Het automatisch wagentje.

Transcriptie

1 Het automatisch wagentje. Het automatiseren van machines zorgt ervoor dat het werk van de mensen gemakkelijker wordt. Het lastige werk, het vuile werk, het voortdurend herhalende werk dit kan allemaal geautomatiseerd worden. Een machine kan dag en nacht werken, wordt nooit moe, kan nauwkeurige handelingen doen, kan moeilijke opdrachten uitvoeren, kan met een grote nauwkeurigheid constant taken uitvoeren Hoe kan je automatiseren? Een machine kan je automatiseren via motoren, sensoren en een programmeerbare eenheid (computer). - Programmeerbare eenheid alle taken moeten geprogrammeerd worden door een programmeur of ingenieur. - Motoren zorgen voor bepaalde bewegingen via de uitgangen (output) van de programmeerbare eenheid. - Sensoren zijn nodig om bepaalde voorwaarden (input) kenbaar te maken aan de programmeerbare eenheid. Een machine met LEGO Mindstorms? (de EV3-steen is de programmeerbare eenheid of computer) Techniekacademie

2 Verloop en tips: Per groep zijn er 10 Mindstorms-sets beschikbaar en 10 mini-laptops. Van elk is er ook een reserve aanwezig. Indien er LEGO-blokjes ontbreken bij zo n Mindstorms-set kan gebruikt gemaakt worden van de reserve-set, maar dit moet dan opgetekend worden. Belangrijk is dat bij het starten de blokjes goed gesorteerd zijn in de vakjes zoals aangegeven. Bekijk dit zeer goed. Onthou of noteer welk nummer van Mindstorms-set je gebruikt. Na deze Techniekacademie-sessie van 2 weken breken we het wagentje af en we sorteren de blokjes in de juiste vakjes en kijken we of er niets ontbreekt. Hou er rekening mee dat er na u iemand anders deze set zal gebruiken en dus graag ook alle blokjes beschikbaar heeft. Bij 2 Techniekacademie-groepen na elkaar: de eerste groep breekt het wagentje af na de eerste week, de 2 e groep breekt het kraantje af na de tweede week. Zo moet iedereen 1x bouwen en 1x afbreken. Bij het opstarten van de software en de Mindstorms kan het zijn dat er om een update gevraagd wordt (software update en/of firmwareversie update). Deze moet je steeds negeren (op het rode kruisje klikken). Het duurt tamelijk lang om het programma op te starten. Geen nood, geduld is een goede deugd. Als je een programma schrijft, dan is het best om dit op te slaan en er een gepaste naam aan te geven (bv. opdracht 1, opdracht 2 uw naam 1, uw naam 2 parkeren 1, parkeren 2 ) Ook de titel van het programma (links boven bij opstart noemt dit program ) kan je een gepaste naam geven. Deze naam verschijnt dan ook op het display van de Ev3-steen als je het programma er in download. Dat is handig zodat je vanaf de Ev3 steen het juiste programma kan selecteren. Bij het uittesten van het programma, via de downloadkabel, kan je de toestand van het programma volgen op het computerscherm (flikkering bij het uitvoerende programmablok). Eénmaal het programma in de Ev3-steen gedownload is, kan je de kabel verwijderen. Via het menu op de Ev3- steen kan je het programma selecteren en opstarten (klik op de middelste donkergrijze toets). Het onderbreken of stoppen van het programma doe je door het klikken op de grijze toets links boven (een soort reset -toets). Dit is handig om het wagentje op een andere plaats dan uw werkruimte te laten rijden. Je kan dan wel de toestand van het programma niet meer volgen op uw computerscherm. Er zijn enkele afzonderlijke opdrachten. Op het einde kunnen deze opdrachten samen uitgevoerd worden tot een groot geheel. Er zijn ook enkele uitbreidingsopdrachten die moeilijker zijn. Dit kan je eventueel thuis verder afwerken als je over zo n Mindstorms-set kan beschikken. Succes en wees creatief Techniekacademie

