LEGO MINDSTORMS EV3 I aste (algajatele) Ramon Rantsus 26-27.10.2017 Põlva

KOHUSTUSLIK OSA Käesolevat koolitusi finantseerib Hariduse ja Infotehnoloogia Sihtasutus (HITSA) “Kaasaegse ja uuendusliku õppevara arendamine ja kasutuselevõtt“ 2014-2020.1.03.15-0001

SISSEJUHATUS Üldine korraldus Tutvustav ring Nimi Kust pärit Mis kokkupuude robootikaga?

LEGO LEGO – “leg godt” – mängi hästi Loodud 1932 – Ole Kirk Christiansen Asukoht: Billund, Taani Maailma mänguasjade tootjate esi viie hulgas Eestis omab hariduslikke robootika vahendeid üle 300 haridusasutuse (sh lasteaiad) Töö on huviringides, vähemal määral õppeainetes Mehhatroonika ja robootika valikaine. Robootika LTT ainetes Võistlused, koostööprojektid FIRST® LEGO® League, RoboMiku lahing, Robotex ja kohalikud võistlused Tugi: MTÜ Robootika, Tartu Ülikool, Pedagogicum, TTÜ, Vaata Maailma jne Mida tähendab LEGO?

EV3 LÜHITUTVUSTUS

AKU Mahtuvus 2050 mAh Laadimisaeg – alla nelja tunni Võimalik kasutada ka AA patareisid

ANDURID

MOOTORID Sisseehitatud reduktor, mis võimaldab kiiruse vähendamist ja pöördemomendi suurendamist Suur täpsus (pööreteandur 1°) Baaskomplektis 2 suurt ja 1 keskmine mootor

Indikaatortuled Punane põleb – Käivitumine, uuendamine, sulgemine Oranž – Häire, valmisolek Roheline põleb – valmisolek Oranž vilgub – Häire, töös Roheline vilgub – programm töötab Punane vilgub – Hõivatud Punane põleb – Käivitumine, uuendamine, sulgemine Punane vilgub – Hõivatud Oranž – Häire, valmisolek Oranž vilgub – Häire, töös Roheline põleb – valmisolek Roheline vilgub – programm töötab

EV3 pordid 4 mootori porti 4 andurite porti Mälukaardi pesa USB A-pesa robotite ahelühendamiseks (Daisy chain) Anduripordid, mootoripordid, kõlar, USB ja SD kaart

Toiteallika tähelepanekud Ärge kasutage erinevaid akusid Eemaldage akud, kui EV3 pole kasutuses Ärge kasutage kahjustatud akusid Ärge laadige patareisid! Säästlik aku kasutamine Vähendage helitugevust Kasutage „unerežiimi“ Lülitage sinihammas ja WiFi välja, kui neid vaja pole Ärge hoidke mootoreid pinge all, kui pole tarvis Laadige enne suvepuhkust akud täielikult täis!

EKRAANIPILT Kontrolleri nimi USB ühenduse märk Juhtmeta ühenduse ikoonid Aku täituvus 1 – Tühistamise nupp 2 – OK nupp 3 – Navigeerimise nupud Sinihammas aktiveeritud aga pole nähtav ega ühendatud; Aktiveeritud ja nähtav aga pole ühendatud; Aktiveeritud ja ühendatud teise seadmega; Aktiveeritud, ühendatud ja nähtav; WiFi aktiveeritud aga pole ühendatud; Aktiveeritud ja ühendatud

PROGRAMMEERIMINE

PROGRAMMEERIMINE

PROGRAMMEERIMINE

PROGRAMMEERIMINE Kogu EV3 programmeeerimiskeskkonna mootoriks on tööstustes laialt kasutatav visuaalprogrammeerimiskeel LabView (näide LabView programmist)

ÜLESANNE Programmeerida robot kasutades kontrollerisisest programmeerimist (Brick programm): 1. sõidaks otse 5 sekundit 2. sõidaks otse 5,75 sekundit 3. sõidaks otse kuni takistuseni kasutades sonarit (e. kaugusandurit) Brick programm koha leiate roboti kontrolleri sees ülevalt kolmandast menüüst. Alguses on ette antud kohe programmi käivitamise nupp ja lõpetamise nupp ning nende vahele saab hakata siis ehitama programmi. Uue ploki lisamiseks tuleb alguse ja lõpu ploki vahel klõpsata üles nuppu ja sealt valida õige plokk. NB! Plokke on seal päris palju, mitte need 7, mida kohe näeb. Kui olete soovitud ploki valinud, siis programmis selle ploki peale minnes ja vajutades keskmist OK nuppu saate plokki vajadusel muuta! Ploki kustutamiseks tuleb olla ploki peal, seejärel vajutada üles nuppu ja sealt valida prügikasti ikoon!

ÜLESANNE 1 Programmeerida robot kasutades EV3 tarkvara: sõidaks otse 2 rattapööret ja sõidaks vasakule 3 rattapööret 3 pööret 2 pööret

ÜLESANNE 2 Programeerida robot sõitma ruudukujuliselt

ÜLESANDE 2 - lahendus Üks võimalik lahendus oleks kasutada tsüklit!

HELIANDUR (NXT heliandur) Mõõdab helirõhku (helitugevus) detsibellides Mõõtevahemik 0-100 Saab kasutada NXT heliandurit (EV3 kahjuks kaasas pole) Helirõhk detsibellides Heli tekitaja 160 Tekitab inimesele füüsilis vigastusi 90 Vali heli 80 Karjumine 70 Kõne 60 Kontor/rääkimine eemal 50 Vaikne eluruum

ÜLESANNE 3 Programmeerida robot nii, et ta pööraks plaksu (või tugeva heli) peale

ÜLESANNE 3.1 Programmeerida robot nii, et ta pööraks plaksu peale iga kord, kui uuesti plaks käib (Vihje: TSÜKKEL)

ÜLESANDE 3, 3.1 lahendused Kasutada võib Wait plokki ja see panna ootama tugevat heli  NXT Sound Sensor Seejärel kogu asi panna tsüklisse

ÜLESANNE 4 Programmeerida robot nii, et ta pööraks heli muutuse peale. Valige selleks NXT Sound Sensor – Change – dB Heli muutuse tase valige ise

ÜLESANDE 4 - lahendus Valige Wait  NXT Sound Sensor – Change – dB

PUUTEANDUR Töötab tavalise lüliti põhimõttel Kolm positsiooni Anduri otsas LEGO ristpesa

ÜLESANNE 5 Koosta programm kasutades puuteandurit: 1. sõida kuni takistuseni ning peatu

ÜLESANNE 5.1 Koosta programm kasutades puuteandurit: 1. sõida kuni takistuseni 2. keera ümber ja hakka tagasi sõitma 3. sõida niikaua kuni kõlab tugev heli (nt plaks)

VALGUSEANDUR Vastuvõttev diood Valgustav diood Sisaldab väljalülitatavat valgusdioodi Võimaldab mõõta pinnalt tagasipeegelduvat või ümbritsevat valgushulka ruumis Võimaldab mõõta 7 värvi Vastuvõttev diood Valgustav diood

ÜLESANNE 6 Programmeerida robot sõitma otse kuni musta jooneni *Programmeerida robot, mis väldib laualt maha sõitmist

ÜLESANNE 6.1 Programmeerida robot sõitma kahe riba vahel, nii et jõudes esimese ribani robot peatub ja sõidab tagasi kuni teise ribani ja siis teeks mingit heli!

ULTRAHELIANDUR EHK SONAR Mõõtevahemik 3-250 cm Sisaldab andmete töötlemiseks mikroprotsessorit Mida suurem objekt, seda täpsemalt töötab Täpsus 1 cm Suudab tuvastada teisi sonareid SIGNAAL OBJEKT SIGNAAL Kaugus kuni 2,5m

ÜLESANNE 7 Programmeerida robot nii, et see peatuks takistusest 30cm kaugusel Ehitada ja programmeerida robot, mis peatub klotsi ees ja seejärel haarab selle endaga kaasa!

ÜLESANNE 7.1 Programmeerida robot nii, et see sõidaks mööda tuba ringi ning väldib takistusi sonari abiga

ÜLESANNE 7.2* Tehke ultraheli peal töötav plaksurobot*

GÜRO ANDUR Suudab mõõta roboti pööramise kiirust ja nurka Võimalik teha täpselt keeravaid ning tasakaalu hoidvaid roboteid Nurga mõõtmise täpsus ± 3º Keeramise maksimaalne kiirus 440 º/s Näitena kasutada Gyroboy robotit Kaugus kuni 2,5m

ÜLESANNE 8 Pane robot güroanduri järgi keerama täpselt 90 kraadi * Güroanduri „float“, mis see on? * Pange robot sõitma ruutu güro anduri abil Güroanduri float, ehk jooksmine on see, kui güro andur ei oma kohapeal seistes ühte väärtust vaid kasvatab seda koguaeg. „Anomaalia“ on tingitud sellest, et güro anduriga varustatud robot oli sisselülitamisel liikumises ja seeläbi läheb güro andur nn jooksma. „Jooksust“ lahti saamiseks tuleks robot panna stabiilsele pinnale. Võtta güroanduri juhe anduri küljest ja see sinna tagasi panna võimalikult vaikselt, et robot ei liiguks. Güro anduri „jooksu“ saab näha kontrolleri sees, ülevalt kolmas menüü ja Port View!!!!

ÜLESANNE 9 Lüliti (Switch) – Puuteandur all – kassi hääl, puuteandur üleval – koera hääl! Pange robot sõitma helianduri järgi: Kui heli valjusus on madalam või võrdne 80 dB – sõidab robot otse Kui heli valjusus on kõrgem 80 dB – pöörab robot järsult paremale

ÜLESANNE 10 Pange robot joont järgima Selleks valige näidislahendus EV3 programmist Robot Educator sektsioonist. Robot Educator’i leiate EV3 programmi esimesest aknast ehk Lobby’st.

ÜLESANNE 11 - Linnaläbimine Programmeerida robot läbima mängulinna Linna võib läbida nii roboti pöördeanduri järgi või kasutades eelpoolõpitud andureid. NB! Kellel linnaläbimise matt on puudu, see võib ehitada käepärastest vahenditest lihtsalt raja, mida robot peab siis sõitma. START FINIŠH

ÜLESANNE 12 - paralleelprogramm Autoalarm: robot teeb heli, kui robotit puudutada (katsuda puuteandurit!) Liiga lähedale minna (kaugusandur) Valju heli teha (heliandur) Robotit üles tõsta (valguseandur) Iga töö on eraldi harus

ÜLESANNE 13 - ekraan Kuvage roboti ekraanil naerunägu! Selleks kasutame ekraaniplokki (ActionDisplay plokk) Paremalt valgest kastikesest saab valida eelsisestatud pilte)

ÜLESANNE 14 Teha robot, mis kuulaks ümbritsevat heli. Kui ruumis on vaikne, näitab robot ekraanil rõõmsat nägu, kui ruumis on liiga suur müra, näitab robot ekraanil kurba nägu. Kui heliandurit ei ole, siis kasutada puuteandurit (puuteandur all -> naerunägu) (puuteandur üleval-> kurb nägu)

ÜLESANNE 14 (VIHJE) Esimesena võib programmi lisada lüliti (switch) ning määrata juhtorganiks (control) heliandur. Samas võib ka määrata helitaseme. Järgmiseks märgi mida teha kui ruumis on vaikne Robot näitab rõõmsat nägu Robot näitab kurba nägu

ÜLESANNE 15 Kirjutage ekraanile tehe 1+1=2 Kirjutage ekraanile tehe 12345+54321= NB! Vastuse peab arvutama robot ise! NB! Ekraanil peab näha olema nii tehe kui ka arvutatud vastus! Mida teeb ekraaniploki juures kustutuskummisarnane ikoon? (Clear screen)

ÜLESANNE 16 Väljastame ekraanile anduri näidu! (Kollane anduri plokk) Väljastame ekraanile anduri näidu koos ühikuga! Selleks tutvume ekraani plokiga! Näide: Kaugus on <näit> cm

ÜLESANNE 16 - lahendus

ÜLESANNE 17 – Ekraani koordinaadid Kasuta „X“ tähte sümbolina. Näita ekraanil kauguse muutmist „X“ tähe abil. Kasuta kaugusanduri näitu sisendina Mida suurem on kaugus, seda rohkem paremale liigub „X“ täht ekraanil. „X“ tähe algpositsioon on vasakul keskel.

ÜLESANNE 18 – Animatsioon Programmeerida oma esimene animatsioon. Kasutada võib nii EV3 etteantud pilte kui ka ise joonistada. Animatsiooni pikkuseks võiks olla min 20 sekundit Animatsioonil peab olema nn püant

ÜLESANNE 19 – Vahemik (Range) Loogika ja vahemik Tehke robot, mis passiks inimest. Kui inimene on andurist 30 – 40 cm kaugusel, siis robot ootab kohapeal kui inimene tuleb lähemale, siis robot taganeb kui inimene läheb kaugemale, siis robot sõidab lähemale

ÜLESANNE 20 – Suvaline arv (Random) Tehke robot: Sõida takistuseni (puuteandur või sonar) Tagurda Keera suvalises suunas, suvalise kiirusega Tegevus kordub lõpmatult (ehk mine punkti 1) Kas midagi saab veel suvaliselt teha?

ÜLESANNE 21 – Tsükli katkestamine Robot sõidab ruudukujuliselt Ruudu küljepikkus on 3 rattapööret Ruudu sõitmine on pidev (kordus) Kui roboti ette ilmub takistus, siis robot peab sõitmise koheselt katkestama. Kaks võimalust tsükli katkestamiseks: Tsükli enda jätkamise tingimus on seatud kauguseanduri järgi Kasutada tsükli katkestamist

METOODIKA Töö toimub paarides Mõned ülesanded vajavad suuremaid gruppe Enamasti üks õpilane programmeerib, teine ehitab Tunnid on paaris Robot on vahend probleemide lahendamiseks, mitte objekt

METOODIKA Ülesanne peab olema isiklik, omama tähendust Tekib huvi ise teha Satutakse reaalsete probleemide ette, millele lahendusi otsides rakendatakse ka teistes koolitundides õpitut, sest selleks tekib reaalne vajadus Kogu protsess tuleb dokumenteerida ning teha järeldusi - reflektiivsus Õpetajale jääb juhendaja roll

METOODIKA – reeglid klassiruumis Juhend mehhatroonika ja robootika kursuselt Praktilise osa õpetajaraamat (LEGO) – lk. 2 – 3 Miski ei tööta esimesel korral Eksperdid 5 reegel Küsi klassist abi Google  Robootika.ee -> kontaktid Ruumi kohandamine Õppetöö korraldus

METOODIKA üldiselt Avastusõpe Individuaalne juhendamine Probleemipõhine õpe Võistluspõhine õpe

MATERJALID Metoodika läbi juhendaja Sven Hendrikson silmade http://www.nutilabor.ee/juhendajale/ -> Metoodika Robootika.ee veebis http://www.robootika.ee/ Kasulikku  Õppematerjalid Mehhatroonika ja robootika valikkursus http://robootika.ee/lego/moodle/ Sisene külalisena Salasõna - koolirobot ATI lõputööd - http://comserv.cs.ut.ee/forms/ati_report/ Vaata Maailma lehel erinevad ülesanded – www.nutilabor.ee

MATERJALID FIRST LEGO League programmi info www.robootika.ee/flleesti ja https://www.facebook.com/FLLEstonia/ FIRST LEGO League Jr. programmi info www.robootika.ee/jrfll ja https://www.facebook.com/jrfllestonia/ Robootika tegemised youtube kanalis -> Robootika Eesti või https://www.youtube.com/channel/UCmXHlIMjvzO8exJzZBEdTAw/videos Neid soovitame kindlasti ka lastele näidata, seal videod nii FLL programmidest kui ka RoboMiku lahingust!

MIDA OLEME ÕPPINUD? 4 andurit – puute, heli, valgus ja ultraheli 3 väljundporti – 3 suure täpsusega servomootorit LEGO EV3 programmeritav juhtblokk Ühendusvõimalus nii USB kui Bluetooth abil

Koolirobootika e-maili listid? Eesti koolirobootika ja FIRST LEGO League e-maili list: http://lists.ut.ee:8888/wws/subrequest/org.robootika.koolirobot Eraldi WeDo ja FIRST LEGO League Jr. programmi kohta on e-maililist selline: http://lists.ut.ee:8888/wws/subrequest/jrfll