«Робототехника и интернет вещей» — это практико-ориентированный курс, где школьники и студенты СПО учатся проектировать, программировать и создавать автономных роботов и умные устройства. Он состоит из трёх уровней сложности: начального, базового и продвинутого. Каждый уровень включает 4 модуля по 36 академических часов (всего 145 часов).
Обучение построено по принципу «от простого к сложному»: от основ робототехники до программирования микроконтроллеров и создания сложных робототехнических систем с компьютерным зрением. Теория сразу применяется на практике — обучающиеся собирают схемы и работают с датчиками, а итогом обучения станет собственный технологический проект — умная теплица.
Курс поможет подготовиться к соревнованиям по робототехнике и может стать началом карьеры в разработке автономных систем и интернете вещей.
Преимущества курса
Обучение бесплатное для школьников 8–11 классов и студентов колледжей в рамках проекта «Код будущего».
- Офлайн-занятия — с преподавателями в специально оборудованных классах;
- Удобный формат — легко совмещать с обучением по основному месту учебы;
- Интерактивная среда обучения: видеоуроки, презентации, симуляторы, конспекты и тесты;
- Практика на реальном оборудовании: пайка, сборка, 3D-печать деталей;
- Сертификат по окончании курса;
- Доступ к материалам курса сохраняется на 12 месяцев.
Чему вы научитесь
- Собирать простые электрические цепи и подключать датчики к микроконтроллерам
- Программировать базовые действия робота на Python
- Работать с основными компонентами: моторами, сервоприводами, ультразвуковыми датчиками и датчиками линии
- Создавать и тестировать простые автоматические системы (например, систему полива)
- Соблюдать правила безопасной работы с электроникой и инструментами
- Проектировать и собирать сложные устройства
- Писать сложные алгоритмы с использованием объектно-ориентированного программирования
- Обрабатывать данные с множества датчиков
- Работать с 3D-печатью и лазерной резкой для создания корпусов и креплений
- Интегрировать мобильные платформы (например, БВС) в систему для мониторинга и выполнения задач
- Проектировать надежные робототехнические системы
- Работать с промышленными фреймворками и профессиональными симуляторами
- Реализовывать продвинутые алгоритмы управления и навигации
- Создавать масштабируемые и безопасные автономные системы
- Руководить полным циклом разработки сложного проекта: от декомпозиции задач до подготовки итоговой документации
Для кого этот курс
Учиться могут:
- Школьники 8–11 классов
- Студенты колледжей
Формат курса
- Три уровня подготовки: начальный, базовый, продвинутый
- Продолжительность курса 145 академических часа
- Обучение — офлайн на оборудованных площадках
- Сертификат после обучения и доступ к материалам на 12 месяцев
Программа курса
Модуль 1. Введение в робототехнические системы
Тема 1.1 Введение в робототехнику. Техника безопасности
Тема 1.2 Основные характеристики робота
Тема 1.3 Классификация роботов по функциональному назначению
Текущий контроль
Тема 1.4 Архитектурные компоненты робота
Тема 1.5 Стратегии успеха победителей робототехнических фестивалей
Тема 1.6 Режимы работы роботов. Принципы разработки. Проектное занятие
Промежуточная аттестация по 1 модулю
Модуль 2. Основы взаимодействия с роботом
Тема 2.1 Основы электронной схемотехники и электроники
Тема 2.2 Чувствительные элементы и сенсоры
Тема 2.3 Движители и исполнительные механизмы
Текущий контроль
Тема 2.4 Протоколы и способы передачи данных, работа с информацией
Тема 2.5 Методы дистанционного, интерфейсного, программного и командного управления
Тема 2.6 Безопасность и контроль при взаимодействии с РТК. Проектное занятие
Промежуточная аттестация по 2 модулю
Модуль 3. Программирование базовых действий
Тема 3.1 Алгоритмы и программное обеспечение для управления робототехническими системами
Тема 3.2 Выбор режимов работы робота на основе условных операторов
Тема 3.3 Применение циклических операций в алгоритмах управления.
Текущий контроль
Тема 3.4 Получение и обработка входных данных в робототехнических системах. Автоматизация
Тема 3.5 Интеллектуальные системы. Интерпретация алгоритма в программный код
Тема 3.6 Комбинирование сенсоров, движений, условий и циклических операций. Проектное занятие
Промежуточная аттестация по 3 модулю
Модуль 4. Создание простой робототехнической системы
Тема 4.1 Выбор компонентов РТК
Тема 4.2 Разработка электронных и принципиальных схем
Тема 4.3 Создание механической части конструкции и её сборка
Текущий контроль
Тема 4.4 Программирование базовых алгоритмов перемещения. Принципы интеграции
Тема 4.5 Тестирование и отладка
Тема 4.6 Применение и совершенствование
Промежуточная аттестация по 4 модулю
Итоговый контроль
Модуль 1. Изучение компонентов робототехнических систем
Тема 1.1 Схемотехника в робототехнических системах и основы безопасной работы с электроникой и инструментами
Тема 1.2 Датчики и исполнительные устройства и механизмы
Тема 1.3 Сборка конструкции и основы 3D-моделирования и печати с правилами безопасной работы
Текущий контроль
Тема 1.4 Безопасное подключение электроники к микроконтроллеру и контроль сборки: работа с измерительными приборами и макетной платой
Тема 1.5 Тестирование и диагностика неисправностей с безопасной отладкой электрических цепей и аппаратных соединений
Тема 1.6 Сборка конструкции автоматической теплицы и проверка работоспособности компонентов. Проектное занятие
Промежуточная аттестация по 1 модулю
Модуль 2. Программирование взаимодействия
Тема 2.1 Обработка и фильтрация информации с датчиков
Тема 2.2 Автоматизация управления исполнительными устройствами и механизмами
Тема 2.3 Реализация алгоритмов движения и безопасное тестирование кода
Текущий контроль
Тема 2.4 Многопараметрическое управление робототехнической системой: расписания, пороги и обратная связь от датчиков.
Тема 2.5 Архитектура программного обеспечения системы управления на микроконтроллере и использование симуляторов
Тема 2.6 Разработка и реализация алгоритма автоматического управления процессами в умной теплице. Проектное занятие
Промежуточная аттестация по 2 модулю
Модуль 3. Алгоритмы управления роботом
Тема 3.1 Процедурное программирование в робототехнике и подпрограммы
Тема 3.2 Калибровка и фильтрация датчиков, интерфейсы их подключения и правила работы с оборудованием
Тема 3.3 Интеграция внешних устройств и библиотек с объектно-ориентированной разработкой собственных модулей управления
Текущий контроль
Тема 3.4 Реализация PID-регуляторов для управления микроклиматом системы и контроля ресурсов
Тема 3.5 Создание модульных библиотек классов для датчиков и исполнительных устройств
Тема 3.6 Разработка и реализация алгоритмов управления микроклиматом теплицы с использованием модульного подхода. Проектное занятие
Промежуточная аттестация по 3 модулю
Модуль 4. Решение прикладных задач средней сложности
Тема 4.1 Выбор узловых элементов и микроконтроллера для автоматизированной робототехнической системы
Тема 4.2 Разработка электронных и принципиальных схем подключения устройств системы
Тема 4.3 Создание механической конструкции с использованием технологий лазерной резки и 3D печати
Текущий контроль
Тема 4.4 Создание архитектуры и алгоритмов управления системой на микроконтроллере и их интерпретация в программный код
Тема 4.5 Реализация сложных алгоритмов управления микроклиматом и ресурсами РТК
Тема 4.6 Тестирование и отладка системы автоматического управления в различных сценариях эксплуатации РТК
Промежуточная аттестация по 4 модулю
Итоговый контроль
Модуль 1. Углубленное изучение робототехнических систем
Тема 1.1 Робототехнические системы. Техника безопасности
Тема 1.2 Устройства одометрии и картографирования
Тема 1.3 Исполнительные механизмы и приводы
Текущий контроль
Тема 1.4 Прецизионная механика и системы автоматизированного управления
Тема 1.5 Системы взаимодействия и коммуникации между модулями роботов, протоколы, шины данных
Тема 1.6 Схемотехника, 3D-моделирование и сборка роботизированной системы. Проектное занятие
Промежуточная аттестация по 1 модулю
Модуль 2. Продвинутые алгоритмы и навигация
Тема 2.1 Алгоритмы планирования траектории
Тема 2.2 Алгоритмы локализации, поиск собственного местоположения
Тема 2.3 Алгоритмы картографирования
Текущий контроль
Тема 2.4 Разработка автономных систем навигации в динамической среде, избегание препятствий, поиск пути
Тема 2.5 Программирование обработки данных с видеопотока для визуальной одометрии
Тема 2.6 Навигации в динамической среде, комплексная реализация SLAM. Проектное занятие
Промежуточная аттестация по 2 модулю
Модуль 3. Профессиональные инструменты и фреймворки
Тема 3.1 ROS – архитектура и основные концепции, узлы, топики, сервисы, действия
Тема 3.2 Работа с симуляторами для моделирования и тестирования роботов
Тема 3.3 Подключение микроконтроллеров. Безопасная работа с электроникой
Текущий контроль
Тема 3.4 Разработка пакетов и узлов ROS на Python
Тема 3.5 Основы DevOps для робототехники, системы контроля версий, CI/CD
Тема 3.6 Разработка и симуляция комплексного робототехнического проекта. Проектное занятие
Промежуточная аттестация по 3 модулю
Модуль 4. Комплексная проектная деятельность
Тема 4.1 Организация работы над проектом, постановка задач, распределение ролей, планирование
Тема 4.2 Разработка подсистем робота: навигация, манипуляция, восприятие
Тема 4.3 Интеграция подсистем и тестирование, декомпозиция
Текущий контроль
Тема 4.4 Проведение испытаний и отладка системы
Тема 4.5 Подготовка к соревнованиям: анализ правил, разработка стратегии. Проектная документация
Тема 4.6 Интеллектуальная система управления фермой
Промежуточная аттестация по 4 модулю
Итоговый контроль