Роботизированные и умные устройства

• Учебные задачи набора «Манипулятор»:

  • Создание алгоритмов автоматического управления (с целью перемещения объектов в пространстве и построения на плоскости изображений различных фигур);
  • Изучение основ программирования (Arduino, диалект языка С++); 
  • Механическая сборка корпусных элементов, монтаж электрических схем.

  В составе комплекта: детали корпуса, элементы крепления, исполнительные устройства, микрокомпьютер, плата расширения для подключения периферии, внешний блок питания, ПО и методическое пособие по сборке устройства и его настройке.

  Область применения:  дополнительное образование, проектная и метапредметная деятельность (физика, информатика, робототехника).

  Рекомендуемый возраст: от 11 лет (начальный уровень сложности).

Робототехнический комплекс для создания настольной модели теплицы.

Учебные задачи «Умной теплицы»:

• Механическая сборка корпусных элементов;
• Монтаж электрических схем;
• Применение датчиков для контроля параметров внутренней среды, создание алгоритмов автоматического управления этими параметрами;
• Программирование на JavaScript с использованием фреймворка NodeJS (+HTML и CSS);
• Изучение влияния на рост растений температуры, влажности почвы и освещенности.

Набор-конструктор научит: основам Web-технологий и системного администрирования, программированию, построению систем с обратной связью с использованием облачных технологий (концепция «Интернет вещей»), оптимизации условий содержания растений.

Исполнительные устройства обеспечивают: внутреннее освещение в различных спектральных диапазонах, нагрев и циркуляцию воздуха, полив грунта и проветривание.

Интерфейс «Умной теплицы» обеспечивает включение всех исполнительных устройств в ручном режиме.

Система управления обеспечивает периодическую передачу всех регистрируемых параметров в облачные сервисы и имеет возможность автоматического управления исполнительными устройствами, входящими в состав модели.

В состав комплекта «Умная теплица» входят: детали корпуса, элементы крепления, датчики, исполнительные устройства и механизмы, микрокомпьютер с платой расширения, плата драйвера силовой электроники, ПО, инструкция по сборке и запуску теплицы и инструкция по настройке компьютера (контроллера).

Область применения:  дополнительное образование, проектная и метапредметная деятельность (биология, химия, экология, физика, информатика, робототехника).

Рекомендуемый возраст: от 13 лет (высокая степень сложности).

Роботизированный комплект серии GloboRobo «SmartHouse» – это набор-конструктор для создания модели настоящего интеллектуального дома и автоматизации его процессов.

С помощью набора можно:

• освоить монтаж гидравлических и электрических схем;
• узнать, какие датчики применяются для контроля и измерения параметров внутренней и внешней среды;
• создать алгоритмы автоматического управления этими параметрами (в частности, температурой).
• познакомиться с концепцией «Интернета вещей»;
• понять, как используются возобновляемые источники энергии для обеспечения жилого помещения тепловой и электрической энергией;
• приобрести опыт проектирования инженерных систем охраны и контроля доступа;
• освоить современные принципы поддержания комфортных условий в жилом помещении.

Согласно концепции всей серии GloboRobo, набор «Умный дом» развивает следующие навыки:

• работа в  операционных системах семейства Linux, а также их администрирование;
• организация сетевого взаимодействия устройств в сетях, построенных на базе TCP/IP-протокола;
• понимание основ клиент-серверных технологий;
• понимание основ HTTP-протокола;
• событийное программирование на JavaScript с использованием фреймворка Node.JS;
• программирование микроконтроллеров;
• построение систем с обратной связью дистанционно;
• программирование Web-интерфейсов.

Расширенная версия «Умного дома» называется «Возобновляемые источники энергии» (роботизированный комплекс дополнен солнечной батареей и моделью ветрогенератора).

В собранном виде — это настольная модель дома с жилым модулем и двумя технологическими помещениями.

Варианты исполнения (в зависимости от комплектации):

• Науробо «Умный дом»
• Науробо «Возобновляемые источники энергии»

Роботизированный комплекс «Возобновляемые источники энергии»  дополнен солнечной батареей и моделью ветрогенератора.

