In questa unità, gli studenti acquisiranno una comprensione del concetto di dati e del modo in cui i sensori producono dati che possono essere utilizzati per risolvere problemi del mondo reale. Fungeranno da ispettori dei ponti e utilizzeranno l'Eye Sensor sulla GO Code Base per scansionare i "ponti" e rilevare eventuali crepe utilizzando i dati dell'Eye Sensor. Impareranno ad analizzare i dati per trarre conclusioni sulla sicurezza dei ponti e a utilizzare i dati insieme al metodo scientifico per formulare e verificare un'ipotesi su quali ponti in particolare necessitano di riparazioni. Riporteranno i risultati basati sui dati in un rapporto di ispezione del ponte.
Cosa sono i dati?
I dati sono informazioni raccolte e utilizzate a scopo di riferimento o analisi. Sono molti i tipi diversi di dati con cui gli studenti interagiscono quotidianamente. Che si tratti di controllare le previsioni del tempo per decidere cosa indossare o di usare il GPS per viaggiare, i dati sono una presenza costante. In ambito professionale, i dati influenzano tutto, dalle strategie aziendali alle diagnosi mediche. In questa Unità, gli studenti si concentreranno sui dati relativi a VEX GO.
Un sensore segnala dati sul mondo che lo circonda. I dati dei sensori possono essere utilizzati da un robot per prendere decisioni oppure possono essere raccolti e presentati come prova per supportare o confutare un'affermazione. In questa unità, gli studenti imparano a raccogliere dati tramite l'Eye Sensor e poi a utilizzarli per verificare un'affermazione che viene loro fornita. Durante l'intera unità, registrano e presentano i dati utilizzando schede di raccolta dati e li visualizzano nei rapporti di ispezione dei ponti. Al termine dell'unità, avanzeranno le proprie affermazioni, raccoglieranno dati dai sensori per verificarle e utilizzeranno i dati raccolti come prova per determinare se le loro affermazioni sono vere. Sebbene questa unità si concentri sui dati dei sensori, la raccolta, l'organizzazione e l'interpretazione dei dati e il loro successivo utilizzo per supportare un'affermazione rappresentano competenze preziose che gli studenti utilizzeranno in tutte le discipline accademiche.
Cos'è un sensore?
Un sensore è un dispositivo che aiuta un robot o un altro dispositivo a comprendere il mondo che lo circonda. Ciò avviene raccogliendo input dall'ambiente circostante e convertendoli in un formato che può essere letto e compreso. Interagiamo con i sensori ogni giorno. Un esempio comune è la porta automatica di un supermercato. Un sensore di movimento montato sopra la porta emette segnali a microonde o onde ultrasoniche, che rimbalzano verso il sensore. Quando una persona si avvicina alla porta, le onde vengono interrotte, modificando lo schema dei segnali che rimbalzano. Il sensore rileva questo cambiamento e invia un segnale elettrico al meccanismo di controllo della porta, sollecitandone l'apertura.
Affinché gli studenti imparino con successo a programmare un robot, devono comprendere il funzionamento dei sensori che utilizzano, perché i dati di un sensore sono validi tanto quanto l'input che riceve. Nel nostro esempio della porta automatica, se il sensore sulla porta rileva un cambiamento nelle onde ultrasoniche che rimbalzano verso di essa a causa di una forte pioggia, la porta si aprirà anche se non c'è nessuno che possa entrare nel negozio.
Conoscendo il funzionamento del sensore della porta è possibile individuare e risolvere il problema. Forse aggiungendo una tenda più grande sopra le porte del negozio si eviterà che il sensore venga influenzato dalla pioggia. Lo stesso vale per gli studenti che imparano a programmare un robot. Durante la programmazione, dati inaspettati dei sensori possono far sì che il robot si comporti in modi inaspettati per gli studenti, portandoli talvolta a pensare che il robot o il sensore siano rotti. Per evitare che ciò accada e per avere una base su cui basare la risoluzione dei problemi di un progetto di codifica, gli studenti devono comprendere come i sensori ottengano e segnalino le informazioni.
In questa unità, gli studenti utilizzeranno l'Eye Sensor per raccogliere dati. Gli studenti dovranno sapere come il sensore oculare raccoglie i dati per poterli utilizzare in modo efficace per rispondere alle domande. Questa comprensione consentirà inoltre agli studenti in futuro di realizzare e risolvere progetti più complessi utilizzando l'Eye Sensor.
Il sensore oculare VEX GO
Come funziona il sensore oculare VEX GO
Il sensore oculare VEX GO non rileva i colori. Piuttosto, rileva se un oggetto è vicino e, in tal caso, visualizza il valore digitale della tonalità di quell'oggetto. Il sensore funziona emettendo una luce bianca. La luce viene quindi riflessa dall'oggetto e il sensore oculare misura l'intensità dei colori nella luce riflessa. Il sensore esegue un calcolo basato su tali livelli di intensità per determinare un valore di tonalità, che viene riportato nel VEXcode GO Monitor. Il valore della tonalità può essere interpretato utilizzando una tabella delle tonalità per determinare un colore.
Potresti aver utilizzato il sensore oculare in un progetto in cui il robot eseguiva un comportamento in base al colore rilevato (ad esempio, girava a destra se veniva rilevato il blu). Per fare ciò, il valore della tonalità determinato dal sensore viene confrontato con gli intervalli predefiniti per il rosso, il blu e il verde. Se il valore rientra in tale intervallo, verrà segnalato come "Vero", altrimenti verrà segnalato come "Falso". Il sensore non rileva ancora il colore rosso, blu o verde: sta confrontando i dati numerici con intervalli di valori noti e sostanzialmente "converte" i dati in colori per noi.
Visualizzazione dei dati del sensore
I dati segnalati dall'Eye Sensor possono essere visualizzati nella Monitor Console durante l'esecuzione di un progetto. Per visualizzare i dati del sensore nel Monitor, trascinare un blocco di rilevamento dalla casella degli strumenti all'icona del Monitor. La tonalità dell'occhio in gradi verrà mostrata come un valore di tonalità, che può essere confrontato dagli studenti con la tabella delle tonalità per determinare il colore che il sensore dell'occhio pensa di rilevare.
Per un promemoria su come monitorare i valori dei sensori, selezionare il pulsante Come monitorare in qualsiasi momento.
La tabella delle tonalità
Il grafico delle tonalità mostra i valori numerici per ciascun colore, così come segnalati dal sensore oculare. Il valore della tonalità varia da 0 a 360 gradi, iniziando dal rosso e procedendo in ordine arcobaleno lungo il grafico circolare. A volte il valore della tonalità rilevato potrebbe non corrispondere al colore presente nell'ambiente. Ciò può dipendere dalla qualità della luce ambientale presente attorno al sensore e non significa che il sensore non funzioni correttamente.
Luce ambientale e sensore oculare
Poiché il colore è luce riflessa, la luce ambientale (luce presente nell'area in cui viene utilizzato il sensore) influirà sul valore della tonalità rilevato dal sensore. Ad esempio, un VEX GO Beam verde potrebbe riportare il numero "57", che rientra nell'area "gialla" della tabella delle tonalità. Ciò non è dovuto a un malfunzionamento del sensore, bensì alla luce ambientale presente attorno al sensore. I valori della tonalità potrebbero essere percepiti in modo diverso da studenti diversi nella stessa classe, anche se stanno scansionando lo stesso oggetto con il sensore oculare. Tutto dipende dalla quantità di luce presente nella zona in cui si trovano gli studenti. Ad esempio, se ci si siede vicino a una finestra o in una giornata particolarmente nuvolosa, il modo in cui il sensore segnala i dati relativi al valore della tonalità potrebbe cambiare.
Nel Lab 1, gli studenti visualizzeranno i dati numerici dell'Eye Sensor nel VEXcode GO Monitor. Registreranno i dati delle diverse sezioni del ponte che stanno scansionando utilizzando il sensore oculare e abbineranno i dati numerici alla tabella delle tonalità. Confronteranno quindi i valori rilevati dal sensore con e senza l'utilizzo dell'Eye Light. Questi valori saranno diversi perché quando più luce illumina l'oggetto rilevato dal sensore, l'intensità della luce riflessa cambierà, modificando così il valore della tonalità segnalato. Ciò aiuterà gli studenti a comprendere meglio il modo in cui il sensore oculare rileva le informazioni.
Nero, bianco e grigio
Gli studenti potrebbero notare che i valori di tonalità riportati per il nero, il bianco o il grigio (come i colori sul Tile) non sono affidabili. Questo perché il nero è essenzialmente l'assenza di colore, mentre il bianco è essenzialmente la combinazione di tutti i colori. Confrontando questa idea con la Tabella delle tonalità, non è disponibile alcuna opzione per tutti i colori o per zero colori. Quindi il valore della tonalità riportato potrebbe non corrispondere a ciò che percepiamo del colore.
Scaricare e aprire progetti VEX GO
In alcuni laboratori, agli studenti verranno assegnati progetti per stampare i dati sulla Print Console. Si consiglia di scaricare questi progetti prima di iniziare la lezione, in modo da poterli aprire e utilizzare quando necessario. Puoi scegliere di scaricarli per i tuoi studenti oppure di farli scaricare agli studenti stessi. I file per i progetti si trovano nell'elenco dei materiali. Per saperne di più su come caricare e aprire i progetti scaricati, consulta questi articoli della libreria VEX specifici per dispositivo: