Mars Robotene (5. 7. trinn)

Transkript

1 Mars Robotene (5. 7. trinn) Lærerveiledning Informasjon om skoleprogrammet Gjennom dette skoleprogrammet skal elevene oppleve og trene seg på et teknologi og design prosjekt, samt få erfaring med datainnsamling. elevene vil under opplæringen gjøre bruk av elektronikk, matematikk og vurdere produktenes funksjonalitet og brukervennlighet. Et skoleprogram er først og fremst et interaktivt faglig program ledet av en vitevert. Programmene holdes enten i vårt teater (vitenteater) eller undervisningsrom (vitelab). En fellesnevner er at alle skoleprogram er praktisk rettet, samtidig som det gir faglig utbytte. Som et supplement til skoleprogrammet, anbefales elever og lærere å besøke bestemte apparater/eksperiment i utstillingen. Skoleprogrammene vil vare ca 45 minutter når ikke annet er gitt. Skoleprogrammet kan begynne allerede ute på skolene, i de enkelte klassene. Vi ønsker at alle klassene har jobbet med temaet før de deltar på skoleprogrammet på VILVITE. Forslag til for- og etterarbeid er derfor presentert på vår hjemmeside. Det er opp til den enkelte lærer å velge om dette brukes i undervisningen eller ikke, alt etter ønske og tilgang på utstyr. Veiledning, forslag til eksperimenter og svar på oppgaver er presentert på de følgende sidene. Kompetansemål Elevene skal bruke digitale hjelpemidler og naturfaglig utstyr ved eksperimentelt arbeid og feltarbeid. Publisere resultater fra egne undersøkelser ved å bruke digitale verktøy. Øvrige ferdighetsmål Elevene skal jobbe som et team og komme til et felles mål bygge opp roboter og program forstå logikken bak programmering overføre program til roboten (nxt) og filer fra roboten til datamaskinen.

2 Forarbeid Elevene skal få en robot til å kjøre til den møter en svart linje (på lys bakgrunn)ved å bygge en robot etter oppskrift og programmere et enkelt program. La elevene jobbe i grupper, men prøv å unngå store grupper selv om skolen har få roboter. På VILVITE kan vi ha opp til 15 grupper i en klasse, og det kan være en fordel om en bruker de samme gruppene der som i for og etterarbeid. Hvis dere bruker stasjonsundervisning kan samme robot og PC brukes til mange grupper i tur og orden. Utstyr: Ideelt 1 sett med NXT legorobot pr gruppe med elever. Den grå kassen har nok klosser til det dette forarbeidet (og etterarbeidet) Ideelt 1 datamaskin med Lego Mindstorms programvare pr gruppe. Beskrivelse av oppdraget Roboten skal bygges og programmerer til å kjøre helt til den møtes en sort linje. Elevene må ha tilgang til en linje. Bruke svart elektrisk tape på en hvit bakgrunn er ideelt. bygg roboten beskrevet på sider 8 til 22 i heftet som følger med roboten og installer infrarød sensor som vist på side 32 til 34 En lyssensor gir en prosent andel lesing (0-100 %) av reflektert lys som kommer inn i lyssensoren. På dette tidspunktet vil det være verdt å vise elevene hvordan vi bruker VIEW funksjonen på NXT enheten til å få noen % målinger på forskjellige fargede overflater. Da vil en også se at utstyret fungerer.

3 For eksempel vises tallet 30 % når sensoren registrerer den sorte overflaten og 60 % på den lyse. Verdien midt mellom disse to kalles grenseverdien. Denne blir brukt i programmet som skal lages = / 2 = 45 = grenseverdien Bildene under veileder dere til VIEW funksjonen. Kobl til lyssensoren i port 3. Skru på NXT enheten. 2X 1X klikk to ganger på pilen til høyre og velg "View".

4 Trykk igjen på pilen til høyre til du har bladd deg frem til reflected light. Velg denne og velg så den porten lyssensoren er koblet til. Når dette er gjort, kan dere sjekke og notere lysverdiene på de ulike flatene. elevene kan eksperimentere og lese av fra: svart flate hvit flate forskjellige farger laveste verdi mulig Største verdi mulig Når de er kjent med hvordan view funksjoner virker, er de klar til å håndtere logikken i programmet som skal programmeres. Bygg opp dataprogrammet i LEGO Mindstorms. Start opp Lego Mindstorms og velg start new program

5 Vi starter med en move Block som gir til oss mulighet til å kontrollere motorene Nederst på siden når denne blokken er valgt skal dere stille inn parametrene som vist på bildet over. Se til at motorene er koblet til riktige utganger. Når move-blokken er satt til ubegrenset på varighet, vil programmet starte motorene og la dem gå helt til vilkårene for neste blokk i programmet blir innfridd. Nå bruker vi en venteblokk som henter informasjon fra en sensor. Programmet vil nå vente og la motorene kjøre helt til sensoren melder om lav lysintensitet. Da vil programmet gå til neste blokk. Still inn parametrene i venteblokken som vist på bildet under.

