نطاق الحركة
مجموعة أدوات المعلم
- مخطط
النشاط
-
سيعرف هذا الاستكشاف الطلاب على مفهوم النطاق الميكانيكي للحركة وكيف يمكن استكشافه باستخدام الذراع والمخلب.
-
سيستكشف الطلاب أيضًا كتلًا مختلفة يمكن استخدامها لبرمجة الذراع والمخلب بأمان.
دعونا نستكشف نطاق الحركة!
سيسمح لك هذا الاستكشاف برؤية الدرجات الدنيا والقصوى التي يمكن أن يمتد بها الذراع والمخلب.
- تأكد من أن لديك الأجهزة المطلوبة ودفتر الملاحظات الهندسي الخاص بك.
| الكمية | المواد اللازمة |
|---|---|
| 1 |
فيكس آي كيو سوبر كيت |
| 1 |
VEXcode IQ |
| 1 |
دفتر ملاحظات هندسي |
نصائح للمعلم
نمذجة كل خطوة من خطوات استكشاف الأخطاء وإصلاحها للطلاب.
الخطوة 1: التحضير للاستكشاف
قبل أن تبدأ النشاط، هل لديك كل من هذه العناصر جاهزة ؟ يجب على الباني التحقق من كل مما يلي:
-
هل يتم توصيل جميع المحركات وأجهزة الاستشعار بالمنافذ الصحيحة ؟
-
هل يتم إدخال الكابلات الذكية بالكامل في جميع المحركات وأجهزة الاستشعار ؟
-
هل الدماغ قيد التشغيل؟
-
هل البطارية مشحونة؟
-
هل يتم إدخال الراديو في دماغ الروبوت؟
نصائح للمعلم
-
نظرًا لأن هذا هو نشاط البداية مع التنقل في دماغ معدل الذكاء فيكس، يجب على المعلم نمذجة الخطوات، ثم يطلب من الطلاب إكمال نفس الإجراءات. يجب على المعلم بعد ذلك مراقبة الطلاب للتأكد من أنهم يتبعون الخطوات بشكل صحيح.
-
تأكد من أن الطلاب قد فتحوا المخلب برفق وبعناية بالكامل بأصابعهم قبل تحديد معلومات الجهاز من قائمة الإعدادات. وهذا يضمن أن المخلب يحدد 0 درجة كنقطة عند فتحه أكثر من غيره.
الخطوة 2: قائمة الجهاز
ابدأ بتشغيل دماغ الروبوت واختيار الزر X للانتقال إلى قائمة
الإعدادات.
افتح مخلب المخلب برفق بالكامل باستخدام أصابعك.
بمجرد فتح قائمة الإعدادات، استخدم الزرين
لأعلى ولأسفل في الدماغ لتحديد معلومات الجهاز لفتح قائمة الجهاز.
تعرض شاشة قائمة الجهاز معلومات حول الجهاز المتصل بهذا المنفذ. هناك 12 منفذًا على IQ
Brain.
استخدم الأسهم للانتقال إلى محرك المنفذ 11، وهو محرك المخلب.
- محرك المنفذ 11: محرك المخلب.
- السرعة: تعرض مدى سرعة دوران المحرك (بالدوران في الدقيقة).
- الزاوية: تعرض الموضع الحالي للمحرك بالدرجات.
- المنعطفات: يعرض عدد المنعطفات التي أدارها المحرك.
- اضغط على زر الاختيار لبدء المحرك وإيقافه. يمكن أيضًا فتح المخلب وإغلاقه يدويًا .
صندوق أدوات المعلم
-
راجع الخطوات
هذه نقطة جيدة للتوقف واطلب من الطلاب مراجعة الخطوات التي تم إكمالها للتو للانتقال إلى شاشة قائمة الجهاز.
الخطوة 3: استكشاف حركة المخلب والذراع
-
إذا فتحت مخلبك بالكامل قبل فتح قائمة الجهاز، فإن محرك المخلب يعتبر موضعه المفتوح بالكامل هو 0 درجة - كما هو معروض في قائمة الجهاز.
في دفترك الهندسي، تنبأ بقيم محرك المنفذ 11 (محرك المخلب) عند إغلاق المخلب عن طريق دفع الجانبين معًا برفق. ماذا ستكون قيمة الزاوية بالدرجات عند إغلاق المخلب ؟
-
تلميح: لن تكون القيمة المبلغ عنها هي نفسها الموضحة في الصورة أدناه.
-
-
اختبر تنبؤك عن طريق الضغط برفق على المخلب مغلقًا. ما الزاوية الموضحة الآن في قائمة الجهاز لمحرك المخلب ؟
صندوق أدوات المعلم
- القيم
المتوقعة
إذا فتح الطلاب مخلب Clawbot بالكامل قبل فتح قائمة الجهاز، فإن المركز المفتوح بالكامل هو 0 درجة. بعد دفع المخلب مغلقًا، يجب أن يكون محرك المخلب بزاوية حوالي 70 درجة.
- استمر في استخدام يديك لفتح وإغلاق المخلب برفق حتى تتمكن من رؤية الزاوية تتغير.
- ما الذي تلاحظه حول نطاق الزاوية بالدرجات لمحرك المخلب ؟ هل تستمر قيم الزاوية في الزيادة، أم أن لها حدودًا ؟
- اكتب نطاق قيمة الزاوية لمحرك المخلب: قيمة الزاوية عند فتحها بالكامل إلى قيمة الزاوية عند إغلاقها بالكامل.
- هل قيم الزاوية عندما يكون المخلب مفتوحًا هي نفسها دائمًا ؟ هل قيم الزاوية عند إغلاق المخلب هي نفسها دائمًا ؟ لماذا تعتقد ذلك ؟
صندوق أدوات المعلم
- الإجابات
المتوقعة
-
يتمتع محرك الذراع بنطاق أكبر من الحركة، وبالتالي، نطاق أكبر من درجات قيمة زاوية المحرك.
-
نظرًا لأنه من المحتمل أن يكون الذراع في الوضع السفلي تمامًا عند تحديد قائمة الجهاز، فقد تم ضبط زاوية البدء على 0 درجة. نظرًا لأن الذراع يمكن أن يدور طوال الطريق إلى الجزء الخلفي من Clawbot، يبدأ النطاق عند 0 ويمر 360 درجة أكثر من مرة. لا تستمر قيمة الزاوية المعروضة في الزيادة إلى ما بعد 360 درجة وبدلاً من ذلك يتم إعادة تشغيلها عند 0. وبالتالي، فإن قيمة المنعطفات مهمة أيضًا لمعرفة عدد الدرجات التي أدارها محرك الذراع. على سبيل المثال، قد تكون قيمة الزاوية المعروضة 45 درجة ولكن قيمة المنعطفات هي 3.12. وهذا يعني أن محرك الذراع قد تحول بالكامل 3 مرات أو 1080 درجة بالإضافة إلى 45 درجة ليصبح المجموع 1125 درجة. هذا نطاق أكبر بكثير من محرك المخلب.
صندوق أدوات المعلم
-
توقف وناقش
قم بتيسير مناقشة حول ما لاحظه الطلاب من محرك الذراع والمخلب. اطرح أسئلة مثل:
-
ما هي نطاقات حركة المخلب والذراع ؟ هل كانوا دائمًا متشابهين ؟
-
لماذا سيكون هذا مفيدًا عند البرمجة ؟
لم يكن نطاق القيم المبلغ عنها لزاوية محرك المخلب هو نفسه دائمًا. كان النطاق من 0 إلى ما يقرب من 70 درجة ولكنه غالبًا ما اختلف ببضع درجات. كما أن نطاق القيم المبلغ عنها لزاوية محرك الذراع لم يكن هو نفسه. عندما تم رفع الذراع وخفضه باليد، تراوح من 0 إلى حوالي 1125 درجة ولكنه زاد أو انخفض أيضًا بضع درجات في كل مرة.
هذا مفيد عند البرمجة لأن المبرمج يحتاج إلى معرفة مقدار دوران المحرك بأمان حتى يصل إلى حده الأقصى. خارج هذا الحد، يمكن أن يطبق القوة المفرطة على الجزء الذي يخوله. من المهم أن يعرف المبرمج ذلك لأن هناك طرقًا لضبط زاوية المحرك أو للحد من دوران المحرك لمنع التلف. سيراجع الدرس بعض هذه الطرق بعد ذلك.
الخطوة 4: البرمجة مع مجموعة من الحركات
تم فتح مخلب عادة ما يكون للأنظمة الفرعية مثل المخالب أو الأذرع نطاق محدود من الحركة، مما يمنعها من الدوران بشكل مستمر. يمكن للمخالب أن تفتح أو تغلق كثيرًا قبل الوصول إلى الحد الميكانيكي. وبالمثل، غالبًا ما يكون نطاق حركة الذراع محدودًا بالأرض أو جسم الروبوت نفسه. عند العمل مع أنظمة فرعية ذات نطاق محدود من الحركة، من المهم جدًا البقاء ضمن هذا النطاق، بغض النظر عما إذا كنت تتحكم عن بُعد في الروبوت أو تبرمجها للتحرك بشكل مستقل. سيؤدي الاستمرار في توفير الطاقة للمحركات بمجرد وصول النظام الفرعي إلى الحد الأقصى إلى إجهاد غير ضروري للمحرك وأي مكونات متصلة.
نصائح للمعلم
أشر للطلاب إلى أن الخطوة 3 جعلتهم يختبرون ويختبرون النطاقات المحدودة لحركة المخلب والذراع. نطاق حركة المخلب محدود في فتحته بالقطع الأخرى من المخلب ومحدود في إغلاقه بالنقطة التي يضغط فيها جانبي المخلب على بعضهما البعض. يقتصر نطاق حركة الذراع على الأرض عند خفضها وعلى الجزء العلوي من الجانب الخلفي للروبوت عند رفعه بالكامل.
قبل تعلم كيفية ضبط نطاقات الحركة المحدودة للمخلب والذراع، دعونا نلقي نظرة على الكتل المستخدمة
لبرمجة المخلب والذراع.
هناك نوعان من الكتل في VEXcode IQ التي يمكن استخدامها لرفع
وخفض الذراع وفتح وإغلاق المخلب إلى موضع معين.
كتلة [Spin for] وكتلة [Spin to
position] .
- تقوم كتلة [الدوران لـ] بتدوير محرك في اتجاه محدد لمسافة محددة من المكان الذي
يوجد فيه حاليًا.
- تقوم كتلة [الدوران إلى الموضع] بتدوير المحرك إلى موضع محدد بناءً على الموضع الحالي
للمحرك. تحدد كتلة [الدوران إلى الموضع] أفضل اتجاه للدوران من أجل الوصول إلى
الموضع.
متى سيتم استخدام هذه الكتل ؟ تخيل أنك تبرمج ذراعك على الرفع والإنزال، ولكن عندما تنخفض، فإنها
لا تنخفض بالكامل إلى موضع البداية البالغ صفر درجة. بدلاً من ذلك، ينخفض إلى 15 درجة. إذا
استخدمت بعد ذلك كتلة [Spin for] لرفعها 90 درجة - سيرفع الذراع 90 درجة من مكانه
الحالي وسيتم رفعه بالفعل حتى 105 درجة.
ومع ذلك، في نفس الموقف، إذا كان الذراع عند 15
درجة وتم استخدام كتلة [الدوران إلى الموضع] لرفعه إلى 90 درجة، سيرفع الذراع 75 درجة
للوصول إلى الموضع المطلوب وهو 90 درجة. من المهم فهم
ذلك، لأنه إذا تم
استخدام كتلة [الدوران من أجل] ولم يتم خفض الذراع بالكامل أو لم يتم إغلاق المخلب
بالكامل، فقد يقترب الذراع أو المخلب من الحد الأقصى للمدى الذي يمكن أن يتحرك فيه.
دعونا نلقي نظرة على الكتل لاستخدامها مع كتل [Spin for] و [Spin to position] التي تساعدهم على برمجة الروبوت الخاص بك بشكل أكثر دقة.
- تُستخدم كتلة [ضبط مهلة المحرك] لمنع كتل الحركة التي لا تصل إلى موضعها من منع الكتل
الأخرى في المكدس من العمل. مثال على المحرك الذي لا يصل إلى موضعه هو الذراع أو المخلب
الذي يصل إلى حده الميكانيكي ولا يمكنه إكمال حركته.
- ماذا يحدث إذا تم استخدام كتلة [تدور من أجل] ووصل المخلب أو الذراع إلى حده الأقصى
لنطاق حركته ؟ هل سيتوقف المشروع لأن الذراع أو المخلب لا يستطيع التحرك أكثر من ذلك ؟ لن
يتوقف
المشروع حتى تنتهي الكتلة من مهمتها. إذا كان المخلب يحاول فتح 100 درجة ولكنه يبدأ من 50 درجة ويحاول الدوران خارج نطاق حركته، فسيستمر المخلب في محاولة الفتح على الرغم من أنه لا يستطيع ذلك. هذا ليس وضعًا جيدًا لأن هذا يمكن أن يجهد الأجزاء ويستنزف البطارية.
في هذه الحالة، يمكن استخدام كتلة [ضبط مهلة المحرك]. تعمل هذه الكتلة كآمن ضد الأعطال بحيث إذا وصل المحرك إلى حده الميكانيكي، فيمكنه الاستمرار في بقية المشروع بعد فترة زمنية معينة.
في المثال التالي، سيقود الروبوت للأمام بعد أن يفتح المخلب 200 درجة كاملة أو يصل إلى مهلة ثلاث ثوانٍ.
- يتم استخدام كتلة [ضبط موضع المحرك] لضبط قيمة زاوية المحرك (موضعه) على قيمة محددة.
يمكن أيضًا ضبطه على 0 درجة لإعادة ضبط موضع المحرك.
- من الأسهل برمجة كتلة [الدوران إلى الموضع] عندما تعرف ما هي زاوية المحرك حاليًا.
ولكن في بعض الأحيان، قد تبدو الذراع وكأنها لأسفل تمامًا عندما يتم رفعها بالفعل بضع
درجات
. تتيح لك كتلة [ضبط موضع المحرك] ضبط الدرجات التي تريد أن تكون عليها زاوية المحرك. هذا مفيد جدًا لإعادة ضبط موضع المحرك إلى 0 درجة.
في المثال التالي، يتم إعادة تعيين محرك ذراع الروبوت إلى 0 درجة بغض النظر عن مكانه الحالي قبل أن يدور إلى موضع 360 درجة ويدفع للأمام.
صندوق أدوات المعلم
- كتلتي [تعيين مهلة المحرك] و [تعيين موضع المحرك]
لا تكون كتل [ضبط مهلة المحرك] و [ضبط موضع المحرك] ضرورية دائمًا عند برمجة محرك الذراع والمخلب مع كتل [الدوران لـ] و [الدوران إلى الموضع]. ومع ذلك، فإن المزيد من كتل الحركة داخل المشروع تجعل من المرجح أن يكون هناك بعض الانحراف في قيمة زاوية (موضع) المحرك. قد لا يعود الذراع والمخلب إلى صفر درجة و [تدور ل] أو [تدور لوضع] خطر كتلة تشغيل ضد الحد الميكانيكي للذراع أو المخلب. يمكن أن يكون ضبط كتلة [ضبط مهلة المحرك] في بداية المشروع أو استخدام كتلة [ضبط موضع المحرك] قبل كتلة [الدوران إلى الموضع ] ممارسات مفيدة آمنة من الفشل يمكن أن تمنع المشروع من الاستمرار في تشغيل المحرك إذا تم الوصول إلى حد ميكانيكي.
قم بتوسيع نطاق تعلمك
تعرض قائمة الجهاز قيمًا لجميع الأجهزة المتصلة بجهاز IQ Clawbot. إذا سمح الوقت، اسمح للطلاب باستكشاف القيم المبلغ عنها للمحركات والأجهزة الأخرى. على سبيل المثال، يشير مؤشر LED الذي يعمل باللمس في المنفذ 2 إلى ما إذا كان يتم الضغط عليه أو تحريره، وما إذا كان مؤشر LED قيد التشغيل أو إيقاف التشغيل، وما هو لون مؤشر LED حاليًا. هذه كلها قراءات مستشعر يمكن استخدامها أثناء برمجة المشاريع.
اطلب من الطلاب استكشاف هذه القيم ومعالجتها عن طريق تغيير حالة كل جهاز. على سبيل المثال، اضغط على مؤشر LED الذي يعمل باللمس بشكل متكرر لرؤية التقرير عند الضغط عليه، وعندما يكون مؤشر LED قيد التشغيل، وبأي لون يضيء مؤشر LED حاليًا.