Tvoje dobrodružství v robotice Pracovní listy pro 10 lekcí

Transkript

1 V0.91 Tvoje dobrodružství v robotice Pracovní listy pro 10 lekcí Tvoje dobrodružství v robotice Pracovní listy pro 10 lekcí Zábavná robotika pro budoucí vynálezce Tyto osnovy lekcí byly vyrobeny ve spolupráci s RoboticsWPS Robotické workshopy p r o g r a m o v á n í p r o š k o l y strana 1

2 V0.91 Tvoje dobrodružství v robotice Pracovní listy pro 10 lekcí Obsah Lekce 1 Pracovní list 1.1 Seznamte se s Edisonem...4 Lekce 1 Pracovní list 1.2 Programování pomocí čárových kódů...5 Lekce 1 Pracovní list 1.3 Seznamte se s EdWare...6 Lekce 1 Pracovní list 1.4 Nahrání testovacího programu...7 Lekce 2 Pracovní list 2.1 Jízda robota vpřed...8 Lekce 2 Pracovní list 2.2 Jízda robota vzad...9 Lekce 2 Pracovní list 2.3 Dopředu a pak dozadu...10 Lekce 2 Pracovní list 2.4 Hrajeme si s rychlostí...11 Lekce 2 List pro aktivitu Lekce 3 Pracovní list 3.1 Obrat vpravo o 90 stupňů...13 Lekce 3 Pracovní list 3.2 Obrat vlevo o 180 stupňů...14 Lekce 3 Pracovní list 3.3 Zatoč vpravo, potom vlevo...15 Lekce 3 Pracovní list 3.4 Minibludiště...16 Lekce 3 List pro aktivitu 3.1 Otáčení...17 Lekce 3 List pro aktivitu 3.2 Minibludiště...18 Lekce 4 Pracovní list 4.1 Závody...19 Lekce 4 Pracovní list 4.2 Mexická vlna...20 Lekce 5 List se stručným popisem návrhu 5.1 Můj program...21 Lekce 5 List se stručným popisem návrhu 5.2 Můj program...22 Lekce 6 Pracovní list 6.1 Blikající LED v reakci na tleskání...23 Lekce 6 Pracovní list 6.2 Jízda v reakci na tleskání...24 Lekce 6 Pracovní list 6.3 Tanec v reakci na tleskání...25 Lekce 7 Pracovní list 7.1 Infračervená detekce překážek...26 Lekce 7 Pracovní list 7.2 Detekce překážky a zastavení...27 Lekce 7 Pracovní list 7.3 Detekce překážky a vyhnutí se...28 Lekce 7 Pracovní list 7.4 Vyhýbání se překážkám...29 Lekce 7 Pracovní list 7.5 Pravá a levá detekce...30 Lekce 8 Pracovní list 8.1 Senzor pro sledování čáry...31 Lekce 8 Pracovní list 8.2 Jízda k černé čáře...32 Lekce 8 Pracovní list 8.3 Jízda uvnitř hranic...33 Lekce 8 Pracovní list 8.4 Sledujte čáru strana 2

3 V0.91 Tvoje dobrodružství v robotice Pracovní listy pro 10 lekcí Lekce 8 List pro aktivitu 8.1 Senzor pro sledování čáry...35 Lekce 8 List pro aktivitu 8.2 Senzor pro sledování čáry...36 Lekce 9 Pracovní list 9.1 Vysvětlení proměnných...37 Lekce 9 Pracovní list 9.2 Světelný poplach...38 Lekce 9 Pracovní list 9.3 Automatické světlomety...39 Lekce 9 Pracovní list 9.4 Reakce na světlo...40 Lekce 10 List se stručným popisem návrhu 10.1 Můj program...41 Lekce 10 List se stručným popisem návrhu 10.2 Můj program...43 Tabulka úspěchů studenta strana 3

4 Lekce 1 Pracovní list 1.1 Seznamte se s Edisonem Edison je malý programovatelný robot slučitelný s kostkami LEGO. Edison používá senzory a motory pro interakci se světem. Na obrázku vidíte Edisonovy senzory, tlačítka a spínače. Kuul llaat téé tlt llaaččí íítkkoo ppr roo zzáázznnaam SSt toopp tlt llaaččí íít tkkoo TTl llaaččí íítkkoo ppr roo jjí jíízzdduu PPr raavváá ččeer rvveennáá LLEED PPr raavváá iinnf i fraa LLEED PPr raavvéé ssvvěět teel llnnéé čči iiddl lloo Bzzuuččáákk // / ddeet teekkt toor r zzvvuukkuu LLeevvéé ssvvěět teel llnnéé čči iiddl lloo LLeevváá iinnf i fraa LLEED LLeevváá ččeer rvveennáá LLEED Poznejte Edisonova čidla a tlačítka Tlačítko pro jízdu (Play) trojúhelník Spustí program Tlačítko Stop čtverec Stiskem zastaví program Tlačítko pro záznam kulaté 1 stisk = nahrání programu, 3 stisky = načtení čárového kódu Line SSní ímaaccí í čči idlo SSpí ínaačč zzdrroj jee Edisonův snímač pro sledování čáry se skládá ze dvou částí, z červené LED a světelného čidla. Snímač pro sledování čáry také čte speciální čárové kódy, které aktivují programy předinstalované v robotovi. Spínač zdroje a čidlo pro sledování čáry EdComm kablík se používá pro nahrávání vašich vlastních programů do Edisona. EdComm kablík k přenosu programu Zapojuje se do zdířky pro sluchátka v počítači nebo tabletu. strana 4

5 Lekce 1 Pracovní list 1.2 Programování pomocí čárových kódů Čtení čárového kódu 1. Umístěte Edisona vpravo od čárového kódu 2. Stiskněte kulaté tlačítko záznam 3 krát 3. Edison pojede dopředu a naskenuje čárový kód Popište akce, které robot dělá pro každý čárový kód Čárový kód Jízda řízená tleskáním Čárový kód Vyhněte se překážkám Čárový kód Jízda po čáře Čárový kód Následuj světlo strana 5

6 Lekce 1 Pracovní list 1.3 Seznamte se s EdWare To je EdWare a je to software používaný k programování robota Edisona. Ikony Oblast programu Ikona je vybrána a může být upravována Jednoduchý program se dvěma ikonami Vlastnosti ikony Nápověda k ikoně Proměnné Chcete-li se seznámit s EdWare a programováním, postupně uchopte ikony z palety na levé straně a přetáhněte je do programové oblasti. Umístěte přetažené ikony mezi ikonu "start" a ikonu "end". Vyberte některou ikonu a upravte její nastavení v poli vlastnosti ikony, abyste určili, jak bude Edison na tuto ikonu reagovat. Text nápovědy je vodítkem při programování. Vše, co potřebujete vědět o dané ikoně, najdete zde. Sekce proměnných je místo, kde si můžete vytvořit a zobrazit malé kousky Edisonovy paměti. Jaké jsou názvy čtyř hlavních skupin ikon? strana 6

7 Lekce 1 Pracovní list 1.4 Nahrání testovacího programu Otevřete testovací program. Název souboru je Test Program.edw (Umístění ve Windows je C:\Program Files\EdWare\My Programs platí pro 32 bitové systémy Windows) Testovací program Takto vypadá program. Edison se dívá na každou ikonu jednu po druhé a dělá to, co ikona říká. Šipky ukazují směr, ve kterém Edison ikony čte. V tomto programu je smyčka, takže program prochází smyčkou navždy (nebo dokud se nevybije baterie nebo jej nezastavíme ručně). Chcete-li nahrát zkušební program do robota, připojte kabel EdComm do konektoru pro sluchátka na počítači nebo tabletu a zvyšte hlasitost naplno. Zapojte druhý konec kabelu EdComm do Edisona podle obrázku Pro nahrání testovacího programu do robota postupujte takto: 1. Na Edisonovi jednou stiskněte kulaté tlačítko pro záznam. 2. V EdWare stiskněte tlačítko Program Edison" a potom Start Download" *) Pozn.: Názvy tlačítek na obrazovce platí pro anglickou verzi programu. 3. Na Edisonovi jednou stiskněte trojúhelníkové tlačítko pro spuštění programu (pro jízdu) Co robot udělal, když jste stiskli tlačítko pro jízdu? Můžete robotovy akce přiřadit k ikonám v programu? Popište prosím své myšlenky. Jak se program dostal z počítače do robota? strana 7

8 Lekce 2 Pracovní list 2.1 Jízda robota vpřed Napište následující program pro jízdu Edisona dopředu. Použijte buď list pro aktivitu nebo barevnou pásku na stole jako značky start a stop. Nastavte "Seconds pass" [=uplynulé vteřiny] to znamená nahraďte otazník časem ve vteřinách, který robot potřebuje od startovní čáry k zastavení před cílovou čárou. Minimální doba je 0,01 vteřiny Maximální doba je 327,67 vteřiny Vyzkoušejte různé časy, dokud váš robot nezastaví těsně před cílovou čárou. Jaký je správný čas, aby váš robot projel od začátku do konce? Popište, co robot dělá a proč? strana 8

9 Lekce 2 Pracovní list 2.2 Jízda robota vzad Napište následující program pro jízdu Edisona dozadu. Použijte buď list pro aktivitu nebo barevnou pásku na stole jako značky start a stop. Nastavte "Seconds pass" [=uplynulé vteřiny] to znamená nahraďte otazník časem ve vteřinách, který robot potřebuje od startovní čáry k zastavení před cílovou čárou. Minimální doba je 0,01 vteřiny Maximální doba je 327,67 vteřiny Vyzkoušejte různé časy, dokud váš robot nezastaví těsně před cílovou čárou (při jízdě vzad). Jaký je správný čas, aby váš robot projel od začátku do konce (pozpátku)? Popište, co robot dělá a proč? strana 9

10 Lekce 2 Pracovní list 2.3 Dopředu a pak dozadu Napište následující program pro jízdu Edisona dopředu a pak dozadu. Použijte buď list pro aktivitu nebo barevnou pásku na stole jako značky start a stop. Nastavte "Seconds pass" [=uplynulé vteřiny] to znamená nahraďte otazník časem ve vteřinách, který robot potřebuje od startovní čáry k zastavení před cílovou čárou. Minimální doba je 0,01 vteřiny Maximální doba je 327,67 vteřiny Vyzkoušejte různé časy, které robot potřebuje, aby projel sem a tam (dopředu a dozadu) a zastavil těsně před startovní čárou. Jaké jsou správné časy pro jízdu dopředu a dozadu? Dopředu Dozadu Popište, co robot dělá a proč? strana 10

11 Lekce 2 Pracovní list 2.4 Hrajeme si s rychlostí Napište následující program pro jízdu Edisona dopředu a pak dozadu. Použijte buď list pro aktivitu nebo barevnou pásku na stole jako značky start a stop. Tentokrát měňte čas i rychlost! Neváhejte přidat do programu další ikony jako je pípnutí, blikání LED nebo dokonce přehrávání hudby! 1. Začněte od startovní čáry a zastavte před cílovou čarou, pak jeďte zpět a zastavte před startovní čárou tak rychle, jak je to jen možné! Jaké jsou vaše nejrychlejší nastavení? Dopředu rychlost Dopředu čas Dozadu rychlost Dozadu čas 2. Začněte od startovní čáry a zastavte před cílovou čarou, pak jeďte zpět a zastavte před startovní čárou tak pomalu, jak je to jen možné! Jaké jsou vaše nejpomalejší nastavení? Dopředu rychlost Dopředu čas Dozadu rychlost Dozadu čas strana 11

12 Lekce 2 List pro aktivitu 2.1 CÍLOVÁ ČÁRA STARTOVNÍ ČÁRA strana 12

13 Lekce 3 Pracovní list 3.1 Obrat vpravo o 90 stupňů Napište následující program pro otočení Edisona doprava o 90 stupňů (90 ).Použijte buď list pro aktivitu 3.1 nebo barevnou pásku na stole jako značky start a stop. Nastavte "Seconds pass" [=uplynulé vteřiny] to znamená nahraďte otazník časem ve vteřinách, který robot potřebuje, aby se otočil přesně o 90. Minimální doba je 0,01 vteřiny Maximální doba je 327,67 vteřiny Vyzkoušejte různé časy, dokud se váš robot neotočí přesně od počátečního bodu do koncového bodu. Jaký je správný čas, aby se váš robot otočil o 90? Popište, co robot dělá a proč? strana 13

14 Lekce 3 Pracovní list 3.2 Obrat vlevo o 180 stupňů Napište následující program pro otočení Edisona doleva o 180 stupňů (180 ).Použijte buď list pro aktivitu 3.1 nebo barevnou pásku na stole jako značky start a stop. Nastavte "Seconds pass" [=uplynulé vteřiny] to znamená nahraďte otazník časem ve vteřinách, který robot potřebuje, aby se otočil přesně o 180. Minimální doba je 0,01 vteřiny Maximální doba je 327,67 vteřiny Vyzkoušejte různé časy, dokud váš robot neodbočí přesně od počátečního bodu do koncového bodu. Jaký je správný čas, aby se váš robot otočil o 180? Popište, co robot dělá a proč? strana 14

15 Lekce 3 Pracovní list 3.3 Zatoč vpravo, potom vlevo Napište následující program pro otočení Edisona doprava o 90 stupňů (90 ) a pak doleva o 180 stupňů (180 ).Použijte buď list pro aktivitu 3.1 nebo vyznačte na stole čáry jako značky start a stop. Nastavte "Seconds pass" [=uplynulé vteřiny] to znamená nahraďte otazník časem ve vteřinách, který robot potřebuje, aby se otočil doprava přesně o 90 a pak doleva o 270 ( ) stupňů. Minimální doba je 0,01 vteřiny Maximální doba je 327,67 vteřiny Vyzkoušejte různé časy, dokud se váš robot neotočí přesně o 90 k prvnímu koncovému bodu vpravo a pak o 270 vlevo k dalšímu koncovému bodu dole. Jaký je správný čas, aby se váš robot otočil o 90 a pak o 270? 90 : 270 : Popište, co robot dělá a proč?; strana 15

16 Lekce 3 Pracovní list 3.4 Minibludiště Použijte znalosti programování robota, které jste dosud získali, a proveďte svého robota Edisona přes minibludiště na listu pro aktivitu 3.2. Robot musí začít od startovní čáry a zastavit za cílovou čárou a nesmí jezdit po čárách. Budete muset kombinovat více programovacích ikon pro jízdu robota dopředu a provádět požadované zatáčky. Nápověda: Vpřed, otočení doprava, vpřed, otočení doleva, vpřed. Popište, co robot dělá a proč? Jaké na jaké problémy jste narazili při průjezdu robota bludištěm? Pokročilá soutěž Kdo projede bludištěm nejrychleji? Není nutné používat stopky. Stačí sečíst časy ve všech čekacích ikonách. Nezapomeňte: Vítězný robot musí začít od startovní čáry a zastavit za cílovou čárou a nesmí jezdit po čárách. Jaký je čas vašeho robota pro průjezd bludištěm? strana 16

17 Lekce 3 List pro aktivitu 3.1 Otáčení Umístěte robota podle obrysu a pak spusťte svůj program otáčení. Váš robot by měl: Program 1 Otočit se doprava od začátku 0 do konce 90 Program 2 Otočit se doleva od začátku 0 do konce 180 Program 3 Otočit se doprava od začátku 0 do konce 90, pak se otočit doleva o 270 až do konce označeného 180 Start 0 Doprava 90 Doleva 180 Konec 90 Konec strana 17

18 Lekce 3 List pro aktivitu 3.2 Minibludiště CÍLOVÁ ČÁRA STARTOVNÍ ČÁRA strana 18

19 Lekce 4 Pracovní list 4.1 Závody Vyberte si pro roboty některou soutěž v jízdě a naprogramujte k ní své roboty. Zde jsou některé příklady, ale můžete přijít s jinou, vlastní soutěží. Jízda kolem překážky jako je hrneček nebo penál Jeďte kolem hranice stolu bez přejetí okraje Vytvořte bludiště na velký kus papíru a robotem jej projeďte Vytvořte bludiště pomocí kostek (např. z LEGA) a robotem jej projeďte Nezapomeňte, že můžete být kreativní a použít také jiné programovací ikony, jako je blikání LED, pípání nebo přehrávání hudby. Jakou soutěž jste si vybrali/vymysleli? Co bylo těžké při psaní tohoto programu? Jaké další programovací ikony jste zahrnuli do svého programu a co dělaly? strana 19

20 Lekce 4 Pracovní list 4.2 Mexická vlna Je to zábavná činnost pro celou třídu, kdy každý robot vykonává stejný program v trochu jinou dobu. Výsledek je podobný mexické vlně nebo taneční choreografii. Smyčky Použijte ve vašem programu smyčku tak, že se pohyby budou opakovat. Co musíte udělat: Napište krátký program s parádním sledem pohybů robota. Nezapomeňte ve svém programu používat světlo a zvuk. Až napíšete svůj sled pohybů, program vyzkoušejte. Učitel vybere ten nejlepší ze třídy. Když učitel vybral právě váš program, podělte se o svůj programový soubor se třídou. Když vybral program někoho jiného, otevřete jeho programový soubor a na začátek přidejte ikonu čekání. Nastavte čas, který vám řekne učitel. Ikona čekání čas: Číslo robota: (pro seřazení robotů) Umístěte všechny roboty v řadě v pořadí zpoždění s nejkratším na začátku a na konci s nejdelším zpožděním. Všichni teď stlačí tlačítko přehrávání ve stejnou dobu. Nyní sledujte taneční představení robotů. Popište správňácké pohyby svého robota strana 20

21 Lekce 5 List se stručným popisem návrhu 5.1 Můj program V budoucnu roboti budou našimi pomocníky. Už máme na trhu robot vysavač, takže ta budoucnost není příliš daleko. Přemýšlejte o užitečném úkolu, který váš robot může provádět, a pak napište program pro to tento úkol. Zde jsou některé příklady: Taneční hudba zábavný robot Vysavač velmi šikovný pomocník v domácnosti Robot sekuriťák hlídá vaši tužku 1. Diskutujte Diskutujte se svým partnerem nebo ostatními studenty o užitečné aplikaci robota, kterou můžete naprogramovat. 2. Popište Předtím, než začnete psát svůj program, popište zde dole problém, který se váš robot chystá řešit a jak jej hodlá řešit. Problém je Můj robot jej bude řešit tím, že 3. Napište svůj program Naplánujte svůj program dříve, než začnete dávat ikony na správné místo. Použijte ikony, které jste se už naučili, můžete ale také vyzkoušet další ikony. 4. Chyba? Ne všechno poprvé funguje tak, jak si myslíte. Žádný problém! Zkuste to znovu, ale nejprve popište, co se stalo. Proč váš program nefungoval napoprvé? Nezapomeňte toto: Thomas Edison proslul tím, že se mu nedařilo krát, než vynalezl žárovku! Takže, snažte se vydržet! strana 21

22 Lekce 5 List se stručným popisem návrhu 5.2 Můj program 5. Popište některé z programových ikon ve svém programu Dole nakreslete barevně programové ikony. Pak popište, co dělají ve vašem programu. Jaký je název této ikony? Co tato ikona dělá? Jaký je název této ikony? Co tato ikona dělá? Jaký je název této ikony? Co tato ikona dělá? strana 22

23 Lekce 6 Pracovní list 6.1 Blikající LED v reakci na tleskání Napište následující program, aby robot Edison blikal svou LED na levé straně v reakci na hlasitý zvuk, jako je například tleskání. V tomto programu se první ikona pro čekání nepoužívá k čekání po nějakou předem určenou dobu (jako bylo dříve počítání uběhlých vteřin Second pass ). Místo toho program v tomto bodě počká libovolně dlouho na určitou událost ( Event happens Něco se stane ). Ve vlastnostech první čekací ikony vyberte přepínačem řádek "Něco se stane" a pak vyberte typ události, o které si myslíte, že bude reagovat na tleskání. Na jakou vzdálenost uslyší robot vaše tleskání? Jaký je v tomto programu účel ikon smyčky, a co by se stalo, pokud by tam ikony smyčky nebyly? strana 23

