Οι μαθητές κατασκευάζουν αυτόνομα και τηλεκατευθυνόμενα ρομποτικά οχήματα!
Αυτός ο δικτυακός τόπος δημιουργήθηκε με τη φιλοδοξία να χρησιμοποιηθεί από τους μαθητές της Γ’ Τάξης του Γυμνασίου Λιμένος Χερσονήσου ως μια πρώτη εισαγωγή στο χώρο της ρομποτικής και του προγρογραμματισμού. Το υλικό που αναρτάται θα αξιοποιηθεί στο μάθημα της πληροφορικής με στόχο τον εμπλουτισμό των γνώσεων των μαθητών σχετικά με την ρομποτική, τον προγραμματισμό αλλά και τις αυτόνομες κατασκευές.
Στο εργαστήριο αυτό οι μαθητές θα μάθουν πώς μπορούν να μετατρέψουν ένα απλό παιδικό παιχνίδι (αυτοκινητάκι) σε ρομποτικό όχημα. Η αποστολή τους θα είναι να προσθέσουν τους κατάλληλους αισθητήρες στο παιχνίδι-ρομπότ και να το προγραμματίσουν, ώστε να μπορεί να αποφεύγει τα εμπόδια καθώς πλοηγείται στον χώρο. Επίσης θα φτιάξουν μια εφαρμογή με το MIT App Inventor 2, προκειμένου να τηλεκαυτευθύνουν και να καθοδηγούν φωνητικά το ρομποτικό όχημα.
Η ιδέα είναι οι μαθητές του Γυμνασίου Χερσονήσου να δημιουργήσουν ένα ρομποτικό όχημα χρησιμοποιώντας υλικό ανοικτού κώδικα, τον δημοφιλή μικροελεγκτή Arduiono Uno R3 και μια εφαρμογή με το MIT App Inventor 2 που θα τρέχει σε φορητές συσκευές Android, προκειμένου να τηλεκατευθύνουν μέσω Bluetooth το ρομποτικό όχημα. Βασική προϋπόθεση ωστόσο, είναι η προηγούμενη ενασχόληση των μαθητών τόσο με το Arduino Uno R3 όσο και με το ΜΙΤ App Inventor. Μια σειρά επιλεγμένων δραστηριοτήτων με τα παραπάνω λογισμικά θα βοηθήσει τα παιδιά να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις του Project.
Συγκεκριμένα οι αναμενόμενοι στόχοι είναι οι μαθητές να μπορέσουν ακολουθώντας μια σειρά από δραστηριότητες να:
- εξοικειωθούν με διαδικασίες προγραμματισμού στην πλατφόρμα του Arduino IDE αλλά και στο MIT App Inventor πού έχουν ήδη γνωρίσει
- γνωρίσουν τον υπέροχο κόσμο της ρομποτικής και τη χρησιμότητά του
- γνωρίσουν τον μικροελεγκτή Arduino UNO R3
- δημιουργήσουν ένα δικό τους απλό ρομπότ με μικρό κόστος
- να προγραμματίσουν το ρομπότ τους μέσα από την πλατφόρμα Arduino IDE, να πειραματιστούν με τη λειτουργία του και να δημιουργήσουν δικές τους κατασκευές.
Η εργασία μας θα παρουσιαστεί στο 5ο Μαθητικό Φεστιβάλ Ψηφιακής Δημιουργίας (Απρίλιος 2015) στο Ηράκλειο Κρήτης στην αίθουσα Ανδρόγεω.
Υπεύθυνος καθηγητής: Μεϊμαράκης Θεόδωρος ΠΕ19
Η κατασκευή
Για να φτιάξει κάποιος ένα ρομπότ με το arduino δεν χρειάζεται εξειδικευμένες γνώσεις ηλεκτρονικής, ωστόσο είναι δύσκολο στη χρήση και απαιτεί και γνώσεις προγραμματισμού, γι’ αυτό είναι πολύ σημαντικό, ότι παιδιά που δεν έχουν καμία σχέση με αντικείμενο, εντελώς αρχάριοι στη ρομποτική, να καταφέρουν με λίγα μαθήματα να φτιάξουν ένα αυτόνομο ρομποτικό αυτοκίνητο.
