Δοκιμές απόδοσης ρομπότ

Δραστηριότητα κατασκευής και προγραμματισμού με το εκπαιδευτικό πακέτο Lego Mindstorms NXT, η οποία υλοποιήθηκε στο Πειραματικό Δημοτικό Σχολείο Φλώρινας (ΣΤ τάξη) το σχολικό έτος 2017-2018.

Οι μαθητές και οι μαθήτριες της τάξης, χωρίζονται σε ομάδες των 5-6 ατόμων και αρχικά κατασκευάζουν το ρομπότ το οποίο βασίζεται στο σχέδιο Castor bot από τον δικτυακό τόπο NXT Programs. Για να μπορούν να δουλέψουν καλύτερα οι ομάδες, το σχέδιο έχει χωριστεί σε 2 μέρη και έτσι σε κάθε τμήμα του εργάζονται 2-3 παιδιά. Μπορείτε να κατεβάσετε τα τροποποιημένα σχέδια εδώ: Σχέδια Castor bot τροποποιημένα

Αφού ολοκληρωθεί η κατασκευή σε κάθε ομάδα μοιράζουμε το Φύλλο εργασίας – Δοκιμή απόδοσης στο οποίο τα παιδιά συμπληρώνουν στοιχεία και μετρήσεις για την απόδοση της κατασκευής τους. Το φύλλο εργασίας μένει στον φάκελο της ομάδας ως βασικό σημείο αναφοράς, καθώς περιέχει πλέον πληροφορίες για το πόσα εκατοστά προχωράει το ρομπότ σε μια περιστροφή, πόσες μοίρες χρειάζεται να στρίψουν οι κινητήρες για να στρίψει το ρομπότ σε ορθή γωνία κ.ο.κ.

Τέλος στις ομάδες αναθέτουμε άλλη μια εργασία στην οποία θα πρέπει να προγραμματίσουν το ρομπότ χωρίς την χρήση αισθητήρων, έτσι ώστε να μετακινηθεί σε μια συγκεκριμένη πίστα και να παρκάρει. Μπορείτε να κατεβάσετε την δραστηριότητα από εδώ: Δραστηριότητα στην τάξη – Παρκάρισμα

Συναγερμός με τον αισθητήρα απόστασης

Ένα εκπαιδευτικό σενάριο για τον τρόπο λειτουργίας του αισθητήρα απόστασης, το οποίο υλοποιήθηκε από τους μαθητές και τις μαθήτριες της Ε’ τάξης του Πειραματικού Δημοτικού Σχολείου Φλώρινας κατά το σχολικό έτος 2017-2018, ως εισαγωγική δραστηριότητα. Τα παιδιά εργάζονται σε ομάδες των 5-6 ατόμων, συναρμολογούν την κατασκευή τους και την προγραμματίζουν ώστε να ειδοποιεί με ήχους όταν κάποιος περνάει από την πόρτα.

Ενεργειακό πάρκο με Lego NXT

Το ενεργειακό πάρκο περιλαμβάνει δυο ανεμογεννήτριες και έναν ηλιακό συλλέκτη. Η πρώτη ανεμογεννήτρια περιλαμβάνει έναν κινητήρα που απλά περιστρέφει τα πτερύγια προσομοιώνοντας την κίνηση τους από τον αέρα.

Η δεύτερη ανεμογεννήτρια είναι “πιο έξυπνη” και αναζητεί την κατάλληλη ένταση του αέρα. Περιλαμβάνει έναν αισθητήρα ήχου ο (οποίος παίζει τον ρόλο του αισθητήρα του ανέμου) καθώς και δυο αισθητήρες αφής. Επίσης περιλαμβάνει και έναν δεύτερο κινητήρα στην βάση της για την περιστροφή του κορμού της δεξιά – αριστερά. Όσο δεν υπάρχει κατάλληλος αέρας η γεννήτρια περιστρέφεται δεξιά – αριστερά, με την βοήθεια και των δυο αισθητήρων αφής που λειτουργούν ως όρια. Όταν βρει κατάλληλο αέρα η περιστροφή του κορμού σταματάει και ενεργοποιούνται τα πτερύγια της.

Ο ηλιακός συλλέκτης λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο. Μπορεί να περιστρέφεται προς τα δεξιά – αριστερά χρησιμοποιώντας την ίδια βάση με την ανεμογεννήτρια, ενώ επίσης μπορεί να αλλάζει την κλίση του πάνελ με έναν δεύτερο κινητήρα και με την βοήθεια δυο αισθητήρων αφής που λειτουργούν πάλι ως όρια. Ο αισθητήρας φωτός είναι υπεύθυνος για την επιλογή της κατάλληλης θέσης του ηλιακού συλλέκτη.

  • Το σχέδιο για την περιστρεφόμενη βάση του ηλιακού συλλέκτη και της “έξυπνης ανεμογεννήτριας” την πήραμε από το ρομποτικό βραχίονα στον δικτυακό τόπο ΝΧΤ Programs.
  • Το αρχικό σχέδιο για τον πύργο της ανεμογεννήτριας μπορείτε να το κατεβάσετε από εδώ: wind turbine tower
  • Το πρόγραμμα για την “έξυπνη ανεμογεννήτρια” μπορείτε να το κατεβάσετε από εδώ: wind-turbine-STUDENTS
  • Το πρόγραμμα για τον ηλιακό συλλέκτη μπορείτε να το κατεβάσετε από εδώ: solar-students

Οι κατασκευές έγιναν από τους μαθητές του Ομίλου Ρομποτικής κατά το σχολικό έτος 2016-2017 και παρουσιάστηκαν στις εκδηλώσεις για την παγκόσμια ημέρα περιβάλλοντος που έγιναν στο νέο πάρκο της Φλώρινας.

Hand robot – μεταφέροντας αντικείμενα πάνω σε μια μαύρη γραμμή

Δραστηριότητα του ομίλου ρομποτικής στο Πειραματικό Δημοτικό Σχολείο Φλώρινας κατά το σχολικό έτος 2016-2017. 

Το ρομπότ κινείται σε μια πίστα η οποία έχει μια κυκλική μαύρη γραμμή και υπάρχουν τρεις στάσεις (pit stop) οι οποίες σημαδεύονται με κάθετες μαύρες γραμμές. Στην πρώτη στάση υπάρχει ένα τουβλάκι, το οποίο το ρομπότ μας πρέπει να μεταφέρει στην δεύτερη στάση και μετά να φτάσει πάλι στο σημείο εκκίνησης (τρίτη στάση).

Το ρομπότ αποτελεί συνέχεια του line follower που υλοποίησαν οι μαθητές σε προηγούμενη δραστηριότητα.

Μπορείτε να κατεβάσετε το σχέδιο για τον κορμό του ρομπότ (Design with two light sensors) καθώς και το σχέδιο για τον βραχίονα που τοποθετείται στην δεξιά του πλευρά (hand).

Για τον προγραμματισμό του ρομπότ εργαστήκαμε σε δύο φάσεις. Αρχικά τα παιδιά δημιούργησαν ένα πρόγραμμα το οποίο απλά κινεί το ρομπότ πάνω στην μαύρη γραμμή και το σταματάει σε κάθε στάση για 1 δευτερόλεπτο, ακολουθώντας το διπλανό φύλλο εργασίας: ΦΕ – Μεταφέροντας αντικείμενα1

Το πρόγραμμα μπορείτε να το κατεβάσετε από εδώ: pit stop

Στη συνέχεια επεκτείναμε το παραπάνω πρόγραμμα ώστε το ρομπότ να αναγνωρίζει τον αριθμό της στάσης στην οποία βρίσκεται (χρήση μεταβλητής) και να μπορεί να μεταφέρει το αντικείμενο από την στάση 2 στην στάση 3, ακολουθώντας το διπλανό φύλλο εργασίας: ΦΕ – Μεταφέροντας αντικείμενα2

Το πρόγραμμα μπορείτε να το κατεβάσετε από εδώ: hand1

Στην παρακάτω προσομοίωση στο Scratch μπορείτε να δείτε τις βασικές αρχές λειτουργίας του hand robot.

Ακολουθώντας μια μαύρη γραμμή με διαφορετικούς τρόπους

Για να φτιάξουμε και να προγραμματίσουμε ένα ρομπότ ώστε να κινείται ακολουθώντας μια μαύρη γραμμή μπορούμε να σκεφτούμε με διάφορους τρόπους. Στο πλαίσιο των συναντήσεων του ομίλου Ρομποτικής του Πειραματικού Δημοτικού Σχολείου Φλώρινας 2016-2017, εξερευνήσαμε μερικούς από αυτούς.

Η πρώτη περίπτωση που εξετάσαμε αφορά την χρήση ενός αισθητήρα φωτός μπροστά από το σώμα του ρομπότ. Μπορείτε να κατεβάσετε το σχέδιο σε μορφή LDD εδώ: Design with one light sensor.

Το ρομπότ έτσι κινείται ώστε ο αισθητήρας να βρίσκεται στο όριο της μαύρης γραμμής με την άσπρη πίστα. Θα πρέπει να αποφασίσουμε αν το ρομπότ θα κινείται δεξιά ή αριστερά της μαύρης γραμμής. Ας υποθέσουμε θέλουμε το ρομπότ να κινείται δεξιά της μαύρης γραμμής. Τότε έχουμε δυο περιπτώσεις:

  1. Αν ο αισθητήρας “βλέπει” άσπρο τότε σημαίνει πως βρισκόμαστε δεξιά της μαύρης γραμμής άρα πρέπει να κινηθούμε στρίβοντας προς τα αριστερά.
  2. Αν ο αισθητήρας “βλέπει” μαύρο τότε σημαίνει πως βρισκόμαστε πάνω στην μαύρη γραμμή άρα πρέπει να κινηθούμε στρίβοντας προς τα δεξιά.

Με αυτόν τον τρόπο το ρομπότ δεν κινείται ποτέ ευθεία, καθώς διαρκώς κινείται δεξιά – αριστερά. Το πρόγραμμα για αυτή την λειτουργία είναι αρκετά απλό και έχει μόνο ένα switch (LineFollow1).

Μπορείτε να δείτε μια προσομοίωση αυτής της συμπεριφοράς στο Scratch εδώ:

Μια άλλη προσέγγιση είναι η χρήση δυο αισθητήρων φωτός, ή στην δική μας περίπτωση ενός αισθητήρα φωτός και ενός αισθητήρα χρώματος που τον αξιοποιούμε ως αισθητήρα φωτός. Οι δύο αισθητήρες τοποθετούνται έτσι ώστε η μαύρη γραμμή να μπορεί να βρίσκεται ανάμεσα τους (Design with two light sensors).

Με αυτόν τον σχεδιασμό ο αλγόριθμος μας γίνεται ως εξής:

  1. Αν και οι δυο αισθητήρες “βλέπουν” άσπρο αυτό σημαίνει ότι η μαύρη γραμμή είναι ανάμεσα τους άρα προχωράμε ευθεία.
  2. Αν ο δεξιός αισθητήρας “βλέπει” μαύρο και ο αριστερός άσπρο, τότε στρίβουμε δεξιά.
  3. Αν ο αριστερός αισθητήρας “βλέπει” μαύρο και ο δεξιός άσπρο, τότε στρίβουμε αριστερά.

Το πρόγραμμα υλοποιείται με δύο switch (LineFollow2Sensors) και μπορείτε να δείτε μια προσομοίωση της λειτουργίας του σε Scratch εδώ: