배경
이 단원에서 학생들은 데이터가 무엇인지, 그리고 센서가 어떻게 실제 문제를 해결하는 데 사용할 수 있는 데이터를 생성하는지 이해하게 됩니다. 그들은 다리 검사관 역할을 하며 GO 코드 베이스의 Eye Sensor를 사용하여 "다리"를 스캔하고 Eye Sensor의 데이터를 사용하여 균열을 감지합니다. 학생들은 교량 안전에 대한 결론을 내리기 위해 데이터를 분석하는 방법과 과학적 방법과 함께 데이터를 사용하여 어떤 교량이 특히 수리가 필요한지에 대한 가설을 세우고 검증하는 방법을 배웁니다. 그들은 교량 검사 보고서에서 데이터 기반 결과를 보고할 것입니다.
데이터란 무엇인가?
데이터는 참조나 분석을 위해 수집되어 사용되는 정보입니다. 학생들이 매일 접하는 데이터에는 다양한 유형이 있습니다. 날씨 예보를 확인하여 무엇을 입을지 결정하거나, 여행을 위해 GPS를 이용하는 등, 데이터는 항상 존재합니다. 직업적 환경에서 데이터는 사업 전략부터 의학적 진단까지 모든 것에 정보를 제공합니다. 이 단원에서 학생들은 VEX GO와 관련된 데이터에 중점을 둡니다.
센서는 주변 세계에 대한 데이터를 보고합니다. 센서 데이터는 로봇이 결정을 내리는 데 사용할 수도 있고, 주장을 뒷받침하거나 반박하기 위한 증거로 수집 및 제시할 수도 있습니다. 이 단원에서 학생들은 눈 센서 데이터를 수집하는 방법과, 데이터를 사용해 자신에게 제시된 청구를 테스트하는 방법을 배웁니다. 부서 전체에서 데이터 수집 시트를 사용하여 데이터를 기록하고 제시하며, 교량 검사 보고서에 데이터를 표시합니다. 단원이 끝날 무렵, 그들은 스스로 주장을 하고, 주장을 시험하기 위해 센서 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 증거로 사용하여 주장이 사실인지 확인합니다. 이 단원은 센서 데이터에 초점을 맞추지만, 데이터를 수집, 정리, 해석하고 이를 사용하여 주장을 뒷받침하는 것은 학생들이 학문 전반에서 활용할 수 있는 귀중한 기술입니다.
센서란 무엇인가?
센서는 로봇이나 장치가 주변 세계를 이해하는 데 도움이 되는 장치입니다. 주변 환경으로부터 입력을 수집하고, 이를 읽고 이해할 수 있는 형태로 변환하여 이를 수행합니다. 우리는 매일 센서와 상호작용합니다. 흔한 예로는 슈퍼마켓의 자동문을 들 수 있다. 문 위에 설치된 모션 센서가 마이크로파 신호나 초음파를 방출하고, 이 신호가 센서로 반사되어 돌아온다. 사람이 문에 접근하면 파동이 중단되고 반사되는 신호의 패턴이 바뀝니다. 센서는 이러한 변화를 감지하고 문의 제어 장치에 전기 신호를 보내 문을 엽니다.
학생들이 로봇 코딩 방법을 성공적으로 배우려면 먼저 사용하는 센서의 기능을 이해해야 합니다. 센서의 데이터는 수신하는 입력에 따라 달라지기 때문입니다. 자동문을 예로 들어보겠습니다. 문의 센서가 폭우로 인해 반사되는 초음파에 변화를 감지하면 매장에 아무도 없더라도 문이 열립니다.
문 센서의 작동 방식을 이해하면 문제를 해결하기 위한 문제 해결이 가능합니다. 아마도 매장 문 위에 더 큰 천막을 추가하면 센서가 비로 인해 영향을 받는 것을 막을 수 있을 것입니다. 로봇 코딩을 배우는 학생들에게도 마찬가지입니다. 코딩할 때 예상치 못한 센서 데이터로 인해 로봇이 학생들이 예상하지 못한 방식으로 동작할 수도 있고, 때로는 로봇이나 센서가 고장났다고 생각하기도 합니다. 학생들은 이를 방지하고 코딩 프로젝트의 문제 해결을 위한 기반을 마련하기 위해 센서가 정보를 수집하고 보고하는 방식을 이해해야 합니다.
이 단원에서 학생들은 눈 센서를 사용하여 데이터를 수집합니다. 학생들은 질문에 답하기 위해 데이터를 성공적으로 활용하기 위해 눈 센서 데이터를 수집하는지 알아야 합니다. 이러한 이해를 통해 학생들은 앞으로 Eye Sensor를 사용하여 더 복잡한 프로젝트를 빌드하고 디버깅할 수 있습니다.
VEX GO Eye 센서
VEX GO Eye 센서 작동 방식
VEX GO Eye Sensor 은 색상을 감지하지 못합니다. 오히려 물체가 가까이 있는지 감지하고, 그렇다면 해당 물체의 디지털 색상 값을 표시합니다. 센서는 흰색 빛을 방출하여 작동합니다. 그런 다음 빛은 물체에 의해 다시 반사되고, 눈 센서는 반사된 빛의 색상 강도를 측정합니다. 센서는 이러한 강도 수준에 따라 계산을 수행하여 색조 값을 결정하고, 이 값은 VEXcode GO 모니터에 보고됩니다. 색상 값은 색상 차트를 사용하여 색상을 결정하여 해석할 수 있습니다.
로봇이 감지된 색상에 따라 동작(예: 파란색이 감지되면 오른쪽으로 회전)을 수행하는 프로젝트에서 눈 센서를 사용했을 수 있습니다. 이를 위해 센서가 결정한 색상 값을 빨간색, 파란색, 녹색의 미리 정해진 범위와 비교합니다. 값이 해당 범위 내에 있으면 '참'으로 보고하고, 그렇지 않으면 '거짓'으로 보고합니다. 센서는 여전히색인, 파란색, 초록색을 감지하지 못합니다. 센서는 숫자형 데이터를 알려진 값 범위와 비교하여 본질적으로 데이터를 색상으로 '변환'합니다.
센서 데이터 보기
Eye Sensor에서 보고된 데이터는 프로젝트가 실행되는 동안 모니터 콘솔에서 볼 수 있습니다. 모니터에서 센서 데이터를 보려면 도구 상자에서 감지 블록을 모니터 아이콘으로 끌어다 놓으세요. 눈의 색조는 색조 값으로 표시되며, 학생들은 이를 색조 차트와 비교하여 눈 센서가 감지했다고 생각하는 색상을 결정할 수 있습니다.
센서 값을 모니터링하는 방법에 대한 알림을 받으려면 언제든지 모니터링 방법버튼을 선택하세요.
색조 차트
색상 차트는 눈 센서가 보고한 각 색상의 수치 값을 나타냅니다. 색조 값은 0도에서 360도까지이며, 빨간색에서 시작하여 원형 차트를 따라 무지개 순서대로 이동합니다. 때로는 감지된 색조 값이 주변 환경에서 실제로 볼 수 있는 색상과 일치하지 않을 수도 있습니다. 이는 센서 주변의 주변광의 품질로 인해 발생할 수 있으며, 센서가 제대로 작동하지 않는다는 의미는 아닙니다.
주변광과 눈 센서
색상은 반사되는 빛이기 때문에 주변광(센서가 사용되는 영역에 존재하는 빛)은 센서가 보고하는 색상 값에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 녹색 VEX GO 빔은 색상 차트의 '노란색' 영역에 해당하는 숫자 '57'을 보고할 수 있습니다. 이는 센서의 오작동이 아니라, 센서 주위에 존재하는 주변광으로 인해 발생합니다. 같은 교실에서 학생들이 눈 센서로 같은 물체를 스캔하더라도, 색상 값은 학생마다 다르게 읽힐 수 있습니다. 이는 학생들이 위치한 지역의 조명량에 따라 달라집니다. 예를 들어 창문 가까이에 앉아 있거나 특히 흐린 날에는 센서가 색상 값 데이터를 보고하는 방식이 달라질 수 있습니다.
랩 1에서 학생들은 VEXcode GO 모니터에서 수치적 눈 센서 데이터를 살펴봅니다. 그들은 Eye Sensor를 사용하여 스캔하는 다양한 다리 구간의 데이터를 기록하고 숫자 데이터를 Hue Chart와 일치시킵니다. 그런 다음 Eye Light를 사용했을 때와 사용하지 않았을 때 센서에서 보고된 값을 비교합니다. 이러한 값은 달라집니다. 센서가 감지한 물체에 더 많은 빛이 비추면 반사되는 빛의 강도가 바뀌고, 이에 따라 보고된 색상 값이 변경되기 때문입니다. 이는 학생들이 눈 센서가 정보를 감지하는 방식을 이해하는 데 도움이 됩니다.
검정, 흰색, 회색
학생들은 타일의 색상과 마찬가지로 검정, 흰색, 회색에 대해 보고된 색조 값이 신뢰할 수 없다는 것을 알아차릴 수 있습니다. 검은색은 본질적으로 색상이 없는 것이고 흰색은 본질적으로 모든 색상의 조합이기 때문입니다. 이 아이디어를 색상 차트와 비교해 보면, 모든 색상이나 0색에 대한 옵션은 없습니다. 따라서 보고된 색조 값은 우리가 인식하는 색상과 일치하지 않을 수 있습니다.
VEX GO 프로젝트 다운로드 및 열기
일부 랩에서는 학생들에게 인쇄 콘솔에 데이터를 인쇄하는 프로젝트가 제공됩니다. 이러한 프로젝트는 수업을 시작하기 전에 다운로드해서 필요할 때 열어서 사용할 수 있도록 해야 합니다. 학생들에게 다운로드하도록 할 수도 있고, 학생들이 직접 다운로드하도록 할 수도 있습니다. 프로젝트 파일은 자료 목록에 있습니다. 다운로드한 프로젝트를 로드하고 여는 방법에 대한 자세한 내용은 다음 장치별 VEX 라이브러리 문서를 참조하세요.