 және 50, дөңгелектің 1 айналымы → моторлар 100 және 0 → бұрыш > 60 болғанша күту]. 6 қабырға, 60°-қа бұрылыс — бұл алтыбұрыш: 6 · 60° = 360°.

Шешуі.

1. Робот қысқа қабырғаны жүріп өтеді (дөңгелектің бір айналымы).
2. Шамамен 60°-қа бұрылады.
3. Осылай 6 рет қайталайды.

⚠️ «Шаршыдағыдай», мұнда да гироскопты нөлге келтіру тек циклден бұрын тұр. 6 бұрылыстың бәрі 60° болуы үшін бұрылыстың алдында циклдің ішіне Гироскоп — Сброс қос. Ал бұрылыстағы 100 мәні өте үлкен: робот бұрыштан асып кетеді де, фигура «қисайып» кетеді. 20–30 алған жөн.

Жауабы: робот бал ара ұясының ұяшығы сияқты алтыбұрыш бойымен жүріп өтуі керек.

№ 9

Үй тапсырмасы. 9-суреттегі бағдарламаны талда. Не шығады? Себебін түсіндір.

Қалай ойлаймыз. Блоктар: Гироскопты нөлге келтіру → Цикл ×3 [моторлар 50 және 50, 2 секунд → моторлар 50 және 0 → бұрыш > 120 болғанша күту].

Шешуі.

• 3 қайталау — демек, 3 қабырға.
• Қабырғалардың бәрі бірдей: әрқайсысы — бірдей қуатпен 2 секунд жүру.
• 120° бұрылыс = 180° − 60°: бұл теңқабырғалы үшбұрыштың сыртқы бұрышы. Тексеру: 3 · 120° = 360°.

💡 Үш бағдарламаны салыстыр: шаршы — цикл 4, бұрылыс 90°; үшбұрыш — цикл 3, бұрылыс 120°; алтыбұрыш — цикл 6, бұрылыс 60°. Ереже: бұрылыс = 360° : қабырға саны.

Жауабы: робот теңқабырғалы үшбұрыш жүріп өтіп, бастау нүктесіне оралады (гироскоп әр бұрылыстың алдында нөлге келтірілсе).

Жадынама

• Сызықтық алгоритм — командалар бір реттен, қатаң ретпен орындалады.
• Бірдей «алға + бұрылыс» командаларын циклге салған ыңғайлы.
• Әр бұрылыстың алдында гироскопты нөлге келтір.
• Сағат тілімен бұрылу — «бұрыш >» деп салыстыр, сағат тіліне қарсы — «< −бұрыш».
• Дәл бұрылу үшін моторлардың қуатын аз ал.

Шағын тест