Траектория "Профильное обучение"
Занятие - 40 минут
Робототехника — это не просто «собрать по инструкции». Это инженерное мышление: понимание, как работают механизмы, электрические цепи и код в единой системе. Наша пятилетняя программа ведёт ребёнка от простых рычагов и схем до создания автономных роботов с микроконтроллером.
| Год | Что изучаем | Результат |
|---|---|---|
| 1 | Основы механики: рычаги, блоки, колесо, сила трения, простые механизмы | Понимание, как работают механизмы; сборка моделей с объяснением принципов |
| 2 | Электротехника: ток, напряжение, сопротивление, схемы, безопасность | Умение читать схемы, собирать цепи, рассчитывать простые параметры |
| 3 | Программирование в ArduBlock: алгоритмы, циклы, датчики, моторы | Робот, который реагирует на среду: едет по линии, избегает препятствий |
| 4 | Углублённое программирование: переменные, функции, массивы, ШИМ | Сложные проекты: манипуляторы, автономные платформы, логика поведения |
| 5 | Интеграция: механика + электроника + код → полноценный инженерный проект | Портфолио: от расчёта конструкции до работающего робота с управлением |
| Обычные курсы | Real-IT |
|---|---|
| Сборка по инструкции из готового набора | Понимание принципов → самостоятельное проектирование |
| Акцент на «чтобы ехало и мигало» | Акцент на «почему это работает и как улучшить» |
| Микроконтроллер с первого занятия | Микроконтроллер — только после базы механики и электротехники |
| Результат: готовая модель | Результат: инженерное мышление + портфолио проектов |
Мы не учим собирать роботов. Мы учим думать как инженер: анализировать, рассчитывать, проектировать, отлаживать. Робот — это лишь способ увидеть результат мышления.
Общие сведения о роботах. Виды роботов. Состав и структура роботов.
Общие сведения о роботах и их виды. Силы природы: сила притяжения, сила упругости, сила Архимеда. Движители. Простые механизмы: наклонная плоскость, винт, клин, рычаг, блок, полиспаст и др. Колесо и сила трения. Виды движений. Типы соединений. Четырехзвенный и кривошипный механизмы.
Понятие электрический ток. Проводники и изоляторы. Источники питания и их виды. Основные электрические элементы: лампа, электромотор, выключатель, светодиод. Обозначение деталей на схемах. Создание электрических схем и сборка электрических цепей. Параллельное и последовательное соединение. Соединение проводов: скрутка, клеммы. Магнит и магнитное поле.
Вторая ступень робототехники представляет собой работу с макетными платами, на которой ученики разрабатывают свои собственные электрические схемы и создают своих простейших роботов.
Знакомство с понятием роботы. Виды роботов и их предназначение.
Понятие «конструирование». Способы описания конструкции, их достоинства и недостатки. Понятия «прочность» и «устойчивость конструкции».Силы, действующие на сжатие и растяжение элементов конструкции. Простейшие механизмы. Рычаг и типы рычагов. Блоки и их виды. Применение блоков в технике. Конструирование передаточного механизма на основе блоков. Наклонная плоскость. Закон Ньютона. Силы трения. Виды трения. Коэффициент трения. Подъемник. Эксперименты с колесами и разными поверхностями. Колесо как рычаг. Различные применения наклонных плоскостей. Винты, как наклонные плоскости. Резьбовые крепежные изделия. Назначение зубчатых колес, их виды. Передаточное число. Коленчатый вал. Червячная передача.
Применение различных радиодеталей при создании роботов. Изучение основных радиодеталей. Обозначение радиодеталей на схемах. Понятие электрического тока. Источники электрического тока. Электрические заряды и электрическое поле. Закон Ома. Сила тока. Сопротивление. Напряжение. Переменный и постоянный ток. Электрическая цепь и ее составные части. Электробезопасность. Последовательное и параллельное соединение радиодеталей в электрическую цепь.
Изучение и применение драйвера двигателей L293. Диод. Фотодиод. Тиристор. Транзистор. Фототранзистор. Фоторезистор. Светодиод. Конденсатор. Понятие и виды резисторов. Катушка индуктивности. Практическая работа «Сборка робота-машинки, едущей на свет и по черной полосе».
Составление и моделирование различных радиоэлектронных схем. Создание схем из логических элементов (И, ИЛИ, НЕ). Моделирование процессора и микросхемы. Моделирование платы робота. Практическая работа «Моделирование логических схем для создания роботов».
Понятие и виды роботов. Состав и структура роботов.
Изучение основных радиодеталей. Обозначение радиодеталей на схемах. Электрические заряды и электрическое поле. Электрический ток. Электрические цепи. Макетная плата. Закон Ома. Сила тока. Сопротивление. Напряжение. Диод. Светодиод. Транзистор. Изучение и применение драйвера двигателей L293. Фоторезистор.
Цифровая и аналоговая схемотехника. Двоичный код. Логические вентили. Базисные логические операции «И», «ИЛИ», «НЕ». Моделирование и проектирование логических схем. Создание схем из логических элементов (И, ИЛИ, НЕ).
Автоматизированные системы управления роботами. Программное управление. Адаптивное управление. Интеллектуальное управление (методы искусственного интеллекта, управление при участии человека). Виды устройств управления роботами. Микроконтроллеры. Программа для микроконтроллера. Датчики. Особенности и возможности платы Arduino. Порты для подключения схем и устройств.
Основы программирования. Компиляция и загрузка программы. Понятие алгоритма и команды. Среда программирования Ardublock. Интерфейс. Виды блоков. Цифровой порт в режиме вывода. Особенности программ для микроконтроллеров. Цикл. Правила подключения схем и устройств. Широтно-импульсная модуляция. Цифровой порт в режиме ввода. Логические операции. Передача данных на компьютер. Отправка данных с компьютера на микроконтроллер. Переменные. Подключение пьезодинамика. Генератор случайных чисел. Семисегментный индикатор. Подпрограммы. Массивы. Функция millis.
Аналоговый вход. Аналого-цифровой преобразователь. Резистивный делитель напряжения. Подключение потенциометра. Датчик яркости освещения. Датчики расстояния.
Электромоторы, как основа подвижных роботов. Способы подключения электромоторов. Драйвер двигателя. Сервомоторы. Виды и преимущества сервомоторов.
Основы электротехники. Электрический ток. Напряжение. Сопротивление. Цифровые и аналоговые устройства. Двоичный код. Программирование, понятие алгоритма. Микроконтроллеры и датчики. Устройство платы Arduino, назначение портов.
Среда программирования Arduino IDE. Сохранение программы. Язык программирования Processing/Wiring. Синтаксис. Оператор и аргумент. Структура программы. Базовые команды управления цифровыми портами. Широтно-импульсная модуляция. Переменные. Типы переменных. Операции с числовыми переменными. Условный оператор. Логические операции. Передача данных на компьютер. Строковый и символьный типы данных. Отправка данных с компьютера на микроконтроллер. Генератор случайных чисел. Цикл. Виды циклов. Операторы цикла со счетчиком. Операторы цикла с условием. Массивы. Подпрограммы. Подпрограммы с параметрами. Функции. Прерывания. Прерывание по событию. Прерывание по таймеру.
Семисегментный индикатор. Датчик расстояния. Аналоговый вход. Аналого-цифровой преобразователь. Резистивный делитель напряжения. Подключение потенциометра. Датчик яркости освещения. Электромоторы. Драйвер двигателя. Сервомоторы. Энкодер. Жидкокристаллический экран.
Автоматизированные системы управления роботами. Программное управление. Адаптивное управление. Интеллектуальное управление (методы искусственного интеллекта, управление при участии человека). Виды устройств управления роботами. Микроконтроллеры. Программа для микроконтроллера. Датчики. Особенности и возможности платы Arduino. Порты для подключения схем и устройств.
Виды дистанционного управления. Передача информации между двумя микроконтроллерами. Инфракрасный приёмник. Приём и передача данных по инфракрасной связи. Особенности радиоуправления, Распространение радиоволн. Свойства радиоволн. Колебательный контур. Резонанс. Приемник. Передатчик. Принципы работы систем радиоуправления. Bluetooth. Профили Bluetooth. Подключение модуля Bluetooth.
Структура программы. Функции. Использование сторонних библиотек. Функция millis().
Раздельное питание. Мембранная и кнопочная клавиатура. Кодовый замок. Сдвиговый регистр. Виды, назначение, подключение, программа. Каскадное подключение сдвиговых регистров. Многоразрядный семисегментный индикатор. Сбор данных с помощью входного сдвигового регистра. Светодиодная матрица. Драйвер светодиодов.
Виды прерываний, назначение и использование. Аппаратные прерывания. Организация аппаратных прерываний на Ардуино. Таймеры в Ардуино. Прерывания по таймеру. Сторожевой таймер Часы реального времени.
Параллельная и последовательная передача данных. Понятия: интерфейс, шина, протокол. Модули последовательной связи. UART - универсальный асинхронный приёмопередатчик. Передача данных на компьютер. Последовательный порт SPI. Подключение входного и выходного сдвиговых регистров по SPI. Подключение LCD по SPI. Последовательный интерфейс RS485. Интерфейс I2C. Подключение периферийных устройств.
Параллельная и последовательная передача данных. Понятия: интерфейс, шина, протокол. Виды памяти, назначение. EEPROM, назначение, чтение и запись в память. Подключение внешней EEPROM по I2C.
Занятие - 40 минут
Все необходимые материалы и оборудование выдаются на уроках в школе Real-IT — ребёнок приходит на занятие без дополнительных покупок и сразу приступает к обучению.
Чтобы ребёнок мог создавать свои разработки дома, очень рекомендуем сходить с ним в магазин радиоэлектроники и собрать базовый набор.
Важно: все компоненты совместимы с учебными программами Real-IT. В электронном учебнике есть схемы подключения и примеры кода для каждого модуля.
В статье размещён общий набор радиодеталей, больше ориентированный на 3-й курс робототехники.
Поддержка: если возникнут вопросы по выбору компонентов или подключению — преподаватель проконсультирует на занятии или в чате.
Робототехника в Real-IT строится на принципиальном подходе: «Робототехника — это не конструирование, а инженерное мышление». Наша задача — научить детей понимать базовые законы и силы, которые управляют всеми приборами: как механическими, так и электрическими.
| Обычные курсы | Real-IT |
|---|---|
| Сборка по инструкции из готового набора | Понимание принципов → самостоятельное проектирование |
| Акцент на «чтобы ехало и мигало» | Акцент на «почему это работает и как улучшить» |
| Микроконтроллер с первого занятия | Микроконтроллер — только после базы механики и электротехники |
| Результат: готовая модель | Результат: инженерное мышление + портфолио проектов |
Для родителей: такой подход требует чуть больше времени на старте, но даёт кратно более глубокий результат — ребёнок не просто «делает роботов», а учится думать как инженер.
Курс разработан для детей с 7 лет, успешно применяется и отлаживается на протяжении 20 лет.
Нет, заранее знать физику не нужно — скорее, наша робототехника влюбляет детей в физику. Когда ребята дорастают до 7-го класса, они настолько легко и просто воспринимают материал по физике, что это даёт возможность успешно сдавать экзамены по данному предмету.
«Мы не готовим к физике отдельно — мы делаем так, чтобы физика стала естественной частью мышления ребёнка через робототехнику.»