Lego Mindstorms & Bee-Bot Ρομποτική και Εκπαίδευση Δομικά Υλικά /Προγραμματισμός

Καλωσορίσατε στα εκπαιδευτικά εργαστήρια της e-Academy Συζήτηση. Για ποιούς λόγους έχετε εγγραφεί στα εργαστήρια; Τι προσδοκείτε να μάθετε; Έχετε πάρει γνώμες από άλλους; Πως αυτά τα εργαστήρια θα σας βοηθήσουν; Νομίζετε πως αυτό το οποίο προσπαθούμε να πετύχουμε είναι απλό;

Κυκλικός προγραμματισμός Τα εργαστήρια έχουν το πλεονέκτημα να γίνονται κάθε Σάββατο αλλά καθ’ όλη τη διάρκεια της εβδομάδας αναμένω να κάνετε τα υπόλοιπα που θα εναφέρονται στο Ψηφιακό Εκπαιδευτικό μας Περιβάλλον με URL: http://alexandramichail7.weebly.com/ Μετά από αυτή τη συνάντηση θα αναρτηθούν κάποιες σημειώσεις στο DLE, όπως και αυτή η προυσίαση την οποία θα πάρετε και γραπτώς. Αναμένω να διαβάσετε αυτές τις σημειώσεις κάνοντας τις ενέργειες που πρέπει για να έρθετε πανέτοιμοι την επόμενη φορά στο εργαστήρι.

Δομικά Υλικά και Προγραμματισμός Για να δούμε λίγο αναλυτικά τα εκπαιδευτικά μας πακέτα τα οποία θα μας απασχολήσουν σε αυτή την περίοδο των 3 μηνών.

Οι μορφές σταματούν εκεί που σταματά και η φαντασία ΣΟΥ Ένα από τα συμπεράσματα είναι το γεγονός ότι τα ρομπότ δεν έχουν μια συγκεριμένη μορφή, αλλά αυτό εναπόκειται στο δημιουργό του και αντίστοιχα στη φαντασία του.

Με ποιο τρόπο πιστεύετε μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη ρομποτική στη μαθησιακή διαδικασία;; ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ ΥΠΑΡΧΕΙ ΣΥΝΔΕΣΗ;; ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ

Mindtools  Mind + tools Με τη βοήθεια της ετυμολογίας της λέξης βγάζετε κάποιο συμπέρασμα; Όπως οι Η/Υ και οι κινητές συσκευές λειτουργούν ως νοητικά εργαλεία (cognitive tools or Mindtools), έτσι λειτουργεί και η Ρομποτική. Είναι ένας εναλλακτικός τρόπος για τη διαδικασία της μάθησης. Δηλαδή, έχουμε ένα πιο ενεργό, δημιουργικό, ευχάριστο και απολαυστικό περιβάλλον.

Mindtools  Mind + tools Το ρομποτικό σύνολο κατασκευών Lego Mindstorms, προσφέρει ένα νέο είδος υλικών προς χρήση για τα μικρά παιδιά, που προωθεί την εξερευνήση και το παιχνίδι με νέες αντιλήψης και νέους τρόπους σκέψης (Bers, Ponte, Juelich, Viera & Schenker, 2002).

LEGO MINDSTORMS ΓΙΑ ΝΑ ΜΑΣ ΒΟΗΘΗΣΟΥΝ ΕΤΣΙ ΕΧΟΥΜΕ ΤΑ LEGO MINDSTORMS ΓΙΑ ΝΑ ΜΑΣ ΒΟΗΘΗΣΟΥΝ

LEGO MINDSTORMS ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ Τα δομικά υλικά είναι στο σύνολό τους 431 και αποτελούν τον μικρο-επεξεργαστή, τους κινητήρες, τους αισθητήρες, τους τροχούς, τις διαφόρου μήκους μπάρες, τις 2 μπαλίτσες, τα μικρο – εξαρτήματα που συνδέουν τα επιμέρους εξαρτήματα και άλλα πολλά.

Πρώτη Γνωριμία με τα Lego Mindstorms Μικρο - Επεξεργαστής NXT Διαδραστικοί σερβοκινητήρες – 3 βηματικοί κινητήρες με αισθητήτα περιστροφής Αισθητήρες 2 Αφής Ήχου Φωτός Υπερήχων Δομικά Υλικά (431) Προγραμματισμό - Λογισμικό

Τα μέρη του NXT Μικρο - Επεξεργαστής Μια πλατφόρμα Έχει ανάπτυξη εφαρμογών με επεξεργαστή 32bit, και η οποία υποστηρίζει: Οθόνη LCD Ηχείο 8Ω Bluetooth 4 εισόδους και 3 εξόδους Πλήκτρα ελέγχου και θύρα USB/ σύνδεση με Η/Υ.

Θύρα USB για σύνδεση με υπολογιστή Χρησιμεύει για τη μεταφόρτωση (download) του προγράμματος από τον υπολογιστή στο NXT και αντίστροφα. Απαιτείται το σχετικό καλώδιο USB. Θύρες εξόδου για σύνδεση των κινητήρων Το NXT έχει τρεις θύρες εξόδου, την Α, Β, και C, για τις μηχανές ή τους λαμπτήρες. Μενού Στο ΝΧΤ μπορούμε να δημι- ουργήσουμε προγράμματα, να τα αποθηκεύσουμε στον υπο- λογιστή, να τα δοκιμάσουμε και να ρυθμίσουμε τη λειτουρ- γία των αισθητήρων & του ίδιου του ΝΧΤ. Εικονίδιο Bluetooth Τα κουμπιά του NXT Πορτοκαλί: Άνοιγμα, Κλείσιμο, Επιλογή (αντιστοιχεί στο ENTER) Γκρι βέλη: πλοήγηση προς τα αριστερά και προς τα δεξιά Σκούρο γκρι: επιστροφή στο προηγούμενο, έξοδος, κλείσιμο (αντιστοιχεί στο ESC) Θύρες εισόδου για σύνδεση των αισθητήρων Το NXT έχει τέσσερις θύρες εισόδου, την 1, 2, 3 και 4, για τη σύνδεση των αισθητήρων.

Σύνδεση «Μικρο – Επεξεργαστή» με ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ & Η/Υ.

Διαδραστικοί σερβοκινητήρες – 3 βηματικοί κινητήρες με αισθητήρα περιστροφής Οι 3 σερβομηχανές δίνουν στο ρομπότ τη δυνατότητα να κινηθεί ή να κινήσει αντικείμενα. Οι σερβοκινητήρες ονομάζονται αλληλεπιδρώντα/ διαδραστικοί, γιατί έχουν ενσωματωμένο έναν αισθητήρα περιστροφής  ανατροφοδοτεί την κεντρική μονάδα με την τιμή περιστροφής του κάθε άξονα (ακριβείς κινήσεις). Ο Ενσωματωμένος Αισθητήρας περιστροφών μετράει τις περιστροφές της μηχανής σε μοίρες (με ακρίβεια +/- μια μοίρα) ή πλήρεις περιστροφές (π.χ. 1 περιστροφή είναι 360 μοίρες)

Αισθητήρες/ Θύρες μηχανών Αφής Ήχου Φωτός Υπερήχων

Αισθητήρας Αφής Δίνει στο ρομπότ την αίσθηση της αφής. Δίνει στο ρομπότ την αίσθηση της αφής. Ο αισθητήρας ανιχνεύει πότε πιέζεται από κάτι και πότε απελευθερώνεται πάλι. Προγραμματίζεται η συμπεριφορά του ρομπότ. Προστίθεται σε ένα μοντέλο NXT

Αισθητήρας Ήχου Ο αισθητήρας ήχου μπορεί να προστεθεί σε ένα μοντέλο NXT και μετά να προγραμματιστεί η συμπεριφορά του μοντέλου ώστε να αλλάζει όταν ο αισθητήρας ήχου ενεργοποιείται. Ο αισθητήρας ήχου δίνει στο ρομπότ την αίσθηση της ακοής. Η ευαισθησία του αισθητήρα ήχου είναι ρυθμιζόμενη. Ανιχνεύει το επίπεδο του θορύβου και επιστρέφει την τιμή σε μονάδες ντεσιμπέλ (μέχρι 90): την υψηλή ή χαμηλή ένταση του ήχου.

Αισθητήρας Υπερήχων Δίνει όραση στο ρομπότ. Διακρίνει και αναγνωρίζει αντικείμενα, αποφεύγει εμπόδια, μετράει αποστάσεις και ανιχνεύει κινήσεις. Μετράει την απόσταση υπολογίζοντας τον χρόνο που χρειάζεται ένα κύμα ήχου να χτυπήσει ένα αντικείμενο και να επιστρέψει –σαν μια ηχώ. Μετράει την απόσταση σε εκατοστά ή ίντσες (Μπορεί να μετρήσει αποστάσεις από 0 έως 2.5 μετρά με ακρίβεια +/-3 εκατοστά). Ο αισθητήρας Υπερήχων στηρίζεται στην ίδια επιστημονική αρχή με τις νυχτερίδες. Αντικείμενα με σκληρές επιφάνειες έχουν καλύτερα αποτελέσματα σ’ αντίθεση με μαλακές επιφάνειες (απορρόφηση ήχου).

Αισθητήρας φωτός Προστίθεται σε ένα μοντέλο NXT Δίνει όραση στο ρομπότ. Διακρίνει το φως και το σκοτάδι, όπως και την ένταση του φωτός στο χώρο. Μετρά την ένταση του φωτός σε έγχρωμες επιφάνειες. Προγραμματίζεται η συμπεριφορά του μοντέλου να αλλάζει, όταν ο αισθητήρας φωτός ενεργοποιείται.

Δευτερεύον δομικά υλικά Τροχαλία Δοκοί με γωνία

Και τώρα..κάνε τη ΣΥΝΔΕΣΗ!! Πως θα κάνεις ένα ρομποτάκι να δουλέψει;; Χρειαζόμαστε ένα Λογισμικό Προγραμματισμού  Στη συγκεκριμένη περίπτωση έχουμε το λογισμικό προγραμματιμού NXT-G

Λογισμικό προγραμματιμού NXT-G Το λογισμικό έχει μια διαισθητική διεπαφή “σύρε και άφησε” (drag and drop). Γραφικό προγραμματιστικό περιβάλλον (εικονικό). Εφαρμογή προσιτή για έναν αρχάριο ΑΛΛΑ ΚΑΙ δυναμική για έναν εξειδικευμένο χρήστη. Οι παλέτες προγραμματισμού προσφέρουν όλα τα blocks προγραμματισμού που απαιτούνται για να δημιουργηθούν τα προγράμματα. Κάθε block προγραμματισμού περιλαμβάνει τις οδηγίες που το NXT μπορεί να ερμηνεύσει. Ένα πρόγραμμα δημιουργείται με συνδυασμό διαφορετικών blocks.

Το Γραφικό προγραμματιστικό περιβάλλον (ΝΧΤ 2.0)

Bee – Bot Η μελισσούλα είναι ένα εκπαιδευτικό εργαλείο/ ρομπότ που είναι ιδανικό για παιδιά προδημοτικής και πρώτες τάξεις του δημοτικού. Είναι εύκολο στον προγραμματισμό μιας και έχει μονάχα 4 εντολές προγραμματισμού – κατεύθυνσης. Ειδικοί χάρτες κάνουν τους στόχους του μαθήματος πιο ξεκάθαρους μιας και με αυτούς μπορείς να δημιουργήσεις εναλλακτικές συνθήκες μάθησης. Οι μαθητές μπορούν με αυτό τον τρόπο να μάθουν τις αρχές προγραμματισμού με στόχο να εξελιχθούν στο μέλλον.

Bee - Bot Οι μαθητές νιώθουν ευτυχείς παίζοντας με τη μελισσούλα. Οι μαθητές νιώθουν ευτυχείς παίζοντας με τη μελισσούλα. Μαθαίνουν δρώντας και αυτό γίνεται ασυναίσθητα. Ο παιγνιώδης αυτός τρόπος είναι φυσικός για τα παιδιά. Το παιχνίδι τους δίνει τη δυνατότητα να παίρνουν πρωτοβουλίες, να κάνουν λάθη και να δοκιμάζουν ξανά την ίδια διαδικασία χωρίς κατ’ανάγκη να στιγματίζονται. Η ελευθερία να δράς με την ομάδα σου δίνει άλλο νόημα στη μάθηση.

Bee - Bot Πως μπορεί το ρομποτάκι – μέλισσα να εφαρμοστεί στη διαδικασία μάθησης? Τι δυνατότητες μπορεί να προσφέρει? Σε ποια μαθήματα θα ήταν πιο κατάλληληη εφαρμογή του? Νιώθετε αρκετά ικανοί για να εφαρμόσετε το συγκεκριμένο ρομποτάκι?

Επόμενες δράσεις... Στο επόμενο μάθημα, εφόσον διαβάσετε τις σημειώσεις που θα αναρτήσω, να είστε έτοιμοι να εφαρμόσετε εσείς αυτά τα εκπαιδευτικά πακέτα/ ρομποτάκια. Ετοιμαστείτε για ένα ταξίδι στον παιδικό κόσμο που θα σας δώσει νέες βάσεις για μάθηση και διδασκαλία.

Ευχαριστώ... Θα σας δω το επόμενο Σάββατο στις 7 Φεβρουαρίου.