3 Opdracht 1: We bouwen het wagentje Hieronder de bouwplannen. Voer ze stap voor stap uit. Techniekacademie

4 Na stap 15 moet je nu een kort kabeltje van de ene motor verbinden met uitgang B van de Ev3 steen. Met een 2 e kort kabeltje moet je de andere motor met uitgang C van de Ev3 steen verbinden. Na stap 16 moet je de ultrasoonsensor op de zijkant van de Ev3 steen plaatsen (nabij het rode logo van LEGO). Met een kabeltje moet je deze sensor verbinden met de ingang 4 van de Ev3 steen. Merk op dat er niet zo veel plaats is om het kabeltje te plaatsen; je mag het kort omplooien. Nu zal je merken dat de Ev3 steen niet zo stevig staat op de wielbasis. Met enkele lego-blokjes kan je een verticale verbinding maken tussen de wielbasis en de Ev3 steen, liefst langs beide zijden. Wees creatief, probeer met verschillende blokjes tot je een goed resultaat We doen terug verder: Je monteert deze drukknopsensor aan de zijkant van de Ev3 steen, dit nabij de linkerkant van het display. Met een kabeltje moet je deze sensor verbinden met ingang 1 van de Ev3 steen. Na stap 18 herhaal je dezelfde opbouw voor de kleurensensor. Deze monteer je nu aan de rechterkant van het display. Met een kabeltje moet je deze sensor verbinden met ingang 2 van de Ev3 steen. Zie ook bij de foto s enkele bladzijden verder. Techniekacademie

5 We doen terug verder: Na stap 25 moet je nu met een kabeltje de motor verbinden met uitgang A van de Ev3 steen. Het is wenselijk om alle kabeltjes zoveel mogelijk te verbergen tussen de wielbasis en de Ev3 steen. Als laatste bouw je een kleurblokje met minstens 2 rode blokjes en 2 groene blokjes. Zie de foto op de volgende bladzijde van de totale opbouw. Nota: bij het programmeren van de grijparm is het wenselijk om in het begin de 2 witte grijpblokjes te verwijderen zodat ze niet tegen elkaar kunnen botsen of tegen het bouwwerk kunnen botsen. Techniekacademie

6 Techniekacademie

7 Opdracht 2: We testen het wagentje: - Schakel de Ev3 bouwsteen op door op de middelste toets te drukken. Dit duurt een eindje. - Ga naar het derde tabblad op het scherm (druk 2x rechtertoets) en bevestig met de middelste toets (Port View). Normaal zie je direct de toestand van de rode drukknop; indien niet, druk op de rechtertoets tot je Touch ziet. Als je nu op de rode drukknop duwt, dan zie je de waarde 1 op het scherm. Bij loslaten van de drukknop zie je een 0 op het scherm. Ook voor de ultrasoonsensor en de kleursensor kan je een waarde zien. - Druk op resettoets (linksboven) en nu op onderste toets om naar Motor Control te gaan. Bevestig met middelste toets. Druk nogmaals op de middelste toets zodat je op het scherm B+C ziet. Met de rechter- en linker-toets, en boven- en onder-toets kan je de motoren laten draaien. Ook motor A kan je testen. - Op het einde: resetten en naar 1 e tabblad via linker toets. We verbinden nu via de USB-kabel met de laptop en starten het LEGO MINDSTORMS Education EV3 programma op: - Selecteer links boven, bestand nieuw project programmeren klik op project en verander in een naam, bv. test1. Het programmeren van de robot kan beginnen vanaf de groene driehoek (1). - Sluit de contenteditor (boven rechts) (4). - Selecteer onderaan rechts bij het figuurtje van de toren de poortweergave (3). Test nog eens de sensor en de motor uit (duw op de drukknop, beweeg het platform). - Bij het programmeren van het wagentje zullen we enkel de groene actieblokken gebruiken (onderaan) of de oranje besturingsverloop blokken gebruiken (2). Techniekacademie

