Hộp công cụ dành cho giáo viên - Đề cương hoạt động
-
Cuộc khám phá này sẽ giới thiệu cho học sinh khái niệm về phạm vi chuyển động cơ học và cách khám phá phạm vi chuyển động đó bằng cách sử dụng cánh tay và móng vuốt.
-
Học sinh cũng sẽ khám phá các khối khác nhau có thể được sử dụng để lập trình cánh tay và móng vuốt một cách an toàn.
Hãy cùng khám phá phạm vi chuyển động!
Việc khám phá này sẽ cho phép bạn xem mức độ tối thiểu và tối đa mà cánh tay và móng vuốt có thể mở rộng.
- Đảm bảo bạn có phần cứng cần thiết và sổ ghi chép kỹ thuật của mình.
Số lượng | Vật liệu cần thiết |
---|---|
1 |
Bộ siêu phẩm VEX IQ |
1 |
VEXcode IQ |
1 |
Sổ tay kỹ thuật |
Lời khuyên của giáo viên
Làm mẫu từng bước khắc phục sự cố cho học sinh.
Bước 1: Chuẩn bị cho cuộc thám hiểm
Trước khi bắt đầu hoạt động, bạn đã chuẩn bị sẵn từng món đồ này chưa? Người xây dựng nên kiểm tra từng điều sau:
-
Tất cả các động cơ và cảm biến có được cắm vào đúng cổng không?
-
Cáp thông minh có được cắm hoàn toàn vào tất cả các động cơ và cảm biến không?
-
Brain có bậtkhông?
-
Pin đã được sạcchưa?
-
Đài có được lắp vào Robot Brainkhông?
Lời khuyên của giáo viên
-
Vì đây là hoạt động bắt đầu với việc điều hướng Bộ não VEX IQ nên giáo viên nên làm mẫu các bước và sau đó yêu cầu học sinh hoàn thành các hành động tương tự. Sau đó, giáo viên nên theo dõi học sinh để đảm bảo rằng các em thực hiện đúng các bước.
-
Đảm bảo rằng học sinh đã dùng ngón tay mở hoàn toàn móng vuốt một cách nhẹ nhàng và cẩn thận trước khi chọn Thông tin thiết bị từ menu Cài đặt. Điều này đảm bảo rằng vấu đặt 0 độ là điểm khi nó được mở nhiều nhất.
Bước 2: Menu thiết bị
Bắt đầu bằng bật Robot Brain và chọn Nút X để điều hướng đến menu Cài đặt.
Nhẹ nhàng mở Clawbot's Claw hoàn toàn bằng cách sử dụng ngón tay của bạn.
Sau khi menu Cài đặt mở, hãy sử dụng các nút Lên và Xuống trên Brain để chọn Thông tin thiết bị để mở Menu thiết bị.
Màn hình Menu Thiết bị hiển thị thông tin về thiết bị được kết nối với cổng đó. Có 12 cổng trên IQ Brain.
Sử dụng các mũi tên để đi đến Port 11 Motor, đó là Claw Motor.
-
Động cơ cổng 11: Động cơ móng vuốt.
-
Tốc độ: Hiển thị tốc độ quay của động cơ (tính bằng vòng/phút).
-
Angle: Hiển thị vị trí hiện tại của động cơ theo độ.
-
Lượt quay: Hiển thị số vòng quay của động cơ.
-
Nhấn nút Kiểm tra để khởi động và dừng động cơ. Claw cũng có thể được mở và đóng bằng tay.
Hộp công cụ dành cho giáo viên - Xem lại các bước
Đây là thời điểm tốt để tạm dừng và yêu cầu học sinh xem lại các bước vừa hoàn thành để điều hướng đến màn hình Menu Thiết bị.
Bước 3: Khám phá chuyển động của móng vuốt và cánh tay
-
Nếu bạn mở móng vuốt hoàn toàn trước khi mở Menu Thiết bị thì Động cơ móng vuốt coi vị trí mở hoàn toàn của nó là 0 độ - như được hiển thị trong Menu Thiết bị.
Trong sổ ghi chép kỹ thuật của bạn, hãy dự đoán giá trị của Động cơ Cổng 11 (Động cơ càng vuốt) sẽ như thế nào khi bạn đóng càng bằng cách đẩy nhẹ hai bên lại với nhau. Giá trị Góc tính theo độ sẽ là bao nhiêu khi đóng móng vuốt?
-
Gợi ý: Giá trị được báo cáo sẽ không giống với giá trị được hiển thị trong hình bên dưới.
-
-
Kiểm tra dự đoán của bạn bằng cách nhẹ nhàng đẩy móng vuốt đóng lại. Góc nào hiện được hiển thị trong Menu Thiết bị cho Động cơ Vuốt?
Hộp công cụ dành cho giáo viên - Giá trị mong đợi
Nếu học sinh mở hết móng vuốt của Clawbot trước khi mở Menu Thiết bị thì vị trí mở hoàn toàn là 0 độ. Sau khi đẩy móng đóng lại, Động cơ vuốt phải có góc khoảng 70 độ.
- Tiếp tục dùng tay đóng mở nhẹ nhàng để có thể nhìn thấy góc thay đổi.
-
Bạn nhận thấy điều gì về phạm vi góc tính theo độ của Động cơ vuốt? Các giá trị Góc có tiếp tục tăng hay chúng có giới hạn?
-
Ghi khoảng giá trị Angle cho Claw Motor: giá trị Angle khi mở hoàn toàn đến giá trị Angle khi đóng hoàn toàn.
-
Các giá trị Góc khi móng mở có luôn giống nhau không? Các giá trị Góc khi đóng móng có luôn giống nhau không? Sao bạn lại nghĩ như vậy?
Hộp công cụ dành cho giáo viên - câu trả lời dự kiến
-
Động cơ cánh tay có phạm vi chuyển động lớn hơn và do đó, phạm vi độ của giá trị Góc của động cơ lớn hơn.
-
Vì cánh tay có thể ở vị trí hướng xuống hoàn toàn khi chọn Menu Thiết bị nên Góc bắt đầu được đặt ở 0 độ. Vì cánh tay có thể quay hết cỡ về phía sau của Clawbot nên phạm vi bắt đầu từ 0 và vượt qua 360 độ nhiều lần. Giá trị Góc được hiển thị không tiếp tục tăng vượt quá 360 độ và thay vào đó khởi động lại ở mức 0. Do đó, giá trị Lượt quay cũng rất quan trọng để tính ra số độ mà Động cơ cánh tay đã quay. Ví dụ: giá trị Góc được hiển thị có thể là 45 độ nhưng giá trị Lượt quay là 3,12. Điều đó có nghĩa là Arm Motor đã quay hoàn toàn 3 lần hoặc 1080 độ cộng 45 độ với tổng số là 1125 độ. Đó là phạm vi hoạt động lớn hơn nhiều so với Claw Motor.
Hộp công cụ dành cho giáo viên - Dừng lại và thảo luận
Tổ chức một cuộc thảo luận về những gì học sinh đã quan sát được từ động cơ cánh tay và móng vuốt. Đặt những câu hỏi như:
-
Phạm vi chuyển động của móng vuốt và cánh tay là bao nhiêu? Có phải chúng luôn giống nhau không?
-
Tại sao điều này lại hữu ích khi lập trình?
Phạm vi giá trị được báo cáo cho Angle of the Claw Motor không phải lúc nào cũng giống nhau. Phạm vi từ 0 đến xấp xỉ 70 độ nhưng nó thường chênh lệch một vài độ. Phạm vi giá trị được báo cáo cho Angle of the Arm Motor cũng không giống nhau. Khi cánh tay được nâng lên và hạ xuống bằng tay, nó dao động từ 0 đến xấp xỉ 1125 độ nhưng mỗi lần nó cũng tăng hoặc giảm vài độ.
Điều này rất hữu ích khi lập trình vì người lập trình cần biết động cơ có thể quay bao nhiêu một cách an toàn cho đến khi đạt đến giới hạn. Vượt quá giới hạn đó, nó có thể tác dụng lực quá mức lên bộ phận mà nó điều khiển. Điều này rất quan trọng mà người lập trình phải biết vì có nhiều cách để đặt góc của động cơ hoặc hạn chế độ quay của động cơ để tránh hư hỏng. Bài học sẽ ôn lại một số cách sau đây.
