Opettajan työkalupakki
-
Aktiviteetin hahmotelma
-
Tämä tutkimus esittelee opiskelijat mekaanisen liikealueen käsitteen ja kuinka sitä voidaan tutkia käsivarren ja kynnen avulla.
-
Opiskelijat tutustuvat myös erilaisiin lohkoihin, joilla voidaan ohjelmoida turvallisesti käsivartta ja kynsiä.
Tutkitaan liikerataa!
Tämän tutkimisen avulla voit nähdä minimi- ja enimmäisasteet, jotka käsivarsi ja kynsi voivat ulottua.
- Varmista, että sinulla on tarvittava laitteisto ja tekninen muistikirja.
| Määrä | Tarvittavat materiaalit |
|---|---|
| 1 |
VEX IQ Super Kit |
| 1 |
VEXcode IQ |
| 1 |
Tekninen muistikirja |
Opettajan vinkkejä
Mallina jokainen vianetsintävaihe opiskelijoille.
Vaihe 1: Tutkimiseen valmistautuminen
Ennen kuin aloitat toiminnan, onko sinulla kaikki nämä asiat valmiina? Rakentajan tulee tarkistaa jokainen seuraavista:
-
Onko kaikki moottorit ja anturit kytketty oikeisiin portteihin?
-
Ovatko älykaapelit täysin kytketty kaikkiin moottoreihin ja antureihin?
-
Onko Brain päällä?
-
Onko akku ladattu?
Opettajan vinkkejä
-
Koska tämä on VEX IQ Brain -aivojen navigoinnin aloitustoiminto, opettajan tulee mallintaa vaiheet ja pyytää sitten oppilaita suorittamaan samat toiminnot. Opettajan tulee sitten valvoa oppilaita varmistaakseen, että he noudattavat ohjeita oikein.
-
Varmista, että opiskelijat ovat varovasti ja varovasti avanneet kynnen kokonaan sormillaan ennen kuin valitset Asetukset-valikosta Laitetiedot. Tämä varmistaa, että kynsi asettaa 0 astetta pisteeksi, jolloin se avautuu eniten.
Vaihe 2: Laitevalikko
Aloita käynnistämällä Robot Brain ja valitsemalla X-painike siirtyäksesi Asetukset-valikkoon.
Avaa Clawbot's Claw varovasti kokonaan sormillasi.
Kun Asetukset-valikko on auki, käytä aivojen Ylös- ja Alas-painikkeita valitaksesi Laitetiedot avataksesi laitevalikon.
Laitevalikko-näyttö näyttää tiedot kyseiseen porttiin kytketystä laitteesta. IQ Brainissa on 12 porttia.
Siirry nuolilla portin 11 moottoriin, joka on kynsimoottori.
-
Portin 11 moottori: Kynsimoottori.
-
Nopeus: Näyttää kuinka nopeasti (kierroksina minuutissa) moottori pyörii.
-
Kulma: Näyttää moottorin nykyisen sijainnin asteina.
-
Kierrokset: Näyttää kuinka monta kierrosta moottori on pyörinyt.
-
Käynnistä ja pysäytä moottori painamalla tarkistuspainiketta. Claw voidaan avata ja sulkea myös käsin.
Opettajan työkalupakki
-
Tarkista vaiheet
Tämä on hyvä kohta pysähtyä ja pyytää oppilaita tarkistamaan juuri suoritetut vaiheet siirtyäkseen laitevalikkonäyttöön.
Vaihe 3: Kynsien ja käsivarren liikkeen tutkiminen
-
Jos avasit kynnesi kokonaan ennen laitevalikon avaamista, kynsimoottori katsoi täysin avatun asennon olevan 0 astetta - kuten laitevalikossa näkyy.
Ennusta teknisessä muistikirjassasi Port 11 -moottorin (Claw Motor) arvot, kun suljet kynnen työntämällä sivuja varovasti yhteen. Mikä on kulman arvo asteina, kun kynsi on kiinni?