24 Lekce 6 Pracovní list 6.2 Jízda v reakci na tleskání Napište následující program, aby robot Edison jel dopředu v reakci na tleskání. Zvukový senzor robota Edison není citlivý jen na tleskání, ale může také reagovat na jakýkoli hlasitý zvuk, jako jsou motory robota, převodovky a kolečka, která také vydávají zvuk, když se točí. Aby se zabránilo, že zvuk jízdy robota spustí snímač zvuku, do programu se přidaly další dvě ikony označené oranžovými hvězdičkami. První ikona čekání je nastavena na hodnotu 0,1 vteřiny a dává čas, aby se motory robota zastavily. Druhá ikona události je nastavena na čekání na tlesknutí a umožní programu pokračovat. Pokud použijete čidlo tleskání, budete muset po zastavení motorů tyto dvě ikony používat. Experimentujte s různými směry v první ikoně s dvojitým pohonem a s následující ikonou čekání, až vytvoříte různé pohyby. Jaké další směry a časy jste zkoušeli? Experiment 1: směr, čas Experiment 2: směr, čas Experiment 3: směr, čas strana 24

25 Lekce 6 Pracovní list 6.3 Tanec v reakci na tleskání Pomocí toho, co jste se naučili v předchozích dvou lekcích, vytvořte taneční sestavu, kde robot reaguje na vaše tleskání. Figura 1 Figura 2 Budete potřebovat minimálně dvě taneční figury, ale můžete jich přidat tolik, kolik chcete. Ukázkový program má dvě samostatné akční figury. Tyto dvě figury se budou opakovat, protože jsou ve smyčce. Můžete také zkusit přidat dva manévry na jedno tlesknutí. Alternativní úkol Pokud nechcete naprogramovat tanec, pak byste mohl vytvořit krátkou překážkovou dráhu, kdy robot popojede v reakci na tlesknutí a pak se vrátí v odpovědi na druhé tlesknutí. Kolik tanečních figur má váš program? Popište taneční nebo jízdní pohyby svého robota. Zábavná činnost ve třídě Vyberte ve třídě nejlepší taneční sestavu. Všichni ostatní studenti naprogramují svého robota tímto programem. Potom studenti umístí všechny roboty k sobě a tleskají a pozorují robotí tanec. strana 25

26 Lekce 7 Pracovní list 7.1 Infračervená detekce překážek Robot Edison je vybaven infračerveným (IR) viděním. IR světlo není viditelné lidským okem, takže toto světlo nevidíte, ale Edisonovi umožňuje vidět i ve tmě. Aby Edison mohl detekovat překážky, IR světlo je vyzařováno dopředu z levé i pravé strany robota. V případě, že se IR světlo odráží od překážky (jako je třeba zeď), pak je odražené světlo detekováno jediným Edisonovým detektorem infračerveného záření. IR detektor je vepředu uprostřed robota. Na dolním obrázku je překážka vlevo od Edisona, takže se odráží IR světlo pouze z levého vysílače. Z přijímaného signálu může Edison určit, že existuje překážka na levé straně, ale žádná překážka napravo. Vyzařované IR světlo je zobrazeno červeně a odrážené IR světlo je zobrazeno modře (je to však jen pro názornost, žádné barvy nejsou doopravdy vidět). levý IR vysílač IR detektor pravý IR vysílač Nakreslete vyzařované IR světlo a odrážející se IR světlo pro tuto překážku. levý IR vysílač IR detektor pravý IR vysílač strana 26

27 Lekce 7 Pracovní list 7.2 Detekce překážky a zastavení Napište následující program, který nechá Edisona jet, dokud nenarazí na překážku. Musí se požít červená detekční ikona (z tzv. řídicí skupiny) pro detekci překážek, která zapne systém detekce překážky a spustí vysílače infračerveného světla. Duální pohon je nastaven na 5 proto, aby robot detekovat překážku dříve, než se s ní srazí. Je-li rychlost příliš velká, pak robot narazí do překážky. V jaké vzdálenosti může robot detekovat překážky? Viděli jste někdy předtím tento typ detekce (a kde jste ho viděli)? Co myslíte, kde jinde by tento typ technologie detekce mohl být použit? strana 27

28 Lekce 7 Pracovní list 7.3 Detekce překážky a vyhnutí se Napište následující program: Nechte robota Edisona jet, dokud se nesetká s překážkou, pak jej otočte o 180 a jeďte jednu vteřinu pryč od překážky. V lekci 3 (pracovní list 3.2), jste zjistili správné množství času, aby se robot otočil o 180. Použijte tento čas i tentokrát v poli označeném oranžovým otazníkem (?). Jaké je správné množství času, abyste svého robota otočili o 180 stupňů? Co myslíte, čím je tento program neúplný a jak byste jej zlepšili? strana 28

