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Sfondo

In questa unità, gli studenti esploreranno l'evoluzione di un braccio robotico da manuale a motorizzato ad automatizzato e come può essere controllato per svolgere un compito manualmente, con interruttori e utilizzando un codice. Nel corso dell'unità gli studenti avranno l'opportunità di riflettere e discutere concetti relativi alla meccanizzazione, all'automazione, al flusso di progetto e alle istruzioni condizionali, nonché di stabilire collegamenti tra processi umani e robotici.

Build e caratteristiche di questa unità

Ci sono quattro build in questa unità:

  • Un braccio robotico manuale
  • Un braccio robotico motorizzato
  • Un braccio robotico in codice che si muove su 1 asse
  • Un braccio robotico di codice che si muove su 2 assi

Queste build possono essere completate individualmente (create da zero per ogni Lab) oppure come build di transizione (la prima build viene modificata nei Lab successivi). Le caratteristiche principali di ogni build includono:

Braccio robotico: Un braccio robotico azionato manualmente che viene controllato muovendo la lunga trave bianca per ruotarla da un lato all'altro, oppure le manopole arancioni per muovere il braccio su e giù. Questa configurazione utilizza un magnete Nord-Sud per sollevare i dischi.

Braccio robotico VEX GO

Braccio robotico motorizzato: Un braccio robotico che utilizza motori E interruttori muoversi. I motori e gli interruttori sono collegati a una batteria. Anche questa configurazione utilizza un magnete Nord-Sud per sollevare i dischi.

  • Nota: Questa build richiede 2 kit GO per completare 1 braccio robotico.

Braccio robotico motorizzato VEX GO

Codice Braccio robotico (1 asse): Un braccio robotico con motori e aCervello che è controllato utilizzando VEXcode GO per andare avanti 1 Asse: da un lato all'altro. Questa build aggiunge unEye Sensor, e utilizza un Electromagnet per sollevare i dischi.

Una vista dal basso del braccio robotico Code Robot Arm 1-Axis, con frecce rosse che puntano a sinistra e a destra del braccio, per mostrare l'asse 1 del movimento.

Codice Braccio Robotico (2 assi): L'ultima versione del braccio robotico che aggiunge un motore per sollevare il braccio su un secondo asse, verso l'alto e verso il basso. Questa build continua a utilizzare il sensore oculare e l'elettromagnete per sollevare i dischi.

Vista laterale del braccio robotico Code a 2 assi con una freccia che punta verso l'alto e verso il basso all'estremità del braccio, indicando l'asse di movimento aggiuntivo per sollevare e abbassare il braccio.

Braccia robotiche nella vita reale

Un braccio robotico è un tipo di braccio meccanico, solitamente programmabile, che funziona in modo simile al braccio umano.

Un grande braccio robotico articolato giallo, simile a quelli utilizzati in contesti industriali o di fabbrica su larga scala.
Braccio robotico

I bracci robotici, che possono muoversi in diverse direzioni, possono essere programmati per svolgere molti compiti diversi. Alcune di queste attività includono la saldatura dei metalli, la lavorazione meccanica, la verniciatura, l'assemblaggio di oggetti, il posizionamento di oggetti in altre macchine e la selezione di oggetti. Questi robot spesso svolgono lavori noiosi, sporchi e pericolosi, in modo che le persone non debbano farli.

Diversi grandi bracci robotici industriali lungo una catena di montaggio manipolano e assemblano pezzi di telai di automobili in una fabbrica.
Bracci robotici nella produzione di automobili

I bracci robotici possono essere equipaggiati con qualsiasi tipo di utensile. Questi strumenti vengono utilizzati con una precisione, un'accuratezza, una velocità e una ripetitività che non possono essere eguagliate dagli esseri umani. In questa unità di laboratorio STEM, gli studenti equipaggeranno il loro braccio robotico con un magnete e, in seguito, con un elettromagnete.

Questi bracci robotici possono utilizzare sensori e informazioni provenienti da essi per prendere decisioni sui loro comportamenti. Nei laboratori successivi dell'unità, gli studenti esploreranno il funzionamento del sensore oculare e come può essere utilizzato per controllare il movimento del braccio robotico.

I robot industriali e l'automazione svolgono un ruolo importante nella fabbricazione della maggior parte dei prodotti realizzati nel mondo odierno. Come attività di approfondimento, chiedete agli studenti di fare delle ricerche sui robot industriali e di stilare un elenco dei prodotti che utilizzano e che sono stati realizzati o selezionati da un braccio robotico.

Soluzioni di laboratorio spiegate

Nei laboratori da 3 a 5, gli studenti utilizzeranno VEXcode GO per creare progetti che controllano il movimento del braccio robotico utilizzando l'elettromagnete, il sensore oculare, i motori e il cervello. Il laboratorio 3 introduce la programmazione di base per energizzare l'elettromagnete e far girare il braccio robotico. Nei laboratori 4 e 5 verrà illustrato come controllare il braccio robotico tramite decisioni prese nel codice, e verrà analizzato il flusso del progetto utilizzando condizioni booleane, istruzioni condizionali e il blocco [Forever] per spostare i dischi e prendere decisioni in base al rilevamento del colore.

Soluzione Lab 3 Play Parte 1

Questo progetto renderà il braccio robotico:

  • Ruotare il braccio robotico verso destra (di 90 gradi).
  • Quindi, attendere 2 secondi.
  • Quindi, ripetere il procedimento altre 3 volte, per girare completamente il braccio robotico e riportarlo nella posizione iniziale.

Il progetto VEXcode GO inizia con un blocco When started e ha 8 blocchi allegati, che si alternano tra blocchi Spin for e Wait. I blocchi sono strutturati come segue: All'avvio, ruota la base a destra per 90 gradi; attendi 2 secondi; ruota la base a destra per 90 gradi; attendi 2 secondi; ruota la base a destra per 90 gradi; attendi 2 secondi; ruota la base a destra per 90 gradi; attendi 2 secondi.

Soluzione Lab 3 Play Parte 2

Questo progetto renderà il braccio robotico:

  • Azionare l'elettromagnete per sollevare il disco.
  • Quindi, ruota il braccio robotico verso destra per spostare il disco.
  • Rilasciare il disco in una nuova posizione.
  • Riportare il braccio robotico nella posizione iniziale.

Il progetto VEXcode GO inizia con un blocco Quando avviato con 5 blocchi allegati. I blocchi riportano la scritta: All'avvio, eccitare l'elettromagnete per dare una spinta; attendere 1 secondo; ruotare la base verso destra di 90 gradi; eccitare l'elettromagnete per far cadere; ruotare la base verso sinistra di 90 gradi.

Nota: In questo scenario, il disco colpirà il raggio arancione sulla piastrella e dovrebbe separarsi dal magnete. Questo è il comportamento previsto.

Soluzione Lab 4 Play Parte 1

Questo progetto renderà il braccio robotico:

  • Attendi che il sensore oculare rilevi un oggetto.
  • Quindi, energizza l'elettromagnete per sollevare il disco.
  • Quindi, ruota il braccio robotico verso destra per muovere il disco
  • Rilasciare il disco in una nuova posizione.
  • Riportare il braccio robotico nella posizione iniziale.

Il progetto VEXcode GO inizia con un blocco Quando avviato con 6 blocchi allegati. I blocchi riportano la scritta: Una volta avviato, attendi che l'Occhio trovi l'oggetto; quindi attiva l'elettromagnete per aumentare la potenza; attendi 1 secondo; fai girare la base a destra di 90 gradi; attiva l'elettromagnete per farla cadere; quindi fai girare la base a sinistra di 90 gradi.

Nota: In questo scenario, il disco colpirà il raggio arancione sulla piastrella e dovrebbe separarsi dal magnete. Questo è il comportamento previsto.

Soluzione Lab 4 Play Parte 2

Questo progetto renderà il braccio robotico:

  • Attendi che il sensore oculare rilevi un oggetto.
  • Quindi, energizza l'elettromagnete per sollevare il disco.
  • Quindi, spostare il braccio robotico VERSO L'ALTO per sollevare il disco.
  • Quindi, ruota il braccio robotico verso destra per spostare il disco.
  • Quindi, muovi il braccio robotico verso il BASSO in modo che possa far cadere il disco.
  • Riportare il braccio robotico nella posizione iniziale.

Il progetto VEXcode GO inizia con un blocco Quando avviato con 8 blocchi allegati. I blocchi riportano la scritta: Una volta avviato, attendi che l'Occhio trovi l'oggetto; quindi attiva l'elettromagnete per aumentare la potenza; attendi 1 secondo; ruota il braccio verso l'alto di 90 gradi; ruota la base verso destra di 90 gradi; ruota il braccio verso il basso di 90 gradi; attiva l'elettromagnete per far cadere; quindi ruota la base verso sinistra di 90 gradi.

Questi progetti utilizzano il blocco [Attendi fino a] per controllare il flusso del progetto in modo che il sensore oculare rilevi un oggetto prima di attivare l'elettromagnete. Se non aspettasse il sensore oculare, l'elettromagnete si muoverebbe senza sollevare il disco. Ciò consente al robot di prendere una decisione in base ai dati ricevuti dal suo sensore oculare.

Soluzione Lab 5 Play Parte 1

Questo progetto renderà il braccio robotico:

  • Attendi che il sensore oculare rilevi un oggetto.
  • Se l'oggetto è verde, il disco verrà spostato come nel Lab 4.
  • Il braccio robotico cercherà continuamente un oggetto verde grazie al blocco [Forever] presente attorno alla pila.

Il progetto VEXcode GO inizia con un blocco When started, con un ciclo Forever allegato. All'interno del ciclo infinito c'è un blocco Attendi fino a che recita Attendi finché l'occhio non trova l'oggetto. In allegato c'è un blocco Se allora con il parametro impostato su occhio rileva verde, che recita Se l'occhio rileva verde allora: energizzare l'elettromagnete per aumentare; attendere 1 secondo; ruotare il braccio verso l'alto di 90 gradi; ruotare la base verso destra di 90 gradi; ruotare il braccio verso il basso di 90 gradi; energizzare l'elettromagnete per abbassarlo; ruotare la base verso sinistra di 90 gradi.

Soluzione Lab 5 Play Parte 2

Questo progetto renderà il braccio robotico:

  • Attendi che il sensore oculare rilevi un oggetto.
  • Se l'oggetto è verde, il braccio robotico solleverà il disco e lo sposterà di 90 gradi verso destra, quindi lo abbasserà e tornerà alla posizione iniziale.
  • Se l'oggetto è rosso, il braccio robotico solleverà il disco e lo sposterà di 180 gradi verso destra, quindi lo abbasserà e tornerà alla posizione iniziale.
  • Se l'oggetto è blu, il braccio robotico solleverà il disco e lo sposterà di 90 gradi verso sinistra, quindi lo abbasserà e tornerà alla posizione iniziale.

Il progetto VEXcode GO inizia con un blocco When started con un ciclo Forever allegato. All'interno del ciclo infinito c'è un blocco Attendi finché non viene trovato l'oggetto. A questo sono collegati 3 blocchi If then che consentono al robot di eseguire diversi comportamenti in base al colore rilevato dal sensore oculare. La prima dice: Se l'occhio rileva il verde, allora energizza l'elettromagnete per aumentare, attendi 1 secondo, poi fai girare il braccio verso l'alto di 90 gradi; fai girare la base verso destra di 90 gradi; fai girare il braccio verso il basso di 90 gradi; energizza l'elettromagnete per far scendere; poi fai girare la base verso sinistra di 90 gradi. La seconda dice: Se l'occhio rileva il rosso, allora energizza l'elettromagnete per aumentare, attendi 1 secondo, poi fai girare il braccio verso l'alto di 90 gradi; fai girare la base verso destra di 180 gradi; fai girare il braccio verso il basso di 90 gradi; energizza l'elettromagnete per farla scendere; poi fai girare la base verso sinistra di 180 gradi. La terza recita: Se l'occhio rileva il blu, allora energizza l'elettromagnete per aumentare, attendi 1 secondo, poi fai girare il braccio verso l'alto di 90 gradi; fai girare la base verso sinistra di 90 gradi; fai girare il braccio verso il basso di 90 gradi; energizza l'elettromagnete per farla scendere; poi fai girare la base verso destra di 90 gradi.

Questi progetti aggiungono istruzioni condizionali per consentire al robot di prendere decisioni ripetute sulla base dei dati provenienti dal sensore oculare. Vengono ripetuti perché il blocco [Per sempre] viene utilizzato per indicare al robot di controllare continuamente la presenza di oggetti.

Per ulteriori informazioni sui singoli blocchi utilizzati in questi progetti, utilizzare il file Aiuto caratteristica nel codice VEX GO. Per ulteriori informazioni sulle forme dei blocchi e sui loro significati, vedere il Bloccare Forme e significati articolo nella Biblioteca VEX. Se desideri saperne di più su I concetti di informatica alla base di queste soluzioni di codice, il Fondamenti di informatica Corso di certificazione per educatori potrebbe essere per te. 

Che cos'è Project Flow?

Il flusso di progetto descrive l'ordine in cui i blocchi vengono eseguiti in un progetto. Tutti i progetti procedono dall'alto verso il basso, a partire dal blocco [Quando avviato]. Viene eseguito un solo blocco alla volta e una volta che un blocco ha completato le sue azioni o comportamenti, il progetto passa automaticamente al blocco successivo. Alcuni blocchi di controllo (di colore arancione) possono modificare il flusso del progetto in base a una condizione o al valore di un parametro. In questo progetto, ad esempio, il blocco [Aspetta fino a] interromperà il flusso del progetto e "attenderà fino a quando" la condizione (in questo caso, il sensore oculare ha trovato un oggetto) non verrà soddisfatta. Una volta soddisfatta questa condizione (il sensore oculare ha trovato un oggetto, quindi il blocco segnala il valore TRUE), il blocco [Attendi fino a] terminerà e passerà al blocco successivo nel progetto.

Diagramma che mostra il flusso del progetto con il blocco Attendi fino a. Una volta avviato, il progetto passa al blocco Attendi fino a e rimane in attesa finché non viene trovato un oggetto e tale condizione viene segnalata come Vero, quindi passa ai blocchi successivi nella pila per energizzare l'elettromagnete e spostare il disco.

Pezzi VEX GO

Per informazioni più dettagliate sui componenti del kit VEX GO e sull'elettronica utilizzata nell'unità del braccio del robot, vedere ILPezzi In il kit VEX GO Articolo della Biblioteca VEX.

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