8 Opdracht 3: rijden met het wagentje en achteruit parkeren in een open ruimte a. Experimenteer voor het bewegen van het wagentje: - vooruit rijden 1 omwenteling van de wielen (of meerdere omwentelingen) - achteruit rijden een halve omwenteling (of een aantal graden of 1,5 omwentelingen) - 2 seconden heel vlug rijden (of heel traag) - vooruit rijden in een bocht (experimenteer met de grootte van de bocht kan het wagentje rond zijn eigen midden draaien?) - voortdurend rijden ( aan ) dit werkt niet, waarom? Zou jij voortdurend met je fiets rijden als niemand zegt hoe lang of hoe ver je moet fietsen??? Willen we het wagentje voortdurend laten rijden, dan moeten we er een voorwaarde aan koppelen. Een computer moeten we immers alles vertellen. En niet vergeten als de voorwaarde bereikt is, om het wagentje te laten stoppen we moeten alles vertellen (programmeren) aan de computer. Techniekacademie

9 b. Gebruik van de ultrasoonsensor: Deze sensor kan de afstand meten tussen de sensor en een ding. De kleinste afstand die gemeten kan worden is ongeveer 4 cm. Hier is het de bedoeling om het wagentje te laten rijden zolang het langs een muur rijdt. Dit is de voorwaarde. Test dit grondig uit. c. Parkeren in een open ruimte: Maak met blokken een muur met een open ruimte. Plaats het wagentje voor de linker muur. Laat het wagentje rijden tot aan de open ruimte door te testen op de afstand van het wagentje tot aan de muur. Laat het wagentje dan rijden tot aan de rechter muur door opnieuw te testen op de afstand. Het is best om dan nog een beetje vooruit te rijden. Daarna moet het wagentje achteruit rijden en enkele bewegingen uitvoeren. Experimenteer om zo goed mogelijk in deze open ruimte te parkeren. Denk hierbij hoe je vader of moeder parkeert tussen 2 wagens langs de straat. En wij maken het hen nu gemakkelijk door automatisch achteruit te parkeren. Techniekacademie

10 d. We voegen er waarschuwingsgeluid aan toe als het wagentje achteruit rijdt: Voor de veiligheid is het belangrijk dat er een waarschuwingsgeluid is bij achteruit rijden. Dit kan met het blok luidspreker en kies de optie herhalen. Kies bij geluidsbestanden en het onderdeel mechanisch voor het geluidje backing alert. Als het achteruit rijden gedaan is, dan mogen we niet vergeten om het waarschuwingsgeluid af te zetten. Opdracht 4: de grijparm laten werken a. We testen motor A. Hoe openen we de grijpers? Hoe sluiten we de grijpers? In testfase is het best om de grijpers weg te nemen! of Techniekacademie

11 b. Met een kleurkeuze openen we of sluiten we de grijpers: Er is opnieuw een voorwaarde nodig willen we de grijpers continu laten openen of sluiten (via motor A). We zullen dit hier met de kleursensor doen waarbij we een rood vlak of groen vlak voor de sensor houden. c. Dit werkt slechts 1 keer. Willen we dit continue laten werken, dan gebruiken we een oneindige herhaling: d. Met 2 kleuren kunnen we de grijpers laten openen of sluiten. Met een schakelblok kunnen we deze keuze maken. Het schakelblok moet 3 mogelijkheden hebben: rood, groen, niets. Deze 3 e mogelijkheid kan je verkrijgen door op het kleine + te klikken (staat schuin boven het poortnummer) Maak beide programma s. Wat is hier dus belangrijk voor een goede werking? Techniekacademie

12 Opdracht 5: met de drukknop verschillende geluiden afspelen a. Een andere sensor is de rode drukknop. Na indrukken willen we een geluidje horen. Wat zijn de verschillende mogelijkheden? b. Verschillende geluiden na elkaar: Telkens we de drukknop indrukken laten we een ander geluid horen. Experimenteer en maak variaties. c. Het is leuk om op het display van de Ev3 steen nog een figuurtje te plaatsen, dit kan je ieder keer na het indrukken van de drukknop aanpassen. Hoe kan je het op het einde het figuurtje op het scherm laten staan? Het programma moet dus blijven lopen zou een oneindige programmalus (zonder een actie er in) een mogelijkheid zijn? d. Ook de lichtjes op de Ev3 steen kunnen we activeren. Experimenteer. Opdracht 6: combinatie: start na drukknop met geluiden, achteruit parkeren en grijparm laten werken Met de kennis van de vorige opdrachten kunnen we nu een combinatie maken van dit alles. Experimenteer. Het is nu ook mogelijk om met de grijparmen iets vast te nemen die in de open ruimte staat aan de rechterzijde. Je kan nu het wagentje terug naar buiten laten rijden met iets tussen de grijparmen en ergens plaatsen. Techniekacademie

