Задания для робота в кумире. Исполнитель Робот

Ее для дальнейшей работы и научились задавать . Теперь перейдем непосредственно к составлению алгоритмов для Робота с использованием простых команд.

Если вам больше нравится информация в формате видеоуроков, то на сайте есть видеоурок

У любого исполнителя должна быть система команд (СКИ — система команд исполнителя ). Система команд исполнителя — совокупность всех команд, которые может выполнить исполнитель. В качестве примера рассмотрим дрессированную собаку. Она умеет выполнять некоторые команды — «Сидеть», «Лежать», «Рядом» и т. п. Это и есть ее система команд.

Простые команды Робота

У нашего Робота тоже есть система команд. Сегодня мы рассмотрим простые команды Робота . Всего их 5:

• вверх
• влево
• вправо
• закрасить

Результат выполнения этих команд понятен из их названия:

1. вверх — переместить Робота на одну клетку вверх
2. вниз — переместить Робота на одну клетку вниз
3. влево — переместить Робота на одну клетку влево
4. вправо — переместить Робота на одну клетку вправо
5. закрасить — закрасить текущую клетку (клетку в которой находится Робот).

Эти команды можно писать с клавиатуры, а можно использовать горячие клавиши (нажав их команды будут вставляться автоматически):

• вверх — Escape, Up (стрелка вверх)
• вниз — Escape, Down (стрелка вниз)
• влево — Escape, Left (стрелка влево)
• вправо — Escape, Right (стрелка вправо)
• закрасить — Escape, Space (пробел)

Обратите внимание, что набирать нужную комбинацию горячих клавиш нужно не привычным нам способом! Мы привыкли нажимать клавиши одновременно, а здесь их нужно нажимать последовательно . К примеру, чтобы ввести команду вверх, нужно нажать Escape, отпустить ее и после этого нажать стрелку вверх. Это нужно помнить.

Теперь мы готовы написать первый алгоритм для Робота. Предлагаю начать с простого — нарисуем квадрат со стороной 3 клетки. Поехали!

Запускаем Кумир, его. Можно начинать писать программу? Конечно нет! Мы же не ! Делаем это. Предлагаю использовать вот такую:

Вот теперь все готово. Начинаем писать программу. Пока она выглядит так

Удаляем символ «|» и называем наш алгоритм «Квадрат»

Предлагаю рисовать квадрат, двигаясь по часовой стрелке. Для начала закрасим текущую клетку, дав команду закрасить . Потом делаем шаг вправо и опять закрашиваем клетку. И еще раз шаг вправо и закрасить.

Попробуем запустить программу и посмотреть что же получилось. Для запуска нажимаем F9 или же кнопку на панели инструментов

В результате мы должны увидеть вот такую картину

Если такое окно Робота у вас не появилось, то на панели инструментов щелкните «Показать окно Робота » или в меню Робот выберите пункт «Показать окно Робота «. Продолжаем дальше.

Теперь мы будем двигаться вниз и закрашивать правую сторону квадрата:

вниз

закрасить

вниз

закрасить

Потом пойдем влево, закрашивая нижнюю границу квадрата

влево

закрасить

влево

закрасить

У нас осталась одна незакрашенная клетка. Закрасим ее

вверх

закрасить

Все готово! В итоге наша программа выглядит так:

использовать Робот

алг Квадрат

нач

закрасить

вправо

закрасить

вправо

закрасить

вниз

закрасить

вниз

закрасить

И сегодня поговорим о циклах. Давайте разберемся, что же такое цикл и как научить выполнять циклические алгоритмы нашего Робота.

Итак, что такое цикл ? Представьте, что мы находимся на уроке физической культуры и перед нами стоит задача сделать 7 приседаний . Это задание можно оформить в виде линейного алгоритма и тогда оно будет выглядеть примерно так:

сделай приседание

сделай приседание

сделай приседание

сделай приседание

сделай приседание

сделай приседание

сделай приседание

Т. е мы повторили команду сделай приседание 7 раз. А есть ли смысл писать 7 одинаковых команд? Может проще дать команду сделай 7 приседаний ? Конечно проще и правильнее. Это и есть цикл . Вы можете сами вспомнить примеры циклов из жизни — их довольно много.

