ARDUINO programování, robotika a měřicí systémy trochu jinak Počítač ve škole 2015 Nové Město na Moravě robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 2 Co jsem zač? Tomáš Feltl Pedagogická praxe na ZŠ a SŠ (15 let) Od roku 2003 se intenzivně věnuji využívání moderních digitálních technologií ve výuce Pracuji s dětmi v rámci zájmových vzdělávacích aktivit Vydávám elektronický časopis e Mole Organizuji a lektoruji semináře/kurzy pro učitele S manželkou provozujeme rodinné programátorské agrafické studio e-mole.cz Časopis zaměřený na digitální technologie ve výuce sdůrazem na přírodovědné a technické obory Počítač ve škole 2015 1
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 3 PROČ ARDUINO? co když LEGO Mindstorms přestává stačit? robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 4 Jak jsem se dostal k Arduinu Více jak dva roky intenzivní práce s LEGO Mindstorms Řada vzniklých materiálů dostupná na www.tfsoft.cz/lego_mindstorms V roce 2014 vzdělávací kroužek programování a robotiky pro děti od 8 do 13 let Některé mé zkušenosti z kroužku: Každý žák by měl mít svoji sadu, se kterou může pracovat i doma Problémem je vysoká cena LEGO stavebnice Stabilní pracovní skupiny max. dvoučlenné, pro různé úkoly různé spojování/dělení skupin, výhodou je více stavebnic v takových skupinách Problémem je vysoká cena LEGO stavebnice Aktivní jedinci začnou vymýšlet své vlastní zajímavé projekty často na ně ale LEGO nestačí, nebo by jejich realizace byla finančně náročná Počítač ve škole 2015 2
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 5 CO JE TO ARDUINO? to už víte z předchozí přednášky robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 6 Arduino Open-source HW platforma založená na mikrokontrolerech ATMega (Atmel) Řada různých variant a typů My se zaměříme na Arduino UNO R3 Vývojové prostředí (IDE) Řada klonů http://arduino.cc/en/main/products Počítač ve škole 2015 3
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 7 Arduino UNO R3 Dobrá volba pro začátečníky (i naše žáky) Příznivá cena (klon se dá pořídit již kolem 100 Kč) Dostatečný výkon a konektivita Poměrně odolné (zničit se ale dá lehce!) Parametry Microcontroller ATmega328 Operating Voltage 5V Input Voltage (recommended) 7-12V Input Voltage (limits) 6-20V Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output) Analog Input Pins 6 DC Current per I/O Pin 40 ma DC Current for 3.3V Pin 50 ma Flash Memory 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader SRAM 2 KB (ATmega328) EEPROM 1 KB (ATmega328) Clock Speed 16 MHz http://arduino.cc/en/main/arduinoboarduno robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 8 Arduino UNO R3 http://arduino.cc/en/main/arduinoboarduno Počítač ve škole 2015 4
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 9 https://github.com/bouni/arduino-pinout robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 10 Čidla, motory, shieldy, displeje Nepřeberné množství cenově dostupných součástek a modulů (přehled např.: http://shieldlist.org) Počítač ve škole 2015 5
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 11 V ČEM PROGRAMOVAT? mnoho možností co vybrat? robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 12 Řada možností S4A (http://s4a.cat), vizuální Známý Scratch upravený pro Arduino Omezený počet podporovaných typů Arduina Nutno nahrát specifický firmware do Arduina Arduino IDE (http://arduino.cc/en/main/software), textový Open-source Java + Processing Multiplatformní (Windows, Linux, Mac OS) Podpora všech typů Arduina Některé další Modkit (http://www.modkit.com), vizuální Minibloq (http://blog.minibloq.org), vizuální Blockyduino (https://github.com/gasolin/blocklyduino ), vizuální Atmel Studio (http://www.atmel.com/tools/atmelstudio.aspx), textový Eclipse + Arduino plugin (http://marketplace.eclipse.org/content/arduino-eclipse-ide), textový Počítač ve škole 2015 6
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 13 Arduino IDE + ArduBlock Textové programátorské IDE s vizuálním rozšířením Vizuální rozšíření generuje přímo textový kód, který se dá dále upravovat robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 14 Fritzing.org Návrhář zapojení, kreslení schémat, příprava PCB, Počítač ve škole 2015 7
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 15 PROJEKT 1A: LED svítíme a blikáme robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 16 Počítač ve škole 2015 8
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 17 PROJEKT 1B: 2 x LED svítíme a blikáme robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 18 Počítač ve škole 2015 9
