robootika koolis · robootika koolis rasmus kits tallinna 21. kool digitaalselt aktiivne kool...

Robootika koolisRasmus Kits

Tallinna 21. kool

Digitaalselt aktiivne kool

08.11.2016 Rasmus Kits 1

Millest täna juttu tuleb?• Robootika tunni/huviringi korraldamine

koolis;• metoodika;

• väljundid;

• hankekanalid ja rahastamine;

• Robot ja robootika• ajalugu;

• kolm seadust;

• Klassid;

• ülesehitus;

• praktilised tööd.


https://cdn2.iconfinder.com/data/icons/flat-seo-web-ikooni/128/flat_seo2-05-512.png

Robootika koolis või huviringis

• Arendada ja suurendada laste tehnoloogiateadmisi.

• Lõimida teadmisi.

• Praktiline tegevus, millel on väga aktiivne väljund.

• Baasteadmisedfüüsikast, matemaatikast ja loodusteadustest juba varem.

• Koostöö koolis – aineõpetajad.


http://www.roboticstrends.com/images/wide/owiroboticarmedgewide.jpg

Metoodika• Kogemuspõhine

baasõpe;• alguses ja kindlasti

vajalik;

• mõnevõrra igavam;

• Võistluspõhine õpe;• väga hea väljundiga;

• pidev protsess, mida saab siduda edasijõudnute õppega;

• Hariduslik programm.


Väljundid• Robotex

• Detsembri alguses;

• hea väljundiga;

• Oli algajale keeruline, kuid mitte enam

• F.I.R.S.T. Lego League• oktoobrist kuni märtsivaheajani

• Väga hea väljundiga;

• Robomiku lahing• Aprillis

• Kohalikud üritused


http://www.robotex.ee/sites/default/files/upload/2014/logo/Robotex_1A_web.jpg

http://bluespringsrobotics.net/wp-content/uploads/2015/03/FLLLogo2.png

https://robootika.ee/wp-content/uploads/2015/02/robomiku_final.jpg

Hankekanalid ja raha

• HITSA;

• Struktuuritoetused;

• Hooandja;

• MTÜ toetused;

• KOV-id;

• Eraettevõtted.


http://www.roboticsbusinessreview.com/images/article/manufacturing-analytics-robot-arm-money-clr-resized600.png

Mis on robot?

• Robot on juhitav (programmeeritav) isetöötav masin

• Sõna Robot tuleneb tšehhikeelsest sõnast robota – orjus, orjatöö

• Esimesena võttis kasutusele tšehhi kirjanik Karel Čapek

• Levinumaid roboteid meie ümber• Kodumasinad nt pesumasin• Suitsuandur• Nutitelefon• Kassalint• ATM

08.11.2016 7

http://images.computerhistory.org/timeline/timeline_ai.robotics_1999.aibo.jpg

Mis on robootika?

• Robootika ehk robotitehnika (inglise robotics) teaduse ja tehnika haru, mis käsitleb robotite disaini, ehitust, tootmist ja töötamist

• Tihedalt seotud• mehaanika,

• informaatika,

• elektroonika,

• matemaatika,

• füüsika,

• muude teadusharudega.

08.11.2016 8

http://www.youngeng.com.ng/wp-content/uploads/2012/08/robotics-enrichment-program.png

Robotite ajaloost

• Eristatakse kolme põlvkonda

• Esimene põlvkond – lihtsalt talitletavad. Täidavad kindlaid ülesandeid muutusteta

• Teine põlvkond – ümbrusetajuga ning juhtalgoritmide sõltuvus sellest

• Kolmas põlvkond – tehisintellekt –hetkel laboratoorsete uuringute tasemel

08.11.2016 9

https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/564x/ee/a9/af/eea9af5810dfa304f267f29b4b704b7b.jpg

Robootika kolm seadust

• Isaac Asimovi poolt 1942. aastal lühijutus „Nõiaring“

• Robot ei tohi oma tegevuse ega tegevusetusega inimesele kahju teha;

• Robot peab täitma inimese antud korraldusi, kui need pole vastuolus esimese seadusega;

• Robot peab kaitsma oma olemasolu, kuni see ei lähe vastuollu esimese ega teise seadusega.

08.11.2016 10

http://orig14.deviantart.net/2feb/f/2013/108/b/e/robot_law_school___tee_by_infinitywave-d624d8b.jpg

Robotite klassid

• Manipulatsioonirobot – manipuleeritav (juhitav) väliselt ja ei täida algoritmidest tulenevaid operatsioone

• Mobiilrobot – autonoomne seade, mis vastavalt põlvkonnale täidab erinevatest algoritmidest tulenevaid operatsioone

• Esimest klassi ei saa osade teooriate järgi nimetada robotiks

08.11.2016 11

Roboti tehniline põhimõtteline ülesehitus

• Juhtsüsteem, mis ühendab sisendeid ja väljundeid

• Väljundid – täiturseadmed nt mootorid

• Sisendid – andurid ja nendelt saadav info

08.11.2016 12

Juhtsüsteem

• Mehhaaniliselt või digitaalselt programmeeritav• Algoritmid

08.11.2016 13

Täiturid

• Väljund - algoritmidest ning nende mõjutajatest (nt andurid) täiturid

• Juhtsüsteem annab täiturile juhtsignaali

• Täiturite tüübid• Visuaalne väljund (nt ekraan ja valgusallikad)

• Heliline väljund (nt kõlar)

• Liikumisväljund (liigutavad mootorid)• Liigutamine

• Vibratsioon (mis on tehniliselt ka liigutamine, kuid on võimalik ka helilise väljundina)

08.11.2016 14

Ülevaade

• Klassikaline servomootor

• Kahte tüüpi mootorid

• „Suur mootor“• Ristteljeline

• kahepoolne

• „Keskmine mootor“• Samateljeline

• ühepoolne

08.11.2016

Alustame algusest

• Käivita juhtplokk

• Ühenda juhtplokk arvutiga


Programmi laadimine arvutist robotisse

• Kontrolli, et juhtblokk oleks ühendatud• 1 – programmi laadimine

juhtblokki

• 2 – programmi laadimine ja käivitamine juhtplokis

• 3 – valitud programmiblokkide käivitamine

• Projekti ja programmi valik


Mootorite programmerimine - blokid

Blokk võimaldab juhtida samaaegselt kahes pordis olevaid mootoreid erinevates režiimides.

1. Pordi valik*

2. Režiimi valik

3. Parameetrid

* Valikul on võimalik määrata mõlema mootori porti eraldiseisvana.

08.11.2016

Pöörav liikumine (Move Steering)

Rasmus Kits 18

Allikas: http://www.lego.com/

Ülesanne 1

Mootori täispöörete ja läbitud vahemaa võrdlemine

Panna robot liikuma otsesuunas vabalt valitud kiirusel ning erinevatel täispöörete arvudel. Mõõta ühe mootori täispöörde pikkus erinevatel täispööretel nt, 1, 2 ja 5 pööret.

08.11.2016

Ülesanne 2

Roboti sõit ja seismajäämine õigel kaugusel

Panna robot liikuma otsesuunas vabalt valitud kiirusel seisates roboti etteantud kagusel võimalikult täpselt. Võrrelda planeeritud ja tegelikult läbitud vahemaad.

08.11.2016

Ülesanne 3

Ruudu „joonistamine“

Programmeerida robot sõitma etteantud piirkonnas ruudukujuliselt nii, et lõpetamisel asuks robot stardikohas.

08.11.2016

Andurid• Andurid ehk andmekogurid.

• Mõõdetakse väärtuseid ning väljund teisendatakse. Väljendatakse kokkulepitud mõõtesüsteemis ja ühikutes• analoogsignaal• digitaalne signaal

• Info edastatakse toorandmetena (RAW data) s.t. töötlust ei toimu

• Näiteks• Mehhaaniline või elektrooniline kaal• Valgustugevuse andur• Helirõhu andur

08.11.2016 22

http://www.joe.org/joe/2014october/images/tt9_imgEV3Sensors.jpg

Puuteandur

• Digitaalne andur

• Väljastab väärtusi• „0“ – anduri nupp ei ole alla vajutatud

• „1“ – anduri nupp on alla vajutatud

• Mõõdab ka vajutuste tsüklit „0-1-0“


Ülesanne 4

• Programmeerida robot sõitma otse senikaua, kuni puuteandur „näeb“ takistust ja robot seiskub. Selleks, et andurit kasutada, tuleb andur kõigepealt roboti külge paigaldada ja juhtplokiga ühendada.


Valgusandur

• Mõõdab tagasipeegelduva valguse intensiivsust protsentides.

• Tunneb värve (8)

• Mõõtesagedus 1000Hz

Valgusandur

• Värvituvastusrežiimis• Mõõtenurk ca 45 kraadi (a)

• Efektiivne mõõtkaugus kuni ca 53 mm (b)

• Hall ala tuvastab, kuid vigaselt

• Valguspeegeldusrežiimis• Mõõtenurk ca 53 kraadi (a)

• Mõõtekaugus kuni ca 71 mm (b)

Ülesanne 5

• Panna robot sõitma otse senikaua kuni valgusandur näeb teatud värvi joont. Robot pöörab otsa ringi ja sõidab jälle senikaua, kuni näeb teatud värvi joont. Tervet programmitsüklit korratakse lõputult.


Kaugusandur

• Ultraheliandur

• Edastab kõrgsageduslikku heli

• Mõõdab heli peegeldumiseks kuluvat aega

• Tehniline info:• Mõõtekaugus 30-250mm (b)

• Täpsus +/- 10 mm

• Mõõtenurk ca 20 kraadi (a)

• Mõõtelaius ca 220 mm (c)

Ülesanne 6

• Nüüd aga keeruline ülesanne, mis nõuab palju rohkem mõtlemist. Robot peab sõitma senikaua otse, kuniks näeb enda ees 10 cm kaugusel takistust. Siis peab robot pöörama suvalisele poole suvalise nurgaga ja jätkama sõitu senikaua, kuniks näeb jälle takistust. Roboti tööd peab saama katkestada puuteanduri kaudu nupu vajutamisel.


robootika koolis · robootika koolis rasmus kits tallinna 21. kool digitaalselt aktiivne kool...

Documents