Хабрахабр

«Лунная Одиссея» LEGO Education: реализуем российскую космическую программу

Тягач доставил ракету «Ангара» на стартовый стол и установил ее в горизонтальном положении. Специальный кран-подъемник соединил ее с мачтой обслуживания и привел в положение для взлета. Лунный модуль был выведен на лунную орбиту и состыкован с кораблем «Федерация». Затем их посадили на поверхность спутника Земли. А кратер неподалеку на всякий случай исследовали на наличие льда.

Это сценарии проектов для учебного комплекта «Лунная Одиссея», который знакомит учеников 5-9 классов с российской программой покорения ближнего космоса. Это не завязка отечественного блокбастера. Причем знакомит не как детишек в песочнице, а через программирование и полную автоматизацию с помощью MINDSTORMS EV3 и кастомных элементов.
В комплект «Лунная Одиссея» входят базовые наборы LEGO MINDSTORMS Education EV3 с зарядными устройствами, тематический и тренировочный маты для проведения проектов, методические пособия с 8 тематическими и 12 учебными миссиями, а также дополнительный набор из 1334 деталей — с его помощью собирается ракета-носитель «Ангара», стартовая площадка для её запуска, корабль «Федерация», луноход, лунный модуль, антенны и даже кратер.

Слева в коробке — MINDSTORMS EV3, в середине собранная ракета «Ангара» и несобранные дополнительные элементы пособия.
Собрали всю комплектацию на одной из стадий работы. В белой коробке много дополнительных деталей, рядом — лунный кратер. Справа частично собранная стартовая площадка. Завершает композицию тубус с картами.

На фото один из модулей EV3 с кучей всего интересного.
Разложили черную коробку.


Одна из двух карт для проектов

По ссылкам даны полные версии материалов. На основе «Лунной Одиссеи» разработан учебный план из 12 миссий и 8 тематических проектов, рассчитанный на 72 академических часа. Практически у каждой миссии есть несколько решений — конструктор позволит нескольким командам школьников самостоятельно придумать свой вариант. В них входят инструкции, интересные исторические, технические описания и даже небольшие тесты — так что на одной сборке все не заканчивается, обучение получается всесторонним.

Эффектней всего направить робота к стартовой площадке и поднять «Ангару» с помощью специального манипулятора. Например, нам нужно поднять в вертикальное положение ракету «Ангара», доставленную на стартовую площадку. Можно это делать руками, а можно манипулятором робота. Ракета на площадке поднимается и опускается с помощью большой шестерёнки. Гироскоп, установленный на ракете, можно использовать для того, чтобы вовремя остановить её подъём. И это одна из задач для школьников — спроектировать такого робота, который сможет поднять ракету в вертикальное положение. Или же можно экспериментальным путем просчитать, что манипулятор должен совершить ровно 50 оборотов для установки «Ангары» на старт, и запрограммировать робота на эти 50 оборотов.

Или же можно подключить двигатель, предназначенный для движения колеса робота, напрямую к стартовой площадке и выполнить ту же самую манипуляцию другим способом.

Большинство задач решаются на двух тренировочных картах. Одна из них предназначена для работы с цветовыми полями и моделирования полёта искусственного спутника Земли. На поле размером 120 х 120 см нанесено изображение нашей планеты и градусная шкала.

В первой учебной миссии нужно будет собрать луноход на основе MINDSTORMS EV3. «Лунная Одиссея» знакомит с историей первого искусственного спутника Земли, первого человека (и вообще живого существа) в космосе, рассказывает о круговой и эллиптической орбите, о спутниковой навигации. Кроме этого, можно собрать еще один, олдскульный луноход — он хорошо позирует на фоне кратеров. О нем чуть ниже.

Зачем они вообще нужны, чем помогают в космосе, как их использует луноход. На этом этапе строительства по материалам «Лунной Одиссеи» ученикам рассказывают о значении манипуляторов. Программирование MINDSTORMS EV3 начинается не сразу, но все равно занимает большую часть курса.

По одному из сценариев его нужно будет выводить на орбиту
«Федерация» — многоразовый пилотируемый космический корабль, который придет на смену «Союзам» и «Прогрессам».

Восемь портов позволяют подключить к нему двигатели и разные датчики. Основная модель, выполняющая роль лунохода, основана на программируемом модуле MINDSTORMS EV3. Такая схема опоры обеспечивает большую мобильность — помимо поворотов и движения, этот луноход может крутиться на месте. Цель первого этапа — собрать луноход: робота, который опирается на два колеса с независимыми моторами и металлический шарик.

Они позволяют программировать работу робота по сценариям, зависящим от условий внешней среды. В набор деталей также входят разные сенсоры — гироскоп, сенсор цвета, расстояния и так далее. Датчик определяет зеленый цвет под роботом — робот говорит «Green» — поворачивает направо — едет вперед на три оборота колеса —  берет манипулятором кубик LEGO — возвращается на три оборота колеса назад — кладет кубик. Например, в углах одного тренировочного поля есть цветные квадраты: робота можно запрограммировать на выполнение действий после попадания на каждый из этих квадратов. Так мы смоделировали орбитальный перелет и вывод на орбиту некоего модуля.

Внешне более замысловатая модель — это стартовая площадка для «Ангары». Вполне собирается за час. Главное — сразу разложить все детали по цветам и типам, чтобы потом не перебирать их в поисках «вот такой вот маленькой синей втулки с крестовиной с одной стороны».

С ними можно сделать разные манипуляторы для нашего робота. В комплект «Лунная Одиссея» входит множество шестеренок разного размера. Простейший вариант манипулятора собирается за пару минут, но можно изучить тему подробнее и сделать манипулятор с разной силой и скоростью движения. Причем для разных нагрузок — от нескольких кубиков LEGO до ракеты-носителя «Ангара».

Все блоки LEGO MINDSTORMS EV3 программируются через стандартную среду. Некоторые этапы программирования проверяются с помощью тестовых вопросов в материалах для учеников.

Он не только знакомит с российской космической программой и основами робототехники, но также помогает закрепить навыки исследовательской деятельности и работы в команде. Комплект «Лунная Одиссея» разработан в сотрудничестве с группой московских педагогов, корпорацией «Роскосмос» и ОРКК (Объединенной ракетно-космической корпорацией). И, как мы надеемся, возбуждает у школьников интерес к космосу и робототехнике.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть