Executor Robot Executor's Befehlssystem Roboterbewegungsbefehle: oben, unten, links, rechts Der Roboter bewegt eine Zelle nach oben, unten, links, rechts. Der Befehl zum Übermalen - malt die Zelle, in der der Roboter steht. Prüfung der Wahrheit der Bedingung: frei von oben, frei von unten, frei links, frei rechts Der Roboter prüft die Richtigkeit der Bedingung, dass sich in der Nähe der Zelle, in der sich der Roboter befindet, keine Wand befindet. Sie können die Notation zusammengesetzter Bedingungen verwenden, die durch logische Operationen AND, OR, NOT gebildet werden.
Performer Robot Direkte Bearbeitung der Situation Alle Befehle zur Bearbeitung der Umgebung werden mit der Maus ausgeführt: Wand aufsetzen / entfernen - auf den Rand zwischen den Zellen klicken, Zelle anmalen / löschen - auf die Zelle klicken, den Roboter bewegen - ziehen es in die gewünschte Zelle.
Executor Roboter Roboter-Menübefehle Roboterfeld anzeigen Macht das Roboter-Beobachtungsfenster sichtbar. Druckeinstellung Erstellt eine PDF-Datei der aktuellen Einstellung in Farbe oder Schwarzweiß. Einrichtungsgegenstände in Datei speichern Erstellt eine Textdatei, die die Einrichtungsgegenstände im internen *.fil-Format beschreibt. Diese Datei kann später als Ausgangseinstellung (Befehl Starteinstellung ändern) oder beim Bearbeiten der Ausgangseinstellung (Befehl Öffnen im Fenster Ausgangseinstellung) geladen werden. Als Startumgebung ändern Setzt einen neuen Namen für die Startumgebungsdatei (über den Standarddialog) und lädt eine neue Startumgebung. Zurück zur Starteinstellung Macht die Starteinstellung aktuell.
Performer Robot Bild der aktuellen Situation im Beobachtungsfenster Das Bild der aktuellen Situation wird immer komplett im Arbeitsbereich des Beobachtungsfensters des Roboters platziert. Der Hintergrund des Arbeitsbereichs ist grün. Gefüllte Zellen sind grau. Zwischen den Zellen befinden sich dünne schwarze Linien. Wände mit dicken gelben Linien gezeichnet. In der Zelle des Arbeitsbereichs des Beobachtungsfensters wird der Roboter durch eine Raute dargestellt.
Beispiel eines Performer-Roboters 1. Lassen Sie uns einen Algorithmus namens "Knight's Move" zusammenstellen, damit der Roboter von Punkt A zu Punkt B gelangt (Abb. 3). Der Algorithmus sieht wie folgt aus (Abb. 4.). Nach seiner Ausführung bewegt sich der Roboter zum gewünschten Punkt (Abb. 5). Ein in der Sprache des Darstellers geschriebener Algorithmus wird als Programm bezeichnet. Abb. 3 Abb. 4 Abb. 5
Kennenlernen des Programms Kumir, das die Grundlagen der Programmierung beherrscht.
Darin können die Schüler praktische Fähigkeiten beim Erstellen und Debuggen eines Algorithmus erwerben, indem sie mit Performern wie Robot, Draftsman, Aquarius, Grasshopper, Turtle arbeiten.
Beim Studium einer der schwierigsten Fächer der Informatik "Algorithmen und Programmierung".
Zweck der Entwicklung :
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Vorschau:
Methodenentwicklung in der Informatik.
Thema: "Performer Robot im Kumir-Programm im Informatikunterricht"
Lehrer für Technik "Informatik und IKT"
Erläuterungen
Entwicklungsziel: die Möglichkeiten der Programmierung am Beispiel eines bestimmten ausführenden Roboters unter Verwendung der IDC-Umgebung zu studieren; praktische Fähigkeiten zu vermitteln, um mit dem Darsteller zu arbeiten.
Methodische Entwicklungzusammengestellt für den InformatikunterrichtÜben am Computer: Arbeit mit dem Trainings-Executor von Algorithmen; Erstellen von linearen, verzweigten und zyklischen Algorithmen zur Ausführung der Steuerung; Zusammenstellung von Algorithmen mit komplexer Struktur; die Verwendung von Hilfsalgorithmen (Prozeduren, Unterprogramme).
Schüler sollten wissen:
- Was ist ein Darsteller; SKI-Roboter, Roboter-Performer-Umgebung;
- was ist ein Algorithmus;was sind die Haupteigenschaften des Algorithmus;
- Methoden zum Schreiben von Algorithmen: Blockdiagramme, pädagogische algorithmische Sprache;grundlegende algorithmische Konstruktionen: Folgen, Verzweigung, Schleife; Strukturen
- Algorithmen; ⇒ Zuordnung von Hilfsalgorithmen; Technologien zum Aufbau komplexer Algorithmen:
Studierende sollten in der Lage sein:
- Beschreibungen von Algorithmen in pädagogischer algorithmischer Sprache verstehen;
- den Algorithmus für einen bekannten Performer verfolgen;
- Verfassen von linearen, verzweigten und zyklischen Steuerungsalgorithmen für den ausführenden Roboter; Unteraufgaben hervorheben; Hilfsalgorithmen definieren und verwenden.
Lektion 1 (2 Stunden) Lektion 1.
Künstler Roboter.Befehlssystem des Vollstreckers.
Unterrichtsplan.
- Beschreibung des SKI des Darstellers, der Umgebung des Darstellers.
2. Analyse typischer Algorithmen des Roboters.
Während der Klassen.
Betrachten Sie die Beschreibung des Darstellers.
Künstlerumgebung: Performer Der Roboter ist in der Lage, durch ein Labyrinth zu navigieren, das auf einer in Zellen unterteilten Ebene gezeichnet ist.
SKI-Roboter : einfache Befehle: hoch, runter, links, rechts, malen.
Boolesche Befehle: (Bedingungsprüfung)
oben frei unten frei
links frei rechts frei.
Logische Verknüpfungen: UND, NICHT, ODER:
Beispiel: (Nicht links frei) oder (Nicht rechts frei)
Verzweigungsbefehl: Schleifenbefehl:
Wenn die Bedingung dann nts while Bedingung
Befehlsserie Befehlsserie
alle kts
(In den KIMs von 2009 unterschieden sich die Roboterbefehle von den üblichen Kindern, was dazu führte, dass Verwechslung :)
Verzweigungsbefehl: Schleifenbefehl:
Wenn die Bedingung dann nts, während die Bedingung zu tun ist
Befehlsserie Befehlsserie
Ende Ende
Gesamtansicht des Kumir-Programmfensters. Grafische Umgebung des Roboters:
In den KMGs der Demoversion 2010 wurde das Befehlsformat geändert in gewohnheitsmäßig
Verfahren zur Algorithmuserstellung:
1.Teams Tools -Startumgebung bearbeitenZeichnen Sie Wände auf dem Roboterfeld und setzen Sie den Roboter in seine Ausgangsposition.
2.Teams Roboter - Startumgebung änderndie neue Umgebung behalten.
3.Teams Einfügen - Roboter verwendenden Ausführenden angeben.
4.Notieren Sie im Dokumentfenster den Algorithmus über das Menü Einfügung.
5. Verwenden der Ausführungsbefehle - Führen Sie die Ausführung kontinuierlich (oder Schritt für Schritt) aus, um den Algorithmus auszuführen.
6. Betrachten Sie das Ergebnis des Algorithmus und debuggen Sie ihn gegebenenfalls.
Lektion 1 (2 Stunden) Lektion 2.
Praktische Arbeit "Aufstellen linearer Algorithmen".
Aufgaben: 1. Roboter an einem beliebigen Punkt im Feld. Malen Sie über die Zelle oberhalb, unterhalb und rechts von der ursprünglichen Position.
- Ein Roboter an einem beliebigen Punkt im Feld. Verschieben Sie die Zellen des Roboters 4 nach rechts, indem Sie sie übermalen.
- Erstellen Sie eine neue Startumgebung, indem Sie ein Quadrat mit einer Seite von 4 Zellen auf das Brett zeichnen. Speichern Sie die Einstellung als Ausgangspunkt.
- Erstellen Sie eine neue Ausgangsumgebung, indem Sie einen Korridor mit Gehwegen in die Wände auf dem Spielfeld zeichnen. Speichern Sie die Einrichtung als obst2.fil. Ändern Sie die Startumgebung in die neu erstellte.
Lektion 2 (2 Stunden) Lektion 1.
Thema : Verzweigung und sequentielle Verfeinerung des Algorithmus.
Analyse von KMG-Aufgaben mit dem Robot Performer.
Roboter verwenden
Alg Kim 2009
früh
wenn nicht frei von unten
dann rechts
alle
wenn nicht frei von unten
dann rechts
alle
wenn nicht frei von unten
dann rechts
alle
con
Roboter verwenden
Alg Kim 2010
früh
wenn nicht frei von unten
dann rechts
alle
wenn nicht frei von unten
dann rechts
alle
wenn nicht frei von unten
dann rechts
alle
con
Etc. Sklave. Nr. 14. Kompilieren und Debuggen von Verzweigungsalgorithmen
Aufgaben. Siehe Anhang.
Lektion 3. Zyklische Algorithmen. Lektion 1-2
Ziel: die Essenz des Konzepts eines Zyklus in Algorithmen aufzudecken, die Formen des Schreibens von Zyklen für Algorithmen aufzuzeigen, die Fähigkeiten zu vermitteln, zyklische Algorithmen zu erstellen und zu schreiben.
Etc. Sklave. Nr. 15. Kompilieren und Debuggen von zyklischen Algorithmen
1. Erstellen Sie einen Algorithmus, der alle inneren Zellen neben der Wand malt.
Roboter verwenden
Algen
früh
nts so weit rechts ist frei
übermalen; Nach rechts
kts
nts während unten ist kostenlos
übermalen; Nieder
kts
nts bis der Boden frei ist
übermalen; Nach links
kts
con
2. Erstellen Sie einen Algorithmus, der alle Zellen zwischen dem Roboter und der Wand malt. Der Abstand zur Wand ist unbekannt.
Roboter verwenden
Algen
früh
nts so weit rechts ist frei
Nach rechts; übermalen
kts
con
3. Erstellen Sie einen Algorithmus, der alle Zellen zwischen den beiden Wänden malt.
Roboter verwenden
alg uch3
früh
nts bis (nicht von oben frei) oder (nicht von unten frei)
Nach rechts
if (nicht frei von oben) und (nicht von unten frei)
dann
übermalen
alle
kts
con
4. Erstellen Sie einen Algorithmus, der alle Zellen um die rechteckige Wand herum malt.
alg uch4
früh
übermalen; nach oben
nts noch nicht rechts frei
übermalen;
kts
übermalen; richtig
nts bis der Boden frei ist
übermalen, rechts;
kts
übermalen; runter
nts noch nicht freigelassen
übermalen; nach unten;
kts
übermalen; links
nts bis die Spitze frei ist
übermalen; Nach links;
kts
con
Roboter verwenden
alg uch5
früh
Nach rechts
nts bis der Boden frei ist
übermalen; Nach rechts
kts
übermalen; Nieder
nts so weit links ist frei
übermalen; Nach links
kts
nts noch nicht freigelassen
übermalen; Nieder
kts
übermalen; links; übermalen; hoch;
nts bis die Spitze frei ist
übermalen; hoch
kts
nts bis die Spitze frei ist
übermalen; Nach links
kts
con
Lektion 4 Lektion 1
Hilfsalgorithmen.