29 Lekce 7 Pracovní list 7.4 Vyhýbání se překážkám Napište pro robota Edisona následující program, který se nepřetržitě vyhýbá překážkám. Zkuste experimentovat s různým časem ve druhé čekací ikoně. Tento nastavený čas určuje, jak dlouho se robot otáčí a je nahoře označen oranžovým otazníkem (?). Co si myslíte, jaký je nejlepší čas, který se má nastavit pro robotovu obrátku? Proč je takové nastavení nejlepší? Co má robot dělat jinak, aby to lépe fungovalo? strana 29

30 Lekce 7 Pracovní list 7.5 Pravá a levá detekce Napište následující program, kdy robot Edison nepřetržitě jezdí a vyhýbá se překážkám napravo i nalevo. Ve výše uvedeném programu používáme ikony IF. To jsou velmi důležité ikony, protože dávají robotu schopnost rozhodovat se bez lidského vedení. Pokud toto robot dělá, říká se mu autonomní robot, chová se, jako by měl umělou inteligenci. Ikona IF (česky když ) se ptá, zda je zkoumaná podmínka pravdivá nebo nepravdivá pravda nebo nepravda (anglicky true nebo false ). Pokud je výsledek zkoumání pravda, program si vybere postup čárou se zeleným zaškrtnutím ( fajfkou ). Je-li výsledek je nepravda, program si vybere postup čárou s červeným křížkem. Výše nakreslený program má ve skutečnosti tři různé cesty, kterými může postupovat na základě toho, kde se nachází překážka. (Ke třem cestám musíte použít dvě ikony IF.) Vysvětlete vlastními slovy, co během těchto tří postupů/cest robot dělá. Není detekována žádná překážka: Překážka je detekována na pravé straně: Překážka je detekována na levé straně: Vzhledem k tomu, že se robot může rozhodovat, je živý!? Proč si to myslíš? strana 30

31 Lekce 8 Pracovní list 8.1 Senzor pro sledování čáry Robot Edison je vybaven čidlem (senzorem) pro sledování čáry. Senzor se skládá ze dvou hlavních elektronických součástek: 1. Červená dioda vyzařující světlo (LED) 2. Fototranzistor (světelný senzor) LED svítí na povrch, po kterém robot jede. Stisknete-li kulaté tlačítko na Edisonovi dvakrát, LED se rozsvítí. Pozvednutím robota uvidíte kulatou světelnou stopu, kterou LED vytváří na povrchu. Porovnejte, jak je tato skvrna jasná buď na černé anebo na bílé ploše. Je skvrna jasnější (odráží více světla), když je umístěna na černé nebo na bílé? Součástka fototranzistor je světelný senzor, který měří množství světla, které se odráží od povrchu. Průřez senzoru sledování povrchu (linky) LED Fototranzistor Světlo z LED Odražené světlo Povrch Jak jste viděli z předchozího cvičení, od bílého povrchu se odrazí více světla, než od černého povrchu. Proto fototranzistor dává vyšší signál na světlo z bílého povrchu, než na světlo z černého povrchu. To umožňuje, aby robot byl naprogramován tak, aby se choval podle povrchu, po kterém jede. Černý povrch je považován za neodrazivý (nereflexní) a bílý povrch je považován za odrazivý (reflexní). Co si myslíte jak by odpovědělo zařízení pro sledování čáry na následující povrchové barvy jsou odrazivé nebo neodrazivé? (Nápověda: svítíme červeně) červený povrch, zelený povrch, modrý povrch strana 31

32 Lekce 8 Pracovní list 8.2 Jízda k černé čáře Napište následující program: nechte robota Edisona jet po bílém povrchu (je odrazivý), dokud nepřekročí černou čáru (je neodrazivá). Chcete-li použít snímač čáry (anglicky line tracker ) v programu, musíte nejprve snímač zapnout. Tím se také aktivuje červená LED. Použijte černou čáru na listu pro aktivitu 8.1 nebo nakreslete černou čáru na kus bílého papíru. Můžete také použít černou elektrikářskou páskou na bílém stole. Jeďte robotem směrem k černé čáře a on se zastaví. Na listu pro aktivitu 8.1 jsou také tři barevné čáry červená, modrá a zelená. Jeďte Edisonem ke každé z čar a uvidíte, jestli se zastaví. Existuje některá barva, kterou Edison nemůže dobře detekovat (vidět)? Která je to barva? Co si myslíte, proč tomu tak je? strana 32

33 Lekce 8 Pracovní list 8.3 Jízda uvnitř hranic Napište následující program nechá robota Edisona jezdit v rámci hranice. Použijte list pro aktivitu 8.2 jako hranici nebo si vytvořte vlastní oblast pomocí velkého kusu papíru, na který oblast namalujete tlustým černým fixem. Můžete také použít černou elektrikářskou pásku a na bílém stole vytvořit velkou oblast. Pokud vytvoříte velkou oblast (hranici), zkuste tam dát mnoho robotů, abyste viděli, co se stane. Také experimentujte s různými rychlostmi. Jak rychle může robot jet, než nastanou problémy? Co se stane, když robot jede příliš rychle? strana 33

