Skip to main content

Laboratorio STEM
Callejón del impulso Alumno

Ícono de la Caja de herramientas del maestro Caja de herramientas para profesores

  • Esquema de la actividad
    Esta exploración primero presentará a los estudiantes cómo establecer la velocidad para conducir y luego les pedirá que exploren cómo la velocidad del robot afecta su impulso. Haga clic aquí (Google / .docx / .pdf) para ver el resumen de esta actividad. Comprender el impulso del robot será un concepto importante que se aplicará al juego de bolos Strike Challenge.

  • Lo que programarán los estudiantes
    El uso del proyecto de plantilla Speedbot (Drivetrain 2-motor, No Gyro) permite a los estudiantes cambiar la configuración de velocidad del Speedbot simplemente agregando una instrucción setDriveVelocity (50, por ciento) al driveFor ​​(1 , pulgadas) instrucción. La parte guiada de la actividad hace que los estudiantes muevan el Speedbot a diferentes velocidades y el final de la actividad les pide que apliquen sus habilidades para programar la velocidad a pruebas de impulso y transferencia de energía.

¡Speedbot está listo para conducir a diferentes velocidades!

Esta investigación le ayudará a aprender más sobre cómo programar el Speedbot para conducir a las velocidades más adecuadas para la tarea. Al final del Strike Challenge, necesitarás encontrar una velocidad para el Speedbot que le permita ser rápido y tener un gran impulso, pero mantener el control para golpear la pelota en un buen ángulo y con gran fuerza.

Ícono de la Caja de herramientas del maestro Caja de herramientas para profesores

Aquí hay una descripción general de la interfaz de usuario de VEXcode V5. Los estudiantes conocerán estas pestañas/botones durante las actividades de este laboratorio STEM de Momentum Alley. También se proporcionan enlaces en todo el laboratorio STEM para proporcionar más información sobre estas pestañas/botones.

Interfaz V5

    Instrucciones VEXcode V5 que se utilizarán en la primera parte de esta investigación:

    • Drivetrain.setDriveVelocity(50, por ciento);

    • Drivetrain.driveFor(adelante, 200, mm);

    • Para obtener más información sobre la instrucción, seleccione Ayuda y luego seleccione el icono del signo de interrogación junto a un comando para ver más información.

      Información de ayuda para el comando Drive For en C++

      Asegúrese de tener el hardware necesario, su cuaderno de ingeniería y VEXcode V5  descargados y listos.

    Icono de consejos para profesores Consejos para profesores

    Si es la primera vez que el estudiante utiliza VEXcode V5, puede consultar los tutoriales en cualquier momento durante esta exploración. Los tutoriales se encuentran en la barra de herramientas.

    2020-11-30_14-15-09.jpg

    Cada grupo de estudiantes deberá recibir el hardware necesario y el cuaderno de ingeniería del grupo. Luego abra VEXcode V5.

    Materiales necesarios:
    Cantidad Materiales necesitados
    1

    robot velocista

    1

    Batería de robot cargada

    1

    Código VEX V5

    1

    Cable USB (si usa una computadora)

    1

    Cuaderno de ingeniería

    1

    Balón (del tamaño y forma de un balón de fútbol)

    1

    Espacio libre de 3m x 3m

    1

    Metro o regla

    1

    Rollo de cinta

    1

    Tabla de datos

    Icono de consejos para profesores Consejos para profesores

    Modele cada uno de los pasos de solución de problemas para los estudiantes.

    Paso 1:  Preparándose para la Exploración

    Antes de comenzar la actividad, ¿tienes listo cada uno de estos elementos?

    • ¿Están todos los motores conectados en los puertoscorrectos?

    • ¿Están los cables inteligentes completamente insertados en todos los motores?

    • ¿Está el Cerebro encendido?

    • ¿Está cargada la batería ?

    Paso 2: iniciar un nuevo proyecto

    Complete los siguientes pasos para comenzar el proyecto:

    • Abra el menú Archivo y seleccione Abrir ejemplos.

      La opción Abrir ejemplo está resaltada en el menú Archivo

       

    • Seleccione y abra el proyecto de plantilla Speedbot (Drivetrain 2-motor, No Gyro). El proyecto de plantilla contiene la configuración del motor del Speedbot. Si no se utiliza la plantilla, su robot no ejecutará el proyecto correctamente.

      Imagen de la plantilla Speedbot en el menú Proyectos de ejemplo

       

    • Dado que trabajará en la exploración de la velocidad, nombrará su proyecto DriveVelocity. Cuando termine, seleccione Guardar.

      Cambio de nombre del título del proyecto en la barra de herramientas de VEXcode V5

       

     

     

    Icono de consejos para profesores Consejos para profesores

    • Los nombres de los proyectos pueden tener espacios entre o después de las palabras.