Bước 4: Lập trình với phạm vi chuyển động
Các hệ thống con như móng vuốt hoặc cánh tay thường có phạm vi chuyển động hạn chế, khiến chúng không thể quay liên tục. Móng vuốt chỉ có thể mở hoặc đóng rất nhiều trước khi đạt đến giới hạn cơ học. Tương tự như vậy, phạm vi chuyển động của cánh tay thường bị giới hạn bởi mặt đất hoặc cơ thể của robot. Khi làm việc với các hệ thống con có phạm vi chuyển động hạn chế, điều quan trọng là phải duy trì trong phạm vi đó, bất kể bạn đang điều khiển robot từ xa hay lập trình để nó di chuyển tự động. Việc tiếp tục cung cấp điện cho động cơ khi hệ thống con đã đạt đến giới hạn sẽ gây ra căng thẳng không cần thiết cho động cơ và mọi bộ phận được kết nối.
Lời khuyên của giáo viên
Chỉ cho học sinh rằng Bước 3 đã yêu cầu các em kiểm tra và trải nghiệm phạm vi chuyển động hạn chế của móng vuốt và cánh tay. Phạm vi chuyển động của móng bị giới hạn khi mở bởi các phần khác của Clawbot và bị giới hạn khi đóng bởi điểm mà hai bên của móng vuốt chạm vào nhau. Phạm vi chuyển động của cánh tay bị giới hạn bởi mặt đất khi nó được hạ xuống và bởi phần trên cùng của mặt sau của robot khi được nâng lên hoàn toàn.
Trước khi tìm hiểu cách điều chỉnh phạm vi chuyển động hạn chế của móng và cánh tay, chúng ta hãy xem các khối được sử dụng để lập trình móng và cánh tay.
Có hai khối trong VEXcode IQ có thể được sử dụng để nâng và hạ cánh tay cũng như mở và đóng móng vuốt đến một vị trí cụ thể.
Khối [Quay cho] và khối [Quay đến vị trí] .
-
Khối [Spin for] quay một động cơ theo hướng đã chọn trong một khoảng cách đã chọn tính từ vị trí hiện tại của nó.
-
Khối [Quay tới vị trí] quay động cơ đến vị trí đã chọn dựa trên vị trí hiện tại của động cơ. Khối [Quay tới vị trí] xác định hướng xoay tốt nhất để đến vị trí.
Khi nào những khối này sẽ được sử dụng? Hãy tưởng tượng rằng bạn lập trình cho cánh tay của mình nâng lên và hạ xuống, nhưng khi hạ xuống, nó không hạ xuống hoàn toàn về vị trí ban đầu là 0 độ. Thay vào đó, nó giảm xuống 15 độ. Sau đó, nếu bạn sử dụng khối [Spin for] để nâng nó lên 90 độ - cánh tay sẽ nâng lên 90 độ so với vị trí hiện tại và thực sự được nâng lên đến 105 độ.
Tuy nhiên, trong tình huống tương tự, nếu cánh tay ở 15 độ và khối [Quay đến vị trí] được sử dụng để nâng nó lên 90 độ thì cánh tay sẽ nâng 75 độ để đạt đến vị trí 90 độ mong muốn.
Điều quan trọng là phải hiểu, bởi vì nếu khối [Spin for] được sử dụng và cánh tay không được hạ xuống hoàn toàn hoặc móng vuốt không đóng hoàn toàn, cánh tay hoặc móng vuốt có thể đạt đến giới hạn về khoảng cách nó có thể di chuyển.
Chúng ta hãy xem xét các khối để sử dụng với khối [Quay cho] và [Quay đến vị trí] giúp chúng lập trình robot của bạn chính xác hơn.
-
Khối [Đặt thời gian chờ động cơ] được sử dụng để ngăn các khối chuyển động không đạt đến vị trí của chúng ngăn cản các khối khác trong ngăn xếp chạy. Một ví dụ về động cơ không đạt đến vị trí của nó là cánh tay hoặc móng vuốt đạt đến giới hạn cơ học và không thể hoàn thành chuyển động của nó.
-
Điều gì xảy ra nếu khối [Spin for] được sử dụng và móng vuốt hoặc cánh tay đạt đến giới hạn phạm vi chuyển động của nó? Dự án có dừng lại vì cánh tay hoặc móng vuốt không thể di chuyển thêm nữa không?
Dự án sẽ không dừng lại cho đến khi khối hoàn thành nhiệm vụ của mình. Nếu móng vuốt đang cố mở 100 độ nhưng bắt đầu từ 50 độ và đang cố xoay ngoài phạm vi chuyển động của nó, móng vuốt sẽ tiếp tục cố gắng mở mặc dù không thể. Đây không phải là tình huống tốt vì điều này có thể làm căng các bộ phận và làm hao pin.
Trong trường hợp này, có thể sử dụng [Đặt thời gian chờ động cơ] khối . Khối này hoạt động như một cơ chế an toàn để nếu động cơ đạt đến giới hạn cơ học, nó có thể tiếp tục với phần còn lại của dự án sau một khoảng thời gian nhất định.
Trong ví dụ sau, robot sẽ lái về phía trước sau khi càng mở hết 200 độ hoặc đạt đến thời gian chờ là ba giây.
-
Khối [Đặt vị trí động cơ] được sử dụng để đặt giá trị Góc của động cơ (vị trí của nó) thành giá trị đã chọn. Nó cũng có thể được đặt thành 0 độ để đặt lại vị trí của động cơ.
-
Khối [Quay tới vị trí] sẽ dễ lập trình hơn khi bạn biết góc của động cơ hiện tại là bao nhiêu. Nhưng đôi khi, cánh tay có thể trông giống như hoàn toàn hạ xuống khi thực sự nâng lên một vài độ.
[Đặt vị trí động cơ] khối cho phép bạn đặt độ mà bạn muốn Góc của động cơ đạt được. Điều này rất hữu ích để đặt lại vị trí của động cơ về 0 độ.
Trong ví dụ sau, Động cơ cánh tay của robot được đặt lại về 0 độ bất kể nó đang ở đâu trước khi nó quay đến vị trí 360 độ và lái về phía trước.
Hộp công cụ dành cho giáo viên - Khối [Đặt thời gian chờ động cơ] và [Đặt vị trí động cơ]
Các khối [Đặt thời gian chờ động cơ] và [Đặt vị trí động cơ] không phải lúc nào cũng cần thiết khi lập trình động cơ cánh tay và càng vuốt với khối [Quay cho] và [Quay đến vị trí]. Tuy nhiên, càng có nhiều khối chuyển động trong một dự án thì càng có nhiều khả năng xảy ra sự lệch nào đó trong giá trị Góc (vị trí) của động cơ. Cánh tay và móng vuốt có thể không trở về 0 độ và có nguy cơ khối [Quay cho] hoặc [Quay đến vị trí] vượt quá giới hạn cơ học của cánh tay hoặc móng vuốt. Đặt khối [Đặt thời gian chờ động cơ] khi bắt đầu dự án hoặc sử dụng khối [Đặt vị trí động cơ] trước khối [Quay đến vị trí] có thể là các biện pháp an toàn hữu ích có thể ngăn dự án tiếp tục chạy động cơ nếu đạt đến giới hạn cơ học.
Mở rộng việc học của bạn
Menu Thiết bị báo cáo các giá trị cho tất cả các thiết bị được kết nối với IQ Clawbot. Nếu thời gian cho phép, hãy cho phép học sinh khám phá các giá trị được báo cáo cho các động cơ và thiết bị khác. Ví dụ: Đèn LED cảm ứng ở Cổng 2 báo cáo liệu nó được Nhấn hay Nhả, đèn LED BẬT hay TẮT và màu sắc của đèn LED hiện tại. Đây là tất cả các bài đọc cảm biến có thể được sử dụng trong khi lập trình các dự án.
Yêu cầu học sinh khám phá và thao tác các giá trị này bằng cách thay đổi trạng thái của từng thiết bị. Ví dụ: nhấn nhiều lần vào đèn LED cảm ứng để xem nó báo cáo khi nào nó được nhấn, khi đèn LED BẬT và đèn LED hiện đang sáng màu gì.