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 19 PROJEKT 1C: LED + TLAČÍTKO rozsvítit a zhasnout robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 20 Počítač ve škole 2015 10
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 21 PROJEKT 2: RGB LED jak změnit barvu robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 22 Počítač ve škole 2015 11
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 23 PROJEKT 3: TEPLOTA teplota v místnosti robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 24 Počítač ve škole 2015 12
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 25 PROJEKT 4: VZDÁLENOST jak daleko to je robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 26 Počítač ve škole 2015 13
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 27 PÁR UKÁZEK ZÁVĚREM Měřicí systém? A co stavba robotů? robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 28 Měřicí systém Díky sériové komunikaci možno měřené hodnoty zobrazovat přímo na PC (tabletu ) Pro pokročilejší zobrazování dat je nutná odpovídající aplikace Ve Windows je možné díky free aplikaci přímé logování dat do MS Excelu (2003) Při ladění se dá využít např. grafický výstup aplikace GUINO (ukázka) Data se dají ukládat třeba i na SD kartu připojenou k Arduinu (SD slot je na řadě LCD shieldů, nebo samostatně) Arduino open-source měřicí systém najdete třeba zde: https://opensourcephysicslab.wordpres s.com/about Počítač ve škole 2015 14
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 29 Stavba robotů Ke stavbě robotů doporučuji univerzální konstrukční sadu Bitbeam (http://bitbeam.org) Krabička, se kterou pracujete, je s tímto systémem kompatibilní Pro stránky www.e-mole.cz připravujeme řadu rozšiřujících dílků Co budete potřebovat? 3D tiskárnu Železářství (M4 šroubky a matičky, M3 šroubky a matičky, 5 mm hlazenku, gumové o-kroužky, pilku na železo) Arduino UNO R3 Nějaká ta čidla, motorky, robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 30 Závěr Zdá se, že Arduino je ve spojení s prvky stavebnice Bitbeam ideální volbou pro každého, kdo: chce pracovat s univerzální robotickou stavebnicí, jako je např. LEGO Mindstoms, a nemá na to finance, chce levně rozšířit své LEGO Mindstorms o nové možnosti S Arduinem se dají používat LEGO Mindstorms motory a čidla (testováno pouze snxt), chce navrhovat vlastní stavebnicové dílky kompatibilní s LEGO Mindstorms, se nechce nechat omezovat možnostmi školních robotických stavebnic, plánuje projekt, který posune lidstvo zase o kousek kupředu Počítač ve škole 2015 15
robotika a měřicí systémy trochu jinak, Počítač ve škole 2015 31 Nabídka kurzů a seminářů Pokud máte zájem, nabízíme seminář (10 h), na kterém se s Arduinem seznámíte mnohem podrobněji Arduino programování, robotika a měřicí systémy trochu jinak DĚKUJI VÁM ZA POZORNOST V případě zájmu mne můžete kontaktovat: skolniprojekty@gmail.com www.e-mole.cz Počítač ve škole 2015 16
3. 4. 2015 33 Radostné bádání! Bádám, bádáš, bádáme již Tomáš od základní Feltl školy! TFSoft Malé rodinné grafické/programátorské studio Internetové/intranetové systémy a prezentace od jednoduchých několikastránkových prezentací až po komplexní internetové nebo intranetové informační systémy Grafické návrhy návrhy a realizace log, vizitek, letáků, plakátů, brožur, inzerátů, reklam, časopisů, knih, obálek CD/DVD, internetových stránek, komplexních vizuálních identit,... Virtuální procházky, produktová a reklamní fotografie interaktivní panoramatické virtuální procházky pro internetové stránky nebo propagační CD. Ideální pro ubytovací zařízení, památky, galerie amuzea, propagaci města, firem,... Sazba azlom typografické zpracování dokumentů, klasický počítačový zlom stránek, skenování dodaných předloh včetně úpravy a retuše, grafické úpravy všech typů tiskovin, Vývoj aplikací návrh avývoj aplikačních řešení přesně dle vašich požadavků, včetně návrhu a zpracování databázového řešení, Výukové akce a konzultace (akreditováno v rámci DVPP!) semináře akurzy voblasti ICT (interaktivní výukové prostředky; lab. systémy PASCO, Vernier; robotika LEGO Mindstorms; Arduino, programování;...), Velkoformátový tisk Vyžadujete barevnou věrnost? Potřebujete simulovat určitý barvový prostor? Je pro vás důležitý perfektní fotografický výstup? Máte zájem o tisk na různé druhy médií? Chcete, aby vaše tisky vydržely barevně stálé až 200 let? A nemělo by to být drahé? 3D tisk Rychlý a kvalitní 3D tisk za výhodné ceny! Slevy pro školy na individuální tisk výukových pomůcek. Tomáš Feltl www.tfsoft.cz Počítač ve škole 2015 17
Bádám, bádáš, bádáme již od základní školy! Tomáš Feltl TFSoft V případě zájmu o naše služby se na mne můžete obrátit na adrese: t.feltl@tfsoft.cz mobil: +420 774 403 995 www.tfsoft.cz Tomáš Feltl www.tfsoft.cz Počítač ve škole 2015 18