6 I venteblokken bruker vi lyssensor som er koblet til port 3, sensoren vil registrere lysintensiteten på det reflekterte lyset og venter helt til intensiteten faller under valgt verdi. Her skal en bruke grenseverdien som ble funnet da view-funksjonen ble brukt i starten. Hvis lyssensoren detekter lysintensitet under 45 %, skal roboten gjøre det som kommer i neste blokk. Roboten skal da stanse. Trekk inn en move-blokk og still inn parametrene som vist under. Programmet er nå klart til å bli overført til roboten. Lagr programmet med et navn som betegner gruppen og hvilken operasjon som gjøres, plugg inn USB kabelen skru på roboten Overfør programmet til roboten (NXT) ved å trykke på denne knappen. På roboten vil du etterpå finne filen når du velger /my files/software files/det navnet du gav filen. Når det blir mange filer på roboten må du bla til sidene for å velge mellom dem. Det er begrenset plass på roboten, så da må en slette filer fra den for å gi plass til nye. Når programmet er overført kobles kabelen fra og roboten kan kjøre på egenhånd.

7 På Vilvite På Vilvite skal vi bygge på den erfaringen dere har fått gjennom forarbeidet og programmere ekstrafunksjoner slik at roboten kan kjøre helt automatisk og finne frem langs en sort linje.. Dette vil elevene bli veiledet gjennom av viteverten. Her følger kun en kort forklaring av prinsippet. Roboten programmeres slik at den svinger til høyre når lyssensoren viser verdier over grenseverdien, og til venstre når den viser verdier under grenseverdien. Dette får den til å kjøre slalom langsmed kanten mellom det lyse og det mørke. Til dette brukes en hvis-blokk. Dette er et veldig sentralt programmeringsprinsipp.

8 Etterarbeid Deres skal bruke programmet som dere laget på VILVITE og bygge det ut videre blant annet med det dere gjorde som forarbeid. Bygg ut programmet slik at den kjører utenom en hindring den møter på linjen, finner igjen linjen og følger den videre. Slik ser programmet vi lager på VILVITE ut. Ta det frem og åpn det. Når vi skal lage programmet større, er det greit med litt mer plass på skjermen, så dere kan ta bort Robot Educator delen ved å klikke på det røde krysset (sort pil). Hvis et program blir så langt at det fyller skjermen, kan dere flytte skjermbildet bortover ved å bruke hånd-verktøyet, se grå pil. Dere kan alltid hente frem igjen Robot Educator ved å trykke på den røde legoklossen litt til venstre for den sorte pilen. Vi installerer avstandssensoren, en ultralydsensor som oppfatter refleksjonen av lyd fra en hindring, og beregner avstanden til hindringen for oss. Alt dette skjer automatisk når den er koblet til. Vi bruker kun dataene som leveres fra den. Bruk beskrivelsen i boken som følger med roboten på side til å montere avstandssensoren på roboten. Alternativt finner dere den samme beskrivelsen i Robot Educator, prosjekt nr. 15 Under gis en steg for steg beskrivelse av hvordan dette programmet lages.

9 Sett parametrene på switchen som vist på dette bildet. Dette innebærer at programmet velger den øvre banen hvis ultralydsensoren sier at roboten er nærmere enn 9 tommer fra en hindring. Hvis ikke vil den velge den nedre linjen, og der kommer vi ikke til å gi noen kommandoer, noe som gjør at den umiddelbart vil gå til begynnelsen av programmet igjen. Når ultralydsensoren registrerer at roboten er nærmere en hindring enn 9 tommer, skal den svinge til siden, og kjøre utenom hindringen. Bruk en kjøreblokk til å snu 90 grader mot venstre. Se eksempel 07 i Robot Educator for detaljer. Kjør frem en omdreining av hjulene, sving 90 grader til høyre, kjør frem en omdreining, sving nok en gang 90 grader til høyre. Programmet ser nå slik ut.

10 Det som nå gjenstår er å finne igjen linjen. Vi har svingt utenom hindringen og har linjen foran oss ett eller annet sted. Ta frem forarbeidet og legg det til på linjen så det ser slik ut. Nå vil roboten kjøre til den møter den sorte linjen etter å ha svingt utenom hindringen. Her stanser den et øyeblikk før den går løs på begynnelsen av programmet som er å følge linjen. Nå vil den følge linjen videre som om ingenting har hendt. Gi navn til programmet, last det ned og prøv det. Tips: Programmer blir mye mer oversiktelige om vi skriver kommentarer på det. Ved å velge snakkebobleverktøyet ved siden av håndverktøyet vi har referert til tidligere, kan en sette markøren hvor som helst og begynne å skrive. Med kommentarer ser siste bildet slik ut: for mer informasjon og oppgaver, her er noen linker som viser enkle og kompliserte prosjekter som kan gjøres med elevene