배경
디자이너, 엔지니어, 컴퓨터 과학자는 매일 문제를 해결하는 솔루션을 만들어냅니다. 이 퍼레이드 플로트 단원에서 학생들은 공학 설계 프로세스를 사용하여 실제 문제를 해결합니다. 학생들은 퍼레이드 경로의 실제 장애물을 모방한 미로를 탐색하는 자율 로봇 퍼레이드 수레를 설계, 제작 및 코딩하는 방법을 알아봅니다.
퍼레이드 수레란 무엇인가요?
의상을 입고 함께 걷는 크거나 작은 사람들의 집단으로, 행진 밴드와 수레가 뒤따르는 경우가 많습니다. 퍼레이드 수레 차량 위에 세워지거나 차량 뒤에 견인되는 장식된 플랫폼입니다. 퍼레이드는 종종 공휴일에 열리거나 누군가를 기리기 위해 열리며, 일반적으로 어떤 종류의 축하 행사입니다.
반복
반복 반복하는 행위 또는 프로세스로 정의됩니다. 우리의 목적에 따르면 반복이란 제품이 엔지니어링 문제를 효과적으로 해결할 때까지 계획, 제작, 테스트, 개선되는 체계적이고 순환적인 설계 루프입니다. 반복은 디자인 팀이 정한 기준을 충족할 때까지 제품이 프로토타입 제작, 테스트, 정제 및 프로토타입 제작되는 EDP의 일부입니다. 반복하는 것은 제품 디자인을 개선하는 것입니다.
이 단원에서 학생들은 플로트의 첫 번째 디자인을 실현하고 디자인과 개선 방법에 대한 토론에 참여합니다. 설계에 만족하고 프로젝트 요구 사항을 충족할 때까지 이 사이클을 반복하거나 반복하여 수정, 테스트 및 수정 작업을 다시 수행합니다.
엔지니어링 설계 프로세스
학생들은 엔지니어링 설계 프로세스 (EDP) 를 사용하여 퍼레이드 플로트를 설계하고 구축합니다. EDP는 엔지니어가 문제에 대한 해결책을 도출하기 위해 따르는 일련의 단계입니다. 종종 솔루션에는 특정 기준을 충족하거나 특정 작업을 수행하는 제품을 설계하는 것이 포함됩니다.
EDP는 다음 단계로 나눌 수 있습니다. → 개발 솔루션 → 최적화 정의.
- 엔지니어링 문제를 정의하는 것은 성공의 기준과 제약 또는 한계 측면에서 가능한 한 명확하게 해결해야 할 문제를 명시하는 것입니다.
- 엔지니어링 문제에 대한 해결책을 설계하는 것은 여러 가지 가능한 해결책을 생성한 다음 잠재적 해결책을 평가하여 문제의 기준과 제약을 가장 잘 충족하는지 확인하는 것으로 시작됩니다.
- 설계 솔루션 최적화에는 솔루션이 체계적으로 테스트되고 개선되고 더 중요한 기능을 위해 덜 중요한 기능을 교환하여 최종 설계가 개선되는 프로세스가 포함됩니다.
EDP는 순환적이거나 반복적 의 특성을 가지고 있습니다. 제품이나 공정을 만들고, 테스트하고, 분석하고, 다듬는 과정이다. 테스트 결과에 따라 새로운 반복이 생성되고 설계 팀이 결과에 만족할 때까지 계속 수정됩니다.
이 단원에서 학생들은 EDP를 사용하여 로봇 퍼레이드 플로트를 꿈꾸고, 계획하고, 구축합니다. 초기 빌드 후, 그룹은 설계 기준과 제약을 충족하기 위해 플로트 설계를 테스트하고 개선합니다.
의사 코드란 무엇인가요?
의사 코드는 코드에 대한 구두 및 서면 설명을 결합한 코딩의 약식 표기법입니다.
종종 학생들은 해결책을 찾는 방법을 "추측하고 확인" 할 수 있습니다. 그러나 이로 인해 코딩 개념에 대한 개념적 이해가 구축되지는 않습니다. 의사 코드를 작성하면 학생들이 코딩에 대한 표면적인 이해를 넘어 보다 개념적인 이해로 나아갈 수 있습니다. 의사 코드는 학생들이 코딩을 시작하기 전에 코딩 솔루션에 대해 개념적으로 생각해야 합니다. 교사는 학생들에게 다음과 같이 질문하여 학생들과 의사 코드를 논의해야 합니다.
- 프로젝트가 무엇을 달성하기를 바라는가?
- 프로젝트의 의도 또는 목표를 어떻게 짧고 구체적인 진술로 세분화할 것인가?
이 예에서 학생들에게 로봇이 앞으로 이동하고, 벽을 감지하고, 우회전하고, 다시 앞으로 이동하기를 원하는 의사 코드를 생성하도록 요청받은 경우, 다음과 같습니다.
- 로봇이 벽에서 50mm 떨어질 때까지 앞쪽으로 움직입니다.
- 로봇 정지
- 로봇을 90도로 돌립니다.
- 로봇 정지
- 600mm 전진
의사 코드가 생성되면 학생들은 로봇에게 의사 코드의 각 단계를 성공적으로 완료하는 방법을 지시하는 코드를 만듭니다.
분해
분해에는 복잡한 문제를 관리하기 쉽고 이해하기 쉬운 행동으로 분해하는 것이 포함됩니다. 문제를 더 작은 부분으로 나누면 각 부분을 더 자세히 검사하고 더 쉽게 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 학생이 로봇을 정사각형으로 움직이게 하려면 로봇을 더 작은 명령으로 세분화해야 합니다. 처음에는 명령을 더 작은 구성 요소로 세분화하지 않을 수 있으므로 고장 프로세스를 구체화하는 것이 학생들이 연습하는 데 중요합니다.
| 사각형으로 이동하기 1 | 사각형으로 이동하기 2 | 사각형으로 이동하기 3 |
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시퀀싱
시퀀싱은 알고리즘 또는 일련의 명령에서 행동이 수행되는 특정 순서입니다. 작업 또는 이벤트는 순서대로 다음 순서의 작업으로 이어집니다. 시퀀싱은 학생들이 로봇을 올바르게 코딩할 수 있도록 중요합니다.
로봇에게 정확하고 정확하게 움직이는 방법을 알려주기 위해서는 분해와 시퀀싱이 모두 필요합니다. 첫째, 미로를 탐색하는 방법과 같은 문제는 더 작은 증분과 행동으로 분해됩니다. 그런 다음 이러한 행동이 확인되면 올바른 순서로 구성해야 합니다. 이것은 로봇이 코딩된 대로만 움직이기 때문에 중요합니다.
학생들은 퍼레이드 미로를 통과하기 위해 퍼레이드 플로트를 코딩합니다. 퍼레이드 미로를 탐색하기 위해 올바른 순서로 플로트가 앞, 뒤로, 왼쪽 및 오른쪽으로 이동하도록 프로젝트에서 명령을 순서대로 정렬해야 합니다.
VEXcode GO란 무엇인가요?
VEXcode GO는 VEX GO 로봇과 통신하는 데 사용되는 코딩 환경입니다. 학생들은 드래그 앤 드롭 인터페이스를 사용하여 로봇 동작을 제어하는 VEXcode GO 프로젝트를 만듭니다. 각 블록의 목적은 모양, 색상 및 레이블과 같은 시각적 단서를 사용하여 식별할 수 있습니다.
이 장치에는 다음과 같은 VEXcode GO 블록이 사용됩니다.
[구동] - 드라이브트레인을 지정된 거리만큼 전진 또는 후진으로 이동합니다. Drivetrain이 이동할 방향을 선택하고 타원형에 값을 입력하여 이동 거리를 설정합니다.
[회전] - 드라이브트레인을 주어진 각도만큼 좌우로 회전시킵니다. Drivetrain이 회전할 방향을 선택하고 타원형에 여러 각도를 입력하여 이동 거리를 설정합니다.
[Wait] - 다음 블록으로 이동하기 전에 특정 시간 동안 대기합니다.
[Comment] - 프로그래머는 자신의 프로젝트를 설명하는 데 도움이 되는 정보를 작성할 수 있습니다. 댓글은 프로젝트를 변경하거나 프로젝트를 둘러싼 블록을 변경하지 않습니다.
[회전] - 현재 위치에서 주어진 거리만큼 주어진 방향으로 모터를 회전시킵니다.
- 기본적으로 다른 블록은 모터가 움직일 때까지 기다립니다. 화살표를 선택하여 "그리고 기다리지 마세요" 를 확장할 수 있습니다. 이렇게 하면 모터 또는 모터 그룹이 이동하는 동안 다른 블록이 계속 실행됩니다.
"and don 't wait" 로 교실에서 VEXcode GO를 사용하려면 교사의 장치에 VEX Classroom App을 다운로드한 다음, VEX Classroom App 사용 문서의 단계를 따라 GO Brain 펌웨어를 업데이트하고, GO Brains의 이름을 변경하고, 위치를 찾고, 교실에서 GO Brains의 배터리를 모니터링하는 방법을 알아보세요. VEXcode GO에 대한 자세한 내용은 VEX Robotics VEX 라이브러리의 VEXcode GO 섹션을 참조하십시오.