Ziel: Einführung in das Konzept der Haupt- und Hilfsalgorithmen; die Regeln für die Verwendung des Hilfsalgorithmus erklären; Zerlegen Sie Beispiele von Algorithmen, die das Auxiliar verwenden.
Unterrichtsplan
1. Einführung neuer Begriffe (Haupt- und Hilfsalgorithmus, Aufruf) und Erläuterung neuer Konzepte.
2. Analyse von Beispielen zur Lösung von Problemen mit Hilfe eines Hilfsalgorithmus.
Bei der Lösung einiger Probleme ist es praktisch, sie in kleinere Teilaufgaben zu zerlegen, von denen jede als unabhängiger Algorithmus formalisiert werden kann. Dabei wird zunächst ein sogenannter Hauptalgorithmus erstellt, bei dem Aufrufe von Hilfsalgorithmen verwendet werden, um später hinzukommende Teilaufgaben zu lösen. Diese Lösung heißtnach der Methode der sequentiellen Verfeinerung.Es ermöglicht einer Gruppe von Programmierern, an einem Projekt zu arbeiten, wobei jeder seine eigene Teilaufgabe löst.
Bei der Problemlösung kann jeder Hilfsalgorithmus bei Bedarf in kleinere Hilfsalgorithmen zerlegt werden.
Der Befehl zur Ausführung des Hilfsalgorithmus heißt Herausforderung und wird in den Hauptteil des Hauptalgorithmus geschrieben.
Ein und derselbe Algorithmus kann in Bezug auf andere Algorithmen als Haupt- und Hilfsalgorithmus betrachtet werden. In einer algorithmischen Sprache wird zuerst der Hauptalgorithmus geschrieben, gefolgt von Hilfsalgorithmen.
Aufgabe 1:
Der Roboter befindet sich in der oberen linken Ecke des Feldes. Es gibt keine Wände oder bemalten Zellen. Erstellen Sie einen Algorithmus mit einem Hilfsalgorithmus, der vier Kreuze auf einer horizontalen Linie zeichnet. Die Endposition des Roboters kann beliebig sein.
Lösung
Parsing auf dem Board:
Aufgabe 2. Der Roboter befindet sich in der oberen linken Ecke des Feldes. Es gibt keine Wände oder bemalten Zellen. Erstellen Sie einen Algorithmus, der ein 8 x 8 Quadrat in einem Schachbrettmuster einfärbt. Die endgültige Position des Roboters kann beliebig sein.
Lektion 4 Lektion 2
Praktische Arbeit am PC "Problemlösung mit Hilfsalgorithmen".
Ziel : praktische Fähigkeiten in der Konstruktion von Algorithmen durch die Methode der sequentiellen Verfeinerung zu vermitteln.
Unterrichtsplan
1. Die Aufgabe findet vollständig auf dem PC statt. Die Schüler erhalten Aufgaben und führen sie in der Kumir-Softwareumgebung aus. Ergebnisse Die Arbeit wird zur späteren Überprüfung als Dateien gespeichert.
Aufgabe 1 ... Der Roboter befindet sich in der unteren linken Ecke des Feldes. Es gibt keine Wände oder bemalten Zellen. Erstellen Sie einen Algorithmus, der 6 vertikale Streifen der gleichen Länge in 6 Zellen malt. Die Endposition des Roboters kann beliebig sein.
Aufgabe2 Erstellen Sie mit den Hilfsfunktionen einen Algorithmus zum Malen der Zellen, die die Zahl 1212 bilden.
Hausaufgaben: Überlegen Sie einen Algorithmus, der das folgende Bild zeichnet: Verwenden Sie zwei Hilfsalgorithmen, um das Problem zu lösen.
Lektion 5 Lektion 1-2
Prüfung
"Entwurf eines Algorithmus in der Umgebung des Roboter-Executors."
Ziel: Überprüfen Sie die gewonnenen Erkenntnisse zur Erstellung und Analysefähigkeit von Algorithmen in der Kumir-Softwareumgebung.
Die Aufgaben für den Test sind nach Schwierigkeitsgraden unterteilt und umfassen 3 Aufgaben mit dem Robot Performer (Aufgaben 1 und 2 — für Verzweigungen und Schleifen, Aufgabe 3 — für die Verwendung eines Hilfsalgorithmus). Die Texte der Aufgaben sind im Anhang angegeben.
Die Anfangs- und Endeinstellungen sowie die erstellten Algorithmen werden als Datei aufgezeichnet.
Die Note richtet sich nach dem Schwierigkeitsgrad der Aufgabe. Der Student hat das Recht, die Art der Aufgabenstellung selbst zu wählen.
Idol-Programm
Künstler Roboter
Wer ist Performer-Roboter?
- Stellen Sie sich ein kariertes Feld (wie ein Blatt eines karierten Notizbuchs) vor, auf dem sich ein Objekt befindet, das wir einen Roboter nennen. Mit speziellen Befehlen können wir diesen Roboter steuern - bewegen Sie ihn um die Zellen herum, malen Sie über die Zellen. Und in den meisten Fällen besteht unsere Aufgabe darin, ein solches Programm für den Roboter zu schreiben, mit dem er bestimmte Zellen übermalt.
Einrichten der Idol-Umgebung für den Performer-Roboter
- Das laufende Programm Idol sieht so aus.
Startumgebung des Roboters
- Bevor mit der Ausführung des Programms begonnen wird, muss die Startsituation für den Roboter-Performer eingestellt werden. Dies bedeutet, den Roboter in die gewünschte Position zu bringen, die Wände anzuordnen, die erforderlichen Zellen zu bemalen usw. Dieser Schritt ist sehr wichtig. Wenn Sie es ignorieren, funktioniert das Programm möglicherweise nicht richtig oder wird sogar abnormal beendet.
Drücken Sie Einrichtung bearbeiten
Künstler Roboter. Einfache Befehle.
- hoch
- Nieder
- Nach links
- Nach rechts
- übermalen
Das Ergebnis der Ausführung dieser Befehle ist aus ihrem Namen ersichtlich:
- nach oben - bewege den Roboter ein Feld nach oben
- nach unten – bewege den Roboter ein Feld nach unten
- left - bewege den Roboter ein Feld nach links
- rechts - bewege den Roboter ein Feld nach rechts
- Übermalen - Übermalen Sie die aktuelle Zelle (die Zelle, in der sich der Roboter befindet).
Beispiel für einen Algorithmus
- Zuerst müssen Sie den Satz schreiben:
- benutzen Roboter
Wenn Sie wissen, wie viele Zellen Sie übermalen müssen, lautet der Lösungsalgorithmus wie folgt!
Aufgabennummer 1
- Schreiben Sie ein Programm, um das folgende Problem zu lösen, wenn Sie wissen, wie viele Zellen Sie bemalen müssen
Fahrräder
- 1. Zyklus mit Zähler Es wird verwendet, wenn im Voraus bekannt ist, wie viele Wiederholungen durchgeführt werden müssen.
nts mal
…
kts
Hier müssen wir die Anzahl der Wiederholungen (Zahl) und die Befehle angeben, die wiederholt werden. Die Befehle, die in der Schleife wiederholt werden, heißen der Körper des Zyklus.
Aufgabennummer 2
- Schreiben Sie ein Programm, um das folgende Problem mit einer Zählerschleife zu lösen
- 2. Schleife mit Bedingung solange die Bedingung wahr ist - die Schleife wird ausgeführt, wenn falsch nicht wahr ist
- Der Executor Robot hat mehrere Bedingungen
frei von oben
von unten frei
frei gelassen
richtig frei
obere Wand
untere Wand
linke Wand
rechte Wand
- Partikel können verwendet werden: NICHT, UND, ODER
Bedingte Schleifenstruktur
nc tschüss richtig frei
Nach rechts
übermalen
kts
Aufgabennummer 3
- Schreiben Sie ein Programm, um das folgende Problem mithilfe einer bedingten Schleife zu lösen:
Aufgabennummer 4
- Schreiben Sie ein Programm, um das folgende Problem mit Hilfe von Bedingungsschleifen zu lösen:
Probleme lösen:
- 2. Der Roboter muss durch Überstreichen der Wände von der Startposition in die Endposition überführt werden
Aufgabennummer 5
- Auf dem endlosen Feld befindet sich eine horizontale Wand. Die Länge der Mauer ist unbekannt. Der Roboter befindet sich an seinem linken Ende oben auf der Wand. Die Abbildung zeigt die Position des Roboters relativ zur Wand (der Roboter ist mit dem Buchstaben "P" gekennzeichnet):
Antwort auf Aufgabe Nummer 5
- nts bis (unten frei)
übermalen
Der Zyklusbeginn (nts) und die Bedingung (noch nicht (frei von unten)) werden in eine Zeile geschrieben.
Entwurf wenn
- oben frei unten frei links frei rechts frei
- Diese Befehle können in Verbindung mit der Bedingung verwendet werden "wenn" das sieht so aus:
- wenn Kondition dann
- Befehlsfolge
- Um beispielsweise eine Zelle nach rechts zu verschieben, wenn rechts keine Wand ist, und die Zelle zu malen, können Sie den folgenden Algorithmus verwenden:
- wenn das Recht dann frei ist
- Nach rechts
- übermalen
Aufgabennummer 7
Die Länge der Mauern ist unbekannt.
Antwort auf Aufgabe Nummer 7
bis die Spitze frei ist
übermalen
Nach rechts
solange die Spitze frei ist
Nach rechts
während rechts frei ist
übermalen
Nach rechts
bis das Recht frei ist
übermalen
Nieder
während rechts frei ist
Nieder
bis das Recht frei ist
übermalen
Nieder
Aufgabennummer 8
Die Länge der Mauern ist unbekannt.
Jede Wand hat genau einen Durchgang, die genaue Lage des Durchgangs und seine Breite sind unbekannt.
Antwort auf Aufgabe Nummer 8
solange die Spitze frei ist
bis die Spitze frei ist
übermalen
solange die Spitze frei ist
bis die Spitze frei ist
übermalen
bis der Boden frei ist
übermalen
solange der Boden frei ist
bis der Boden frei ist
übermalen
Aufgabennummer 9
Die Länge der Mauern ist unbekannt.
Jede Wand hat genau einen Durchgang, die genaue Lage des Durchgangs und seine Breite sind unbekannt.
Antwort auf Aufgabe Nummer 9
solange der Boden frei ist
bis der Boden frei ist
übermalen
solange der Boden frei ist
bis der Boden frei ist
übermalen
bis die Spitze frei ist
übermalen
solange die Spitze frei ist
bis die Spitze frei ist
übermalen
Aufgabennummer 10
Die Länge der Mauern ist unbekannt.
Jede Wand hat genau einen Durchgang, die genaue Lage des Durchgangs und seine Breite sind unbekannt.
Antwort auf Aufgabennummer 10
solange die linke frei ist
bis frei
übermalen
solange die linke frei ist
bis frei
übermalen
bis das Recht frei ist
übermalen
während rechts frei ist
bis das Recht frei ist
übermalen
Aufgabennummer 11
Die Länge der Mauern ist unbekannt.
Jede Wand hat genau einen Durchgang, die genaue Lage des Durchgangs und seine Breite sind unbekannt.
Antwort auf Aufgabe Nummer 11
bis die Spitze frei ist
bis die Spitze frei ist
übermalen
solange der Boden frei ist
bis die Spitze frei ist
übermalen
Aufgabennummer 12
Es gibt eine Treppe auf dem endlosen Feld. Zuerst geht die Treppe von rechts nach links runter, dann von links nach rechts runter. Die Höhe jeder Stufe beträgt eine Zelle, die Breite beträgt zwei Zellen. Der Roboter befindet sich rechts von der obersten Sprosse der Treppe. Die Anzahl der Schritte nach links und die Anzahl der Schritte nach rechts ist unbekannt. Die Abbildung zeigt eine der Möglichkeiten, die Leiter und den Roboter zu platzieren (der Roboter ist mit dem Buchstaben "P" gekennzeichnet).
Antwort auf Aufgabe Nummer 12
Wir gehen von rechts nach links unter der Treppe hinunter, bis wir die Abzweigung der Treppe erreichen:
nts während unten ist kostenlos
Nieder
Nach links
Nach links
Wir gehen zum Ende der absteigenden Treppe hinunter und übermalen die notwendigen Zellen auf dem Weg:
nts noch nicht freigelassen
übermalen
Nach rechts
übermalen
Nach rechts
Nieder
Antwort auf Aufgabe Nr. 13
nts so weit links ist frei
übermalen
Nach links
hoch
nts noch nicht freigelassen
übermalen
hoch
Aufgabennummer 14
Das unendliche Feld hat ein von Wänden begrenztes Rechteck. Die Längen der Seiten des Rechtecks sind unbekannt. Der Roboter befindet sich in einem Rechteck. Die Abbildung zeigt eine der Möglichkeiten, die Wände und den Roboter anzuordnen (der Roboter ist mit dem Buchstaben "P" gekennzeichnet).
Antwort auf Aufgabe Nummer 14
während rechts frei ist
Nach rechts
solange die Spitze frei ist
hoch
übermalen
nts so weit links ist frei
Nach links
übermalen
Antwort auf Aufgabe Nummer 15
während rechts frei ist
übermalen
Nach rechts
solange der Boden frei ist
übermalen
Nieder
übermalen
bis (unten frei)
Nach links
Nieder
bis (rechts frei)
übermalen
Nieder
übermalen
Nach rechts
bis (oben frei)
übermalen
Nach rechts
Antwort auf Aufgabe Nummer 16
bis das Recht frei ist
übermalen
Nieder
übermalen
Nach rechts
bis die Spitze frei ist
übermalen
Nach rechts
solange die Spitze frei ist
hoch
während rechts frei ist
übermalen
Nach rechts
bis das Recht frei ist
übermalen
Nieder
Der gesamte Prozess besteht aus zwei Phasen: Montage und Programmierung. Der Bau eines guten Roboters erfordert Kenntnisse in der Mechanik. Um den Roboter für bestimmte Aktionen zu programmieren, müssen Sie die Sprache kennen, die das Motherboard oder der Programmblock verstehen. Schulkenntnisse in Informatik sind hier unabdingbar.
Wo bekommt man das Material?
Zuerst müssen Sie entscheiden, wie Sie den Roboter zusammenbauen möchten: aus vorgefertigten Bausätzen oder wählen Sie selbst Materialien aus. Der Vorteil des Bausatzes besteht darin, dass Sie nicht einzeln nach Teilen suchen müssen. Meistens können mehrere Geräte aus einem Set zusammengestellt werden.
Eine Struktur, die nicht aus einem vorgefertigten Set zusammengesetzt ist, wird als offenes System bezeichnet. Es hat auch seine Vorteile: Ihr Roboter wird ein Individuum und Sie selbst können das Design verbessern. Aber verbringen Sie definitiv mehr Zeit und Mühe.
Woraus besteht ein Roboter?
Gehäuse - Metall oder Kunststoff "Karosserie" an dem die restlichen Teile befestigt sind. Jeder Roboter hat eine Energiequelle - Batterien oder Akkus. Je nachdem, welche Aufgabe der Roboter ausführen soll, werden Sensoren ausgewählt: Sie können Farbe und Licht erkennen und auf Berührungen reagieren.
Um den Roboter in Bewegung zu setzen, braucht man Motoren. "Kopf" der gesamte Mechanismus - ein Motherboard oder ein Softwareblock. Mit ihrer Hilfe verbindet sich der Roboter mit einem Computer und erhält eine Reihe von Aufgaben.
Wie bringt man ihn dazu, etwas zu tun?
Damit ein Roboter eine Aktion ausführen kann, müssen Sie ein Computerprogramm erstellen. Die Komplexität dieses Schrittes hängt von der Montage ab. Wird der Roboter aus einem Lego Mindstorms- oder mBot-Set zusammengebaut, kommen auch Kinder mit ihrer Software zurecht.
Wenn Sie selbst einen Roboter bauen, müssen Sie die Grundlagen der Programmierung und die Sprache lernen, in der Sie das Programm schreiben werden, z. B. C++.
Warum kann es sein, dass der Roboter das Programm nicht abschließt?
Wenn er an einem neuen Ort ankommt, kann er sich verlaufen und das Programm falsch ausführen. Damit der Roboter alles richtig macht, müssen die Sensoren justiert werden. Beispielsweise kann eine zu helle Beleuchtung eine ausreichende Farberkennung verhindern. Je nach Untergrund, auf dem sich der Roboter bewegt, wird die Leistung der Motoren geregelt.
Kann ich in der Schule Bauen und Programmieren lernen?
Obwohl Robotik nicht auf dem Lehrplan der Schule steht, können Physik- und Informatiklehrer einem Kind das Zusammenbauen und Programmieren beibringen. In Belgorod haben einige Schulen Clubs, in denen Roboter hergestellt werden.
„Nach dem Unterricht bei Physik- und Informatiklehrern lernen wir Programmieren. Wir wissen bereits, wie man in LegoMindstorms und Robolab arbeitet ( Software für Roboter - ca. Hrsg.). Außerdem lernen wir manchmal, 3D-Zeichnungen von Teilen anzufertigen“, sagten die Schüler des Jugendinternats Belgorod Engineering und die Teilnehmer des „RoboFest-2018“. Anton Pershin und Dmitry Chernov.
Wo kann man neben der Schule Robotik-Ingenieur werden?
Die Ingenieurschule von BelSU hat eine Klasse, in der sie das Zusammenbauen und Programmieren von Robotern unterrichten. 2017 wurde in Belgorod das „Quantorium“ eröffnet, in dem Schülern ab neun Jahren Robotik beigebracht wird.
Um ein echter Robotik-Ingenieur zu werden, können Sie sich in der Robotik-Abteilung einschreiben. In Belgorod gibt es noch keine solchen Leute, aber in BSTU benannt nach Schuchow hat eine Abteilung für technische Kybernetik. Seine Studenten gewinnen Preise bei den Allrussischen Robotik-Wettbewerben.
Können Sie selbst lernen?
Ja. Es gibt viele Ressourcen im Internet, in denen Sie lernen können, was man baut und wie man einen Roboter programmiert.
Wird der Roboter nützlich sein?
Es kann an alltägliche Aufgaben angepasst und als Assistent im Haus verwendet werden. Im Internet gibt es viele Beispiele von Heimerfindern, die Roboter zum Backen von Pfannkuchen oder zum Putzen einer Wohnung herstellen.
Wie können Sie Ihren Erfolg bei der Herstellung von Robotern beweisen?
Nehmen Sie an Wettbewerben wie dem RoboFest teil. Je nach Alter und Richtung gibt es für sie unterschiedliche Nominierungen. Grundsätzlich hat jeder Robotertyp eine Schiene, auf der er Aufgaben ausführt: einen Würfel erobern oder eine Linie zeichnen. Es gibt auch statische Systeme, in denen Juroren die Präsentation des Projekts und die Arbeit der Mechanismen bewerten.
In der Regel kommen die Teilnehmer mit montierten Robotern zum Wettbewerb und verbringen während der Vorbereitung nur Zeit damit, die Sensoren zu kalibrieren und das Programm anzupassen.
Die Redaktion ist dankbar für die Mithilfe bei der Erstellung des Materials der Teilnehmer des "RoboFest-2018" Dmitry Agafonov, Dmitry Chernov, Anton Pershin und Danila Migrina.
Natalia Malykhina
Executor Control Roboter im KUMIR-SystemDer Roboter existiert in einer bestimmten Umgebung (rechteckiges Schachbrettfeld). Zwischen einigen Zellen des Feldes können sich Wände befinden. Einige Zellen können übermalt werden (Abb. 3.11).
Der Roboter nimmt genau ein Feld des Feldes ein.
Durch die Befehle nach oben, unten, links und rechts bewegt sich der Roboter in die angegebene Richtung zu einer benachbarten Zelle. Wenn sich eine Wand auf dem Weg befindet, erfolgt eine Ablehnung - eine Nachricht wird ausgegeben, dass der nächste Befehl nicht ausgeführt werden kann.
Auf den Befehl zum Übermalen malt der Roboter die Zelle, in der er steht. Wenn die Zelle bereits übermalt wurde, wird sie erneut übermalt, obwohl keine sichtbaren Änderungen auftreten.
Der Roboter kann nur korrekt geschriebene Befehle ausführen. Wenn statt des Befehls aufschreiben, aufschreiben, dann wird der Roboter diese Eingabe nicht verstehen und sofort einen Fehler melden.
Ö 
Fehler: 1 Syntax; 2. logisch
Situationsbeschreibungen werden in Textdateien eines speziellen Formats (.fil-Format) gespeichert.
Strom- die Situation, in der sich der Roboter gerade befindet (einschließlich Informationen über die Position des Roboters).
Beginnend- die Umgebung, in der der Roboter zu Beginn der Ausführung des Programms unter Verwendung des Roboters zwangsweise platziert wird.
Gebrauchsprozedur:
Fragen Startumgebung nach dem Zustand des Problems:
2. Geben Sie den Auftragnehmer an:
Menü einfügen → Roboter verwenden
3. Schreiben Sie einen Algorithmus zur Lösung des Problems.
4. Algorithmus ausführen (Menü Ausführung → Fortlaufend ausführen / F9)
Befehlssystem des Vollstreckers Roboter im KUMIR-System
|
Team |
Aktion |
|
hoch |
Der Roboter bewegt sich 1 Zelle nach oben |
|
Nieder |
Der Roboter fährt 1 Zelle nach unten |
|
Nach links |
Der Roboter bewegt sich 1 Zelle nach links |
|
Nach rechts |
Der Roboter bewegt sich 1 Feld nach rechts |
|
übermalen |
Der Roboter bemalt den Käfig, in dem er sich befindet |
|
richtig frei |
Der Roboter prüft die Erfüllung der entsprechenden einfach Bedingungen |
|
frei gelassen |
↓ |
|
frei von oben |
↓ |
|
von unten frei |
↓ |
|
die Zelle ist übermalt |
↓ |
|
der käfig ist sauber |
↓ |
Zyklische Algorithmen
Zyklus- Organisation der Wiederholung von Aktionen, während eine bestimmte Bedingung erfüllt ist .
Der Körper der Schleife ist eine Reihe von wiederholbaren Aktionen.
Kondition - boolescher Ausdruck (einfach oder komplex (zusammengesetzt))
Zyklustypen:
1.Zyklus „n-mal wiederholen“ 2. Zyklus „Tschüss“
nc n mal nc tschüss
... ... Schleifenkörper. ... Schleifenkörper
kts kts
Beispiel: nc tschüss richtig frei
Gesamtansicht des Zyklus „n-mal wiederholen:
n MAL WIEDERHOLEN
DAS ENDE
kts
Gesamtansicht des "bye"-Zyklus:
WÄHREND ZU TUN
DAS ENDE
Zusammengesetzte Bedingungen werden aus einer oder mehreren einfachen Bedingungen und Servicewörtern gebildet UND, ODER, NICHT.
Zusammengesetzte Bedingung A UND B(wobei A, B einfache Bedingungen sind) ist erfüllt, wenn jede der beiden darin enthaltenen einfachen Bedingungen erfüllt ist.
Lass A - frei von oben, V - rechts frei, dann die zusammengesetzte Bedingung A UND B- oben frei UND rechts frei.
Zusammengesetzte Bedingung A ODER B ist erfüllt, wenn mindestens eine der beiden darin enthaltenen einfachen Bedingungen erfüllt ist: freies Top ODER freies Recht
Zusammengesetzte Bedingung KEIN- erfüllt, wenn Bedingung A.
Beispiel: Sei A eine farbige Zelle (einfache Bedingung).
P 
Überprüfen der zusammengesetzten Bedingung NICHT A:
a) A - fertig, NOT A (NICHT übermalt) - nicht fertig.
b) A - nicht erledigt, NOT A (NICHT ausgefüllt) - erledigt.
Verzweigungsbefehl
Verzweigung - eine Form der Handlungsorganisation, bei der je nach Erfüllung oder Nichterfüllung einer bestimmten Bedingung entweder die eine oder andere Handlungsfolge ausgeführt wird.
Allgemeine Ansicht des IF-Befehls:
WENN DANN ANSONSTEN
DAS ENDE
In der Idolsprache:
Vollständige Verzweigung: Unvollständige Verzweigung:
wenn dann
wenn dann
ansonsten
alles alles
Helferalgorithmus- ein Algorithmus, der eine Teilaufgabe der Hauptaufgabe löst.
Im KUMIR-System werden Hilfsalgorithmen am Ende des Hauptprogramms (nach dem Servicewort con) werden zur Ausführung im Hauptprogramm namentlich aufgerufen.
V 
Umfragen und Aufgaben
1. Geben Sie alle Algorithmen der drei Teams an, die den Roboter von der Startposition in Zelle B bewegen.
Gibt es für diese Aufgabe einen Algorithmus, bei dem der Roboter:
a) zwei Schritte; b) vier Schritte; c) fünf Schritte; d) sieben Schritte?
Petya hat einen Algorithmus zusammengestellt, der den Roboter von Zelle A zu Zelle B transferiert und einige Zellen bemalt. Was sollte Kolya mit diesem Algorithmus machen, um einen Algorithmus zu erhalten, der den Roboter von B nach A transferiert und die gleichen Zellen ausfüllt?
7. Zwei Hilfsalgorithmen des Roboters sind bekannt.
Zeichnen Sie, was passiert, wenn der Roboter die folgenden grundlegenden Algorithmen ausführt:
|
ein) nts 5 mal Muster_1 Nach rechts; Nach rechts; |
B) nts 7 mal Muster_2 Nach rechts; Nach rechts |
|
v) Nach rechts; Nach rechts; Nach rechts hoch; hoch Nach rechts; Nach rechts; Nach rechts Nieder; Nieder |
G) Nach rechts; Nach rechts Nach rechts; Nach rechts |
8. Erstellen Sie Algorithmen, unter deren Kontrolle der Roboter die angezeigten Zellen malt:
9
... Es ist bekannt, dass sich rechts neben dem Roboter eine Wand befindet. Erstellen Sie einen Algorithmus, unter dessen Kontrolle der Roboter eine Reihe von Zellen an die Wand malt und in seine ursprüngliche Position zurückkehrt. 10. Es ist bekannt, dass sich rechts neben dem Roboter eine ausgefüllte Zelle befindet.
MIT 
verlassen Sie den Algorithmus, nach dem der Roboter eine Reihe von Zellen bis zur gefüllten Zelle malt, und kehrt zu seiner ursprünglichen Position zurück.
11. Es ist bekannt, dass sich der Roboter in der Nähe des linken Eingangs zum horizontalen Korridor befindet.
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2. Es ist bekannt, dass sich der Roboter irgendwo im horizontalen Korridor befindet. Keine der Zellen im Korridor ist übermalt.
Erstellen Sie einen Algorithmus, unter dessen Kontrolle der Roboter alle Zellen dieses Korridors übermalt und an seine ursprüngliche Position zurückkehrt.
13. In einer Reihe von zehn Zellen rechts vom Roboter werden einige Zellen übermalt.
MIT 
verlassen Sie den Algorithmus, der die Zellen malt:
a) unter jeder gefüllten Zelle;
b) über und unter jeder gefüllten Zelle.
14. Was können Sie über die Korrektheit des folgenden Fragments des Algorithmus sagen?
nc tschüss die Zelle ist übermalt
WENN richtig frei DANN
Nach rechts; übermalen
Zu 
C
15. Schreiben Sie ein Programm, mit dem der Roboter Zelle B in alle drei Labyrinthe betreten kann.
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6. Schreiben Sie ein Programm, nach dem der Roboter den Korridor von der unteren linken Ecke des Feldes nach oben rechts ablaufen kann. Der Korridor ist eine Zelle breit und erstreckt sich von links nach unten nach rechts oben. Ein Beispiel für einen möglichen Korridor ist in der Abbildung dargestellt. Z 
adachi GIA
Korridor 1. Der Roboter befindet sich irgendwo in einem vertikalen Korridor. Keine der Zellen im Korridor ist übermalt. Erstellen Sie einen Algorithmus, unter dessen Kontrolle der Roboter alle Zellen dieses Korridors übermalt und an seine ursprüngliche Position zurückkehrt.
ZU
NotwendigGegeben
oridor2. Der Roboter befindet sich im oberen Käfig eines schmalen vertikalen Korridors. Die Breite des Korridors beträgt eine Zelle, die Länge des Korridors kann beliebig sein.
Schreiben Sie einen Algorithmus für den Roboter, der alle Zellen innerhalb des Korridors bemalt und den Roboter an seine ursprüngliche Position zurückbringt. Für das obige Bild sollte der Roboter beispielsweise die folgenden Zellen übermalen (siehe Bild):
Das endlose Feld hat eine lange horizontale Wand. Die Länge der Mauer ist unbekannt. Der Roboter befindet sich in einem der Käfige direkt über der Wand. Die Ausgangsposition des Roboters ist ebenfalls unbekannt. Eine der möglichen Positionen:
Notwendig
Gegeben
Schreiben Sie einen Algorithmus für den Roboter, der alle Zellen über und neben der Wand malt, unabhängig von der Größe der Wand und der Ausgangsposition des Roboters. Für das obige Bild muss der Roboter beispielsweise die folgenden Zellen übermalen:
Die Endposition des Roboters kann beliebig sein. Beim Ausführen des Algorithmus sollte der Roboter nicht zerstört werden.
Das endlose Feld hat eine lange senkrechte Wand. Die Länge der Mauer ist unbekannt. Der Roboter befindet sich in einem der Käfige direkt rechts von der Wand. Auch die Ausgangsposition des Roboters ist unbekannt. Eine der möglichen Positionen des Roboters ist in der Abbildung dargestellt (der Roboter wird mit dem Buchstaben "P" bezeichnet): Schreiben Sie einen Algorithmus für die Arbeit, der alle an die Wand angrenzenden Zellen bemalt: links, von oben beginnend unbemalt und nach einem; rechts, beginnend mit dem unteren ausgefüllt und durch eins. Der Roboter darf nur Zellen lackieren, die diese Bedingung erfüllen. Für das obige Bild muss der Roboter beispielsweise die folgenden Felder ausfüllen (siehe Bild): Die Endposition des Roboters kann beliebig sein. Der Algorithmus muss das Problem für eine beliebige Wandgröße und eine beliebige gültige Startposition des Roboters lösen. Beim Ausführen des Algorithmus sollte der Roboter nicht zusammenbrechen.
Schreiben Sie einen Algorithmus für den Roboter, der alle Zellen ausfüllt, die sich links von der vertikalen Wand und über der horizontalen Wand und neben ihnen befinden. Der Roboter darf nur Zellen lackieren, die diese Bedingung erfüllen. Für das obige Bild sollte der Roboter beispielsweise die folgenden Zellen übermalen (siehe Bild).
n 
Schreiben Sie einen Algorithmus für den Roboter, der die Zellen neben der Wand oben und unten malt, beginnend von links und nacheinander. Der Roboter darf nur Zellen lackieren, die diese Bedingung erfüllen. Zum Beispiel für die gegebene Abbildung a) Der Roboter muss die folgenden Zellen überstreichen (siehe Abb. B).
Die Endposition des Roboters kann beliebig sein. Der Algorithmus sollte das Problem für eine beliebige Wandgröße und jede gültige Startposition des Roboters lösen.
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R | |||||
Das endlose Feld hat eine lange senkrechte Wand. Die Länge der Mauer ist unbekannt. Der Roboter befindet sich in einem der Käfige direkt links von der Wand. Auch die Ausgangsposition des Roboters ist unbekannt. Eine der möglichen Positionen des Roboters ist in der Abbildung dargestellt (der Roboter ist mit dem Buchstaben "P" gekennzeichnet):
alles links;
rechts, von oben beginnend unbemalt und durch eins.
B 
1102_GIA2011
Das endlose Feld hat zwei horizontale Wände. Die Länge der Mauern ist unbekannt. Der Abstand zwischen den Wänden ist unbekannt. Der Roboter befindet sich über der unteren Wand des Käfigs, an dessen linker Kante. Schreiben Sie einen Algorithmus für den Roboter, der alle Zellen ausfüllt, die sich über der unteren Wand und unter der oberen Wand und neben ihnen befinden. Der Roboter darf nur Zellen lackieren, die diese Bedingung erfüllen. Für das obige Bild muss der Roboter beispielsweise die folgenden Zellen übermalen (siehe Bild):
Die Endposition des Roboters kann beliebig sein. Der Algorithmus muss das Problem für eine beliebige Feldgröße und jede akzeptable Lage von Wänden innerhalb eines rechteckigen Felds lösen. Beim Ausführen des Algorithmus sollte der Roboter nicht zusammenbrechen.
V 
1103_GIA_2011
Auf dem endlosen Feld befindet sich eine horizontale Wand. Die Länge der Mauer ist unbekannt. Eine vertikale Wand unbekannter Länge erstreckt sich auch vom rechten Ende der Wand nach unten. Der Roboter befindet sich über einer horizontalen Wand in einem Käfig an seinem linken Rand. Die Abbildung zeigt eine der Möglichkeiten, die Wände und den Roboter anzuordnen (der Roboter ist mit dem Buchstaben "P" gekennzeichnet).
Schreiben Sie einen Algorithmus für den Roboter, der alle Zellen ausfüllt, die sich über der horizontalen Wand und rechts von der vertikalen Wand und neben ihnen befinden. Der Roboter darf nur Zellen lackieren, die diese Bedingung erfüllen. Für das obige Bild sollte der Roboter beispielsweise die folgenden Zellen übermalen (siehe Bild).
