Οι μαθητές του τμήματος Ρομποτική με Lego MindStorms EV3 – Advanced challenges δημιούργησαν ένα project, το οποίο παρουσιάζει ένα ρομπότ που επιλύει διάφορες προκλήσεις και το παρουσίασαν στο Robotakia Festival 2023 που πραγματοποιήθηκε στο Ζάππειο Μέγαρο !
Οι μαθητές δημιούργησαν μια μακέτα με θέμα ένα ρομπότ που επιλύει διάφορες προκλήσεις, ώστε να αναδείξει τις δυνατότητές του. Το έργο περιλαμβάνει μία σύνθετη κατασκευή η οποία παίρνει και “κατασκευαστικές ενισχύσεις” με το κουτί Lego MindStorms EV3. Ο προγραμματισμός έγινε με word blocks στην εφαρμογή EV3 Classroom.
Η συνεισφορά της ρομποτικής σε ποικίλους κλάδους
Ένα ρομπότ μπορεί να συμμετέχει σε διάφορους τύπους διαγωνισμών, ανάλογα με τον τύπο του ρομπότ, τις δυνατότητές του και τον τύπο του διαγωνισμού. Οι διαγωνισμοί ρομποτικής είναι δημοφιλείς σε εκπαιδευτικό, επιστημονικό και βιομηχανικό επίπεδο και μπορούν να καλύψουν πολλούς τομείς και προκλήσεις. Ανάλογα με τον διαγωνισμό, το ρομπότ μπορεί να έχει διάφορες απαιτήσεις.
Ο στόχος αυτού του έργου είναι να μάθουμε τρόπους, ώστε να επεκτείνουμε τις δυνατότητες ενός ρομπότ. Ένα ρομπότ έχει πάντα περιθώρια εξέλιξης.
Δυνατότητες παραμετροποίησης και προσαρμογής ενός ρομπότ
Σκεφτήκαμε να δημιουργήσουμε ένα ρομπότ το οποίο με μικρές επεκτάσεις-εργαλεία γίνεται ρομπότ “πολυεργαλείο” έτοιμο να ανταπεξέλθει σε κάθε πρόκληση.
Παρουσίαση του EV3
Το EV3 αναφέρεται στο LEGO Mindstorms EV3, ένα προγραμματιζόμενο κιτ ρομποτικής.
Το EV3 είναι συντομογραφία για το “EVolution 3”.
Ακολουθούν μερικές από τις βασικές δυνατότητες και χαρακτηριστικά του EV3:
Εξαρτήματα υλικού: Το κιτ EV3 συνοδεύεται από διάφορα εξαρτήματα υλικού που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή ρομπότ, συμπεριλαμβανομένων κινητήρων, αισθητήρων και ενός προγραμματιζόμενου “εγκεφάλου|” ( κεντρική μονάδα επεξεργασίας).
Εγκέφαλος: Ο εγκέφαλος είναι ο πυρήνας του συστήματος EV3. Διαθέτει επεξεργαστή ARM9, μονόχρωμη οθόνη LCD, κουμπιά για είσοδο χρήστη και θύρες σύνδεσης κινητήρων και αισθητήρων. Ο εγκέφαλος τρέχει ένα λειτουργικό σύστημα που βασίζεται σε Linux και μπορεί να προγραμματιστεί χρησιμοποιώντας το λογισμικό LEGO Mindstorms EV3.
Κινητήρες: Το κιτ EV3 περιλαμβάνει πολλούς κινητήρες που παρέχουν ρομποτική κίνηση. Οι κινητήρες μπορούν να ελεγχθούν, ώστε να περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες και κατευθύνσεις, επιτρέποντας στο ρομπότ να κινείται προς τα εμπρός, προς τα πίσω, να στρίβει και να εκτελεί διάφορες ενέργειες.
Αισθητήρες: Το κιτ EV3 παρέχει διαφορετικούς τύπους αισθητήρων, όπως αισθητήρες αφής, αισθητήρες χρώματος, αισθητήρες υπερήχων και αισθητήρες γυροσκοπίου. Αυτοί οι αισθητήρες επιτρέπουν στο ρομπότ να αλληλεπιδρά με το περιβάλλον του, να ανιχνεύει εμπόδια, να μετράει αποστάσεις και να ανταποκρίνεται σε διάφορα ερεθίσματα.
Λογισμικό προγραμματισμού: Το LEGO Mindstorms EV3 συνοδεύεται από φιλικό προς τον χρήστη λογισμικό προγραμματισμού που επιτρέπει στους χρήστες να δημιουργούν προγράμματα για τα ρομπότ τους. Το λογισμικό παρέχει μια οπτική διεπαφή προγραμματισμού που βασίζεται σε μπλοκ μεταφοράς και απόθεσης, καθιστώντας το προσβάσιμο για αρχάριους. Οι προχωρημένοι χρήστες μπορούν επίσης να προγραμματίσουν το EV3, χρησιμοποιώντας γλώσσες, όπως η Python.
Επέκταση και προσαρμογή: Το σύστημα EV3 υποστηρίζει την επέκταση και την προσαρμογή, επιτρέποντας στους χρήστες να ενσωματώνουν πρόσθετους αισθητήρες, κινητήρες και δομικά στοιχεία για τη δημιουργία πιο περίπλοκων και εξειδικευμένων ρομπότ. Αυτή η ευελιξία ενθαρρύνει τη δημιουργικότητα και την καινοτομία σε έργα ρομποτικής.
Ασύρματη επικοινωνία: Ο εγκέφαλος EV3 είναι εξοπλισμένο με θύρες Bluetooth και USB, επιτρέποντας ασύρματη επικοινωνία και συνδεσιμότητα με άλλες συσκευές. Αυτό επιτρέπει στους χρήστες να ελέγχουν τα ρομπότ τους από απόσταση ή να διασυνδέονται με εξωτερικές συσκευές. Συνολικά, το LEGO Mindstorms EV3 προσφέρει μια ισχυρή και ευέλικτη πλατφόρμα για την εκμάθηση δεξιοτήτων ρομποτικής, προγραμματισμού και επίλυσης προβλημάτων. Οι δυνατότητές του επιτρέπουν στους χρήστες να κατασκευάζουν και να προγραμματίζουν ένα ευρύ φάσμα ρομπότ, ενθαρρύνοντας τη δημιουργικότητα, την εξερεύνηση και τη συνεργασία.
Λειτουργικές Προδιαγραφές
Το ρομπότ εκτελεί πέντε διαφορετικές προκλήσεις. Η επιλογή των προκλήσεων γίνεται από τα κουμπιά που διαθέτει ο εγκέφαλος.
1o Challenge: Το ρομπότ ακολουθεί μια μαύρη γραμμή.
2o Challenge: Το ρομπότ κινείται συνεχώς ακολουθώντας τη μαύρη γραμμή, μέχρι να βρει στο πλάι μαύρο σημάδι.
3o Challenge: Προσθέτουμε στο ρομπότ την πλατφόρμα που του επιτρέπει να κουβαλάει διάφορα πράγματα. Το ρομπότ ακολουθεί την μαύρη γραμμή και κουβαλάει τουβλάκια διαφορετικού χρώματος. Ανάλογα με το χρώμα που έχουν τα τουβλάκια, τα αδειάζει μέσα ή έξω από την πίστα σε προκαθορισμένα σημεία.
4o Challenge: Προσθέτουμε στο ρομπότ τον γάντζο που του επιτρέπει να σηκώνει αντικείμενα. Το ρομπότ κινείται συνεχώς μέχρι να εντοπίσει το πρώτο σημάδι. Σε συγκεκριμένη απόσταση από αυτό το σημείο, βρίσκεται το αντικείμενο που θα πιάσει με τον γάντζο. Στη συνέχεια γυρνάει πίσω και το τοποθετεί στο σημείο που θα βρει το επόμενο σημάδι.
5o Challenge: Τοποθετείται ένα πλαίσιο πάνω στο ρομπότ, μέσα στο οποίο θα εγκλωβίζεται το αντικείμενο κι ένας αισθητήρας απόστασης (ultrasonic). Το ρομπότ θα πρέπει να κινείται συνεχώς ακολουθώντας τη μαύρη γραμμή και όταν ο αισθητήρας απόστασης εντοπίσει το αντικείμενο σε μια συγκεκριμένη απόσταση, σηκώνει το πλαίσιο, διανύει μια συγκεκριμένη απόσταση και κατεβάζει το πλαίσιο εγκλωβίζοντας το αντικείμενο. Αφού συλλέξει το αντικείμενο, περιστρέφεται και το τοποθετεί στο εσωτερικό της πίστας μας.
Τεχνικές Προδιαγραφές
Η κατασκευή αποτελείται από δύο κινητήρες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την κίνηση των τροχών. Υπάρχουν, επίσης, δύο αισθητήρες χρώματος οι οποίοι αναγνωρίζουν τη μαύρη γραμμή και τα επιπλέον σημάδια. Ένας ακόμα κινητήρας τοποθετείται μπροστά στο ρομπότ, ο οποίος χρησιμοποιείται για την κίνηση των επεκτάσεων. Στην τελευταία πρόκληση προσθέτουμε και αισθητήρα απόστασης. Κάθε πρόκληση έχει αντιστοιχηθεί σε ένα από τα κουμπιά του εγκεφάλου.