Таким образом линейный алгоритм , где повторяются одни и те же команды мы можем оформить в виде циклического алгоритма — примерно так:

повторяй 7 раз

сделай приседание

конец цикла

Вот так, на придуманном нами языке мы оформили цикл. У исполнителя Робот тоже есть возможность записывать циклы. Причем, циклы бывают разные . Тот вариант, который мы только что рассмотрели называется цикл со счетчиком или цикл с параметром .

Виды циклов.

Цикл со счетчиком.

Цикл со счетчиком применяется когда заранее известно сколько повторений необходимо сделать. В примере выше с приседаниями именно такой случай.

Для того, чтобы написать цикл со счетчиком для исполнителя необходимо знать его синтаксис. А он такой:

нц <количество повторений > раз

<команда 1>

<команда 2>

…

<команда n>

Здесь мы должны указать количество повторений (число) и команды, которые будут повторяться. Команды, которые повторяются в цикле называют телом цикла .

Давайте рассмотрим это на примере.

Изначально Робот находился в левой верхней клетке.

Давайте для начала решим задачу линейно. В этом случае мы будет закрашивать текущую клетку и перемещаться на 1 клетку вправо и программа будет выглядеть так:
использовать Робот
алг
нач

закрасить

вправо

закрасить

вправо

закрасить

вправо

закрасить

вправо

закрасить

вправо

закрасить

вправо

закрасить

вправо

Как видим, команды закрасить и вправо повторяются 7 раз. Давайте теперь перепишем программу с использованием цикла. Кстати, чтобы вставить цикл в свою программу можно в меню Вставка выбрать пункт нц-раз-кц или нажать одну из комбинаций клавиш Esc, Р (русская буква Р) или Esc, H (латинская буква H). Причем клавиши надо нажимать последовательно — сначала Esc, отпустить ее и только потом Р или H.

Так вот, наша программа с циклом будет выглядеть так:

использовать Робот

нц 7 раз

закрасить

вправо

Если мы ее запустим, то увидим, что в результате получится тоже самое — 7 закрашенных клеток. Однако программа стала короче и значительно грамотней с алгоритмической точки зрения!

В качестве разминки и закрепления предлагаю самостоятельно написать программу для Робота, которая нарисует квадрат со стороной 7 клеток. Естественно, используя цикл. Жду решения в комментариях.

Цикл с условием.

При решении задачи 19 ГИА по информатике с Роботом использовать цикл со счетчиком не получится. Так как там поле, как правило, бесконечное и стены не имеют конкретной длины. Поэтому мы не сможем определить количество повторений для цикла со счетчиком. Но не беда — нам поможет цикл с условием .

Вернемся к физкультуре и изменим задачу. Ведь кто-то может и не сделать 7 приседаний, а другой способен сделать 27. Можно ли учесть это при создании цикла? Конечно. Только теперь мы будем использовать не счетчик (количество повторений), а условие. К примеру, пока не устал, делай приседания. В этом случае человек будет делать не конкретное число приседаний, а приседать до тех пор, пока не устанет. И наш цикл на абстрактном языке примет такой вид:

пока не устал

сделай приседание

конец цикла

Слова не устал в нашем случае — это условие. Когда оно истинно, цикл выполняется. Если же оно ложно (устал) тело цикла не будет выполнено. У исполнителя Робот есть несколько условий

сверху свободно

снизу свободно

слева свободно

справа свободно

сверху стена

снизу стена

слева стена

справа стена

Но в условии задачи 19 ГИА указаны только первые 4. Так что будем пользоваться только ими.

Теперь давайте решим следующую задачу для Робота — нарисовать вертикальную линию от левой до правой границы поля использую цикл с условием. Изначально Робот находится в левом верхнем углу.

Давайте сначала сформулируем словесный алгоритм — т. е. опишем словами что нужно делать Роботу. Этот алгоритм будет звучать примерно так:

«Пока справа свободно делай шаг вправо и закрашивай клетку »

В результате Робот пробежит по всем клеткам вправо и будет их закрашивать до тех пор, пока справа не окажется стена.

Исходный код нашей программы для Робота будет примерно такой:

использовать Робот

нц пока справа свободно

вправо

закрасить

В результате выполнения этой программы мы увидим вот такую картину:

Исполнитель Робот Система команд исполнителя Робот Команды перемещения: вверх, вниз, влево, вправо Робот перемещается на одну клетку вверх, вниз, влево, вправо. Команда закрасить – закрашивает клетку, в которой стоит Робот. Проверка истинности условия: сверху свободно, снизу свободно, слева свободно, справа свободно Робот проверяет истинность условия отсутствия стены у той клетки, где находится Робот. Можно использовать запись составных условий, образованных логическими операциями И, ИЛИ, НЕ.

Исполнитель Робот Непосредственное редактирование обстановки Все команды редактирования обстановки выполняются с помощью мыши: поставить/убрать стену – щелкнуть по границе между клетками, закрасить/очистить клетку – щелкнуть по клетке, переместить Робота – перетащить мышью в нужную клетку.

Исполнитель Робот Команды меню Робот Показать поле Робота Делает видимым окно наблюдения за Роботом. Напечатать обстановку Создает файл в формате PDF, изображающий текущую обстановку в цветном или в черно-белом варианте. Сохранить обстановку в файл Создает текстовый файл с описанием обстановки во внутреннем формате *.fil. Этот файл в дальнейшем может быть загружен в качестве стартовой обстановки (команда Сменить стартовую обстановку) или при редактировании стартовой обстановки (команда Открыть окна редактирования стартовой обстановки). Сменить как стартовую обстановку Устанавливает новое имя файла стартовой обстановки (с помощью стандартного диалога) и загружает новую стартовую обстановку. Вернуться в стартовую обстановку Делает стартовую обстановку текущей.

Исполнитель Робот Изображение текущей обстановки в окне наблюдения Изображение текущей обстановки всегда полностью помещается в рабочем поле окна наблюдения за Роботом. Фон рабочего поля – зеленый. Закрашенные клетки – серые. Между клетками – тонкие черные линии. Стены Изображаются толстыми желтыми линиями. В клетке рабочего поля окна наблюдения Робот изображается ромбиком.

Исполнитель Робот Пример 1. Составим алгоритм с именем «Ход конем», что бы Роботу попасть из точки А в точку Б (Рис.3). Алгоритм имеет вид (Рис. 4.). После его исполнения Робот переместиться в нужную точку (Рис.5). Алгоритм, записанный на языке исполнителя называется программой. Рис.3Рис.4 Рис.5

Задача учителя - пройти с учеником этот путь, не страхуя от неудач, но предупреждая разочарование из-за возможных трудностей. Очень важно организовать занятия так, чтобы дети сами открывали для себя новое посредством значимой для себя деятельности.
Как робот помогает изучать информатику? Укажу лишь несколько тем информатики, на которых базируется робототехника.
Тема «Файлы и файловая система».
В распоряжении школьника оказался микрокомпьютер LEGO®NXT из образовательного набора LEGO Mindstorms NXT Education. Управление его файловой системой происходит стандартными командами, но поскольку объем памяти не велик, контроль нужного и ненужного требуется вести постоянно. Для того, чтобы озвучить действия робота, вывести на дисплей картинку, пополнить библиотеку рабочих программ, необходимо оперировать базовыми понятиями информатики: файл, тип файла, путь к файлу, меню, папка.
Тема «Информационные процессы», «Кодирование информации».
Робототехнический набор снабжен датчиками, которые регистрируют звуковую, тактильную и видеоинформацию. После оцифровки информация может быть отображена на экране дисплея. Специальная функция микрокомпьютера даёт возможность экспериментировать с датчиками, моторами, используя готовые к запуску программы. После проведения серии экспериментов с датчиками возникает понимание: почему ультразвуковой датчик расстояния работает медленнее, чем инфракрасный датчик освещенности, как звук превращается в цифровой код и так далее. Исследование информационных процессов и принципов кодирования информации дает более глубокое понимание сути информационных технологий.

Тема «Коммуникационные технологии».
Микрокомпьютер LEGO®NXT поддерживает технологию беспроводной связи. При помощи функции Bluetooth можно установить беспроводное соединение между микрокомпьютером NXT и другими устройствами, обладающими устройством Bluetooth, например, с другими NXT, с мобильными телефонами или с компьютерами. Установив соединение Bluetooth, возможно: загружать программы с компьютера дистанционно; отправлять программы с других устройств (не с компьютера), в том числе и с NXT; отправлять программы как на отдельные NXT, так и на их группы. Эта технология дает возможность управлять роботом с помощью мобильного телефона.

Темы «Алгоритмы. Исполнитель алгоритмов», «Среда программирования».
Для начального знакомства с роботом можно осуществлять прямое программирование блока NXT без обращения к компьютеру. Прямо на экране дисплея по шаблону из пяти команд можно составить простую программу и зациклить ее. Однако без знания базовых алгоритмических конструкций и освоения среды программирования не обойтись. Именно возможность программирования робота делает его универсальным исполнителем, способным решать разнообразные задачи. Начинать осваивать технологию программирования следует с визуальных сред программирования, далее переходя к более мощным и современным событийно-ориентированным средам.
Таким образом, робототехника востребует базовые знания информатики, а неиссякаемое желание ученика сделать своего робота «лучшим» подталкивает его к освоению новых знаний.
Почему же робота можно назвать идеальным средством обучения? Потому что это средство дает возможность создать среду обучения, которая востребует естественные стремления ребенка играть, творить, общаться со сверстниками. Итак, можно выделить преимущества робототехники как средства обучения:
. Усвоение знаний происходит в процессе игры.
. Конструирование робота предлагает свободу творчества.
. Стремление совершенствовать свою работу есть у большинства учеников.

В качестве примера хочу привести модель «Робота-разносчика бесплатных угощений», созданного учеником 6 класса в рамках курса «Программирование роботом» на внеурочных занятиях. Робот собран из набора LEGO MINDSTORMS NXT Education 9797 по стандартной модели Альфарекс 1.0, и дополнен датчиком цвета для индикации состояния робота и лотком для угощений.
Цель работы - реализовать модель походки человека, насколько это возможно при имеющихся ресурсах. Движением каждой ноги управляет мотор и механический узел из шестеренок и рычагов. Один рычаг перемещает ногу вверх-вниз, другой продвигает ее вперед. При этом корпус отклоняется в сторону опорной ноги, за счет чего робот сохраняет равновесие. Такая походка называется «шаркающей»
Отдельный мотор управляет датчиком расстояния и руками-рычагами, на которых закреплены датчик касания и датчик цвета. Лоток для угощений закреплен неподвижно.
Робот запрограммирован на выполнение роли разносчика, например, бесплатных угощений, по следующему алгоритму поведения. Робот сопровождает свое движение по прямой фразой: «Я - робот Альфарекс, угощаю бесплатно!» Человек, желающий вступить в контакт с роботом, может остановить его жестом. После останова робот произносит фразу: «Угостись и нажми кнопку!». Взяв конфету, человек в знак благодарности должен нажать на кнопку один раз. Через три секунды после останова робот продолжит свое движение. Когда угощения закончатся (робот запрограммирован на конкретное количество конфет на лотке), робот попрощается, загорится красный сигнал индикатора, робот остановится.

Программа для управления роботом написана в среде NXT Programming 2.0.

Программа Кумир

Исполнитель Робот

Кто такой исполнитель Робот?

• Представьте себе клетчатое поле (как лист из тетради в клеточку) на котором находится некий объект, который мы назовем Робот. Используя специальные команды, мы можем этим Роботом управлять - перемещать его по клеткам, закрашивать клетки. И в большинстве случаев наша задача будет заключаться в том, чтобы написать такую программу для Робота, выполняя которую он будет закрашивать определенные клетки.

Настройка среды Кумир для исполнителя Робот

• Запущенная программа Кумир выглядит так.

Стартовая обстановка Робота

• Перед началом выполнения программы необходимо задать исполнителю Робот стартовую обстановку. Это значит установить Робота в нужную позицию, расставить стены, закрасить нужные клетки и т. п. Этот шаг очень важен. Если его проигнорировать, то программа может работать неправильно или вообще завершится аварийно.

Нажмите на Редактировать обстановку

Исполнитель Робот. Простые команды.

• вверх
• вниз
• влево
• вправо
• закрасить

Результат выполнения этих команд понятен из их названия:

• вверх - переместить Робота на одну клетку вверх
• вниз - переместить Робота на одну клетку вниз
• влево - переместить Робота на одну клетку влево
• вправо - переместить Робота на одну клетку вправо
• закрасить - закрасить текущую клетку (клетку в которой находится Робот).

Пример алгоритма

• Сначала необходимо написать фразу:
• использовать Робот

Если известно сколько клеток нужно закрасить, то алгоритм решения будет следующим!

Задание №1

• Напишите программу для решения следующей задачи, если известно сколько клеток нужно закрасить

Циклы

• 1. Цикл со счетчиком применяется когда заранее известно сколько повторений необходимо сделать.

нц раз

…

кц

Здесь мы должны указать количество повторений (число) и команды, которые будут повторяться. Команды, которые повторяются в цикле называют телом цикла.

Задание №2

• Напишите программу для решения следующей задачи, используя цикл со счетчиком

• 2. Цикл с условием- пока условие истинно-цикл выполняется, если ложно-то не выполняется
• У исполнителя Робот есть несколько условий

сверху свободно

снизу свободно

слева свободно

справа свободно

сверху стена

снизу стена

слева стена

справа стена

• Можно использовать частицы: НЕ, И, ИЛИ

Структура цикла с условием

нц пока справа свободно

вправо

закрасить

кц

Задание №3

• Напишите программу для решения следующей задачи, используя цикл с условием:

Задание №4

• Напишите программу для решения следующей задачи, используя циклы с условием:

Решение задач:

• 2. Робота надо перевести из стартового положения в конечное, закрашивая стенки

Задание №5

• На бесконечном поле имеется горизонтальная стена. Длина стены неизвестна. Робот находится сверху от стены в левом ее конце. На рисунке приведено расположение робота относительно стены (робот обозначен буквой «Р»):

Ответ на задание №5

• нц пока не (снизу свободно)

закрасить

Начало цикла (нц) и условие (пока не(снизу свободно)) - пишутся на одной строчке.

Конструкция если

• сверху свободно снизу свободно слева свободно справа свободно

• Эти команды можно использовать вместе с условием «если» , имеющим следующий вид:
• если условие то
• последовательность команд
• Например, для передвижения на одну клетку вправо, если справа нет стенки, и закрашивания клетки можно использовать такой алгоритм:
• если справа свободно то
• вправо
• закрасить

Задание №7

Длины стен неизвестны.

Ответ на задание №7

пока не свер­ху сво­бод­но

за­кра­сить

впра­во

пока свер­ху сво­бод­но

впра­во

пока спра­ва сво­бод­но

за­кра­сить

впра­во

пока не спра­ва сво­бод­но

за­кра­сить

вниз

пока спра­ва сво­бод­но

вниз

пока не спра­ва сво­бод­но

за­кра­сить

вниз

Задание №8

Длины стен неизвестны.

В каждой стене есть ровно один проход, точное место прохода и его ширина неизвестны.

Ответ на задание №8

пока свер­ху сво­бод­но

пока не свер­ху сво­бод­но

за­кра­сить

пока свер­ху сво­бод­но

пока не свер­ху сво­бод­но

за­кра­сить

пока не снизу сво­бод­но

за­кра­сить

пока снизу сво­бод­но

пока не снизу сво­бод­но

за­кра­сить

Задание №9

Длины стен неизвестны.

В каждой стене есть ровно один проход, точное место прохода и его ширина неизвестны.

Ответ на задание №9

пока снизу сво­бод­но

пока не снизу сво­бод­но

за­кра­сить

пока снизу сво­бод­но

пока не снизу сво­бод­но

за­кра­сить

пока не свер­ху сво­бод­но

за­кра­сить

пока свер­ху сво­бод­но

пока не свер­ху сво­бод­но

за­кра­сить

Задание №10

Длины стен неизвестны.

В каждой стене есть ровно один проход, точное место прохода и его ширина неизвестны.

Ответ на задание №10

пока с­ле­ва сво­бод­но

пока не слева сво­бод­но

за­кра­сить

пока слева сво­бод­но

пока не с­ле­ва сво­бод­но

за­кра­сить

пока не спра­ва сво­бод­но

за­кра­сить

пока спра­ва сво­бод­но

пока не спра­ва сво­бод­но

за­кра­сить

Задание №11

Длины стен неизвестны.

В каждой стене есть ровно один проход, точное место прохода и его ширина неизвестны.

Ответ на задание №11

пока не свер­ху сво­бод­но

пока не свер­ху сво­бод­но

за­кра­сить

пока снизу сво­бод­но

пока не свер­ху сво­бод­но

за­кра­сить

Задание №12

На бес­ко­неч­ном поле име­ет­ся лест­ни­ца. Сна­ча­ла лест­ни­ца спус­ка­ет­ся вниз спра­ва на­ле­во, затем спус­ка­ет­ся вниз слева на­пра­во. Вы­со­та каж­дой сту­пе­ни - одна клет­ка, ши­ри­на - две клет­ки. Робот на­хо­дит­ся спра­ва от верх­ней сту­пе­ни лест­ни­цы. Ко­ли­че­ство сту­пе­нек, ве­ду­щих влево, и ко­ли­че­ство сту­пе­нек, ве­ду­щих впра­во, не­из­вест­но. На ри­сун­ке ука­зан один из воз­мож­ных спо­со­бов рас­по­ло­же­ния лест­ни­цы и Ро­бо­та (Робот обо­зна­чен бук­вой «Р»).

Ответ на задание №12

Дви­га­ем­ся вниз под лест­ни­цей спра­ва на­ле­во, пока не дой­дем до стыка лест­ниц:

нц пока снизу сво­бод­но

вниз

влево

влево

Дви­га­ем­ся вниз до конца спус­ка­ю­щей­ся лест­ни­цы, за­кра­ши­вая нуж­ные клет­ки на пути:

нц пока не слева сво­бод­но

за­кра­сить

впра­во

за­кра­сить

впра­во

вниз

Ответ на задание №13

нц пока слева сво­бод­но

за­кра­сить

влево

вверх

нц пока не слева сво­бод­но

за­кра­сить

вверх

Задание №14

На бес­ко­неч­ном поле име­ет­ся пря­мо­уголь­ник, огра­ни­чен­ный сте­на­ми. Длины сто­рон пря­мо­уголь­ни­ка не­из­вест­ны. Робот на­хо­дит­ся внут­ри пря­мо­уголь­ни­ка. На ри­сун­ке ука­зан один из воз­мож­ных спо­со­бов рас­по­ло­же­ния стен и Ро­бо­та (Робот обо­зна­чен бук­вой «Р»).

Ответ на задание №14

пока спра­ва сво­бод­но

впра­во

пока свер­ху сво­бод­но

вверх

за­кра­сить

нц пока слева сво­бод­но

влево

за­кра­сить

Ответ на задание №15

пока спра­ва сво­бод­но

за­кра­сить

впра­во

пока снизу сво­бод­но

за­кра­сить

вниз

за­кра­сить

пока не (снизу сво­бод­но)

влево

вниз

пока не (спра­ва сво­бод­но)

за­кра­сить

вниз

за­кра­сить

впра­во

пока не (свер­ху сво­бод­но)

за­кра­сить

впра­во

Ответ на задание №16

пока не спра­ва сво­бод­но

за­кра­сить

вниз

за­кра­сить

впра­во

пока не свер­ху сво­бод­но

за­кра­сить

впра­во

пока свер­ху сво­бод­но

вверх

пока спра­ва сво­бод­но

за­кра­сить

впра­во

пока не спра­ва сво­бод­но

за­кра­сить

вниз