Строим роботов и другие устройства на Arduino. От светофора до 3D-принтера

Алексей Перепелкин, Дмитрий Савицкий

Центр инновационных образовательных технологий МФТИ

На протяжении тысячелетий люди усовершенствовали орудия труда, изучали силы природы и подчиняли их себе, использовали их энергию для работы машин, а в прошлом веке создали машины, которые могут управлять другими машинами. Теперь создание устройств, которые взаимодействуют с физическим миром, доступно даже школьнику.

Наш курс состоит из серии практических задач про создание вещей, которые работают сами: изучают мир, принимают решения и действуют – двигаются, обмениваются данными друг с другом и с человеком, управляют другими устройствами. Мы покажем, как собирать эти устройства и программировать их, используя в качестве основы платформу Arduino.

Пройдя этот курс, вы сможете создавать устройства, которые считывают данные о внешнем мире с разнообразных датчиков, обрабатывают информацию, получают и отправляют данные на ПК, в Интернет, на мобильные устройства, управляют индикацией и движением. Создание устройств будет включать проектирование, изучение компонентов, сборку схем, написание программ, диагностику. Попутно с созданием самих устройств вы сделаете визуализацию на ПК, создадите веб-страницу, которую будет демонстрировать одно из ваших устройств, а также разберетесь с устройством и работой FDM 3D-принтера.

Помимо тех, кто увлекается робототехникой или стремится расширить кругозор и свои навыки, курс будет полезен всем, кто сталкивается с задачами бытовой и производственной автоматизации, а также занимается промышленным дизайном, рекламой и искусством.

Курс не требует специальных знаний у слушателей, доступен даже ученикам старших классов средней школы. Плюсом будут навыки программирования и владение английским языком на уровне чтения технической документации, однако обязательным это не является.

Весь курс посвящен практике и самым лучшим решением для вас будет раздобыть электронику, повторять показанные примеры и экспериментировать самостоятельно.

Программа

1. Один старый и много новых знакомых
Добро пожаловать! На этой неделе вас ждет введение в курс (обязательно ознакомьтесь с ним), а затем начало работы: знакомство с Arduino, средой разработки и первыми компонентами. Вы научитесь собирать схемы на макетке, напишете первую программу и получите первое готовое устройство. Не забывайте про важнейший раздел "Сделайте сами"!

2. Контроллер изучает мир
Пришло время получать данные извне с помощью датчиков. На этой неделе вы научитесь считывать цифровой и аналоговый сигналы, обмениваться даными с компьютером, строить более сложные алгоритмы и пользоваться новыми устройствами вывода.

3. Цель обнаружена
На этой неделе вы научитесь ощупывать пространство дальномерами, делать визуализацию на компьютере, существенно дополните свои возможности в программировании и наконец-то сделаете устройство с движущимися частями.

4. Как полить цветок из другого города
После этой недели вы сможете соединять устройство с сетью, планировать его создание заранее, управлять мощной нагрузкой и давать правильное питание вашему созданию.

5. Мобильный робот
Сначала крутим одно колесо, затем крутим два колеса и тележка едет, затем тележка едет по линии или под управлением или просто дразнит вашу руку.

6. Как создать новый предмет за час
Научившись управлять шаговым двигателем, можно создавать устройства, которые будут делать очень точные перемещения. Например, 3D-принтер, который будет рассмотрен, а затем использован для печати детали.

Ключевые слова

роботы, автоматика, программирование, Arduino, микроконтроллер, киберфизика, 3D-принтер, интернет вещей, DIY, электроника


Характеристики курса

Направление в конкурсе
Естественные и технические науки
Вид образования
Неформальное
Рекомендуемый возраст для неформального обучения
16-18
Язык обучения
Русский
Дисциплина
Электроника и автоматизация
Авторы курса
Алексей Перепелкин, Дмитрий Савицкий
Реквизиты авторов
Алексей Перепёлкин занимается развитием робототехники на базе ЛИОТ МФТИ. В 2012 году открыл для себя новое захватывающее чувство – когда устройство, которое сам построил и запрограммировал, работает. Свернул с финансовой дорожки и создал кружок робототехники для подростков. Готовил их к соревнованиям. Стал посещать конференции, а затем проводил мастер-классы для тех, кто тоже хочет организовать занятия. Совместно с коллегами в 2013 году разработал новые соревнования – Робопрофи – для конкурса Робот для жизни и провел их. В 2014 году впервые провел Arduino-номинацию на фестивале Робофест, а для российского финала Russian Robot Olympiad 2014 сделал творческую категорию. С тех пор эти соревнования стали регулярными. Летом 2014 провел двухнедельную мастерскую в детском лагере Никола-Ленивца, а затем преподавал в выездной школе, посвященной программированию и робототехнике, которую провели ABBYY и Яндекс. В 2015 году стал руководителем направления робототехники в GoTo Camp, выездных школах, где участники создали десятки проектов, от прототипов умных домов и операторских тележек до робота-бубниста и принтера для незрячих. В 2014 году с коллегами начал проект Роболабы: мероприятия для школьников и студентов, где участники параллельно решают усложненные задачи, а затем проводят рефлексию сделанной работы и оценивают чужие в ходе серии мероприятий. Дмитрий Савицкий: Физик, научный сотрудник, выпускник МФТИ. Запустил кружок робототехники в 2011 году. Рассказал Алексею Перепелкину о том, как здорово вести кружок робототехники. Рассказал об этом еще целому ряду людей. Побеждал со своими командами на соревнованиях. Проводил проектную работу с участниками исследовательской выездной школы МКШ с 2013 года, где руководил реализацией физических и робототехнических проектов, например, «Вслед за солнцем», в котором изучалась эффективность динамической ориентации солнечных батарей на солнце. Вместе с коллегами разрабатывал и был судьей Робопрофи. Участвовал в подготовке проекта Роболабы. Вновь пришел в МФТИ для проведения факультативного курса «Основы создания киберфизических устройств»
Организация
Центр инновационных образовательных технологий МФТИ
Реквизиты организации
+7 (498) 744-65-15 edu.marketing@phystech.edu г. Долгопрудный, Первомайская ул., 3 КПМ, 3 тех.этаж
Входные требования по уровню знаний
Курс не требует специальных знаний у слушателей, доступен даже ученикам старших классов средней школы. Плюсом будут навыки программирования и владение английским языком на уровне чтения технической документации, однако обязательным это не является.
Выходные знания, умения, навыки
Пройдя этот курс, вы сможете создавать устройства, которые считывают данные о внешнем мире с разнообразных датчиков, обрабатывают информацию, получают и отправляют данные на ПК, в Интернет, на мобильные устройства, управляют индикацией и движением. Создание устройств будет включать проектирование, изучение компонентов, сборку схем, написание программ, диагностику. Попутно с созданием самих устройств вы сделаете визуализацию на ПК, создадите веб-страницу, которую будет демонстрировать одно из ваших устройств, а также разберетесь с устройством и работой FDM 3D-принтера.
Профессия, специальность для которой курс имеет значение (атлас профессий)
Science-художник Техно-стилист Дизайнер интерфейсов
Входной тест
Формирование групп по уровню подготовленности
Присутствие преподавателей
Присутствие тьюторов
Присутствие фасилитаторов
Форма представления учебных материалов
тексты, видеолекции, контрольный опросник, тестовый экзамен
Наличие обратной связи в материалах
Наличие совместного обучения
Наличие практических занятий
проекты
Наличие форумов, дискуссий
Наличие вебинаров, видеоконференций
Наличие неформального общения, meetup
Интеграция с LMS
Учебная аналитика
Наличие сертификации
Виды сертификации
Сертификат Coursera: https://www.coursera.org/certificate/roboty-arduino
Название сертификата
Cource Certificate
Уровни сертификата
1
Признаваемость сертификатов
Сертификат о прохождении курса не принимается как зачет в университете-участнике. Сертификат о прохождении курса свидетельствует лишь о том, что вы выполнили программу онлайн-курса от университет-участника на платформе Coursera.
Наличие временных границ
Продолжительность
6 (недели)
Тип занятий (синхронность)
асинхронные
Виды оценивания
тест, творческое задание
Единица модуля
Урок
Количество модулей в курсе
6
Количество тестов (экзаменов)
6
Возможность формирования собственной траектории, индивидуализации на курсе
Операционные системы
Веб, поэтому ОС не важна
Поддерживаемые браузеры
Google Chrome Firefox Safari Internet Explorer
Поддержка лиц с ограниченными возможностями

Комментарии