METODICKÝ LIST 1. Název výukové aktivity (tématu): 2. Jméno autora: Ing. Petr Hořejší, Ph.D., Ing. Jana Hořejší 3. Anotace:

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "METODICKÝ LIST 1. Název výukové aktivity (tématu): 2. Jméno autora: Ing. Petr Hořejší, Ph.D., Ing. Jana Hořejší 3. Anotace:"

Aneta Havlová
před 8 lety
Počet zobrazení:

METODICKÝ LIST 1. Název výukové aktivity (tématu): Stavba LEGO MINDSTORMS NXT robota pro třídění barevných LEGO kostek (představujících různé druhy produktů ve výrobě) 2. Jméno autora: Ing.

1 METODICKÝ LIST 1. Název výukové aktivity (tématu): Stavba LEGO MINDSTORMS NXT robota pro třídění barevných LEGO kostek (představujících různé druhy produktů ve výrobě) 2. Jméno autora: Ing. Petr Hořejší, Ph.D., Ing. Jana Hořejší 3. Anotace: Robot pro třídění LEGO kostek (dále jen třídič) je možné postavit ze stavebnice LEGO NXT 2.0 (9797 nebo 8547). Je nutné však použít ještě rozšiřující sadu technických dílů Robot umí roztřídit kostky na základě jejich barvy, a to velmi obdobně, jak se dělá při pásové výrobě. Robot obsahuje zásobník, do kterého je možné náhodně poskládat čtvercové (2x2) kostky lego tří různých barev: žlutá, zelená a červená. Červená kostka pak představuje zmetek ve výrobě. Po spuštění programu je dle údajů ze senzoru barvy vyhodnocena barva následující kostky, tato kostka je pak vysuta pomocí vačkového mechanismu na pás, který se dle barvy kostky otočí o příslušných počet stupňů a podá kostku na správné místo určení (do správného kontejneru). Tento kontejner pak může být naložen robotem nakladač, který je popisován v dalším metodickém listě. Pro samotnou stavbu je k dispozici buď interaktivní návod, či textový ve formátu PDF, dále je k dispozici elektronická kniha, která obsahuje video s ukázkou práce robota, popis principu práce a popis i možnost stažení programu robota. 4. Klíčová slova: LEGO, MINDSTORMS, NXT, robot, třídič, továrna 5. Cíle aktivity: Seznámit studenty s možnostmi senzoriky a robotiky ve výrobě. Student si vyzkouší vlastního robota vytvořit. Během tvorby má možnost seznámit se s možnostmi konstrukce strojních zařízení (zejména převodů) a programování. 6. Cílové skupiny: Studenti středních škol 7. Min. a max. počet účastníků: 2-8 účastníků na 1 učitele 8. Klíčové kompetence: Manuální zručnosti, inženýrské myšlení, základy konstruování, principy mechanismů, řešení problému, robotické programování 9. Časová náročnost aktivity: cca 2-4 hodiny na stavbu podle návodu (dle schopnosti), 2 hodiny pro programování, 1 hodina na přizpůsobení a ukázky funkčnosti, popř. 1 hodina pro řešení alternativních úloh. Pokud je potřeba studenty seznámit se stavebnicí raději 30 minut navíc. 10. Nároky na místo a prostor: učebna (stůl, židle), počítač (stolní nebo notebook) lépe s bluetooth (lépe funguje externí), popř. možno i USB (zde je však omezení z hlediska délky kabelu). 11. Vybavení, pomůcky a materiál: Stavebnice LEGO NXT 2.0 (edukační 9797 nebo komerční 8547) a Rozšiřující sada Popř. Stavebnice EV3 s rozšiřující sadou (jemné rozdíly v barvě a tvaru jednotlivých dílů). Počítač (pro každého studenta). 12. Bezpečnostní požadavky: Metody a formy práce (frontální vyučování, individuální nebo skupinová práce,...): Individuální nebo skupinová práce (dle schopností účastníků). Role učitele je významnější ve fázi programování nežli stavby. 14. Popis a organizace výukové aktivity v jednotlivých krocích (návod pro realizátora): Výklad: Seznámení se se stavebnicí, ukázky jiných projektů a možností stavebnice Výklad: Seznámení se s projektem třídiče. Nastavení osnovy práce: stavba, programování, ověřování Stavba dříve hotoví studenti mohou pomoci pomalejším

Je nutné však použít ještě rozšiřující sadu technických dílů 9648. Robot umí roztřídit kostky na základě jejich barvy, a to velmi obdobně, jak se dělá při pásové výrobě.

2 Výklad: princip fungování programu Programování Vyzkoušení, ověření, variantní řešení 15. Zkušenosti z vědeckých dnů realizovaných v rámci POPULÁR KA02: Doporučená literatura ke studiu: CD s elektronickou učebnicí a návodem ke stavbě 17. Reference: [1] [2] [3] [4] Poznámky a doporučení autora: Datum zpracování ML: 20/01/2014 POPIS ČÁSTÍ STAVEBNICE Tuto část je samozřejmě možné vynechat pakliže, již studenti byli předem s tímto tématem seznámeni. řídící jednotku NXT, software NXT-G Programming, interaktivní servomotor, dotykový senzor, ultrazvukový senzor, optický senzor. Zde je potřeba zejména zdůraznit popis barevného senzoru: Obr. 1 Senzor barvy Základní barevný senzor rozpoznává šest různých barev (Obr. 1). Je možné však pořídit senzor, který rozpoznává až 256 barev. Pro náš účel však stačí rozpoznání jen tří barev:

lego.zcu.cz/web/moduly-systemu-lego-nxt [4] http://www.eduxe.cz/les/mindstorms/ 18. Poznámky a doporučení autora: --- 19.

3 - Zelená (první výrobek) - Žlutá (druhý výrobek) - Červená (zmetek) Senzor barvy vrátí dle detekované barvy jedno z čísel 3, 4, 5 MODEL TŘÍDIČE Obr. 2 Třídič - pohled shora Studentům je třeba nejprve vysvětlit, jak model funguje jako celek. Na obrázcích Obr. 2 a Obr. 3 je možno vidět jednotlivé části modelu třídiče. Inteligentní kostka tohoto modelu využívá jako vstup data ze senzoru barvy. Dále jsou pak využity tyto motory: Motor A - Vačkový mechanismus, který zajistí podání kostky na pohyblivý pás Motor B - Otočení celého pásu o x stupňů (x je závislé na barvě, kterou detekoval barevný senzor) Motor C - Motor, který posouvá pásem

3 je možno vidět jednotlivé části modelu třídiče. Inteligentní kostka tohoto modelu využívá jako vstup data ze senzoru barvy.

4 Obr. 3 Jednotlivé části modelu třídiče Při výkladu je doporučeno zvláštní pozornost věnovat: vačkovému mechanismu pro podávání kostek na pás zásobníku kostek se senzorem barvy konstrukci pásu.

5 Obr. 4 Vačkový mechanismus a zásobník (detail) Obr. 5 Pás řízený dvěma motory (detail)

PROGRAMOVÁNÍ PRINCIP ALGORITMU Obr. 6 Blokové schéma programu Vlastní algoritmus je poměrně jednoduchý (viz Obr. 6). Popišme si jej: 1. Na senzoru barvy je detekována barva (tj.

6 PROGRAMOVÁNÍ PRINCIP ALGORITMU Obr. 6 Blokové schéma programu Vlastní algoritmus je poměrně jednoduchý (viz Obr. 6). Popišme si jej: 1. Na senzoru barvy je detekována barva (tj. barva žlutá, zelená nebo červená) 2. Následuje větvení programu typu CASE (vícenásobné větvení). Tělo každé jednotlivé větve je pro každou barvu analogické. Liší se jen parametr u bloku, který ovládá motor B 3. Při detekci barvy dojde k spuštění zvukové výstrahy 4. Motor A (vačka) vysune kostku 5. Motor B, který ovládá úhel natočení ramene posune rameno s pásem do požadované pozice 6. Motor C spustí pás 7. Motor B vrátí pás do výchozí polohy ALTERNATIVNÍ ŘEŠENÍ ÚLOHY 1. Přidejte možnost rozpoznávání dalších barev. Tyto barvy budou skladovány na další místa 2. Při rozpoznání červené barvy (zmetku) dojde k zapískání a informaci na displeji o počtu zatím nalezených zmetků 3. Přidejte senzor zvuku nebo tlačítko. Další kostka bude rozpoznána po stisku tlačítka nebo po tlesknutí.

Liší se jen parametr u bloku, který ovládá motor B 3. Při detekci barvy dojde k spuštění zvukové výstrahy 4. Motor A (vačka) vysune kostku 5.

Podobné dokumenty

METODICKÝ LIST. Výklad: Seznámení se se stavebnicí, ukázky jiných projektů a možností stavebnice

METODICKÝ LIST. Výklad: Seznámení se se stavebnicí, ukázky jiných projektů a možností stavebnice METODICKÝ LIST 1. Název výukové aktivity (tématu): Stavba LEGO MINDSTORMS NXT robota pro zavážení barevných LEGO kostek (představujících různé druhy produktů ve výrobě) dále jen nakladač. Tento model navazuje