Pozadí
V této lekci si studenti vybudují představu o tom, co jsou data a jak senzory produkují data, která lze použít k řešení problémů reálného světa. Budou působit jako inspektoři můstku a pomocí očního senzoru na kódové základně GO skenují „mosty“ k detekci trhlin pomocí dat z očního senzoru. Naučí se analyzovat data, aby vyvodili závěry o bezpečnosti mostů, a jak data využít spolu s vědeckou metodou k vytvoření a testování hypotézy o tom, které mosty konkrétně potřebují opravu. Výsledky založené na datech uvedou ve zprávě o inspekci mostu.
Co jsou data?
Data jsou informace, které se shromažďují a používají pro referenci nebo analýzu. Existuje mnoho různých typů dat, se kterými studenti denně interagují. Od kontroly předpovědi počasí k rozhodnutí, co si vzít na sebe, až po používání GPS na cesty, data jsou neustále přítomná. V profesionálním prostředí data informují o všem, od obchodních strategií po lékařské diagnózy. V tomto bloku se studenti zaměří na data související s VEX GO.
Senzor hlásí data o okolním světě. Data ze senzorů mohou být použita pro robota k rozhodování nebo mohou být shromažďována a prezentována jako důkazy za účelem podpory nebo vyvrácení tvrzení. V této jednotce se studenti učí shromažďovat data očního senzoru a poté je používat k testování tvrzení, které jim je předáno. V celém oddělení zaznamenávají a prezentují data pomocí datových sběrných listů a zobrazují svá data ve zprávách o inspekci mostu. Na konci jednotky učiní svá vlastní tvrzení, shromáždí data ze senzorů k testování tvrzení a použijí shromážděná data jako důkaz k určení, zda je jejich tvrzení pravdivé. Ačkoli se tato jednotka zaměřuje na data senzorů, shromažďování, organizování a interpretace dat a jejich použití k podpoře tvrzení je cennou dovedností, kterou studenti využijí napříč akademickými obory.
Co je to senzor?
Senzor je zařízení, které pomáhá robotu nebo zařízení porozumět světu kolem něj. Dělá to tak, že sbírá vstupy ze svého prostředí a převádí je do podoby, kterou lze číst a rozumět. Každý den komunikujeme se senzory. Jedním z běžných příkladů jsou automatické dveře v supermarketu. Pohybový senzor namontovaný nad dveřmi vysílá mikrovlnné signály nebo ultrazvukové vlny, které se odrážejí zpět k senzoru. Když se člověk přiblíží ke dveřím, vlny se přeruší a změní se vzorec signálů, které se odrážejí. Snímač detekuje tuto změnu a vyšle elektrický signál do ovládacího mechanismu dveří, čímž je vyzve k otevření.
Aby se studenti úspěšně naučili kódovat robota, musí rozumět tomu, jak fungují senzory, které používají, protože data senzoru jsou jen tak dobrá, jako vstup, který obdrží. V našem příkladu automatických dveří, pokud senzor na dveřích zaznamená změnu v ultrazvukových vlnách odrážejících se zpět k nim kvůli silnému dešti, dveře se otevřou, i když tam není nikdo, koho by do obchodu pustit.
Pochopení toho, jak funguje senzor dveří, umožňuje řešení problémů a problém vyřešit. Možná přidání větší markýzy přes dveře obchodu zabrání ovlivnění senzoru deštěm. Totéž platí pro studenty, kteří se učí kódovat robota. Při kódování mohou neočekávaná data senzoru způsobit, že se robot bude chovat způsobem, který studenti neočekávají, což je někdy vede k tomu, že si myslí, že robot nebo senzor je rozbitý. Studenti musí rozumět tomu, jak senzory získávají a hlásí informace, aby se tomu vyhnuli a aby měli základ, na kterém mohou založit řešení problémů s projektem kódování.
V této jednotce budou studenti používat oční senzor ke sběru dat. Studenti budou potřebovat vědět jak oční senzor shromažďuje data, aby je mohli úspěšně použít k zodpovězení otázek. Toto porozumění studentům také umožní v budoucnu vytvářet a ladit složitější projekty pomocí očního senzoru.
Oční senzor VEX GO
Jak funguje oční senzor VEX GO
Oční senzor VEX GO nedetekuje barvy. Spíše detekuje, zda je objekt blízko, a pokud ano, zobrazí hodnotu digitálního odstínu tohoto objektu. Senzor funguje tak, že vyzařuje bílé světlo. Světlo se pak odráží zpět od objektu a snímač oka měří intenzitu barev v odraženém světle. Senzor provede výpočet na základě těchto úrovní intenzity, aby určil hodnotu odstínu, která je hlášena v monitoru VEXcode GO. Hodnotu odstínu lze interpretovat pomocí grafu odstínů k určení barvy.
Možná jste použili oční senzor v projektu, který měl robota provést chování založené na detekované barvě (např. odbočení doprava, pokud byla detekována modrá). Za tímto účelem se hodnota odstínu, která je určena senzorem, porovnává s předem určenými rozsahy pro červenou, modrou a zelenou. Pokud je hodnota v tomto rozsahu, bude se hlásit jako 'True'; pokud tomu tak není, bude to hlášeno jako 'False'. Senzor stále nedetekuje barvučervená, modrá nebo zelená – porovnává číselná data se známými rozsahy hodnot a v podstatě je „převádí“ na barvy za nás.
Zobrazení dat senzoru
Data nahlášená snímačem oka lze zobrazit v konzole Monitor, když běží projekt. Chcete-li zobrazit data senzorů v Monitoru, přetáhněte blok snímání z Nástrojů na ikonu Monitor. Odstín očí ve stupních se zobrazí jako hodnota odstínu, kterou mohou studenti porovnat s tabulkou odstínů, aby určili barvu, kterou senzor oka považuje za detekovanou.
Chcete-li si připomenout, jak monitorovat hodnoty senzorů, kdykoli stiskněte tlačítko Jak monitorovat.
Graf odstínů
Tabulka odstínů zobrazuje číselné hodnoty pro každou barvu, jak jsou hlášeny očním senzorem. Hodnota odstínu se pohybuje od 0 do 360 stupňů, začíná červenou a pohybuje se v duhovém pořadí po kruhovém grafu. Někdy se nemusí detekovaná hodnota odstínu shodovat s barvou, kterou vidíte přítomnou v prostředí. To může být způsobeno kvalitou okolního světla v okolí snímače a neznamená to, že snímač nefunguje správně.
Okolní světlo a oční senzor
Protože barva je odražené světlo, okolní světlo (světlo přítomné v oblasti, kde je senzor použit) ovlivní hodnotu odstínu hlášenou senzorem. Například zelený paprsek VEX GO může hlásit číslo „57“, které spadá do „žluté“ oblasti na Hue Chart. Není to kvůli poruše senzoru, ale kvůli okolnímu světlu v okolí senzoru. Hodnoty odstínu se mohou u různých studentů ve stejné třídě odečítat odlišně, i když snímají stejný objekt očním senzorem. To vše závisí na množství světla v oblasti, kde se studenti nacházejí. Sezení například u okna nebo v obzvláště zamračený den může změnit způsob, jakým senzor hlásí údaje o hodnotě odstínu.
V laboratoři 1 si studenti prohlédnou číselná data očního senzoru na monitoru VEXcode GO. Zaznamenají data z různých sekcí můstku, které skenují, pomocí očního senzoru a přiřadí číselná data grafu odstínů. Poté budou porovnávat hodnoty hlášené senzorem s a bez použití Eye Light. Tyto hodnoty se budou lišit, protože když více světla osvětluje objekt detekovaný senzorem, změní se intenzita odraženého světla, a tím se změní hlášená hodnota odstínu. To pomůže studentům lépe porozumět tomu, jak oční senzor detekuje informace.
Černá, bílá a šedá
Studenti si mohou všimnout, že uváděné hodnoty odstínu pro černou, bílou nebo šedou (jako barvy na dlaždici) jsou nespolehlivé. Je to proto, že černá je v podstatě nepřítomnost barvy a bílá je v podstatě kombinací všech barev. Když porovnáte tento nápad s grafem odstínů, není k dispozici žádná možnost pro všechny barvy nebo nulové barvy. Nahlášená hodnota odstínu tedy nemusí odpovídat tomu, co barvu vnímáme.
Stahování a otevírání projektů VEX GO
V některých laboratořích dostanou studenti projekty k tisku dat do tiskové konzoly. Tyto projekty by měly být staženy před zahájením lekce, aby mohly být otevřeny a použity v případě potřeby. Můžete si je stáhnout pro studenty nebo nechat studenty, aby si je stáhli sami. Soubory pro projekty jsou umístěny v seznamu materiálů. Další informace o tom, jak načíst a otevřít stažené projekty, naleznete v těchto článcích knihovny VEX pro konkrétní zařízení: