Achtergrond
In deze module krijgen leerlingen inzicht in wat data is en hoe sensoren data produceren die gebruikt kan worden om echte problemen op te lossen. Ze fungeren als bruginspecteurs en gebruiken de oogsensor op de GO Code Base om 'bruggen' te scannen en scheuren te detecteren met behulp van de gegevens van de oogsensor. Ze leren hoe ze gegevens kunnen analyseren om conclusies te trekken over de veiligheid van bruggen. Ook leren ze hoe ze gegevens kunnen gebruiken in combinatie met de wetenschappelijke methode om een hypothese te formuleren en te testen over welke bruggen in het bijzonder gerepareerd moeten worden. Zij rapporteren hun op gegevens gebaseerde resultaten in een bruginspectierapport.
Wat zijn data?
Gegevens zijn informatie die wordt verzameld en gebruikt voor referentie of analyse. Studenten hebben dagelijks te maken met veel verschillende soorten gegevens. Van het raadplegen van de weersvoorspelling om te beslissen wat u gaat dragen, tot het gebruiken van GPS tijdens het reizen: gegevens zijn altijd aanwezig. In professionele omgevingen worden gegevens gebruikt voor allerlei zaken, van bedrijfsstrategieën tot medische diagnoses. In deze unit richten studenten zich op gegevens met betrekking tot VEX GO.
Een sensor rapporteert gegevens over de wereld om hem heen. Sensorgegevens kunnen door een robot worden gebruikt om beslissingen te nemen, of kunnen worden verzameld en gepresenteerd als bewijs om een bewering te ondersteunen of te weerleggen. In deze module leren leerlingen hoe ze gegevens van oogsensoren kunnen verzamelen en deze vervolgens kunnen gebruiken om een bewering die ze krijgen te testen. Binnen de eenheid registreren en presenteren ze gegevens met behulp van gegevensverzamelingsbladen en geven ze deze weer in bruginspectierapporten. Aan het eind van de unit zullen ze hun eigen beweringen doen, sensorgegevens verzamelen om de bewering te testen en de verzamelde gegevens gebruiken als bewijs om te bepalen of hun bewering waar is. Hoewel deze eenheid zich richt op sensorgegevens, is het verzamelen, organiseren en interpreteren van gegevens en het vervolgens gebruiken ervan om een bewering te onderbouwen een waardevolle vaardigheid die studenten in verschillende academische disciplines zullen gebruiken.
Wat is een sensor?
Een sensor is een apparaat dat een robot of apparaat helpt de wereld om zich heen te begrijpen. Dit doet het door input uit de omgeving te verzamelen en deze om te zetten in een vorm die gelezen en begrepen kan worden. Wij hebben dagelijks contact met sensoren. Een bekend voorbeeld is de automatische deur in een supermarkt. Een bewegingssensor die boven de deur is gemonteerd, zendt microgolfsignalen of ultrasone golven uit, die terugkaatsen naar de sensor. Wanneer iemand de deur nadert, worden de golven onderbroken, waardoor het patroon van de teruggekaatste signalen verandert. De sensor detecteert deze verandering en stuurt een elektrisch signaal naar het bedieningsmechanisme van de deur, waardoor deze wordt geopend.
Om succesvol te leren hoe je een robot programmeert, moeten studenten begrijpen hoe de sensoren die ze gebruiken, functioneren. De gegevens die een sensor afgeeft, zijn namelijk afhankelijk van de invoer die hij ontvangt. In het voorbeeld van de automatische deur zal de deur opengaan als de sensor op de deur een verandering detecteert in de ultrasone golven die terugkaatsen vanwege hevige regenval. Ook al is er niemand om de winkel binnen te laten.
Als u begrijpt hoe de sensor van de deur werkt, kunt u het probleem oplossen. Misschien kan een grotere luifel boven de deuren van de winkel worden geplaatst om te voorkomen dat de sensor door de regen wordt beïnvloed. Hetzelfde geldt voor studenten die leren hoe ze een robot moeten programmeren. Bij het coderen kunnen onverwachte sensorgegevens ervoor zorgen dat de robot zich op een manier gedraagt die leerlingen niet hadden verwacht. Soms denken leerlingen dan dat de robot of de sensor kapot is. Studenten moeten begrijpen hoe sensoren informatie verkrijgen en rapporteren om dit te voorkomen en een basis te hebben waarop ze problemen in een codeerproject kunnen oplossen.
In deze unit gebruiken leerlingen de oogsensor om gegevens te verzamelen. Studenten moeten weten de oogsensor verzamelt om deze gegevens succesvol te kunnen gebruiken om vragen te beantwoorden. Dankzij dit inzicht kunnen studenten in de toekomst ook complexere projecten bouwen en debuggen met behulp van de Eye Sensor.
De VEX GO-oogsensor
Hoe de VEX GO-oogsensor werkt
De VEX GO Eye Sensor detecteert geen kleuren. In plaats daarvan detecteert het of een object dichtbij is en geeft indien dat het geval is de digitale tintwaarde van dat object weer. De sensor werkt door wit licht uit te zenden. Het licht wordt vervolgens door het object teruggekaatst en de oogsensor meet de intensiteit van de kleuren in het weerkaatste licht. De sensor voert een berekening uit op basis van deze intensiteitsniveaus om een tintwaarde te bepalen, die wordt gerapporteerd in de VEXcode GO Monitor. De tintwaarde kan worden geïnterpreteerd door een tintentabel te gebruiken om een kleur te bepalen.
Mogelijk hebt u de oogsensor gebruikt in een project waarbij de robot een bepaald gedrag vertoonde op basis van de gedetecteerde kleur (bijvoorbeeld naar rechts afslaan als er blauw werd gedetecteerd). Om dit te doen, wordt de tintwaarde die door de sensor wordt bepaald, vergeleken met de vooraf bepaalde bereiken voor rood, blauw en groen. Als de waarde binnen dat bereik valt, wordt deze als 'True' gerapporteerd. Als dit niet het geval is, wordt deze als 'False' gerapporteerd. De sensor detecteert nog steeds niet de kleurrood, blauw of groen). Hij vergelijkt de numerieke gegevens met bekende waardenreeksen en 'converteert' de gegevens in feite voor ons naar kleuren.
Sensorgegevens bekijken
De gegevens die door de Eye Sensor worden gerapporteerd, zijn zichtbaar in de Monitor Console terwijl een project wordt uitgevoerd. Om sensorgegevens in de Monitor te bekijken, sleept u een sensorblok uit de Toolbox naar het Monitorpictogram. De oogkleur in graden wordt weergegeven als een kleurtoonwaarde. Deze kunnen leerlingen vergelijken met de kleurtoongrafiek om te bepalen welke kleur de oogsensor denkt te detecteren.
Voor een herinnering over hoe u sensorwaarden kunt bewaken, kunt u op elk gewenst moment op de knop Hoe bewakenklikken.
De kleurtoongrafiek
De kleurtoongrafiek geeft de numerieke waarden voor elke kleur weer, zoals gerapporteerd door de oogsensor. De tintwaarde varieert van 0 tot 360 graden, beginnend bij rood en in regenboogvorm over de cirkelvormige grafiek bewegend. Soms komt de gedetecteerde tintwaarde niet overeen met de kleur die u in de omgeving ziet. Dit kan te wijten zijn aan de kwaliteit van het omgevingslicht rond de sensor en betekent niet dat de sensor defect is.
Omgevingslicht en de oogsensor
Omdat kleur gereflecteerd licht is, heeft het omgevingslicht (het licht dat aanwezig is in het gebied waar de sensor wordt gebruikt) invloed op de tintwaarde die door de sensor wordt gerapporteerd. Een groene VEX GO Beam kan bijvoorbeeld het getal '57' rapporteren, wat in het 'gele' gebied op de kleurtoongrafiek valt. Dit wordt niet veroorzaakt door een storing in de sensor, maar door het omgevingslicht rondom de sensor. De tintwaarden kunnen voor verschillende leerlingen in hetzelfde klaslokaal verschillend zijn, zelfs als ze hetzelfde object scannen met de oogsensor. Dit hangt af van de hoeveelheid licht in de ruimte waar de studenten zich bevinden. Als u bijvoorbeeld bij een raam zit of op een bijzonder bewolkte dag, kan dat gevolgen hebben voor de manier waarop de sensor kleurwaardegegevens rapporteert.
In Lab 1 bekijken studenten de numerieke oogsensorgegevens in de VEXcode GO Monitor. Ze registreren de gegevens van de verschillende brugdelen die ze scannen met de oogsensor en vergelijken de numerieke gegevens met de kleurtoongrafiek. Vervolgens vergelijken ze de waarden die de sensor rapporteert met en zonder gebruik van de Eye Light. Deze waarden verschillen omdat de intensiteit van het gereflecteerde licht verandert naarmate er meer licht op het door de sensor gedetecteerde object valt. Hierdoor verandert ook de gerapporteerde tintwaarde. Dit zal de leerlingen helpen inzicht te krijgen in de manier waarop de oogsensor informatie detecteert.
Zwart, wit en grijs
Studenten merken mogelijk dat de gerapporteerde tintwaarden voor zwart, wit of grijs (zoals de kleuren op de tegel) onbetrouwbaar zijn. Dit komt omdat zwart in essentie de afwezigheid van kleur is en wit in essentie de combinatie van alle kleuren. Wanneer u dit idee vergelijkt met de tintenkaart, ziet u dat er geen optie beschikbaar is voor alle kleuren of nul kleuren. Het kan dus zijn dat de gerapporteerde tintwaarde niet overeenkomt met wat wij de kleur waarnemen.
VEX GO-projecten downloaden en openen
In sommige Labs krijgen studenten projecten om gegevens af te drukken op de Print Console. Deze projecten moeten vóór aanvang van de les worden gedownload, zodat u ze kunt openen en gebruiken wanneer u ze nodig hebt. U kunt ervoor kiezen om ze voor de studenten te downloaden, of dat de studenten ze zelf downloaden. De bestanden voor de projecten bevinden zich in de materialenlijst. Voor meer informatie over het laden en openen van gedownloade projecten, zie deze apparaatspecifieke VEX-bibliotheekartikelen: