Οι μαθητές του τμήματος Ρομποτική με Lego MindStorms EV3 – Advanced Challenges δημιούργησαν ένα project με θέμα τις δυνατότητες του microbit και το παρουσίασαν στο Robotakia Festival 2023 που πραγματοποιήθηκε στο Ζάππειο Μέγαρο !
Οι μαθητές δημιούργησαν μια μακέτα με θέμα το microbit και τις δυνατότητές του. Το project αποτελείται από τρία σύνθετα κυκλώματα-κατασκευές που έχουν τοποθετηθεί σε ένα σενάριο σχετικό με το περιβάλλον. Χρησιμοποιήθηκαν τέσσερα microbit και τμήματα των κατασκευών σχεδιάστηκαν στο Tinkercad και εκτυπώθηκαν σε 3D εκτυπωτή.
Γνωριμία με το Microbit
Το Microbit είναι μια μικρή, φορητή πλακέτα προγραμματιζόμενου υλικού που αποτελεί ένα ισχυρό εργαλείο για την εκμάθηση και την κατανόηση της προγραμματισμένης ηλεκτρονικής και των υπολογιστών. Αν και είναι μικρό σε μέγεθος, το Microbit προσφέρει μια πληθώρα δυνατοτήτων και είναι εξαιρετικά ευέλικτο στη χρήση του. Αυτό το καθιστά ιδανικό για μαθητές, φοιτητές και άλλους που θέλουν να εξερευνήσουν την τεχνολογία και την προγραμματισμένη ηλεκτρονική. To Microbit είναι ένας εύκολος και προσιτός τρόπος να δώσουμε λύσεις σε θέματα της καθημερινότητας. Για παράδειγμα, ένα μεγάλο πρόβλημα για τους ανθρώπους που προσπαθούν να διατηρήσουν τα λουλούδια στο μπαλκόνι και στο σπίτι τους είναι το σωστό πότισμα και ο κατάλληλος φωτισμός των φυτών. Επιπλέον, όλοι θέλουμε να ξέρουμε τον καιρό, ώστε να προετοιμαστούμε κατάλληλα. Τέλος, τα πιο συχνά ρομπότ που χρησιμοποιούν τις καρτεσιανές συντεταγμένες (x, y, z), εμπίπτουν στην κατηγορία των ρομποτικών βραχιόνων. Οι βραχίονες επιτρέπουν σε ένα ρομπότ να είναι ευέλικτο και λειτουργικό και για τον λόγο αυτό τους συναντάμε συχνά στη ρομποτική.
Οι δυνατότητες του μικροελεγκτή
Στόχος μας ήταν η δημιουργία μιας μακέτας που θα αναδείξει τις δυνατότητες του Microbit και παράλληλα θα παρουσιάσει στο κοινό έξυπνες και εύκολες λύσεις που μπορεί να δώσει σε καθημερινά προβλήματα, όπως είναι το πότισμα των λουλουδιών ή η πρόβλεψη του καιρού.
Εφαρμογή του Microbit στην καθημερινότητα
Σκεφτήκαμε να φτιάξουμε ένα κύκλωμα που θα ποτίζει τη γλάστρα μας μόνο όταν το φυτό μας το έχει ανάγκη και να αντικαταστήσουμε το φυσικό φως -που είναι απαραίτητο για να γίνει η φωτοσύνθεση- με τεχνητό φως. Επιπλέον, φτιάξαμε ένα μίνι μετεωρολογικό σταθμό, για να μένουμε πάντα ενημερωμένοι. Τέλος, δημιουργήσαμε έναν βραχίονα που μπορούμε να ελέγξουμε μέσω υπολογιστή και τον χρησιμοποιούμε, για να μαζεύει φύλλα.
Το Microbit είναι ένας μικρός, προγραμματιζόμενος υπολογιστής που έχει σχεδιαστεί για να μαθαίνουν τα παιδιά κωδικοποίηση και ηλεκτρονικά. Είναι ένα δημοφιλές εργαλείο σε σχολεία και σπίτια για τη διδασκαλία των παιδιών σχετικά με την τεχνολογία και την επιστήμη των υπολογιστών. Ένα από τα θετικά του Microbit είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία πολλών έργων – συμπεριλαμβανομένων αυτών που περιγράφονται στη συνέχεια – πότισμα γλάστρας, μίνι μετεωρολογικό σταθμό και ρομποτικό βραχίονα.
Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε κάθε έργο:
Pots: Φτιάξαμε μια αυτοματοποιημένη διάταξη για τη φωτοσύνθεση και το πότισμα ενός φυτού. Ελέγχουμε τη φωτεινότητα του χώρου. Αν το φως δεν επαρκεί, τα LED ανάβουν, διαφορετικά, παραμένουν απενεργοποιημένα. Επιπλέον, ελέγχουμε την υγρασία του χώματος κι αν είναι κάτω από 30% ενεργοποιείται η αντλία, ώστε να ποτιστεί το φυτό.
Mini Weather Station: Το Microbit μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συλλογή δεδομένων από διάφορους αισθητήρες, όπως αισθητήρες θερμοκρασίας, υγρασίας, πίεσης και φωτός, για την κατασκευή ενός μίνι μετεωρολογικού σταθμού. Είναι δυνατή η σύνδεση αυτών των αισθητήρων στο Microbit, καθώς και η χρήση δεδομένων, για να εμφανίζονται πληροφορίες καιρού στην οθόνη LED του μικροελεγκτή ή η ασύρματη μετάδοσή τους σε υπολογιστή ή smartphone.
Ρομποτικός βραχίονας: Το Microbit μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο ενός ρομποτικού βραχίονα χρησιμοποιώντας σερβομηχανισμούς, οι οποίοι είναι μικροί κινητήρες που μπορούν να περιστρέφονται σε μια συγκεκριμένη γωνία. Το Microbit μπορεί να προγραμματιστεί να στέλνει σήματα στους σερβομηχανισμούς με βάση την είσοδο του χρήστη ή τις προκαθορισμένες εντολές, επιτρέποντας τον έλεγχο της κίνησης του ρομποτικού βραχίονα. Αυτό το έργο απαιτεί κάποιες γνώσεις μηχανικής και ηλεκτρονικής, αλλά μπορεί να είναι ένας πολύ καλός τρόπος εκμάθησης ρομποτικής και προγραμματισμού. Το συγκεκριμένο project υλοποιήθηκε με machine learning, προκειμένου να γίνει ο έλεγχος της κίνησης του βραχίονα.
Συνολικά, το Microbit είναι ένα ευέλικτο και διασκεδαστικό εργαλείο για τη δημιουργία πολλών έργων. Είτε σας ενδιαφέρει η ηλεκτρονική, ο προγραμματισμός ή η ρομποτική, υπάρχει ένα έργο Microbit που μπορεί να σας βοηθήσει να μάθετε και να εξερευνήσετε νέες ιδέες.
Οφέλη
Το Microbit προσφέρει πολλά οφέλη στους χρήστες του, ειδικά όταν χρησιμοποιείται για εκπαιδευτικούς και διασκεδαστικούς σκοπούς. Ορισμένα από τα κύρια οφέλη του Microbit περιλαμβάνουν:
- Εκμάθηση της προγραμματιστικής γλώσσας: Το Microbit προσφέρει μια προσιτή πλατφόρμα, για να μάθουν οι χρήστες προγραμματισμό, χρησιμοποιώντας γλώσσες, όπως η Python. Αυτό ενθαρρύνει την ανάπτυξη προγραμματιστικών δεξιοτήτων και επιτρέπει στους χρήστες να κατανοήσουν τον κόσμο της τεχνολογίας και των υπολογιστών.
- Διδακτικό εργαλείο: Επειδή το Microbit είναι μικρό και φορητό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διδακτικό εργαλείο στα σχολεία και στις εκπαιδευτικές δραστηριότητες. Οι εκπαιδευτικοί μπορούν να χρησιμοποιήσουν το Microbit, για να διδάξουν την προγραμματισμένη ηλεκτρονική, τους αισθητήρες, τις κινήσεις και άλλες πτυχές της τεχνολογίας.
- Διασκέδαση και δημιουργικότητα: Οι χρήστες μπορούν να χρησιμοποιήσουν το Microbit, για να δημιουργήσουν διάφορα διασκεδαστικά και δημιουργικά project, όπως παιχνίδια, ρομπότ, μουσικά όργανα, μετρητές και άλλα. Αυτό προάγει τη δημιουργική σκέψη και την καινοτομία.
- Εξάσκηση στην αντιμετώπιση προβλημάτων: Η χρήση του Microbit καλλιεργεί τη δεξιότητα αντιμετώπισης προβλημάτων και την επίλυση προκλήσεων. Οι χρήστες μπορούν να αναπτύξουν τη δημιουργικότητά τους, για να βρουν νέους τρόπους χρήσης του Microbit και να λύσουν διάφορα προβλήματα.
- Σύνδεση με την πραγματική ζωή: Το Microbit μπορεί να χρησιμοποιηθεί, για να δημιουργήσει προγράμματα που λειτουργούν στον πραγματικό κόσμο και αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον. Αυτό επιτρέπει στους χρήστες να δουν τα αποτελέσματα του προγραμματισμού τους στην πράξη.
Συνολικά, το Microbit προσφέρει ένα πλήθος εκπαιδευτικών, διασκεδαστικών και δημιουργικών οφελών, προωθώντας την ανάπτυξη προγραμματιστικών δεξιοτήτων και την κατανόηση της τεχνολογίας.
Λειτουργικές Προδιαγραφές
Η μακέτα αποτελείται από τρεις κατασκευές (pots, mini weather station, robotic arm). Έχουμε μια γλάστρα στην οποία έχουμε τοποθετήσει αισθητήρα υγρασίας, ώστε όταν το χώμα της χρειάζεται νερό, να ποτίζεται αυτόματα κι επιπλέον, όταν δεν υπάρχει φως, ανοίγει ένα led σε ματζέντα χρώμα, για να κάνει τεχνητή φωτοσύνθεση. O mini weather station μας ενημερώνει για την υγρασία, τον αέρα, τη βροχή και το βαθμό ακτινοβολίας του ήλιου. Ο ρομποτικός βραχίονας ελέγχεται από τον υπολογιστή και μπορεί να κινείται αριστερά, δεξιά, πάνω, κάτω, να πιάνει και να αφήνει κάτι, όπως για παράδειγμα, ξερά φύλλα από το έδαφος.
Τεχνικές προδιαγραφές
Και οι τρεις κατασκευές χρησιμοποιούν τουλάχιστον ένα microbit και η σχεδίαση μεγάλων τμημάτων του project έχει γίνει στο tinkercad κι έχει εκτυπωθεί σε 3D εκτυπωτή. Αφορούν κυκλώματα που θα αναλύσουμε παρακάτω:
Υλικά για την κατασκευή Pots:
- Microbit
- Γλάστρα
- Κούπα με νερό
- Αισθητήρας υγρασίας
- Αντλία
- RGB LED
Προγραμματισμός: MakeCode
Υλικά για την κατασκευή Mini weather station:
- Κουτί σχεδιασμένο στο Tinkercad
- microbit Χ2
- Αισθητήρας βροχής / αισθητήρας στάθμης
- Αισθητήρας ακτινονολίας
- Αισθητήρας υγρασίας
- Μπαταρίες Χ8
- Μπαταριοθήκη Χ2
Προγραμματισμός: MakeCode
Υλικά για την κατασκευή Robotic Arm:
- Βραχίονας σχεδιασμένος στο Tinkercad
- Servo X3
Προγραμματισμός: Stretch3 (https://stretch3.github.io/)