34 Lekce 8 Pracovní list 8.4 Sledujte čáru Napište pro robota Edisona následující program, který sleduje černou čáru. Tento program používá ikonu IF ( když ), aby se robot rozhodl, co má dělat. V případě, že snímač pro sledování čáry je na odrazivé ploše (bílá), pak robot jede vpřed doprava rychlostí 4. V případě, že snímač pro sledování čáry není na odrazivé ploše, pak jede vpřed doleva rychlostí 4. Výsledkem je, že když je robot na bílé, jede pryč z bílé, a když je robot na černé, jede pryč z černé. A tak se pohybuje dopředu a sleduje okraj čáry. Umístěte robota zevnitř dráhy na pracovním listu 8.2 a dívejte se, jak robot sleduje čáru. Jakým směrem jede (ve směru hodinových ručiček nebo proti směru hodinových ručiček)? Umístěte robota zvenku dráhy na pracovním listu 8.2 a dívejte se, jak robot sleduje čáru. Jakým směrem jede (ve směru hodinových ručiček nebo proti směru hodinových ručiček)? Proč si myslíte, že robot nejde ve stejném směru kolem dráhy? strana 34

35 Lekce 8 List pro aktivitu 8.1 Senzor pro sledování čáry Pomocí tohoto listu pro aktivitu otestujte program z pracovního listu 8.2. ZDE ZASTAV Můžete také potvrdit své odpovědi z pracovního listu 8.1 pomocí barevných čar. U které barvy se Edison zastaví? Zastaví se zde? Zastaví se zde? Zastaví se zde? strana 35

36 Lekce 8 List pro aktivitu 8.2 Senzor pro sledování čáry Pozor! Spusťte robota vedle čáry, ne přímo na ní. strana 36

37 Lekce 9 Pracovní list 9.1 Vysvětlení proměnných Proměnná je malý kus počítačové paměti pro ukládání dat (hodnot). Co dělá proměnné tak užitečnými je, že tato data můžete v průběhu programu měnit, proto se tomuto místu paměti říká proměnná. Do proměnných se ukládají čísla např. 10, 106, 1482 atd. a umožňují dělat počítačovému programu matematiku to je něco, v čem jsou počítače opravdu velmi dobré. Robot Edison má dva typy proměnných, které se nazývají bajt a slovo. Do proměnné typu bajt lze uložit čísla, které sahají od 0 do 255. Do proměnné typu slovo můžete uložit čísla, která sahají od do Aby se proměnné snadněji používaly, dáme jim jména. To nám lidem pomáhá si pamatovat, jaký druh informací je v nich uložen. V EdWare můžete své proměnné pojmenovat, jak se vám líbí. Některou byste mohli pojmenovat Jirka, ale to nemusí být moc užitečné jméno pro zapamatování, jaký druh informací je uložen v proměnné Jirka. Lepší jméno by mohlo být Uroven_osvetleni. U takového jména je velmi snadné si vzpomenout, pro jakou proměnnou se používá a jaký druh dat se tam nachází. Nyní, když už víte o proměnných, pojďme jednu proměnnou v EdWare vytvořit pro naše další programy. Klikněte na tlačítko Přidat proměnnou (Add Variable) v levém horním rohu a vyskočí toto okno: Přidat proměnnou Zadejte název vaší proměnné jako Light_Level (nebo Uroven_osvetleni) a vyberte rozsah proměnné jako +/ (slovo) a nastavte výchozí hodnotu na nulu. Nyní klepněte na tlačítko OK a proměnná bude přidána do tabulky proměnných v pravém dolním rohu. Jaký typ proměnné byste použili pro ukládání následující čísla (byte nebo slovo)? 12, 192, 801, 42, strana 37

38 Lekce 9 Pracovní list 9.2 Světelný poplach Napište pro robota Edisona následující program, který spustí zvukový poplach, když se rozsvítí světla v místnosti. Ikona světelného čidla snímá osvětlení z levého senzoru světla a umístí přečtenou hodnotu do proměnné nazvané Light_Level. První smyčka (přesněji ikona smyčky) používá matematiku, aby se určilo, co má robot dělat. Zůstaň ve smyčce, dokud hodnota proměnné s názvem Light_Level není větší než 100. [Light_Level > 100] Když hodnota v proměnné Light_Level je větší než 100, smyčka se ukončí a program přejde na další smyčku, která spouští poplach. [viz: LOOP Until Test passes... = Stále smyčkuj, dokud není splněna podmínka (Test)...] Umístěte robota Edisona do tmy a stiskněte tlačítko přehrávání. Když se rozsvítí světla v místnosti, robot vyvolá poplach. Napadá vás situace v reálném životě, kdy by tento typ poplachu byl užitečný? Jaké změny je třeba v programu provést, aby byl poplach spuštěn tmou? strana 38

39 Lekce 9 Pracovní list 9.3 Automatické světlomety Napište pro robota Edisona následující program, který zapne dvě LED světla, když se setmí. Nechte jet robota tunelem nebo pod pohovku a sledujte, jak rozsvítí přední světla. V tomto programu jsme pomocí symbolu menší než (<) určili postup programu. Když proměnná Light_Level je menší než 100, tak běž přes pravda (zelená fajfka ) a zapni obě LED. Experimentujte s hodnotou (100) v ikoně IF. Co se stane, když toto hodnotu nastavíte vyšší? Co se stane, když toto hodnotu nastavíte nižší? strana 39

40 Lekce 9 Pracovní list 9.4 Reakce na světlo Napište následující program a nechte robota Edisona sledovat světlo svítilny. Posviťte baterkou nebo bleskem na robota Edisona a on pojede směrem ke světlu. Tento program provádí výpočet mezi dvěma proměnnými. V ikoně Počítej se slovy je proměnná Right_Light odečtena od proměnné Left_Light. Výsledek výpočtu se umístí zpět do proměnné Right_Light. Podívejme se, jak by mohly vypadat výsledky: Right_Light Left_Light Výpočet Výsledek Svítilna vpravo = +100 Svítilna vlevo = 100 Z výše uvedeného je vidět, že když je svítilna vlevo, je výsledek menší než nula (záporné číslo). Když je svítilna na pravé straně, je výsledek větší než nula (kladné číslo). Ikona IF se ptá: Je výsledek [Right_Light] menší než nula? Pokud je to pravda, robot jede doleva (směrem ke světlu), pokud nepravda, robot jede doprava (taky směrem ke světlu). Co by se stalo, kdybyste zaměnili symbol menší než (<) za symbol větší než (>)? strana 40

41 Lekce 10 List se stručným popisem návrhu 10.1 Můj program Video Lidské zaměstnance nepotřebujeme ukazuje vhled do toho, jak by mohli být roboti použiti v budoucnu. Přemýšlejte o užitečném úkolu, který váš robot může provádět, a pak k tomu napište program. Zde jsou některé příklady: Robot záchranář Robot jezdí uvnitř hranic a hledá ztracenou osobu (mini obrázek nebo panenku). Když robot lokalizuje osobu, vyvolá poplach. Auto bez řidiče Robot jede po určené cestě (čáře), aniž by se srazil s lidmi, ostatními auty nebo budovami (hračkami). Roboti bojovníci Než lidské vojáky, posílejte raději do války roboty. Vytvořte ring pro sumo a naprogramujte dva nebo více robotů, aby se vyhledávali a dejte jim úkol vytlačit toho druhého z ringu.. 1. Diskuse Diskutujte se svým partnerem nebo ostatními studenty a rozhodněte se pro užitečnou aplikaci robota, kterou můžete naprogramovat. Jaké byly některé z myšlenek, které vás napadly? Jaké byly důvody, proč byly některé nápady neproveditelné? strana 41

42 2. Popište Předtím, než začnete psát váš program, popište problém, který se váš robot chystá řešit a jak jej bude řešit (řešení). Problém: Řešení: 3. Napište svůj program Naplánujte svůj program dříve, než začnete dávat ikony na místo. Pracujte pomocí ikon, které jste se už naučili používat, ale můžete také vyzkoušet další ikony. 4. Neúspěch? Ne všechno funguje tak, jak si napoprvé myslíte. Žádný problém! Zkuste to znovu, ale nejprve popiště, co se stalo. Proč váš program nefungoval napoprvé? Nezapomeňte toto: Thomas Edison proslul tím, že se mu nedařilo krát, než vynalezl žárovku! Takže, snažte se dál vydržet! strana 42

43 Lekce 10 List se stručným popisem návrhu 10.2 Můj program 5. Popište některé z programových ikon ve svém programu Dole nakreslete barevně programové ikony. Pak popište, co dělají ve vašem programu. Jaký je název této ikony? Co tato ikona dělá? Jaký je název této ikony? Co tato ikona dělá? Jaký je název této ikony? Co tato ikona dělá? strana 43

44 Tabulka úspěchů studenta Program Známka Program Známka 2.1 Jízda robota vpřed 2.2 Jízda robota zpět 2.3 Dopředu a pak dozadu 2.4 Hrajeme si s rychlostí 7.1 Detekce překážky a zastavení 7.2 Detekce překážky a vyhnutí se 7.3 Detekce překážky, a vyhnutí se ve smyčce 7.4 Pravá a levá detekce překážek 3.1 Obrat vpravo 8.2 Senzor pro sledování čáry 3.2 Obrat vlevo 8.3 Cesta uvnitř hranic 3.3 Zatoč vpravo, potom vlevo 8.4 Sledujte čáru 3.4 Minibludiště 9.2 Světelný poplach 4.1 Závody 9.3 Automatické světlomety 4.2 Mexická vlna 9.4 Reakce na světlo 5. Stručný návrh 1 Můj program 6.1 Blikající LED v reakci na tleskání 6.2 Jízda v reakci na tleskání 6.3 Tanec v reakci na tleskání 10. Stručný návrh 2 Můj program Vlastní program 1. Vlastní program 2. Vlastní program 3. strana 44

45 DIPLOM úspěšně absolvoval(a) robotický a programovací kurz s Edisonem Naučil(a) se tyto dovednosti: Navrhnout, otestovat a vyhodnotit robotické programy s robotem Edisonem a jeho programovacím software Pochopit pohyb robota a jeho senzory Pochopit principy programování robota Aplikovat získané znalosti a vyřešit stručný úkol A taky má skvělý smysl pro dobrodružství!