Mokytojo įrankių rinkinys
metmenys
-
Šis tyrinėjimas supažindins studentus su mechaninio judesio diapazono samprata ir kaip jį galima ištirti naudojant ranką ir nagus.
-
Mokiniai taip pat tyrinės įvairius blokus, kuriais galima saugiai programuoti ranką ir nagus.
Ištirkime judesių diapazoną!
Šis tyrinėjimas leis jums pamatyti mažiausią ir didžiausią laipsnius, kuriuos gali ištiesti ranka ir letena.
- Įsitikinkite, kad turite reikiamą techninę įrangą ir inžinerinį nešiojamąjį kompiuterį.
| Kiekis | Reikalingos medžiagos |
|---|---|
| 1 |
VEX IQ Super rinkinys |
| 1 |
VEXcode IQ |
| 1 |
Inžinerijos sąsiuvinis |
Mokytojo patarimai
Sumodeliuokite kiekvieną trikčių šalinimo žingsnį mokiniams.
1 veiksmas: pasiruošimas tyrinėjimui
Ar prieš pradėdami veiklą turite pasiruošę kiekvieną iš šių dalykų? Statytojas turėtų patikrinti kiekvieną iš šių dalykų:
-
Ar visi varikliai ir jutikliai prijungti prie tinkamų prievadų?
-
Ar išmanieji kabeliai iki galo įkišti į visus variklius ir jutiklius?
-
Ar smegenys įjungtos?
-
Ar akumuliatorius įkrautas?
Mokytojo patarimai
-
Kadangi tai yra pradinė veikla naršant VEX IQ Brain, mokytojas turėtų modeliuoti žingsnius ir paprašyti mokinių atlikti tuos pačius veiksmus. Tada mokytojas turėtų stebėti mokinius, kad įsitikintų, jog jie teisingai atlieka veiksmus.
-
Įsitikinkite, kad mokiniai švelniai ir atsargiai pirštais visiškai atidarė leteną, prieš pasirinkdami Device Info iš meniu Settings. Taip užtikrinama, kad žnyplė nustato 0 laipsnių tašką, kai jis yra labiausiai atidarytas.
2 veiksmas: įrenginio meniu
Pradėkite nuo įjungdami roboto smegenis ir pasirinkdami X mygtuką, kad pereitumėte į nustatymų meniu.
Švelniai atidarykite „Clawbot's Claw“ pirštais iki galo.
Atidarę meniu „Nustatymai“, naudokite „Brain“ mygtukus aukštyn ir žemyn, kad pasirinktumėte „Device Info“, kad atidarytumėte įrenginio meniu.
Įrenginio meniu ekrane rodoma informacija apie įrenginį, prijungtą prie to prievado. „IQ Brain“ yra 12 prievadų.
Rodyklėmis eikite į prievado 11 variklį, kuris yra „Claw Motor“.
-
11 prievado variklis: letenų variklis.
-
Greitis: parodo, kaip greitai (apsukimais per minutę) sukasi variklis.
-
Kampas: rodo esamą variklio padėtį laipsniais.
-
Apsukai: rodo, kiek apsisukimų apsisuko variklis.
-
Norėdami paleisti ir sustabdyti variklį, paspauskite patikrinimo mygtuką. Claw taip pat gali būti atidaromas ir uždaromas rankiniu būdu.
Mokytojo įrankių rinkinys
veiksmus
Tai geras taškas pristabdyti ir paprašyti mokinių peržiūrėti ką tik atliktus veiksmus, kad pereitų į įrenginio meniu ekraną.
3 veiksmas: nagų ir rankos judesių tyrinėjimas
-
Jei prieš atidarydami įrenginio meniu iki galo atidarėte leteną, tada „Claw Motor“ mano, kad jo visiškai atidaryta padėtis yra 0 laipsnių, kaip rodoma įrenginio meniu.
Savo inžinerijos bloknote numatykite, kokios bus Port 11 variklio (Claw Motor) vertės, kai uždarysite žnyplę švelniai sustumdami šonus. Kokia bus kampo vertė laipsniais, kai letena uždaryta?
-
Užuomina: Pranešama vertė nebus tokia pati, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.
-
-
Patikrinkite savo prognozę švelniai spausdami užkimštą leteną. Koks kampas dabar rodomas „Claw Motor“ įrenginio meniu?
Mokytojo įrankių rinkinys
reikšmės
Jei mokiniai prieš atidarydami įrenginio meniu visiškai atidarė „Clawbot“ leteną, tada visiškai atidaryta padėtis yra 0 laipsnių. Paspaudus leteną uždaryta, letenų variklis turi turėti maždaug 70 laipsnių kampą.
- Toliau rankomis švelniai atidarykite ir uždarykite leteną, kad matytumėte, kaip keičiasi kampas.
-
Ką pastebite apie „Claw Motor“ kampo diapazoną laipsniais? Ar kampo reikšmės ir toliau didėja, ar jos turi ribas?
-
Užrašykite „Claw Motor“ kampo vertės diapazoną: kampo reikšmę visiškai atidarius iki kampo vertės, kai jis visiškai uždarytas.
-
Ar kampo reikšmės, kai žnyplė atidaryta, visada yra vienodos? Ar kampo reikšmės, kai žnyplė uždaryta, visada yra vienodos? Kodėl manote, kad taip yra?
Mokytojo įrankių rinkinys
-
laukiami atsakymai
-
Rankinis variklis turi didesnį judesių diapazoną, taigi ir didesnį variklio kampo vertės laipsnių diapazoną.
-
Kadangi pasirinkus įrenginio meniu ranka greičiausiai buvo visiškai nuleista, pradinis kampas buvo nustatytas 0 laipsnių. Kadangi ranka gali suktis iki pat „Clawbot“ galo, diapazonas prasideda nuo 0 ir daugiau nei vieną kartą kerta 360 laipsnių. Rodoma kampo reikšmė toliau nedidėja daugiau nei 360 laipsnių, o paleidžiama iš naujo nuo 0. Todėl posūkių vertė taip pat yra svarbi norint išsiaiškinti, kiek laipsnių sukasi rankos variklis. Pavyzdžiui, rodoma kampo reikšmė gali būti 45 laipsniai, o posūkių vertė yra 3,12. Tai reiškia, kad rankos variklis visiškai apsisuko 3 kartus arba 1080 laipsnių plius 45 laipsniais, iš viso 1125 laipsniais. Tai daug didesnis diapazonas, nei turi Claw Motor.
Mokytojo įrankių rinkinys
-
Sustokite ir aptarkite
Palengvinkite diskusiją apie tai, ką mokiniai pastebėjo iš rankos ir nagų variklio. Užduokite tokius klausimus kaip:
-
Kokie buvo nagų ir rankos judesių diapazonai? Ar jie visada buvo vienodi?
-
Kodėl tai būtų naudinga programuojant?
Nurodytas letenos variklio kampo verčių diapazonas ne visada buvo vienodas. Diapazonas buvo nuo 0 iki maždaug 70 laipsnių, tačiau jis dažnai skyrėsi keliais laipsniais. Nurodytas rankinio variklio kampo verčių diapazonas taip pat nebuvo tas pats. Kai ranka buvo pakelta ir nuleidžiama ranka, jis svyravo nuo 0 iki apytiksliai 1125 laipsnių, bet taip pat kiekvieną kartą padidėjo arba sumažėjo keliais laipsniais.
Tai naudinga programuojant, nes programuotojas turi žinoti, kiek variklis gali saugiai suktis, kol pasieks savo ribą. Peržengus šią ribą, ji gali pritaikyti per didelę jėgą daliai, kurią gali valdyti. Tai svarbu žinoti programuotojui, nes yra būdų, kaip nustatyti variklio kampą arba apriboti variklio sukimąsi, kad būtų išvengta žalos. Toliau pamokoje bus apžvelgti kai kurie iš šių būdų.
4 veiksmas: programavimas naudojant judesių diapazoną
Posistemių, tokių kaip nagai ar rankos, judesių diapazonas paprastai yra ribotas, todėl jie negali nuolat suktis. Nagai gali atsidaryti arba užsidaryti tik tiek, kol pasiekia mechaninę ribą. Taip pat rankos judesių diapazoną dažnai riboja žemė arba paties roboto kūnas. Dirbant su riboto judesio diapazono posistemiais labai svarbu išlikti tame diapazone, nepaisant to, ar robotą valdote nuotoliniu būdu, ar programuojate jį judėti autonomiškai. Jei ir toliau tiekiamas maitinimas varikliams, kai posistemis pasieks ribą, variklis ir visi prijungti komponentai sukels nereikalingą įtampą.
Mokytojo patarimai
Pabrėžkite mokiniams, kad atliekant 3 veiksmą jie išbandė ir patyrė ribotus nagų ir rankos judesius. Letenos judesių diapazoną jo atidaryme riboja kitos „Clawbot“ detalės, o uždarymą – tašką, kuriame abi žnyplės pusės stumia viena kitą. Rankos judesių diapazoną riboja žemė, kai ji nuleidžiama, ir roboto galinės dalies viršus, kai jis visiškai pakeltas.
Prieš mokydamiesi prisitaikyti prie riboto nagų ir rankos judesių diapazono, pažvelkime į blokus, naudojamus programuojant nagus ir ranką.
VEXcode IQ yra du blokai, kuriais galima pakelti ir nuleisti ranką bei atidaryti ir uždaryti leteną į tam tikrą padėtį.
Blokas [Spin for] ir [Spin to position] blokas.
-
[Spin for] blokas suka variklį pasirinkta kryptimi pasirinktu atstumu nuo tos vietos, kurioje jis šiuo metu yra.
-
[Spin to position] blokas pasuka variklį į pasirinktą padėtį pagal esamą variklio padėtį. [Sukti į padėtį] blokas nustato geriausią sukimosi kryptį norint pasiekti padėtį.
Kada šie blokai bus naudojami? Įsivaizduokite, kad užprogramuojate ranką pakelti ir nuleisti, bet kai ji nusileidžia, ji visiškai nenusileidžia atgal į pradinę nulio laipsnių padėtį. Vietoj to, jis nukrenta iki 15 laipsnių. Jei tada naudosite [Spin for] bloką, kad jį pakeltumėte 90 laipsnių, ranka pakils 90 laipsnių nuo dabartinės vietos ir tikrai bus pakelta iki 105 laipsnių.
Tačiau toje pačioje situacijoje, jei ranka yra 15 laipsnių kampu, o [Sukti į padėtį] blokas naudojamas jai pakelti iki 90 laipsnių, ranka pakyla 75 laipsniais, kad pasiektų norimą 90 laipsnių padėtį.
Tai svarbu suprasti, nes jei naudojamas [Spin for] blokas, o ranka nėra iki galo nuleista arba žnyplė nebuvo iki galo uždaryta, ranka ar letena gali priartėti prie ribos, kiek ji gali judėti.
Pažvelkime į blokus, kuriuos reikia naudoti su [Spin for] ir [Spin to position] blokais, kurie padeda jiems tiksliau suprogramuoti jūsų robotą.
-
Blokas [Set motor timeout] naudojamas siekiant užkirsti kelią judėjimo blokams, kurie nepasiekia savo padėties, neleisti veikti kitiems kamino blokams. Pavyzdys, kai variklis nepasiekia savo padėties, yra ranka arba letena, kuri pasiekia mechaninę ribą ir negali užbaigti judėjimo.
-
Kas atsitiks, jei naudojamas [Spin for] blokas ir letena ar ranka pasiekia savo judesių diapazono ribą? Ar projektas sustos, nes ranka ar letena negalės judėti toliau?
Projektas nesustos, kol blokas neatliks savo užduoties. Jei letena bando atsidaryti 100 laipsnių kampu, bet pradeda nuo 50 laipsnių ir bando suktis už savo judesio ribos, letena ir toliau bandys atsidaryti, nors negali. Tai nėra gera situacija, nes tai gali įtempti dalis ir išsikrauti akumuliatorių.
Šiuo atveju galima naudoti [Set engine timeout] bloką. Šis blokas veikia kaip saugus nuo gedimų, todėl varikliui pasiekus mechaninę ribą, po tam tikro laiko jis gali tęsti likusį projektą.
Toliau pateiktame pavyzdyje robotas važiuos į priekį po to, kai nagas atsidarys iki 200 laipsnių arba pasieks trijų sekundžių skirtąjį laiką.
-
Blokas [Set motor position] naudojamas variklio kampo vertei (jo pozicijai) nustatyti į pasirinktą vertę. Taip pat galima nustatyti 0 laipsnių, kad būtų galima iš naujo nustatyti variklio padėtį.
-
bloką [Spin to position] lengviau programuoti, kai žinote, koks šiuo metu yra variklio kampas. Tačiau kartais ranka gali atrodyti taip, lyg ji būtų visiškai nuleista, kai ji iš tikrųjų pakelta keliais laipsniais.
[Set engine position] blokas leidžia nustatyti laipsnius, kuriais norite, kad variklio kampas būtų. Tai labai naudinga norint iš naujo nustatyti variklio padėtį į 0 laipsnių.
Toliau pateiktame pavyzdyje roboto rankos variklis atstatomas į 0 laipsnių, nesvarbu, kur jis šiuo metu yra, kol jis apsisuka į 360 laipsnių padėtį ir važiuoja į priekį.
Mokytojo įrankių rinkinys
Blokai [Nustatyti variklio laiką] ir [Nustatyti
padėtį]
[Set motor timeout] ir [Set engine position] blokai ne visada būtini programuojant svirties ir nagų variklį su [Spin for] ir [Spin to position] blokais. Tačiau daugiau judėjimo blokų projekte padidina tikimybę, kad variklio kampo vertė (padėtis) gali nukrypti. Ranka ir letena gali nesugrįžti į nulį laipsnių ir [Spin for] arba [Spin to position] blokas gali susidurti su mechanine rankos ar letena riba. [Set motor timeout] bloko nustatymas projekto pradžioje arba [Nustatyti variklio padėtį] blokas prieš [Sukti į padėtį] blokas gali būti naudingas saugios praktikos, kurios gali neleisti projektui tęsti. variklį, jei pasiekiama mechaninė riba.
Išplėskite savo mokymąsi
Įrenginio meniu pateikiamos visų prie IQ Clawbot prijungtų įrenginių vertės. Jei laikas leidžia, leiskite mokiniams ištirti kitų variklių ir prietaisų pateiktas vertes. Pavyzdžiui, 2 prievado jutiklinis šviesos diodas praneša, ar jis paspaustas, ar atleistas, ar šviesos diodas ĮJUNGTA, ar IŠJUNGTA, ir kokia šiuo metu yra šviesos diodo spalva. Tai visi jutiklių rodmenys, kuriuos galima naudoti programuojant projektus.
Paprašykite mokinių ištirti šias vertes ir jais manipuliuoti keičiant kiekvieno įrenginio būseną. Pavyzdžiui, pakartotinai paspauskite jutiklinį šviesos diodą, kad pamatytumėte, kada jis paspaustas, kada LED dega ir kokia spalva šiuo metu šviečia šviesos diodas.