Amplitude de mouvement
Boîte à outils de l'enseignant - Aperçu de l'activité
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Cette exploration initiera les élèves au concept d'amplitude de mouvement mécanique et à la façon dont elle peut être explorée à l'aide du bras et de la griffe.
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Les élèves exploreront également différents blocs qui peuvent être utilisés pour programmer en toute sécurité le bras et la griffe.
Explorons l'amplitude de mouvement !
Cette exploration vous permettra de voir les degrés minimum et maximum que le bras et la griffe peuvent étendre.
- Assurez-vous d'avoir le matériel nécessaire et votre ordinateur portable d'ingénierie.
Quantité | Matériel nécessaire |
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1 |
VEX IQ Super Kit |
1 |
VEXcode IQ |
1 |
Carnet d'ingénierie |
Conseils à l'enseignant
Modéliser chacune des étapes de dépannage pour les élèves.
Étape 1 : Préparation de l'exploration
Avant de commencer l'activité, avez-vous chacun de ces éléments prêt ? Le Constructeur doit vérifier chacun des éléments suivants :
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Tous les moteurs et capteurs sont-ils branchés sur les bons ports ?
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Les câbles intelligents sont-ils complètement insérés dans tous les moteurs et capteurs ?
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Le cerveau est-il allumé?
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La batterie est-elle chargée?
Conseils à l'enseignant
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Comme il s'agit d'une activité de début avec la navigation dans le cerveau VEX IQ, l'enseignant doit modéliser les étapes, puis demander aux élèves d'effectuer les mêmes actions. L'enseignant doit ensuite surveiller les élèves pour s'assurer qu'ils suivent correctement les étapes.
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Assurez-vous que les élèves ont ouvert doucement et soigneusement la griffe complètement avec leurs doigts avant de sélectionner Informations sur l'appareil dans le menu Paramètres. Cela garantit que la griffe définit 0 degré comme le point où elle est la plus ouverte.
Étape 2 : Le menu de l'appareil
Commencez par activer le cerveau du robot et sélectionnez le bouton X pour accéder au menu Paramètres.
Ouvrez doucement la griffe du Clawbot à fond en utilisant vos doigts.
Une fois le menu Paramètres ouvert, utilisez les boutons Haut et Bas du cerveau pour sélectionner Informations sur l'appareil et ouvrir le menu Appareil.
L'écran du menu de l'appareil affiche des informations sur l'appareil connecté à ce port. Il y a 12 ports sur le cerveau IQ.
Utilisez les flèches pour aller au moteur du port 11, qui est le moteur à griffes.
- Port 11 Moteur : le moteur à griffes.
- Vitesse : affiche la vitesse (en tours par minute) à laquelle le moteur tourne.
- Angle : affiche la position actuelle du moteur en degrés.
- Tours : affiche le nombre de tours que le moteur a tournés.
- Appuyez sur le bouton Check pour démarrer et arrêter le moteur. La griffe peut également être ouverte et fermée manuellement .
Boîte à outils de l'enseignant - Passez en revue les étapes
C'est un bon point pour faire une pause et demander aux élèves de passer en revue les étapes qui viennent d'être effectuées pour accéder à l'écran du menu de l'appareil.
Étape 3 : Exploration de la griffe et du mouvement du bras
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Si vous avez complètement ouvert votre griffe avant d'ouvrir le menu de l'appareil, le moteur de griffe a considéré que sa position complètement ouverte était de 0 degré - comme il s'affichait dans le menu de l'appareil.
Dans votre ordinateur portable d'ingénierie, prédisez les valeurs du moteur du port 11 (moteur à griffes) lorsque vous fermez la griffe en poussant doucement les côtés ensemble. Quelle sera la valeur de l'angle en degrés lorsque la griffe est fermée ?
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Conseil : La valeur indiquée ne sera pas la même que celle indiquée dans l'image ci-dessous.
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Testez votre prédiction en poussant doucement la griffe fermée. Quel angle est maintenant affiché dans le menu de l'appareil pour le moteur à griffes ?
Boîte à outils de l'enseignant - Valeurs attendues
Si les élèves ont complètement ouvert la griffe du Clawbot avant d'ouvrir le menu de l'appareil, la position complètement ouverte est de 0 degré. Après avoir poussé la griffe fermée, le moteur à griffe doit avoir un angle d'environ 70 degrés.
- Continuez à utiliser vos mains pour ouvrir et fermer doucement la griffe afin de voir l'angle changer.
- Que remarquez-vous à propos de la plage de l'angle en degrés pour le moteur à griffes ? Les valeurs d'angle continuent-elles d'augmenter ou ont-elles des limites ?
- Notez la plage de la valeur d'angle pour le moteur à griffes : la valeur d'angle lorsqu'elle est complètement ouverte à la valeur d'angle lorsqu'elle est complètement fermée.
