infojournalИнформатика и образованиеInformatics and education0234-04532658-7769Publishing House Education and Informatics10.32517/0234-0453-2018-33-8-51-60infojournal-333Research ArticleПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ОПЫТPEDAGOGICAL EXPERIENCEРОБОТОТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛЬНОЙ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ ЗАДАЧИ ОБ ОПТИМАЛЬНОЙ БЕСПИЛОТНОЙ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ГРУЗОВROBOTIC IMPLEMENTATION OF THE MODEL PRACTICE ORIENTED PROBLEM OF OPTIMAL UNMANNED CARGO TRANSPORTATIONАлексеевскийП. И.AlekseevskyP. I.

ассистент кафедры информатики, информационных технологий и методики обучения информатике Института математики, физики, информатики и технологий Уральского государственного педагогического университета620075, Россия, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 9/9А

Assistant at the Department of Informatics, Information Technologies and Methods of Teaching Informatics in Institute of Mathematics, Physics, Informatics and Technologies of Ural State Pedagogical University620075, Russia, Ekaterinburg, ul. Karl Liebknecht, 9/9A

u@nyuu.ruАксеноваО. В.AksenovaO. V.

ассистент кафедры информатики, информационных технологий и методики обучения информатике Института математики, физики, информатики и технологий Уральского государственного педагогического университета620075, Россия, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 9/9А

Assistant at the Department of Informatics, Information Technologies and Methods of Teaching Informatics in Institute of Mathematics, Physics, Informatics and Technologies of Ural State Pedagogical University620075, Russia, Ekaterinburg, ul. Karl Liebknecht, 9/9A

aksenova421@yandex.ruБодряковВ. Ю.BodryakovV. Yu.

доктор физ.-мат. наук, доцент, зав. кафедрой высшей математики и методики обучения математике Института математики, физики, информатики и технологий Уральского государственного педагогического университета620075, Россия, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 9/9А

Advanced Doctor in Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Higher Mathematics and Mathematics Teaching Methods in Institute of Mathematics, Physics, Informatics and Technologies of Ural State Pedagogical Universi620075, Russia, Ekaterinburg, ul. Karl Liebknecht, 9/9A

Bodryakov_VYu@e1.ruУральский государственный педагогический университетРоссияUral State Pedagogical UniversityRussian Federation201816112018085160Copyright © Алексеевский П.И., Аксенова О.В., Бодряков В.Ю., 20182018Алексеевский П.И., Аксенова О.В., Бодряков В.Ю.Alekseevsky P.I., Aksenova O.V., Bodryakov V.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://info.infojournal.ru/jour/article/view/333

В работе представлена робототехническая реализация практико-ориентированной задачи об оптимальной беспилотной транспортировке грузов. В задаче беспилотная тележка (груженая) должна по заданному режиму (ускорение, движение с постоянной скоростью, торможение) пройти заданный путь за наименьшее время с учетом заданных технических условий (например, если задано ограничение по скорости).Представлены математическая модель движения объекта и решение соответствующей оптимизационной задачи. Дано описание реализации модели для конкретного устройства, включая предварительные тестовые и калибровочные эксперименты. Проведенная апробация показала широкие педагогические перспективы рассматриваемого подхода при обучении мотивированных школьников и студентов как информационных, так и других направлений подготовки (математика, физика, естественные и инженерные науки).

The article presents the robotic implementation of the practice oriented problem of optimal unmanned cargo transportation. In the problem it is necessary for unmanned cargo track to go through the specified path in the shortest possible time (taking into account the specified technical conditions (for example, the speed limitation) according to the predefined conditions (acceleration, constant speed, braking).A mathematical model of moving the object and the solution of the corresponding optimization problem are presented. A description of the implementation of the model for a particular device is given, including preliminary test and calibration experiments. The conducted approbation showed wide pedagogical perspectives of the approach when teaching motivated schoolchildren and students of both information and other directions of learning (mathematics, physics, natural and engineering sciences).

беспилотное транспортное средствоБПТСобучение робототехникеlearning roboticsоптимизационная модельпрактико-ориентированная задачаробототехническая реализацияunmanned vehiclelearning roboticsoptimization modelpractice oriented problemrobotic implementationReferencesРоботы не приживаются на российских заводах // Ведомости. 13 ноября 2016 года. https://www.vedomosti. ru/technology/articles/2016/11/14/664697-roboti-neprizhivayutsyaРоботы не приживаются на российских заводах // Ведомости. 13 ноября 2016 года. https://www.vedomosti. ru/technology/articles/2016/11/14/664697-roboti-neprizhivayutsyaЕжеленко В. Промышленная робототехника в России. Краткий обзор роботизации, проблем и перспектив внедрения промышленных роботов на отечественных предприятиях // Умное производство. 2018. Вып. 41. http:// www.umpro.ru/index.php?page_id=17&art_id_1=395&groupЕжеленко В. Промышленная робототехника в России. Краткий обзор роботизации, проблем и перспектив внедрения промышленных роботов на отечественных предприятиях // Умное производство. 2018. Вып. 41. http:// www.umpro.ru/index.php?page_id=17&art_id_1=395&groupПромышленные роботы // Бизнес-конференция TADVISER. http://www.tadviser.ru/index.php/ Статья:Промышленные_роботыПромышленные роботы // Бизнес-конференция TADVISER. http://www.tadviser.ru/index.php/ Статья:Промышленные_роботыУказ Президента РФ от 07.05.2018 No 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года». https:// rg.ru/2018/05/08/president-ukaz204-site-dok.htmlУказ Президента РФ от 07.05.2018 No 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года». https:// rg.ru/2018/05/08/president-ukaz204-site-dok.htmlУказ Президента РФ от 01.12.2016 No 642 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации». http://www.kremlin.ru/acts/bank/41449Указ Президента РФ от 01.12.2016 No 642 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации». http://www.kremlin.ru/acts/bank/41449Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования (в ред. Приказа Минобрнауки России от 29.06.2017 No 613). http://www. consultant.ru/document/cons_doc_LAW_131131/Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования (в ред. Приказа Минобрнауки России от 29.06.2017 No 613). http://www. consultant.ru/document/cons_doc_LAW_131131/Профессиональный стандарт «Педагог (педагогическая деятельность в дошкольном, начальном общем, основном общем, среднем общем образовании) (воспитатель, учитель)». Утвержден приказом Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 18 октября 2013 года No 544н. http://www.rosmintrud.ru/ docs/mintrud/orders/129Профессиональный стандарт «Педагог (педагогическая деятельность в дошкольном, начальном общем, основном общем, среднем общем образовании) (воспитатель, учитель)». Утвержден приказом Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 18 октября 2013 года No 544н. http://www.rosmintrud.ru/ docs/mintrud/orders/129Указ Губернатора Свердловской области «О комплексной программе “Уральская инженерная школа”» от 6 октября 2014 года No 453-УГ. http://www.pravo.gov66. ru/2564/Указ Губернатора Свердловской области «О комплексной программе “Уральская инженерная школа”» от 6 октября 2014 года No 453-УГ. http://www.pravo.gov66. ru/2564/Юные инженеры Свердловской области завоевали призовые места на всероссийских робототехнических соревнованиях // Официальный сайт Правительства Свердловской области. 16.04.2018. http://www.midural.ru/news/ list/document129514/Юные инженеры Свердловской области завоевали призовые места на всероссийских робототехнических соревнованиях // Официальный сайт Правительства Свердловской области. 16.04.2018. http://www.midural.ru/news/ list/document129514/Программа «Робототехника» // ПРОФЕСТ. http:// www.russianrobofest.ru/programma-robototekhnika/Программа «Робототехника» // ПРОФЕСТ. http:// www.russianrobofest.ru/programma-robototekhnika/Аксенова О. В., Бодряков В. Ю. Использование ИКТ для развития творческих умений студентов в процессе выполнения учебно-исследовательских заданий // Информационно-телекоммуникационные системы и технологии: Материалы Всероссийской научно-практической конференции (г. Кемерово, 12–13 октября 2017 года). Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева, 2017. С. 20–22.Аксенова О. В., Бодряков В. Ю. Использование ИКТ для развития творческих умений студентов в процессе выполнения учебно-исследовательских заданий // Информационно-телекоммуникационные системы и технологии: Материалы Всероссийской научно-практической конференции (г. Кемерово, 12–13 октября 2017 года). Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева, 2017. С. 20–22.Аксенова О. В., Бодряков В. Ю., Быков А. А., Топорова Н. В. Оптимизационная задача о провисании цепной линии // Актуальные вопросы преподавания математики, информатики и информационных технологий. 2018. No 3. С. 123–130.Аксенова О. В., Бодряков В. Ю., Быков А. А., Топорова Н. В. Оптимизационная задача о провисании цепной линии // Актуальные вопросы преподавания математики, информатики и информационных технологий. 2018. No 3. С. 123–130.Аксенова О. В., Бодряков В. Ю. Натурный эксперимент с применением средств ИКТ и мобильных устройств как инструмент формирования исследовательских умений студентов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Информатизация образования». 2018. Т. 15. No 4.Аксенова О. В., Бодряков В. Ю. Натурный эксперимент с применением средств ИКТ и мобильных устройств как инструмент формирования исследовательских умений студентов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Информатизация образования». 2018. Т. 15. No 4.Аксенова О. В., Бодряков В. Ю. Лабораторные работы по математике с применением ИКТ как инструмент формирования исследовательских умений студентов педагогического вуза // Состояние и перспективы развития ИТ-образования: Сборник докладов и научных статей Всероссийской научно-практической конференции (посвящается 50-летию Чувашского государственного университета имени И. Н. Ульянова) (г. Чебоксары, 16–18 ноября 2017 года). Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова, 2018. С. 175–181.Аксенова О. В., Бодряков В. Ю. Лабораторные работы по математике с применением ИКТ как инструмент формирования исследовательских умений студентов педагогического вуза // Состояние и перспективы развития ИТ-образования: Сборник докладов и научных статей Всероссийской научно-практической конференции (посвящается 50-летию Чувашского государственного университета имени И. Н. Ульянова) (г. Чебоксары, 16–18 ноября 2017 года). Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова, 2018. С. 175–181.Бодряков В. Ю., Воронина Л. В. Проблемы качества математического образования в педагогическом вузе и пути их решения // Педагогическое образование в России. 2018. No 2. С. 15–27.Бодряков В. Ю., Воронина Л. В. Проблемы качества математического образования в педагогическом вузе и пути их решения // Педагогическое образование в России. 2018. No 2. С. 15–27.Кузовкова А. А., Мамалыга Р. Ф., Бодряков В. Ю. Формирование познавательного интереса к математике у обучающихся в классах гуманитарно-эстетической направленности // Математика в школе. 2018. No 2. С. 35–42.Кузовкова А. А., Мамалыга Р. Ф., Бодряков В. Ю. Формирование познавательного интереса к математике у обучающихся в классах гуманитарно-эстетической направленности // Математика в школе. 2018. No 2. С. 35–42.Alimisis D., Arlegui J., Fava N., Frangou S., Ionita S., Menegatti E., Monfalcon S., Moro M., Papanikolaou K., Pina A. Introducing robotics to teachers and schools: experiences from the TERECoP project // Proceedings for Constructionism. 2010. Vol. 1. P. 1–10.Alimisis D., Arlegui J., Fava N., Frangou S., Ionita S., Menegatti E., Monfalcon S., Moro M., Papanikolaou K., Pina A. Introducing robotics to teachers and schools: experiences from the TERECoP project // Proceedings for Constructionism. 2010. Vol. 1. P. 1–10.Edwards A., Edwards C., Spence P. R., Harris C., Gambino A. Robots in the classroom: differences in students’ perceptions of credibility and learning between “teacher as robot” and “robot as teacher” // Computers in Human Behavior. 2016. Vol. 65. P. 627–634.Edwards A., Edwards C., Spence P. R., Harris C., Gambino A. Robots in the classroom: differences in students’ perceptions of credibility and learning between “teacher as robot” and “robot as teacher” // Computers in Human Behavior. 2016. Vol. 65. P. 627–634.Karahoca D., Karahoca A., Uzunboylub H. Robotics teaching in primary school education by project based learning for supporting science and technology courses // Procedia Computer Science. 2011. Vol. 3. P. 1425–1431.Karahoca D., Karahoca A., Uzunboylub H. Robotics teaching in primary school education by project based learning for supporting science and technology courses // Procedia Computer Science. 2011. Vol. 3. P. 1425–1431.Mikropoulos T. A., Bellou I. Educational robotics as mindtools // Themes in Science and Technology Education. 2013. Vol. 6. No. 1. P. 5–14.Mikropoulos T. A., Bellou I. Educational robotics as mindtools // Themes in Science and Technology Education. 2013. Vol. 6. No. 1. P. 5–14.IEEE Spectrum. Robotics News & Articles. https:// spectrum.ieee.org/roboticsIEEE Spectrum. Robotics News & Articles. https:// spectrum.ieee.org/roboticsRobohub. Connecting the robotics community to the world. https://robohub.org/Robohub. Connecting the robotics community to the world. https://robohub.org/Robotics — News, Reviews, Features // New Atlas. https://newatlas.com/robotics/Robotics — News, Reviews, Features // New Atlas. https://newatlas.com/robotics/Robotics News // ScienceDaily. https://www. sciencedaily.com/news/computers_math/robotics/Robotics News // ScienceDaily. https://www. sciencedaily.com/news/computers_math/robotics/Богданова Д. А. Социальные роботы и дети // Информатика и образование. 2018. No 4. С. 56–60.Богданова Д. А. Социальные роботы и дети // Информатика и образование. 2018. No 4. С. 56–60.Брыксина О. Ф., Тараканова Е. Н., Лучин Р. М. Образовательная робототехника в педагогическом вузе: из опыта использования кибернетического конструктора ТРИК // Информатика и образование. 2015. No 6. С. 48–52.Брыксина О. Ф., Тараканова Е. Н., Лучин Р. М. Образовательная робототехника в педагогическом вузе: из опыта использования кибернетического конструктора ТРИК // Информатика и образование. 2015. No 6. С. 48–52.Григорьев С. Г., Курносенко М. В. Магистратура «Мехатроника, робототехника и электроника в образовании» как подготовка педагогов предметной области «Математика и информатика» // Информатика и образование. 2016. No 10. С. 53–55.Григорьев С. Г., Курносенко М. В. Магистратура «Мехатроника, робототехника и электроника в образовании» как подготовка педагогов предметной области «Математика и информатика» // Информатика и образование. 2016. No 10. С. 53–55.Нетесова О. С. Методические особенности реализации элективного курса по робототехнике на базе комплекта LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 // Информатика и образование. 2013. No 7. С. 74–76.Нетесова О. С. Методические особенности реализации элективного курса по робототехнике на базе комплекта LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 // Информатика и образование. 2013. No 7. С. 74–76.Самылкина Н. Н. Проектный подход к организации внеурочной деятельности в основной школе средствами образовательной робототехники // Информатика и образование. 2017. No 8. С. 18–24.Самылкина Н. Н. Проектный подход к организации внеурочной деятельности в основной школе средствами образовательной робототехники // Информатика и образование. 2017. No 8. С. 18–24.Трактирникова А. И. Использование LEGOтехнологий для формирования проектно-конструкторской компетентности учащихся // Информатика и образование. 2014. No 5. С. 60–65.Трактирникова А. И. Использование LEGOтехнологий для формирования проектно-конструкторской компетентности учащихся // Информатика и образование. 2014. No 5. С. 60–65.Филиппов В. И. Модель организации внеурочной деятельности по робототехнике в основной школе // Информатика и образование. 2017. No 4. С. 28–38.Филиппов В. И. Модель организации внеурочной деятельности по робототехнике в основной школе // Информатика и образование. 2017. No 4. С. 28–38.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.