Учебные задачи:

• Механическая сборка корпусных элементов;
• Монтаж гидравлических и электрических схем;
• Применение датчиков для технологического контроля и измерения параметров среды;
• Изучение алгоритмов автоматического управления этими параметрами.

Набор-конструктор научит: базовым принципам автоматизированного управления, использованию возобновляемых источников энергии для обеспечения жилого помещения тепловой и электрической энергией, проектированию инженерных систем охраны, контролю доступа, а также основам Web-технологий и системного администрирования, программированию на JavaScript с использованием фреймворка NodeJS (HTML+CSS), построению систем с обратной связью с использованием облачных технологий (концепция «Интернет вещей»).

Состав набора:

- комплект деталей корпуса, все необходимые элементы крепления, комплект датчиков, комплект исполнительных устройств и механизмов, комплект элементов гидравлической схемы, микрокомпьютер с платой расширения, понижающий преобразователь напряжения, плата драйвера силовой электроники, плата подключения источников энергии, блок реле, аккумулятор с платой защиты, панель солнечной батареи.

- внешний блок питания, внешний осветитель и модель ветрогенератора

- ПО и методическое пособие по сборке.

Инструкция по сборке и уникальное методическое руководство в комплекте.

Область применения: биология, физика, информатика, робототехника, проектная и метапредметная деятельность, инженерно-технический профиль.

Функционал набора: 

• Поддержание температуры в жилом модуле в заданных пределах (производить включение/отключение автоматического режима обогрева в зависимости от параметров окружающей среды;
• Накопление тепла для дальнейшего использования с использованием солнечной энергии и/или встроенного нагревателя;
• Анализ теплопотерь в узлах модели;
• Анализ энергопотребления при различных способах поддержания заданной температуры в жилом модуле;
• Создание различных алгоритмов работы модели (максимальное снижение энергопотребления, прогнозирование изменения параметров окружающей среды и т. д. );
• Накопление электроэнергии для дальнейшего функционирования модели в автономном режиме;
• Анализ эффективности использования каждого из возобновляемых источников энергии;
• Анализ влияния различных параметров окружающей среды на запас электроэнергии;
• Анализ влияния различных потребителей на расход запасенной электроэнергии;
• Моделирование работы системы охраны и контроля доступа.

Рекомендуемый возраст: от 15 лет.

Назначение: робототехнический комплекс «Метеостанция» предназначена для сбора параметров погоды и передачи через Интернет (по Wi-Fi) в сеть на платформу (GR-Pl, «Интернет вещей»).

Может работать автономно (снабжена аккумулятором). 

В состав «Метеостанции» входит:
• Флюгер (измерение направления ветра)
• Анемометр (скорость ветра)
• Плювиометр (измерение кол-ва осадков)
• Термометр (измерение температуры)
• Манометр (измерение давления)
• Гигрометр (измерение влажности) 
 

Учебные задачи «Метеостанции»:

• Организация сетевого взаимодействия устройств в сетях, построенных на базе TCP/IP-протокола;
• Понимание основ клиент-серверных технологий;         
• Понимание основ HTTP-протокола;         
• Программирование Web-интерфейсов;
• Понимание основ взаимодействия устройств с использованием облачных технологий и знакомству с концепцией «Интернет вещей»;
• Программирование на диалекте языка С в среде Arduino IDE.

Решаемые задачи:

• Получение данных от внешних датчиков о состоянии окружающей среды;
• Контроль внутреннего состояния комплекта;
• Создание алгоритмов межпроцессорного взаимодействия, направленных на оптимизацию времени автономной работы;
• Создание различных алгоритмов взаимодействия комплекта с человеком, в зависимости от различных внешних факторов (автономность питания, наличие доступа к сети Интернет и т. п. ).

Состав:

Набор-конструктор «Метеостанция» включает комплект деталей корпуса, все необходимые элементы крепления, датчик температуры, датчик атмосферного давления, датчик относительной влажности воздуха, анемометр, флюгер, плювиометр, а также датчик напряжения. Также набор содержит комплект соединительных элементов, микропроцессорный модуль, съемный накопитель данных, аккумуляторный блок, блок зарядки аккумулятора, внешний блок питания, а также ПО и методическое пособие по сборке стенда и его настройке.

Температурный диапазон от –45 до +85 

Область применения: основное общее образование, дополнительное образование, проектная и метапредметная деятельность (биология, экология, география, физика, информатика, робототехника), инженерно-технические специальности.

Рекомендуемый возраст: от 12 лет.

Набор предназначен для работы с детьми, начиная со старшего дошкольного возраста.

Из этого набора дети могут собрать модель теплицы и использовать её как основу для ведения проектной деятельности в областях таких наук, как: биология, химия, окружающий мир. Использование уникального конструктива из кубиков и других элементов конструктора ArTeC позволяет не только развивать мелкую моторику рук, но и формировать начальные навыки инженерного мышления.

Ключевой особенностью набора является возможность применять язык программирования Scratch для быстрого создания сценариев работы модели теплицы при проведении различных экспериментов, а использование различных датчиков позволяет снимать показания при проведении таких опытов.

Этот набор является прекрасной возможностью сформировать команду детей, каждый участник которой будет обладать компетенциями в своих областях знаний и, помогая друг другу, успешно решать поставленную перед ними задачу.

Роботизированный набор предназначен для понимания закономерностей движения твердого тела и развития инженерного и алгоритмического мышления.

Учебные задачи набора: 

Механическая сборка корпусных элементов; Монтаж электрических схем; Изучение основ программирования (Arduino, диалект языка С++);

Алгоритм работы устройства обеспечивает передачу телеметрических данных о  кинематических характеристиках его движения в течение аппаратно заданного времени измерений.

Набор-конструктор научит: электронике, механике, программированию и алгоритмизации, организации сбора и передачи данных от датчиков.

• Использование датчиков для контроля ориентации роботизированного устройства;
• Цифровая обработки сигналов, получаемых от датчиков;
• Взаимодействие различных элементов комплекта посредством проводных и беспроводных протоколов передачи данных;
• Проведение экспериментов по физике (высокая степень сложности, раздел «Механика»).

  Состав набора:

  Корпус устройства в собранном виде представляет собой сферу, внутри которой размещается рама с установленными на ней платой микроконтроллера, платой расширения, аккумулятором и системой бесконтактного включения.

  Кроме того, в состав набора входят: механическое устройство, содержащее в себе электродвигатель и позволяющее осуществлять механические колебания внутри сферы, блок питания (зарядка), ПО и методическое пособие по сборке устройства, его настройке и использованию.

  Методическое пособие содержит следующие материалы:

• Состав набора, устройство изделия и интерпретация получаемых данных;
• Эксперименты для ознакомления с устройством «Науробо»;
• Использование устройства «Науробо» для проведения физических экспериментов;
• Методика организации занятий в учреждении дополнительного образования.

• Область применения: дополнительное образование, проектная и метапредметная деятельность (физика, информатика, робототехника).

  Рекомендуемый возраст: от 15 лет.

   

Учебные задачи демонстрационного набора: развитие навыков конструирования в процессе сборки различных моделей мостов, в том числе и разводного моста, экспериментальное изучение статики на основе измерения усилий сжатия и растяжения, возникающих в элементах моделей мостов и фермовых конструкций, изучение явления резонанса и зависимости резонансных частот колебаний от прочностных характеристик моделей мостов.

Сборка моделей мостов и фермовых конструкций осуществляется из деталей блочного конструктора с объемным соединением элементов. Детали для сборки модельных конструкций изготовлены из пластика и соединяются друг с другом как непосредственно с помощью системы выступов – отверстий специальной формы, так и с помощью отдельных соединительных деталей.
Деталь представляет собой соединенные в одной плоскости базовые крепящие элементы.
Ассортимент и количество элементов блочного конструктора обеспечивают сборку модели разводного моста и модели моста с изменяемой жесткостью. Модель разводного моста имеет противовесы, обеспечивающие отсутствие усилий при разведении моста и нахождение его в разведенном состоянии без какой-либо дополнительной фиксации.

Модель моста с изменяемой жесткостью обеспечивает быструю установку на полотно моста съемной фермовой конструкции.

Кроме того, обеспечивается сборка 2-х фермовых конструкций различного типа с шарнирным соединением линейных элементов между собой. Одна из фермовых конструкций имеет дополнительные вставные элементы для изменения углов стыковки элементов. Каждый линейный элемент фермовой конструкции обеспечивает вставку в него датчика силы с целью измерения характера усилия (сжатие/растяжение) и величины усилия в данном линейном элементе при нагружении фермы.
Фермовые конструкции устанавливаются на подставки (опоры), которые также изготавливаются из элементов блочного конструктора. Подставки связаны между собой горизонтальной стяжкой и обеспечивают подъем нижней точки фермы от стола на заданную высоту.

Виброгенератор питается от генератора и комплектуется переходным элементом, так чтобы его шток служил одной из опор модели моста.

Программное обеспечение позволяет одновременно регистрировать сигналы от 3-х датчиков силы в виде зависимости силы от времени. Для датчика ускорения ПО обеспечивает переключение диапазонов, выбор режима вывода данных (без фильтрации/с фильтрацией) и представление данных на мониторе в виде зависимости ускорения от времени.

Методическое руководство содержит инструкции по сборке моделей мостов и фермовых конструкций, а также описание методики проведения экспериментов, алгоритмов получения данных и их обработки.

Область применения: основное общее образование, дополнительное образование, проектная и метапредметная деятельность (физика, информатика, робототехника), инженерно-технические специальности.

В состав набора входят следующие элементы:

• комплект элементов блочного конструктора
• цифровой датчик силы – 3 шт.
• цифровой датчик ускорения трехкоординатный
• виброгенератор
• генератор
• флеш-накопитель с ПО
• методическое пособие
• комплект контейнеров для хранения набора.

Роботизированный комплект НАУРОБО "Умная гидропоника"

Области знаний и применение
Позволяет получить навыки биологического культивирования растений, получить опыт в области программирования, робототехники, взаимодействия с электронными устройствами в рамках концепции «Интернета вещей».

Чему научится ребёнок
Получаемые навыки:
 — Выращивание растений в беспочвенной среде (с помощью питательного раствора);
 — Опыт программирования и автоматизации процессов поддержания оптимальных условий в климатической камере;
 — Основы робототехники, электротехники по обслуживанию системы с микрокомпьютером и исполнительными устройствами;
 — Основы сетевого администрирования микрокомпьютера с ОС семейства Linux;
 — Взаимодействие с «облачным» сервисом для аккумулирования данных и управления установкой удалённо в рамках концепции «Интернета вещей»;
 — Возможность самостоятельного перепрограммирования установки на языке JavaScript (модель «клиент-сервер»).

Способ работы
Групповые занятия в составе по 3-4 человека.

Состав
Собранная модель гидропонной климатической камеры, включающая в себя:
 — Каркас из оргстекла со съёмной дверцей;
 — Гидравлическую систему с мембранным насосом, комплекта соединительных шлангов;
 — Пластиковый лоток с крышкой для питательного раствора;
 — Пластиковый лоток для размещения горшочков с выращиваемыми растениями;
 — Проточный нагреватель воздуха с заслонкой;
 — Потолочный RGB-осветитель;
 — Комплект цифровых измерительных датчиков: температуры, освещённости, электропроводности, pH;
 — Микрокомпьютер под управлением ОС семейства Linux;
 — Плату силовой электроники;
 — Жидкокристаллический символьный экран;
 — Веб-камеру;

Методическое сопровождение
Комплект поставки включает в себя руководство по эксплуатации на русском языке с описанием основных принципов работы модели, способах её настройки и методах проведения экспериментов.
Дополнительно, в комплект поставки входит методическое руководство на настройке микрокомпьютера для возможности самостоятельной переустановки системы и управляющей программы.
 

Примеры экспериментов
 — Выращивание биологических культур (по выбору преподавателя) при оптимальных условиях;
 — Выращивание тех же культур в условиях, когда один или несколько внешних параметров (свет, интенсивность циркуляции питательного раствора) умышленно ухудшены;
 — Фиксация результатов для «оптимальных» и «неоптимальных» сценариев, составление статистики на основе собранных данных (графики показаний датчиков, кадры со встроенной веб-камеры).