      Cambiar el nombre de V5

    • Puede pedirles a los estudiantes que agreguen sus iniciales o el nombre de su grupo al nombre del proyecto. Esto ayudará a diferenciar los proyectos si les pide a los estudiantes que los envíen.

    • Debido a que esta es la primera actividad de programación que sus alumnos pueden intentar, debe modelar los pasos y luego pedirles que completen las mismas acciones. Luego, el maestro debe monitorear a los estudiantes para asegurarse de que estén siguiendo los pasos correctamente.

    • Asegúrese de que los estudiantes hayan seleccionado Abrir ejemplos en el menú Archivo.

    • Asegúrese de que los estudiantes hayan seleccionado el proyecto de plantilla Speedbot (Drivetrain 2-motor, No Gyro).

    • Puede indicarles a los estudiantes que hay varias selecciones para elegir en la página de Ejemplos. A medida que construyan y utilicen otros robots, tendrán la oportunidad de utilizar diferentes plantillas.

    • Verifique que el nombre del proyecto DriveVelocity esté ahora en la ventana en el centro de la barra de herramientas.

    Ícono de la Caja de herramientas del maestro Teacher Toolbox - Guardar proyectos

    • Señale que cuando abrieron VEXcode V5 por primera vez, la ventana tenía la etiqueta Proyecto VEXcode. VEXcode Project es el nombre del proyecto predeterminado cuando se abre VEXcode V5 por primera vez. Una vez que se cambió el nombre del proyecto a Drive y se guardó, la pantalla se actualizó para mostrar el nuevo nombre del proyecto. Usando esta ventana en la barra de herramientas, es fácil comprobar que los estudiantes están usando el proyecto correcto.

    • Dígales a los estudiantes que ahora están listos para comenzar su primer proyecto. Explique a los estudiantes que con solo seguir unos sencillos pasos, podrán crear y ejecutar un proyecto que hará avanzar al Speedbot.

    • Recuerde a los estudiantes que guarden sus proyectos mientras trabajan. La sección C++ de la Biblioteca VEX explica las prácticas de guardado en VEXcode V5.

    Ícono de la Caja de herramientas del maestro Caja de herramientas para docentes - Parar y discutir

    Este es un buen momento para hacer una pausa y hacer que los estudiantes revisen los pasos que acaban de completar al iniciar un nuevo proyecto en VEXcode V5 de forma individual o en grupos. Pida a los estudiantes que reflexionen individualmente antes de compartir con su grupo o con toda la clase.

    Paso 3: avance 150 mm a diferentes velocidades

    ¡Ahora está listo para comenzar a programar el robot para que avance a diferentes velocidades!

    • Antes de comenzar a programar, debemos comprender qué es una instrucción. Una instrucción consta de tres partes. 

    Icono de consejos para profesores Consejos para profesores

    Es posible que observe una función de autocompletar cuando comience a escribir la instrucción. Utilice las teclas "Arriba" y "Abajo" para seleccionar el nombre que desea, luego presione "Tab" o (Entrar/Regresar) en su teclado para realizar la selección. Para obtener más información sobre esta característica, consulte el artículo C++ .

    • Agregue las instrucciones al proyecto:

    Icono de consejos para profesores Consejos para profesores

    Observe que la segunda y tercera instrucciones (líneas 29 y 30) son las mismas que las instrucciones cuarta y quinta (líneas 31 y 32) pero con un parámetro de velocidad diferente. Después de agregar la tercera instrucción, los estudiantes pueden resaltar las líneas 29 y 30 para copiar y pegar las líneas debajo para formar las líneas 31 y 32. Luego pueden cambiar la velocidad en la Línea 31 al 75 por ciento.

    • Seleccione el ícono de Ranura para elegir una de las ocho ranuras disponibles en Robot Brain y seleccione la ranura 1.

       

    • Conecte el V5 Robot Brain a la computadora usando un cable micro USB y encienda el V5 Robot Brain. El ícono del Cerebro en la barra de herramientas se vuelve verde una vez que se ha realizado una conexión exitosa.

    • Seleccione Descargar para descargar el proyecto al Brain.

       

    Ícono de la Caja de herramientas del maestro Caja de herramientas para profesores

    • Recuerde a los estudiantes que desconecten el cable USB del Robot Brain. Tener el robot conectado a una computadora mientras ejecuta un proyecto podría hacer que el robot tire del cable de conexión.

    • Verifique que su proyecto se haya descargado (C++) mirando la pantalla del Cerebro del Robot. El nombre del proyecto DriveVelocity debe aparecer en la ranura 1.

    Ícono de la Caja de herramientas del maestro Caja de herramientas para profesores

    • Deténgase y discuta
      Pida a los estudiantes que predigan lo que creen que sucederá cuando este proyecto se descargue y se ejecute en el robot Speedbot. Dígales a los estudiantes que registren sus predicciones en sus cuadernos de ingeniería. Si el tiempo lo permite, pida a cada grupo que comparta su predicción.

      Los estudiantes deben predecir que el Speedbot primero avanzará a su velocidad predeterminada (50%), luego más lento (25%) que la velocidad predeterminada y luego más rápido (75%) que la velocidad predeterminada.

    • Modelar primero
      Modelar ejecutando el proyecto frente a la clase antes de que todos los estudiantes lo intenten a la vez. Reúna a los estudiantes en un área y deje suficiente espacio para que se mueva el Speedbot si está colocado en el piso.

      Dígales a los estudiantes que ahora es su turno de ejecutar su proyecto. Asegúrate de que tengan un camino despejado y que ningún Speedbots choque entre sí.

    • Ejecute (C++) el proyecto en el robot asegurándose de que el proyecto esté seleccionado y luego presione el botón Ejecutar en Robot Brain. ¡Felicitaciones por crear su primer proyecto!

    Paso 4: Conduzca hacia adelante y hacia atrás durante 150 mm a diferentes velocidades

    Ahora que ha programado su robot para avanzar a diferentes velocidades, prográmelo para avanzar y retroceder a diferentes velocidades.

    • Cambie el parámetro en la segunda instrucción driveFor para mostrar -150.

    • Seleccione el nombre del proyecto para cambiarlo de DriveVelocity a ReverseVelocity.

    • Seleccione el ícono Ranura para elegir una nueva ranura. Seleccione la ranura 2.

      Imagen de la selección de la ranura 2 en la barra de herramientas

       

    • Descargue (C++) el proyecto.

    • Verifique que su proyecto se haya descargado (C++) mirando la pantalla del Cerebro del Robot. El nombre del proyecto ReverseVelocity debe aparecer en la ranura 2.

    • Ejecute (C++) el proyecto en el robot asegurándose de que el proyecto esté seleccionado y luego presione el botón Ejecutar en Robot Brain.

    Ícono de la Caja de herramientas del maestro Caja de herramientas para profesores - Completando el paso 4

    • Para cambiar el comando driveFor de adelante a atrás, simplemente cambie el primer parámetro a -150. Esto hará que los motores de la transmisión se muevan en la dirección opuesta.

    • Se puede cambiar el número de mm, pero para este ejemplo los dejaremos en 150 mm como se estableció en el paso anterior.

    • Recuerde a los estudiantes que desconecten el cable USB del Robot Brain antes de ejecutar el proyecto.

    • Recuerde a los estudiantes que guarden sus proyectos mientras trabajan. La biblioteca VEX tiene una sección para C++ que explica las prácticas de guardado en VEXcode V5.

    Icono de consejos para profesores Consejos para profesores

    Pida a los equipos que compartan el área de prueba y el balón si es necesario, pero también se podrían configurar varias áreas de prueba, cada una con su propio balón. Decida si desea configurar las áreas de prueba o si desea que los estudiantes lo hagan.

    Paso 5: Configurar su área de prueba

    Ejemplo de diseño del área de prueba

    • Utilice cinta adhesiva y un metro para crear una línea de 3 m en el suelo como la línea horizontal que se muestra en la imagen de arriba.

      • Una vez creada la línea, use cinta adhesiva y su metro una vez más para crear líneas de 1 m a lo largo de la línea de 3 m, como las líneas verticales en la imagen de arriba. Pegue una línea de 1 m en cada marca de 50 cm en la línea vertical comenzando en 0 cm.

      • Las líneas horizontales más cortas deben estar centradas en la línea vertical más larga.

    • Mientras se configura el área, uno o dos miembros de su equipo deben crear un nuevo proyecto llamado Momentum. Establezca la velocidad al 50% y haga que el Speedbot avance hasta la primera línea a 50 cm. Tenga en cuenta que 1 cm = 10 mm, por lo que el robot avanzará 50 cm o 500 milímetros.

    Ícono de la Caja de herramientas del maestro Caja de herramientas para profesores - ¿Por qué esta actividad?

    • La recopilación y el análisis de datos, incluso el simple reconocimiento de patrones, son habilidades científicas fundamentales. Esta actividad agrega estructura a ese análisis de datos al evitar errores comunes.

    • Observe que las instrucciones no les dicen a los estudiantes que varíen la distancia de conducción del robot además de variar la velocidad del robot. Esta es una aplicación intencional de lo que los científicos del aprendizaje llaman la estrategia de control de variables. Enseñar a los investigadores novatos a manipular una variable a la vez (es decir, la velocidad en este caso) para determinar su influencia en una segunda variable (es decir, la distancia que recorre la pelota después de la colisión) es importante porque no es necesariamente un enfoque que los estudiantes adoptarán. espontáneamente mediante un enfoque de adivinar y comprobar. Los enfoques típicos de adivinar y verificar a menudo manipulan más de una variable a la vez (es decir, cambiando tanto la velocidad como la distancia que recorre el robot) y observan el impacto de la confluencia en la distancia que recorre la bola después de la rotación. Esta actividad intenta alejar a los estudiantes de eso porque las relaciones entre las variables son ambiguas. ¿Es la mayor velocidad del robot, la mayor distancia que recorre el robot o ambas cosas las que hacen que la bola viaje más lejos? No podemos responder a eso cuando manipulamos ambas variables al mismo tiempo.

    • Sin embargo, los equipos podrían intentar espontáneamente conducir el robot a diferentes distancias. Si observa esto, pídales que solo cambien la distancia pero que mantengan la velocidad igual que en una prueba con la distancia original de 500 mm. De esa manera, pueden comparar la misma velocidad con diferentes distancias de conducción para ver si la distancia de conducción del robot también influye en la distancia que viaja la pelota.

    Paso 6: Probar la transferencia de energía durante las colisiones

    Área de pruebas de desafío de bolos con robot y pelota.

    Centre la bola en la línea horizontal a 50 cm y coloque su robot de modo que la parte delantera quede centrada en la línea horizontal a 0 cm. Asegúrese de que la parte frontal del robot esté orientada en la dirección de la bola. Ejecute su primer proyecto Momentum que tenga la velocidad establecida en 50% y preste mucha atención mientras el robot choca con la pelota.

    Registre la velocidad establecida, la distancia recorrida y la distancia recorrida por la pelota en esta tabla de datos (Google ). La primera fila de la tabla se inició según el proyecto Momentum en el que trabajó en el paso anterior. Continúe agregando datos a esta tabla mientras intenta configurar diferentes velocidades. Luego puede agregar los datos de otros equipos mientras discute sus hallazgos como clase.

    Icono de consejos para profesores Consejos para profesores

    • Prepare el área para que la pelota rebote en diferentes direcciones y a diferentes distancias. Cierre puertas y/o ventanas según sea necesario.

    • La tabla para Explorar la velocidad se puede guardar desde abajo o los estudiantes pueden recrear la tabla en sus cuadernos de ingeniería.

    • Puede encontrar una rúbrica para evaluar los cuadernos de ingeniería en equipo aquí (Google / .docx / .pdf), y una rúbrica para evaluar los cuadernos individuales aquí (Google / .docx / . pdf). Siempre que planee evaluar el trabajo de un estudiante con una(s) rúbrica(s), asegúrese de compartir la rúbrica con ellos antes de que comiencen a trabajar en el proyecto.

    Piense y responda las siguientes preguntas en su cuaderno de ingeniería mientras recopila sus datos:

    • ¿Cómo puedes saber que el impulso del robot transfirió energía a la pelota durante la colisión? Explique con detalles.

    • Repita la prueba al menos dos veces más. Pruebe una velocidad inferior al 50%. Vuelva a colocar la pelota en su posición y registre en la tabla qué tan lejos viaja la pelota. Además, pruebe con una velocidad superior al 50%. Vuelva a colocar la pelota en su posición y registre en la tabla qué tan lejos viaja la pelota.

    • Cuando todos los grupos hayan completado sus tres pruebas, analice las velocidades que eligieron los otros grupos y qué distancia viajó la pelota en sus pruebas. A medida que los equipos comparten sus datos, agregue sus hallazgos a su tabla.

    • Busque patrones en los datos. ¿La distancia recorrida por la pelota aumenta o disminuye a medida que aumenta la velocidad establecida?

    Ícono de la Caja de herramientas del maestro Caja de herramientas para profesores - Respuestas

    1. El movimiento de la pelota es evidencia de que el robot transfirió energía durante la colisión. Los estudiantes también podrían describir la velocidad de la pelota después del impacto o su dirección de viaje como evidencia.

    2. La distancia que recorre la pelota depende de la masa/peso de la pelota utilizada y de la velocidad establecida para el robot.

    3. Los estudiantes deben reconocer que las velocidades más altas hacen que la pelota viaje más lejos que las velocidades más bajas. Conecte esto explícitamente con el impulso del robot. Resalte que el peso del robot no ha cambiado, sólo su velocidad, pero que ambos contribuyen al impulso del robot. Pregúnteles si creen que la pelota viajaría tan lejos si el robot fuera más pesado. Probablemente lo haría. Hay más información sobre los efectos de la masa de la pelota durante la colisión en la siguiente lectura.

    4. Los grupos de estudiantes podrían haber seleccionado velocidades muy variables, pero el objetivo general de aprendizaje es que los estudiantes reconozcan que velocidades más altas conducen a un mayor impulso que transfiere más energía a la pelota durante las colisiones.