Το ρομπότ θα κινείται προς όλες τις κατευθύνσεις μέσω μιας εφαρμογής που θα τρέχει σε συσκευές Android και θα ελέγχει όλες τις λειτουργίες του. H δημιουργία της εφαρμογής θα γίνει με τη χρήση του περιβάλλοντος MIT App Inventor 2 . Η επικοινωνία θα πραγματοποιηθεί μέσω ενός πομποδέκτη Bluetooth με εμβέλεια γύρω στα 10-12 μέτρα. Επίσης θα δοθεί η δυνατότητα χειρισμού του ρομπότ με φωνητική καθοδήγηση. Επιπλέον, το ρομποτικό όχημα θα είναι εφοδιασμένο με αισθητήρες υπερήχων έτσι ώστε να μπορεί να κινηθεί αυτόνομα, αποφεύγοντας τα εμπόδια που βρίσκει μπροστά του.
Ο προγραμματισμός που απαιτείται είναι σχετικά σύνθετος, ωστόσο με τη σωστή καθοδήγηση οι μαθητές αναμένεται να καταφέρουν να προγραμματίσουν τις απαιτούμενες λειτουργίες στο περιβάλλον του Arduino (IDE) αλλά και στο περιβάλλον MIT App Inventor 2.
Το κόστος κατασκευής, με υλικά που προέρχονται από την Κίνα, δεν θα είναι παραπάνω από €50.
Τρόπος οργάνωσης – εργασίας
Για την ολοκλήρωση του έργου (Project) οι μαθητές χωρίστηκαν σε 3 ομάδες (Arduino, MIT App Inventor, Παρουσίαση και φωτογραφία) 5, 5 και 3 ατόμων αντίστοιχα. Κάθε ομάδα καταγράφει την πρόοδο της και αναλαμβάνει τα στάδια εξέλιξης του ρομποτικού οχήματος ηλεκτρονικά, μέσω αυτής της ιστοσελίδας-blog. Μεταξύ άλλων κάθε ομάδα:
- Λαμβάνει οδηγίες για τη συναρμολόγηση και για τον προγραμματισμό
- Καταγράφει ηλεκτρονικά στο ιστολόγιο την πρόοδο των εργασιών που πραγματοποιείται σε κάθε μάθημα.
Οι ρόλοι των μελών κάθε ομάδας
Σε κάθε οι ομάδα οι μαθητές συζητούν και επιλέγουν με τι θα ασχοληθούν. Ορίζεται ένας συντονιστής της ομάδας που θα έχει την ευθύνη της ομάδας και θα επικοινωνεί με τον καθηγητή τους και θα μεταφέρει απαραίτητες οδηγίες. Οι μαθητές χωρίζονται, για τις ανάγκες του έργου ανάλογα με τις απαραίτητες εργασίες, σε ομάδες. Πιο συγκεκριμένα :
- στην ομάδα συναρμολόγησης
- στην ομάδα προγραμματισμού περιβάλλοντος Arduino IDE (θα αναλάβει την εγκατάσταση στους υπολογιστές τους του απαραίτητου λογισμικού Arduino IDE)
- στην ομάδα προγραμματισμού περιβάλλοντος MIT App Inventor
- στους δημιουργούς της παρουσίασης και φωτογράφους που παίρνουν εικόνες από τις εργασίες της κατασκευής του οχήματός
Τα μέλη της ομάδας συναρμολόγησης, μετά την πλήρη συναρμολόγηση του ρομποτικού οχήματος, επέλεξαν να συμμετάσχουν σε κάποια από τις υπόλοιπες ομάδες. Φυσικά οι μαθητές μπορούν να εναλλάσσονται σε ρόλους και ομάδες.
Στάδια κατασκευής
Επιλέγοντας το σύνδεσμο BLOG ΟΜΑΔΩΝ από το αρχικό μενού, μπορείτε να δείτε τα στάδια κατασκευής του ρομποτικού οχήματος όπως αυτά υλοποιούνται από τις 2 ομάδες. Σε κάθε στάδιο γίνεται μια αναφορά στη θεωρία, ακολουθεί ο προγραμματισμός βάσει συγκεκριμένων οδηγιών και τέλος πραγματοποιούνται δοκιμές και μικρές δραστηριότητες ώστε οι μαθητές να πειραματιστούν και να κατανοήσουν τον τρόπο λειτουργίας των επιμέρους αντικειμένων. Η ολοκλήρωση του Project δεν αναμένεται να ξεπεράσει τα 10 στάδια.
Το λογότυπο του Android Robot διατίθεται με άδεια Creative Commons creativecommons.org/licenses/by/3.0
Εργαστήριο Ρομποτικής με Arduino 