Ενσωμάτωση αισθητήρων σε ρομπότ αγώνων
Τα «Μάτια και τα Αυτιά» του Ρομπότ
Οι προκλήσεις VEX IQ αυξάνονται καθώς όλο και περισσότεροι μαθητές έρχονται σε επαφή με τα θαύματα της ρομποτικής τεχνολογίας. Κάθε χρόνο, παρουσιάζεται στους συμμετέχοντες στον διαγωνισμό μια συναρπαστική μηχανική πρόκληση με τη μορφή παιχνιδιού. Σκοπός του παιχνιδιού είναι να σκοράρετε όσο το δυνατόν περισσότερους πόντους σε μια καθορισμένη χρονική περίοδο. Μία από τις απαιτητικές πτυχές για τις ομάδες είναι η δημιουργία μιας ρομποτικής κατασκευής για την ολοκλήρωση εργασιών με τον πιο αποτελεσματικό δυνατό τρόπο, κερδίζοντας τους περισσότερους πόντους. Οι ομάδες πρέπει να χρησιμοποιούν και να βασίζονται σε διαφορετικούς αισθητήρες για να επιτύχουν αυτόν τον στόχο. Οι ρομποτικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση της κατάστασης και του περιβάλλοντος ενός ρομπότ. Όπως ακριβώς οι ανθρώπινες αισθήσεις, οι ρομποτικοί αισθητήρες στέλνουν ηλεκτρονικά μηνύματα στον εγκέφαλο, τα οποία επιτρέπουν στο ρομπότ να επιδείξει την κατάλληλη συμπεριφορά που χρειάζεται για να λύσει την εργασία.
Τα ρομπότ αγώνων χρησιμοποιούν πολλούς αισθητήρες σε έναν αγώνα:
- Ο διακόπτης προφυλακτήρα ανιχνεύει εάν είναι πατημένος ή αφημένος τη δεδομένη στιγμή και παρέχει αυτές τις πληροφορίες στον εγκέφαλο του ρομπότ. Για παράδειγμα, ο διακόπτης προφυλακτήρα μπορεί να ανιχνεύσει πότε έρχεται σε επαφή με μια επιφάνεια όπως έναν περιμετρικό τοίχο ή ένα αντικείμενο, όπως ένα πιόνι παιχνιδιού.
- Ο αισθητήρας χρώματος μπορεί να ανιχνεύσει το χρώμα ενός αντικειμένου κοντά στον αισθητήρα. Αυτό είναι χρήσιμο εάν θέλετε το ρομπότ να ταξινομεί αντικείμενα διαφορετικού χρώματος, να οδηγεί προς ένα αντικείμενο συγκεκριμένου χρώματος ή να ανιχνεύει το χρώμα αντικειμένων καθώς περνούν από τον αισθητήρα.
- Ο αισθητήρας απόστασης χρησιμοποιεί τις ίδιες αρχές με τις συσκευές σόναρ για τη μέτρηση του ήχου. Για παράδειγμα, το ρομπότ μπορεί να χρησιμοποιήσει τον αισθητήρα απόστασης για να κινηθεί προς ένα αντικείμενο ή μια επιφάνεια μέχρι να βρεθεί σε μια συγκεκριμένη απόσταση, χωρίς να την αγγίξει. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διασφαλιστεί ότι το ρομπότ δεν θα αναποδογυρίσει κομμάτια παιχνιδιού.
- Ο γυροσκοπικός αισθητήρας σε ένα ρομπότ επιτρέπει στο ρομπότ να ανιχνεύσει πόσο μακριά έχει στρίψει. Αυτό είναι χρήσιμο για να μπορεί το ρομπότ να κάνει ακριβείς στροφές σε ολισθηρές ή ανώμαλες επιφάνειες.
- Η λυχνία LED αφής επιτρέπει στο ρομπότ σας να ανιχνεύει πότε το αγγίζει ένα δάχτυλο, καθώς και να εμφανίζει πολλά διαφορετικά χρώματα. Για παράδειγμα, τα μέλη της ομάδας μπορούν να δουν πότε εκτελούνται διαφορετικά τμήματα ενός αυτόνομου προγράμματος προγραμματίζοντας την λυχνία αφής LED ώστε να εμφανίζει ένα μοναδικό χρώμα για κάθε τμήμα.
Παρακινήστε τη συζήτηση
Ε: Ο γυροσκοπικός αισθητήρας μπορεί να επιτρέψει σε ένα ρομπότ να κάνει πιο ακριβείς στροφές, αλλά πώς αλλιώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα ρομπότ; Μπορεί να τοποθετηθεί γυρισμένο στο πλάι;
A: Ο γυροσκοπικός αισθητήρας μπορεί να τοποθετηθεί γυρισμένος στο πλάι για να μετρήσει τη γωνία κλίσης του ρομπότ προς τα πάνω ή προς τα κάτω. Για παράδειγμα, ο γυροσκοπικός αισθητήρας μπορεί να μετρήσει τη γωνία μιας κλίσης στην οποία κινείται το ρομπότ. Ο γυροσκοπικός αισθητήρας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ακριβή ανύψωση ή το κατέβασμα ενός βραχίονα σε ένα ρομπότ κατά έναν ορισμένο αριθμό μοιρών.
Ε: Πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο Αισθητήρας Απόστασης σε ένα ρομπότ σε ένα αγωνιστικό περιβάλλον;
Α: Οι απαντήσεις μπορεί να διαφέρουν, αλλά ένας πιθανός τρόπος είναι να προσδιορίσετε πόσο μακριά βρίσκεται το ρομπότ από τοίχους ή άλλα ρομπότ. Αυτό διασφαλίζει ότι το ρομπότ δεν θα συγκρουστεί με άλλα ρομπότ ή με κάποια επιφάνεια που θα μπορούσε ενδεχομένως να το προκαλέσει ζημιά.
Επεκτείνετε τη Μάθησή σας
-
Φετινό Παιχνίδι
Ως συμπληρωματική δραστηριότητα, ζητήστε από τους μαθητές να δουν αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθουν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το φετινό παιχνίδι VEX IQ Challenge.
Ζητήστε από τους μαθητές να κάνουν καταιγισμό ιδεών και να γράψουν τις ιδέες τους στα σημειωματάρια μηχανικής τους σχετικά με το πώς θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν αισθητήρες για να προγραμματίσουν το ρομπότ τους ώστε να σκοράρει πόντους. Ενθαρρύνετε τους μαθητές να παρέχουν σκίτσα μιας πιθανής κατασκευής ρομπότ. Διευκολύνετε μια συζήτηση με τους μαθητές ρωτώντας:
-
Ποιον αισθητήρα θα χρησιμοποιούσατε και γιατί;
-
Πού πιστεύετε ότι είναι η καλύτερη τοποθεσία για αυτόν τον αισθητήρα; Έχει καθόλου σημασία η τοποθεσία;
-
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε περισσότερους από έναν αισθητήρες; Πώς θα μπορούσε αυτό να αποτελέσει όφελος;