-
Vihje: Raportoitu arvo ei ole sama kuin alla olevassa kuvassa.
-
-
Testaa ennustettasi painamalla varovasti kynttä kiinni. Mikä kulma näkyy nyt kynsimoottorin laitevalikossa?
Opettajan työkalupakki
-
Odotetut arvot
Jos opiskelijat avasivat Clawbotin kynnen kokonaan ennen laitevalikon avaamista, täysin avattu asento on 0 astetta. Kynnen sulkemisen jälkeen kynsimoottorin kulman tulee olla noin 70 astetta.
- Jatka käsilläsi kynsien avaamista ja sulkemista varovasti, jotta näet kulman muuttuvan.
-
Mitä huomaat kynsimoottorin kulman vaihteluvälistä asteina? Nousevatko kulma-arvot edelleen vai onko niillä rajoja?
-
Kirjoita ylös kynsimoottorin kulma-arvon alue: kulma-arvo, kun se on täysin auki, kulma-arvo, kun se on täysin suljettu.
-
Ovatko kulma-arvot kynnen ollessa auki aina samat? Ovatko kulma-arvot kynnen ollessa kiinni aina samat? Miksi luulet niin?
Opettajan työkalupakki
-
Odotettuja vastauksia
-
Varsimoottorilla on suurempi liikealue ja siten suurempi moottorin kulma-arvon asteet.
-
Koska käsivarsi oli todennäköisesti täysin ala-asennossa, kun laitevalikko valittiin, aloituskulmaksi asetettiin 0 astetta. Koska varsi voi pyöriä Clawbotin takaosaan asti, kantama alkaa 0:sta ja kulkee 360 astetta useammin kuin kerran. Näytetty kulman arvo ei jatka kasvamista yli 360 astetta, vaan käynnistyy uudelleen arvosta 0. Näin ollen Turns-arvo on myös tärkeä määritettäessä, kuinka monta astetta Arm Motor on pyörinyt. Esimerkiksi näytetty kulman arvo voi olla 45 astetta, mutta käännösarvo on 3,12. Tämä tarkoittaa, että Arm Motor on kääntynyt kokonaan 3 kertaa tai 1080 astetta plus 45 astetta yhteensä 1125 astetta. Se on paljon suurempi kantama kuin Claw Motorilla.
Opettajan työkalupakki
-
Pysähdy ja keskustele
Edistä keskustelua siitä, mitä oppilaat ovat havainneet käsivarresta ja kynsistä. Esitä kysymyksiä, kuten:
-
Mitkä olivat kynnen ja käsivarren liikealueet? Olivatko ne aina samanlaisia?
-
Miksi tästä olisi apua ohjelmoitaessa?
Kynsimoottorin kulman raportoidut arvot eivät aina olleet samat. Alue oli 0 - noin 70 astetta, mutta se vaihteli usein muutaman asteen verran. Varsimoottorin kulman ilmoitetut arvot eivät myöskään olleet samat. Kun käsivartta nostettiin ja laskettiin käsin, se vaihteli 0 - noin 1125 astetta, mutta se myös nousi tai laski muutaman asteen joka kerta.
Tämä on hyödyllistä ohjelmoinnissa, koska ohjelmoijan on tiedettävä, kuinka paljon moottori voi pyöriä turvallisesti, kunnes se saavuttaa rajansa. Tämän rajan ulkopuolella se voi kohdistaa liiallista voimaa siihen osaan, jota se käyttää. Ohjelmoijan on tärkeää tietää tämä, koska on olemassa tapoja säätää moottorin kulmaa tai rajoittaa moottorin pyörimistä vaurioiden estämiseksi. Oppitunnilla käydään läpi joitakin näistä tavoista seuraavaksi.
Vaihe 4: Ohjelmointi liikealueella
Alajärjestelmillä, kuten kynnet tai käsivarret, on yleensä rajoitettu liikerata, mikä estää niitä pyörimästä jatkuvasti. Kynnet voivat avautua tai sulkeutua vain niin paljon ennen kuin ne saavuttavat mekaanisen rajan. Samoin käsivarren liikealuetta rajoittaa usein maa tai itse robotin runko. Kun työskentelet alijärjestelmien kanssa, joiden liikealue on rajoitettu, on erittäin tärkeää pysyä tällä alueella riippumatta siitä, ohjaatko robottia kauko-ohjauksella vai ohjelmoitko sen liikkumaan itsenäisesti. Virran syöttämisen jatkaminen moottoreille, kun osajärjestelmä on saavuttanut rajan, aiheuttaa tarpeetonta rasitusta moottoriin ja kaikkiin liitettyihin komponentteihin.
Opettajan vinkkejä
Osoita oppilaille, että vaiheessa 3 he testasivat ja kokevat kynnen ja käsivarren rajalliset liikeradat. Clawbotin muut osat rajoittavat kynnen liikealuetta sen aukossa ja sen sulkeutumista pisteessä, jossa kynnen molemmat puolet painavat toisiaan. Käsivarren liikerataa rajoittaa maa, kun se lasketaan, ja robotin takaosan yläosa, kun se on täysin nostettuna.
Ennen kuin opit säätämään kynnen ja käsivarren rajoitettuja liikealueita, katsotaanpa lohkoja, joita käytetään kynnen ja käsivarren ohjelmointiin.
VEXcode IQ:ssa on kaksi lohkoa, joilla voidaan nostaa ja laskea käsivartta sekä avata ja sulkea kynsi tiettyyn asentoon.
[Spin for] -lohko ja [Spin to position] -lohko.
-
[Spin for] -lohko pyörittää moottoria valittuun suuntaan valitun etäisyyden verran sen nykyisestä sijainnista.
-
[Spin to position] -lohko pyörittää moottorin valittuun asentoon moottorin nykyisen asennon perusteella. [Spin to position] -lohko määrittää parhaan pyörimissuunnan asentoon pääsemiseksi.
Milloin näitä lohkoja käytettäisiin? Kuvittele, että ohjelmoit kätesi nousemaan ja laskemaan, mutta kun se laskee, se ei laske kokonaan takaisin aloitusasentoonsa, joka on nolla astetta. Sen sijaan se laskee takaisin 15 asteeseen. Jos käytät sitten [Spin for] -lohkoa nostaaksesi sen 90 astetta - käsivarsi nousee 90 astetta nykyisestä paikasta ja todella nostetaan jopa 105 astetta.
Kuitenkin samassa tilanteessa, jos varsi on 15 asteen kulmassa ja [Spin to position] -lohkoa käytetään sen nostamiseen 90 asteeseen, käsivarsi nousee 75 astetta saavuttaakseen halutun 90 asteen asennon.
Tämä on tärkeää ymmärtää, koska jos [Spin for] -lohkoa käytetään ja vartta ei ole laskettu kokonaan alas tai kynsi ei ollut täysin kiinni, käsi tai kynsi voi lähestyä rajaansa, kuinka pitkälle se voi liikkua.
Katsotaanpa lohkoja, joita käytetään [Spin for]- ja [Spin to position] -lohkojen kanssa, jotka auttavat heitä ohjelmoimaan robottisi tarkemmin.
-
[Aseta moottorin aikakatkaisu] -lohkoa käytetään estämään liikelohkoja, jotka eivät saavuta asemaansa, estämästä muita pinon lohkoja toimimasta. Esimerkki moottorista, joka ei saavuta asentoaan, on käsi tai kynsi, joka saavuttaa mekaanisen rajansa eikä voi saattaa liikettä loppuun.
-
Mitä tapahtuu, jos [Spin for] -lohkoa käytetään ja kynsi tai käsi saavuttaa liikerajansa? Pysähtyykö projekti, koska käsi tai kynsi ei pääse enää liikkumaan?
Projekti ei pysähdy ennen kuin lohko on suorittanut tehtävänsä. Jos kynsi yrittää avautua 100 astetta, mutta alkaa 50 astetta ja yrittää pyöriä liikealueensa ulkopuolelle, kynsi yrittää edelleen avautua, vaikka se ei onnistu. Tämä ei ole hyvä tilanne, koska se voi rasittaa osia ja tyhjentää akun.
Tässä tapauksessa voidaan käyttää [Aseta moottorin aikakatkaisu] -lohkoa . Tämä lohko toimii vikasuojana, joten jos moottori saavuttaa mekaanisen rajansa, se voi jatkaa projektin loppua tietyn ajan kuluttua.
Seuraavassa esimerkissä robotti ajaa eteenpäin, kun kynsi on avautunut täydet 200 astetta tai saavuttanut kolmen sekunnin aikakatkaisun.
-
[Set motor position] -lohkoa käytetään asettamaan moottorin kulman arvo (sen sijainti) valittuun arvoon. Se voidaan myös asettaa 0 asteeseen moottorin asennon nollaamiseksi.
-
[Spin to position] -lohko on helpompi ohjelmoida, kun tietää, mikä moottorin kulma tällä hetkellä on. Mutta joskus käsivarsi saattaa näyttää siltä, että se on täysin alhaalla, kun sitä todella nostetaan muutaman asteen.
[Set motor position] -lohkossa voit asettaa asteet, joissa haluat moottorin kulman olevan. Tämä on erittäin hyödyllistä nollattaessa moottorin asento 0 asteeseen.
Seuraavassa esimerkissä robotin Arm Motor nollataan 0 asteeseen riippumatta siitä, missä se tällä hetkellä on, ennen kuin se pyörii 360 asteen asentoon ja ajaa eteenpäin.
Teacher Toolbox
-
Lohkot [Aseta moottorin aikakatkaisu] ja [Aseta moottorin asento]
Lohkoja [Set motor timeout] ja [Set motor position] ei aina tarvita ohjelmoitaessa varsi- ja kynsimoottoria [Spin for] ja [Spin to position] -lohkoilla. Kuitenkin enemmän liikelohkoja projektin sisällä lisää todennäköisyyttä, että moottorin kulma-arvossa (asennossa) voi olla jonkin verran poikkeamaa. Käsivarsi ja kynsi eivät välttämättä palaa nollaan asteeseen, ja [Spin for] tai [Spin to position] esto on vaarassa törmätä käsivarren tai kynnen mekaanista rajaa vasten. [Set motor timeout] -lohkon asettaminen projektin alussa tai [Set motor position] -toiminnon käyttäminen lohko ennen [Spin to position] -lohkoa voi olla hyödyllisiä vikaturvallisia käytäntöjä, jotka voivat estää projektin jatkamisen moottoria, jos mekaaninen raja saavutetaan.
Laajenna oppimistasi
Laitevalikko ilmoittaa kaikkien IQ Clawbotiin kytkettyjen laitteiden arvot. Jos aika sallii, anna opiskelijoiden tutkia muiden moottoreiden ja laitteiden raportoituja arvoja. Esimerkiksi kosketusmerkkivalo portissa 2 ilmoittaa, onko se painettu vai vapautettu, onko LED päällä vai pois päältä ja mikä LEDin väri on tällä hetkellä. Nämä kaikki ovat anturin lukemia, joita voidaan käyttää ohjelmoitaessa projekteja.
Pyydä oppilaita tutkimaan ja käsittelemään näitä arvoja muuttamalla kunkin laitteen tilaa. Paina esimerkiksi Touch-LED-painiketta toistuvasti nähdäksesi sen ilmoittavan, milloin sitä painetaan, milloin LED on PÄÄLLÄ ja minkä värisenä LED palaa.