- Les valeurs d'angle pour lorsque la griffe est ouverte sont-elles toujours les mêmes ? Les valeurs d'angle pour lorsque la griffe est fermée sont-elles toujours les mêmes ? Pourquoi pensez-vous que c'est le cas ?
Boîte à outils de l'enseignant - Réponses attendues
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Le moteur du bras a une plus grande amplitude de mouvement et, par conséquent, une plus grande plage de degrés de la valeur d'angle du moteur.
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Parce que le bras était probablement en position complètement abaissée lorsque le menu de l'appareil a été sélectionné, l'angle de départ a été réglé à 0 degré. Parce que le bras peut tourner jusqu'à l'arrière du Clawbot, la plage commence à 0 et passe à 360 degrés plus d'une fois. La valeur d'angle affichée ne continue pas d'augmenter au-delà de 360 degrés et redémarre à 0. Par conséquent, la valeur des tours est également importante pour déterminer le nombre de degrés de rotation du moteur du bras. Par exemple, la valeur d'angle affichée peut être de 45 degrés, mais la valeur de tours est de 3,12. Cela signifie que le moteur du bras a tourné complètement 3 fois ou 1080 degrés plus 45 degrés pour un total de 1125 degrés. C'est une portée beaucoup plus grande que celle du moteur à griffes.
Boîte à outils de l'enseignant - Arrêtez-vous et discutez
Animer une discussion sur ce que les élèves ont observé à partir du bras et du moteur à griffes. Posez des questions telles que :
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Quelle était l'amplitude de mouvement des griffes et des bras ? Étaient-ils toujours les mêmes ?
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Pourquoi cela serait-il utile lors de la programmation ?
La plage de valeurs rapportées pour l'angle du moteur à griffes n'était pas toujours la même. La plage allait de 0 à environ 70 degrés, mais elle différait souvent de quelques degrés. La plage de valeurs rapportées pour l'angle du moteur du bras n'était pas non plus la même. Lorsque le bras était levé et abaissé à la main, il variait de 0 à environ 1125 degrés, mais il augmentait ou diminuait également de quelques degrés à chaque fois.
Ceci est utile lors de la programmation car le programmeur doit savoir combien un moteur peut tourner en toute sécurité jusqu'à ce qu'il atteigne sa limite. Au-delà de cette limite, il pourrait appliquer une force excessive sur la partie qu'il alimente. Il est important que le programmeur le sache car il existe des moyens de régler l'angle du moteur ou de limiter les tours du moteur pour éviter les dommages. La leçon examinera ensuite certaines de ces façons.
Étape 4 : Programmation avec une amplitude de mouvement
Les sous-systèmes tels que les griffes ou les bras ont généralement une amplitude de mouvement limitée, ce qui les empêche de tourner en continu. Les griffes ne peuvent s'ouvrir ou se fermer que beaucoup avant d'atteindre une limite mécanique. De même, l'amplitude de mouvement d'un bras est souvent limitée par le sol ou le corps du robot lui-même. Lorsque vous travaillez avec des sous-systèmes avec une amplitude de mouvement limitée, il est très important de rester dans cette plage, que vous contrôliez le robot à distance ou que vous le programmiez pour qu'il se déplace de manière autonome. Continuer à alimenter les moteurs une fois qu'un sous-système a atteint une limite entraînera une contrainte inutile sur le moteur et tous les composants connectés.
Conseils à l'enseignant
Faites remarquer aux élèves que l'étape 3 leur a permis de tester et de faire l'expérience de l'amplitude limitée des mouvements de la griffe et du bras. L'amplitude de mouvement de la griffe est limitée dans son ouverture par les autres pièces du Clawbot et limitée dans sa fermeture par le point où les deux côtés de la griffe poussent l'un sur l'autre. L'amplitude de mouvement du bras est limitée par le sol lorsqu'il est abaissé et par le haut de l'arrière du robot lorsqu'il est complètement levé.
Avant d'apprendre à ajuster l'amplitude de mouvement limitée de la griffe et du bras, examinons les blocs utilisés pour programmer la griffe et le bras.
Il y a deux blocs dans VEXcode IQ qui peuvent être utilisés pour lever et abaisser le bras et ouvrir et fermer la griffe à une position spécifique.
Le bloc [Spin for] et le bloc [Spin to position ].
- Le bloc [Spin for] fait tourner un moteur dans une direction sélectionnée pour une distance sélectionnée de l'endroit où il se trouve actuellement.
- Le bloc [Spin to position] fait tourner un moteur à une position sélectionnée en fonction de la position actuelle du moteur. Le bloc [Spin to position] détermine le meilleur sens de rotation pour arriver à la position.
Quand ces blocs seraient-ils utilisés ? Imaginez que vous programmez votre bras pour qu'il se lève et s'abaisse, mais quand il s'abaisse, il ne redescend pas complètement à sa position de départ de zéro degré. Au lieu de cela, il redescend à 15 degrés. Si vous utilisez ensuite le bloc [Spin for] pour le soulever de 90 degrés, le bras s'élèvera de 90 degrés par rapport à l'endroit où il se trouve actuellement et sera vraiment levé jusqu'à 105 degrés.
Cependant, dans la même situation, si le bras est à 15 degrés et que le bloc [Spin to position] est utilisé pour le soulever à 90 degrés, le bras se lèvera à 75 degrés pour atteindre la position souhaitée de 90 degrés.
Ceci est important à comprendre, car si le bloc [Spin for] est utilisé et que le bras n'est pas complètement abaissé ou que la griffe n'était pas complètement fermée, le bras ou la griffe pourrait approcher sa limite pour savoir jusqu'où il peut se déplacer.
Examinons les blocs à utiliser avec les blocs [Spin for] et [Spin to position] qui les aident à programmer votre robot plus précisément.
- Le bloc [Set motor timeout] est utilisé pour empêcher les blocs de mouvement qui n'atteignent pas leur position d'empêcher d'autres blocs de la pile de fonctionner. Un exemple de moteur n'atteignant pas sa position est un bras ou une griffe qui atteint sa limite mécanique et ne peut pas terminer son mouvement.
- Que se passe-t-il si un bloc [Spin for] est utilisé et que la griffe ou le bras atteint sa limite pour son amplitude de mouvement ? Le projet s'arrêtera-t-il parce que le bras ou la griffe ne peut plus bouger ?
Le projet ne s'arrêtera pas tant que le bloc n'aura pas terminé sa tâche. Si la griffe essaie de s'ouvrir à 100 degrés mais commence à 50 degrés et essaie de tourner au-delà de son amplitude de mouvement, la griffe continuera à essayer de s'ouvrir même si elle ne le peut pas. Ce n'est pas une bonne situation car cela peut fatiguer les pièces et vider la batterie.
Dans ce cas, le bloc [Set motor timeout] peut être utilisé. Ce bloc agit comme une sécurité intégrée de sorte que si un moteur atteint sa limite mécanique, il peut continuer le reste du projet après un certain temps.
Dans l'exemple suivant, le robot avancera après que la griffe ait ouvert les 200 degrés complets ou atteint le délai d'attente de trois secondes. - Le bloc [Définir la position du moteur] est utilisé pour définir la valeur d'angle du moteur (sa position) à une valeur sélectionnée. Il peut également être réglé sur 0 degré pour réinitialiser la position du moteur.
- Un bloc [Spin to position] est plus facile à programmer lorsque vous savez quel est actuellement l'angle du moteur. Mais parfois, le bras peut sembler complètement abaissé alors qu'il est en fait levé de quelques degrés.
Le bloc [Définir la position du moteur] vous permet de définir les degrés auxquels vous souhaitez que l'angle du moteur soit. Ceci est très utile pour réinitialiser la position du moteur à 0 degré.
Dans l'exemple suivant, le moteur de bras du robot est réinitialisé à 0 degré, peu importe où il se trouve actuellement, avant de tourner à la position 360 degrés et d'avancer.
Boîte à outils de l'enseignant - Les blocs [Réglage du délai d'attente du moteur] et [Réglage de la position du moteur]
Les blocs [Set motor timeout] et [Set motor position] ne sont pas toujours nécessaires lors de la programmation du bras et du moteur à griffes avec les blocs [Spin for] et [Spin to position]. Cependant, plus il y a de blocs de mouvement dans un projet, plus il est probable qu'il y ait une certaine dérive dans la valeur de l'angle (position) du moteur. Le bras et la griffe ne peuvent pas revenir à zéro degré et un bloc [Spin for] ou [Spin to position] risque de heurter une limite mécanique du bras ou de la griffe. Régler le bloc [Set motor timeout] au début d'un projet ou utiliser un bloc [Set motor position] avant un bloc [Spin to position] peut être une pratique de sécurité intégrée utile qui peut empêcher le projet de continuer à faire fonctionner le moteur si une limite mécanique est atteinte.
Étendez votre apprentissage
Le menu Appareil indique les valeurs pour tous les appareils connectés à l'IQ Clawbot. Si le temps le permet, permettez aux élèves d'explorer les valeurs rapportées pour d'autres moteurs et appareils. Par exemple, la LED tactile dans le port 2 indique si elle est pressée ou relâchée, si la LED est allumée ou ÉTEINTE, et quelle est la couleur de la LED actuellement. Ce sont toutes des lectures de capteurs qui peuvent être utilisées lors de la programmation de projets.
Demandez aux élèves d'explorer et de manipuler ces valeurs en modifiant l'état de chaque appareil. Par exemple, appuyez sur la LED tactile à plusieurs reprises pour la voir signaler quand elle est enfoncée, quand la LED est allumée et dans quelle couleur la LED est actuellement allumée.