13 Uitbreidingen: Uitbreiding 1: met 2 drukknoppen de grijparm laten werken Vervang de kleursensor door een 2 e drukknop. Het is nu de bedoeling om met de ene drukknop de grijper te openen en met de andere drukknop de grijper te sluiten. Hieronder 2 mogelijkheden. Kan je dit begrijpen? Wat gebeurt er als je 2 drukknoppen tegelijk indrukt? Uitbreiding 2: vooruit parkeren in een garage Welke bewegingen moeten uitgevoerd worden door het wagentje om mooi in de garage te kunnen parkeren? Experimenteer. Techniekacademie

14 Duiding: Hoe werkt een ultrasoonsensor? Kan je deze vergelijken met een dier? Wat zou je nog extra s kunnen programmeren of doen met dit wagentje? Wat hebben we geleerd? Waar moeten we speciaal op letten? Zou je ook zo n Mindstorms Ev3 set willen hebben? Wat denk je dat zo n set kost? Ken je de wedstrijd First Lego League? Zie Wat zou je nog kunnen maken met de LEGO-Ev3-set? Teken hieronder een machine die je zelf wil uitvinden en automatiseren. Techniekacademie

15 Duiding: Hoe werkt een ultrasoonsensor? Kan je deze vergelijken met een dier? Wat zou je nog extra s kunnen programmeren of doen met dit wagentje? Wat hebben we geleerd? Waar moeten we speciaal op letten? Zou je ook zo n Mindstorms Ev3 set willen hebben? Wat denk je dat zo n set kost? Ken je de wedstrijd First Lego League? Zie Wat zou je nog kunnen maken met de LEGO-Ev3-set? Teken hieronder een machine die je zelf wil uitvinden en automatiseren. Techniekacademie R. Hostyn Techniekacademie

16 TECHNIEKACADEMIE - ZELFRIJDEND WAGENTJE Thor leert op school programmeren. Thor doet dat met behulp van Kareltje de robot. Kareltje de robot begrijpt maar 2 opdrachten. Als hij STAP hoort, verplaatst hij zich 1 vakje vooruit. Als hij DRAAILINKS hoort, draait hij naar links op dezelfde tegel. Hoe moet Thor Kareltje de robot van plaats 1 naar plaats 2 laten stappen? a. STAP, STAP, DRAAILINKS, STAP, STAP b. DRAAILINKS, STAP, STAP, DRAAILINKS, STAP, STAP c. STAP, DRAAILINKS, STAP, DRAAILINKS, DRAAILINKS, DRAAILINKS, STAP, DRAAILINKS, STAP, STAP NAAM: Madeleine kreeg voor haar communie een nieuwe fiets met een boordcomputer met GPS-functie. Deze boordcomputer kan van alles nauwkeurig berekenen, zoals de snelheid waarmee Madeleine fietst en de totale afstand die ze afgelegd heeft. De boordcomputer kan ook een wegenkaart tonen waar Madeleine de weg kan zien die ze gefietst heeft. Hoe weet die boordcomputer al die dingen? a. De GPS is met een satelliet verbonden die de exacte positie van de fiets doorgeeft, waarmee de boordcomputer de snelheid steeds berekent. b. Aan het fietswiel hangt een sensor die verbonden is met deze boordcomputer. Elke keer het fietswiel een toertje draait kan de boordcomputer daaruit de snelheid en de afstand weten. c. Als Madeleine snel rijdt maak ze veel wind, die gedetecteerd wordt en waaruit de boordcomputer alles kan berekenen.