Ενεργειακό πάρκο με Lego NXT

Το ενεργειακό πάρκο περιλαμβάνει δυο ανεμογεννήτριες και έναν ηλιακό συλλέκτη. Η πρώτη ανεμογεννήτρια περιλαμβάνει έναν κινητήρα που απλά περιστρέφει τα πτερύγια προσομοιώνοντας την κίνηση τους από τον αέρα.

Η δεύτερη ανεμογεννήτρια είναι “πιο έξυπνη” και αναζητεί την κατάλληλη ένταση του αέρα. Περιλαμβάνει έναν αισθητήρα ήχου ο (οποίος παίζει τον ρόλο του αισθητήρα του ανέμου) καθώς και δυο αισθητήρες αφής. Επίσης περιλαμβάνει και έναν δεύτερο κινητήρα στην βάση της για την περιστροφή του κορμού της δεξιά – αριστερά. Όσο δεν υπάρχει κατάλληλος αέρας η γεννήτρια περιστρέφεται δεξιά – αριστερά, με την βοήθεια και των δυο αισθητήρων αφής που λειτουργούν ως όρια. Όταν βρει κατάλληλο αέρα η περιστροφή του κορμού σταματάει και ενεργοποιούνται τα πτερύγια της.

Ο ηλιακός συλλέκτης λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο. Μπορεί να περιστρέφεται προς τα δεξιά – αριστερά χρησιμοποιώντας την ίδια βάση με την ανεμογεννήτρια, ενώ επίσης μπορεί να αλλάζει την κλίση του πάνελ με έναν δεύτερο κινητήρα και με την βοήθεια δυο αισθητήρων αφής που λειτουργούν πάλι ως όρια. Ο αισθητήρας φωτός είναι υπεύθυνος για την επιλογή της κατάλληλης θέσης του ηλιακού συλλέκτη.

  • Το σχέδιο για την περιστρεφόμενη βάση του ηλιακού συλλέκτη και της “έξυπνης ανεμογεννήτριας” την πήραμε από το ρομποτικό βραχίονα στον δικτυακό τόπο ΝΧΤ Programs.
  • Το αρχικό σχέδιο για τον πύργο της ανεμογεννήτριας μπορείτε να το κατεβάσετε από εδώ: wind turbine tower
  • Το πρόγραμμα για την “έξυπνη ανεμογεννήτρια” μπορείτε να το κατεβάσετε από εδώ: wind-turbine-STUDENTS
  • Το πρόγραμμα για τον ηλιακό συλλέκτη μπορείτε να το κατεβάσετε από εδώ: solar-students

Οι κατασκευές έγιναν από τους μαθητές του Ομίλου Ρομποτικής κατά το σχολικό έτος 2016-2017 και παρουσιάστηκαν στις εκδηλώσεις για την παγκόσμια ημέρα περιβάλλοντος που έγιναν στο νέο πάρκο της Φλώρινας.

Hand robot – μεταφέροντας αντικείμενα πάνω σε μια μαύρη γραμμή

Δραστηριότητα του ομίλου ρομποτικής στο Πειραματικό Δημοτικό Σχολείο Φλώρινας κατά το σχολικό έτος 2016-2017. 

Το ρομπότ κινείται σε μια πίστα η οποία έχει μια κυκλική μαύρη γραμμή και υπάρχουν τρεις στάσεις (pit stop) οι οποίες σημαδεύονται με κάθετες μαύρες γραμμές. Στην πρώτη στάση υπάρχει ένα τουβλάκι, το οποίο το ρομπότ μας πρέπει να μεταφέρει στην δεύτερη στάση και μετά να φτάσει πάλι στο σημείο εκκίνησης (τρίτη στάση).

Το ρομπότ αποτελεί συνέχεια του line follower που υλοποίησαν οι μαθητές σε προηγούμενη δραστηριότητα.

Μπορείτε να κατεβάσετε το σχέδιο για τον κορμό του ρομπότ (Design with two light sensors) καθώς και το σχέδιο για τον βραχίονα που τοποθετείται στην δεξιά του πλευρά (hand).

Για τον προγραμματισμό του ρομπότ εργαστήκαμε σε δύο φάσεις. Αρχικά τα παιδιά δημιούργησαν ένα πρόγραμμα το οποίο απλά κινεί το ρομπότ πάνω στην μαύρη γραμμή και το σταματάει σε κάθε στάση για 1 δευτερόλεπτο, ακολουθώντας το διπλανό φύλλο εργασίας: ΦΕ – Μεταφέροντας αντικείμενα1

Το πρόγραμμα μπορείτε να το κατεβάσετε από εδώ: pit stop

Στη συνέχεια επεκτείναμε το παραπάνω πρόγραμμα ώστε το ρομπότ να αναγνωρίζει τον αριθμό της στάσης στην οποία βρίσκεται (χρήση μεταβλητής) και να μπορεί να μεταφέρει το αντικείμενο από την στάση 2 στην στάση 3, ακολουθώντας το διπλανό φύλλο εργασίας: ΦΕ – Μεταφέροντας αντικείμενα2

Το πρόγραμμα μπορείτε να το κατεβάσετε από εδώ: hand1

Στην παρακάτω προσομοίωση στο Scratch μπορείτε να δείτε τις βασικές αρχές λειτουργίας του hand robot.

Ακολουθώντας μια μαύρη γραμμή με διαφορετικούς τρόπους

Για να φτιάξουμε και να προγραμματίσουμε ένα ρομπότ ώστε να κινείται ακολουθώντας μια μαύρη γραμμή μπορούμε να σκεφτούμε με διάφορους τρόπους. Στο πλαίσιο των συναντήσεων του ομίλου Ρομποτικής του Πειραματικού Δημοτικού Σχολείου Φλώρινας 2016-2017, εξερευνήσαμε μερικούς από αυτούς.

Η πρώτη περίπτωση που εξετάσαμε αφορά την χρήση ενός αισθητήρα φωτός μπροστά από το σώμα του ρομπότ. Μπορείτε να κατεβάσετε το σχέδιο σε μορφή LDD εδώ: Design with one light sensor.

Το ρομπότ έτσι κινείται ώστε ο αισθητήρας να βρίσκεται στο όριο της μαύρης γραμμής με την άσπρη πίστα. Θα πρέπει να αποφασίσουμε αν το ρομπότ θα κινείται δεξιά ή αριστερά της μαύρης γραμμής. Ας υποθέσουμε θέλουμε το ρομπότ να κινείται δεξιά της μαύρης γραμμής. Τότε έχουμε δυο περιπτώσεις:

  1. Αν ο αισθητήρας “βλέπει” άσπρο τότε σημαίνει πως βρισκόμαστε δεξιά της μαύρης γραμμής άρα πρέπει να κινηθούμε στρίβοντας προς τα αριστερά.
  2. Αν ο αισθητήρας “βλέπει” μαύρο τότε σημαίνει πως βρισκόμαστε πάνω στην μαύρη γραμμή άρα πρέπει να κινηθούμε στρίβοντας προς τα δεξιά.

Με αυτόν τον τρόπο το ρομπότ δεν κινείται ποτέ ευθεία, καθώς διαρκώς κινείται δεξιά – αριστερά. Το πρόγραμμα για αυτή την λειτουργία είναι αρκετά απλό και έχει μόνο ένα switch (LineFollow1).

Μπορείτε να δείτε μια προσομοίωση αυτής της συμπεριφοράς στο Scratch εδώ:

Μια άλλη προσέγγιση είναι η χρήση δυο αισθητήρων φωτός, ή στην δική μας περίπτωση ενός αισθητήρα φωτός και ενός αισθητήρα χρώματος που τον αξιοποιούμε ως αισθητήρα φωτός. Οι δύο αισθητήρες τοποθετούνται έτσι ώστε η μαύρη γραμμή να μπορεί να βρίσκεται ανάμεσα τους (Design with two light sensors).

Με αυτόν τον σχεδιασμό ο αλγόριθμος μας γίνεται ως εξής:

  1. Αν και οι δυο αισθητήρες “βλέπουν” άσπρο αυτό σημαίνει ότι η μαύρη γραμμή είναι ανάμεσα τους άρα προχωράμε ευθεία.
  2. Αν ο δεξιός αισθητήρας “βλέπει” μαύρο και ο αριστερός άσπρο, τότε στρίβουμε δεξιά.
  3. Αν ο αριστερός αισθητήρας “βλέπει” μαύρο και ο δεξιός άσπρο, τότε στρίβουμε αριστερά.

Το πρόγραμμα υλοποιείται με δύο switch (LineFollow2Sensors) και μπορείτε να δείτε μια προσομοίωση της λειτουργίας του σε Scratch εδώ:

Ρομποτικό τανκ με απομακρυσμένο έλεγχο και αυτόνομη λειτουργία

Δραστηριότητα στο πλαίσιο του Ομίλου Ρομποτικής 2016-2017. Το σχέδιο του ρομπότ είναι από το Mindstorms Podcast και έχουν γίνει μερικές τροποποιήσεις με την προσθήκη του αισθητήρα απόστασης και του αισθητήρα χρώματος. Μπορείτε να κατεβάσετε το σχέδιο σε μορφή Lego Digital Designer από εδώ: double track with sonar and color sensor

Το ρομπότ λειτουργεί με δυο διαφορετικούς τρόπους. Μπορεί να εκτελεί ένα πρόγραμμα το οποίο του επιτρέπει να κινείται αυτόνομα σε έναν λαβύρινθο ακολουθώντας μια χρωματιστή γραμμή και αποφεύγοντας παράλληλα και τους τοίχους. Το πρόγραμμα είναι αρκετά απλό και αξιοποιεί τους δυο αισθητήρες που έχουμε τοποθετήσει στο ρομπότ. Αν το ρομπότ μας βλέπει μπροστά του τοίχο τότε κινείται προς τα πίσω, αλλιώς ελέγχει τον αισθητήρα χρώματος και ανάλογα με το αν βλέπει το χρώμα της γραμμής ή την άσπρη πίστα κινείται δεξιά ή αριστερά προς τα μπροστά. Μπορείτε να κατεβάσετε το πρόγραμμα σε μορφή NXT Programming από εδώ: maze2

Ο δεύτερος τρόπος λειτουργίας είναι ο απομακρυσμένος έλεγχος μέσω μιας εφαρμογής για κινητά android που δημιουργήσαμε στο app inventor. Η εφαρμογή ελέγχει τους δυο κινητήρες του ρομπότ και μας επιτρέπει να το κινούμε σε όποια κατεύθυνση θέλουμε. Επίσης μπορεί να διαβάζει την απόσταση από τον αισθητήρα απόστασης και το χρώμα από τον αισθητήρα χρώματος και να τα εμφανίζει στην οθόνη του κινητού μας. Μπορείτε να κατεβάσετε τον κώδικα της εφαρμογής για το app inventor από εδώ: TankRobot

Η κατασκευή και ο προγραμματισμός παρουσιάστηκαν από τους μαθητές του ομίλου μας στο 7ο Μαθητικό Φεστιβάλ Ψηφιακής Δημιουργίας.

Ρομποτικο λουλούδι που θέλει πότισμα και ήλιο

Στο πλαίσιο των συναντήσεων του ομίλου εκπαιδευτικής ρομποτικής του Πειραματικού Δημοτικού Σχολείου Φλώρινας κατά το σχολικό έτος 2015-2016, οι μαθητές και οι μαθήτριες που συμμετείχαν, κατασκεύασαν και προγραμμάτισαν ένα ρομποτικό λουλούδι το οποίο θέλει νερό και ήλιο.

Το βασικό κομμάτι της κατασκευής έγινε με στοιχεία Lego NXT και στη συνέχεια ενσωματώθηκε σε μια ειδική μακέτα η οποία είχε μια δεξαμενή για το νερό, φλοτέρ και σύστημα απορροής με καλαμάκι. Η συμπεριφορά του λουλουδιού έχει ως εξής:

  • Όσο η δεξαμενή είναι άδεια από νερό το λουλούδι έχει κλειστά τα πέταλα του και δεν κάνει τίποτα.

  • Μόλις ρίξουμε νερό στην δεξαμενή ανεβαίνει η στάθμη και το φλοτέρ ειδοποιεί το λουλούδι να ανοίξει τα πέταλα του.

  • Το νερό της δεξαμενής σιγά σιγά αδειάζει από το σύστημα απορροής με το καλαμάκι.

  • Όσο η στάθμη του νερού έχει σηκωμένο το φλοτέρ, το λουλούδι έχει ανοιχτά πέταλα και ελέγχει αν υπάρχει φως.

  • Αν δεν υπάρχει πολύ φως τότε περιστρέφεται δεξιά-αριστερά μέχρι να βρει κάποιο φωτεινό σημείο οπότε και σταματάει την περιστροφή του.

Η κατασκευή περιλαμβάνει 2 κινητήρες. Ο ένας ελέγχει το άνοιγμα και το κλείσιμο από τα πέταλα του λουλουδιού και ο άλλος την περιστροφή του. Επίσης περιλαμβάνει έναν αισθητήρα φωτός, έναν αισθητήρα απόστασης (για να ελέγχονται τα όρια περιστροφής δεξιά-αριστερά) και έναν αισθητήρα αφής ο οποίος πιέζεται από το φλοτέρ.

Η κατασκευή παρουσιάστηκε από τα παιδιά του ομίλου στις εκδηλώσεις European Maker Week 2016.

Σχέδια στο Lego Digital Designer και πρόγραμμα στο NXT Programming