배경
이 단원에서 학생들은 로봇 팔이 수동에서 동력으로, 그리고 자동화로 진화하는 과정을 살펴보고, 손으로, 스위치로, 코드를 사용하여 작업을 완료하도록 제어하는 방법을 알아봅니다. 이 단원 전체에서 학생들은 기계화, 자동화, 프로젝트 흐름, 조건문과 관련된 개념에 대해 생각하고 토론하고, 인간과 로봇 프로세스 간의 연관성을 찾을 기회를 갖게 됩니다.
이 유닛의 빌드 및 기능
이 단원에는 4가지 빌드가 있습니다.
- 수동 로봇 팔
- 모터화된 로봇 팔
- 1축으로 움직이는 코드 로봇 팔
- 2축으로 움직이는 코드 로봇 팔
이러한 빌드는 개별적으로 완료할 수 있습니다(각 랩에 대해 처음부터 빌드). 또는 전환 빌드로 완료할 수 있습니다(첫 번째 빌드는 후속 랩에서 수정됨). 각 빌드의 주요 특징은 다음과 같습니다.
로봇 팔: 흰색 긴 빔을 움직여 좌우로 돌리거나 주황색 손잡이를 움직여 위아래로 움직이는 수동 작동 로봇 팔입니다. 이 빌드는 디스크를 들어올리기 위해 남북 자석을 사용합니다.
모터화된 로봇 팔: 모터 과 스위치 를 사용하여 움직이는 로봇 팔입니다. 모터와 스위치는 배터리에 연결됩니다. 이 빌드는 디스크를 들어올리기 위해 남북 자석을 사용합니다.
- 참고: 이 빌드에는 로봇 팔 1개를 완성하는 데 GO 키트 2개가 필요합니다.
코드 로봇 팔(1축): 모터와 뇌가 장착된 로봇 팔로 VEXcode GO를 사용하여 좌우로 움직이도록 제어됩니다. 이 빌드에서는 Eye Sensor추가하고 Electromagnet 사용하여 디스크를 들어 올립니다.
코드 로봇 팔(2축): 두 번째 축(위아래)으로 팔을 들어올리기 위한 모터를 추가한 최종 로봇 팔 빌드입니다. 이 빌드는 눈 센서와 전자석을 사용하여 디스크를 들어 올립니다.
실제 생활 속의 로봇 팔
로봇 팔은 일반적으로 프로그래밍이 가능하고, 사람의 팔과 유사한 기능을 하는 기계 팔의 한 종류입니다.
여러 방향으로 움직일 수 있는 로봇 팔은 다양한 작업을 수행하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 이러한 작업에는 금속 용접, 기계 가공, 도장, 물건 조립, 다른 기계에 물건 넣기, 물건 분류 등이 포함됩니다. 이런 로봇은 종종 사람이 하지 않아도 되는 지루하고 더럽고 위험한 일을 합니다.
로봇 팔에는 모든 유형의 도구가 장착될 수 있습니다. 이러한 도구는 인간이 따라올 수 없는 정밀성, 정확도, 속도, 반복성을 가지고 사용됩니다. 이 STEM 실험 단원에서 학생들은 로봇 팔에 자석을 장착하고, 나중에는 전자석을 장착합니다.
이러한 로봇 팔은 센서와 센서에서 수집한 정보를 활용해 자신의 행동에 대한 결정을 내릴 수 있습니다. 이 단원의 후반부 실험에서 학생들은 눈 센서가 어떻게 작동하는지, 그리고 이를 사용하여 로봇 팔의 움직임을 어떻게 제어할 수 있는지 알아봅니다.
산업용 로봇과 자동화는 오늘날 세계에서 생산되는 대부분의 제품 제조에 중요한 부분입니다. 확장 활동으로, 학생들에게 산업용 로봇에 대해 조사하고 로봇 팔로 만들어지거나 분류된 제품 목록을 작성하게 하세요.
실험실 솔루션 설명
3~5학년 랩에서 학생들은 VEXcode GO를 사용하여 전자석, 눈 센서, 모터, 뇌를 이용하여 로봇 팔의 움직임을 제어하는 프로젝트를 만듭니다. 랩 3에서는 전자석에 전원을 공급하고 로봇 팔을 돌리는 기본 프로그래밍을 소개합니다. 랩 4와 5에서는 코드에서 의사 결정을 통해 로봇 팔을 제어하는 방법을 살펴보고, 부울 조건, 조건문 및 [Forever] 블록을 사용하여 디스크를 이동하고 색상 감지를 기반으로 의사 결정을 내리는 프로젝트 흐름을 살펴봅니다.
랩 3 플레이 파트 1 솔루션
이 프로젝트에서는 로봇 팔을 만들 것입니다.
- 로봇 팔을 오른쪽으로 돌립니다(90도).
- 그런 다음 2초간 기다리세요.
- 그런 다음, 로봇 팔을 완전히 돌려 시작 위치로 되돌리려면 이 과정을 3번 더 반복합니다.
랩 3 플레이 파트 2 솔루션
이 프로젝트에서는 로봇 팔을 만들 것입니다.
- 전자석에 전원을 공급하여 디스크를 집어 올립니다.
- 그런 다음 로봇 팔을 오른쪽으로 돌려 디스크를 옮깁니다.
- 디스크를 새로운 위치에 놓습니다.
- 로봇 팔을 시작 위치로 되돌립니다.
참고: 이 시나리오에서 디스크는 타일의 주황색 빔에 부딪히고 자석에서 분리되어야 합니다. 이것이 의도된 동작입니다.
랩 4 플레이 파트 1 솔루션
이 프로젝트에서는 로봇 팔을 만들 것입니다.
- 눈 센서가 물체를 찾을 때까지 기다리세요.
- 그런 다음 전자석에 전원을 공급하여 디스크를 집어 올립니다.
- 그런 다음 로봇 팔을 오른쪽으로 돌려서 dis를 이동하십시오.
- 디스크를 새로운 위치에 놓습니다.
- 로봇 팔을 시작 위치로 되돌립니다.
참고: 이 시나리오에서 디스크는 타일의 주황색 빔에 부딪히고 자석에서 분리되어야 합니다. 이것이 의도된 동작입니다.
랩 4 플레이 파트 2 솔루션
이 프로젝트에서는 로봇 팔을 만들 것입니다.
- 눈 센서가 물체를 찾을 때까지 기다리세요.
- 그런 다음 전자석에 전원을 공급하여 디스크를 집어 올립니다.
- 그런 다음 로봇 팔을 위로 움직여 디스크를 들어올립니다.
- 그런 다음 로봇 팔을 오른쪽으로 돌려 디스크를 옮깁니다.
- 그런 다음 로봇 팔을 아래로 움직여 디스크를 떨어뜨립니다.
- 로봇 팔을 시작 위치로 되돌립니다.
이 프로젝트에서는 [대기까지] 블록을 사용하여 전자석에 전원을 공급하기 전에 눈 센서가 물체를 감지할 때까지 기다리는 프로젝트의 흐름을 제어합니다. 아이센서를 기다리지 않으면 전자석은 디스크를 집어 올리지 않고 움직일 것입니다. 이를 통해 로봇은 눈 센서로부터 수신한 데이터를 기반으로 결정을 내릴 수 있습니다.
랩 5 플레이 파트 1 솔루션
이 프로젝트에서는 로봇 팔을 만들 것입니다.
- 눈 센서가 물체를 찾을 때까지 기다리세요.
- 물체가 녹색이면 실험 4에서 한 것처럼 디스크를 움직일 것입니다.
- 로봇 팔은 스택 주변의 [영원히] 블록으로 인해 녹색 물체가 있는지 지속적으로 확인합니다.
랩 5 플레이 파트 2 솔루션
이 프로젝트에서는 로봇 팔을 만들 것입니다.
- 눈 센서가 물체를 찾을 때까지 기다리세요.
- 물체가 녹색이면 로봇 팔은 디스크를 들어올려 오른쪽으로 90도 이동한 다음 디스크를 떨어뜨리고 시작 위치로 돌아갑니다.
- 물체가 빨간색이면 로봇 팔은 디스크를 들어올려 오른쪽으로 180도 이동한 다음 디스크를 떨어뜨리고 시작 위치로 돌아갑니다.
- 물체가 파란색이면 로봇 팔은 디스크를 들어올려 왼쪽으로 90도 이동한 다음 디스크를 떨어뜨리고 시작 위치로 돌아갑니다.
이러한 프로젝트에서는 로봇이 눈 센서의 데이터를 기반으로 반복적으로 결정을 내릴 수 있도록 조건문을 추가합니다. [Forever] 블록은 로봇에게 계속해서 객체를 확인하라고 지시하는 데 사용되기 때문에 반복됩니다.
이러한 프로젝트에 사용된 개별 블록에 대한 자세한 내용을 보려면 VEXcode GO의 도움말 기능 사용하세요. 블록 모양과 그 의미에 대한 자세한 내용은 VEX 라이브러리의 블록 모양과 의미 문서를 참조하세요. 이러한 코드 솔루션의 기반이 되는 컴퓨터 과학 개념에 대해 자세히 알아보고 싶으시다면 컴퓨터 과학 기초 교육자 인증 과정 적합할 수 있습니다.
프로젝트 흐름이란?
프로젝트 흐름은 프로젝트에서 블록이 실행되는 순서를 설명합니다. 모든 프로젝트는 [시작했을 때] 모자 블록부터 시작하여 위에서 아래로 흐릅니다. 한 번에 하나의 블록만 실행되며, 블록이 작업 또는 동작을 완료하면 프로젝트는 자동으로 다음 블록으로 이동합니다. 특정 컨트롤 블록 (주황색 색상) 은 조건 또는 매개 변수 값에 따라 프로젝트 흐름을 수정할 수 있습니다. 예를 들어, 이 프로젝트에서 [때까지 대기] 블록은 프로젝트의 흐름을 중지하고 조건 (이 경우 눈 센서가 물체를 찾았음) 이 충족될 때까지 "대기" 합니다. 해당 조건이 충족되면 (눈 센서가 개체를 발견하여 블록이 TRUE 값을 보고함) [때까지 대기] 블록이 종료되고 프로젝트의 다음 블록으로 이동합니다.
VEX GO 조각
로봇 팔 장치에 사용된 VEX GO 키트 부품과 전자 장치에 대한 자세한 내용은 VEX GO 키트 VEX 라이브러리 문서의 부품을 참조하세요.