OP VK Spolupráce se základními školami - Modul Dílenská praxe

Verze z 1. 1. 2013, 21:48

Představení modulu

V tomto modulu se seznámíme s robotem NXT, který se naučíme ovládat tak, aby nás poslouchal a byl schopen plnit zadané úkoly pro plnění jednoduchých "robotích" misí.

Představení robota:

Robot obsahuje několik částí.

Inteligentní NXT kostka:

• Toto zařízení je mozkem celého NXT.
• Zařízení disponuje:
  • port USB 2.0
  • komunikační technologie Bluetooth v2.0+EDR 26MHz
  • 4x vstupní port
  • 3x výstupní port
  • 32-bit mikroprocesor ARM7
  • AT91SAM7S256
  • 48 MHz, 256 kB FLASH, 64 kB RAM
  • 8-bit mikroprocesor ATmega48
  • 8 MHz,4 kB FLASH, 512 B RAM

Bluetooth možnosti:

• Nahrávání programů z PC
• Umožňuje přehrávání programů mezi NXT
• Předávání povelů mezi NXT (Master – slave tj. jeden řídí až 3 další)
• Ovládaní pomocí PDA
• Mobilní telefon jako dálkový ovladač
• Video kamera

Čidla:

základní

1. Dotyku (touch sensor) - slouží k zišťování překážek před NXT
2. Zvuku (sound sensor) - měří sílu zvuku 0-100%, rozpoznává tóny
3. Světla (light sensor) - čte světelnou intenzitu okolí
4. Ultrazvuku - slouží k měření vzdálenosti

lze dokoupit

• Senzor magnetického pole
• Senzor akcelerace
• Gyroskop Tutorial: NXT Segway with NXT-G Tutorial: NXT Segway with RobotC

více

SW:

NXT-G

• Základní grafické vývojové prostředí
• Odvozeno od National Instruments’ LabView
• Výborné pro rychlé programování - vynikající nejen pro studenty API SPŠ a VOŠ, ale také pro začátečníky
• Obsahem NXT-G je i výborně zpracovaná nápověda, pomocí které lze se naučit základní pohyby a funkce NXT

• http://support.dce.felk.cvut.cz/roboti/index.php?sekce=home&id=nxtg

Výukové materiály

Pracovní listy

• 

  1) Spusťte SW LEGO® MINDSTORMS® NXT

• 

  2) Shlédněte výukový program

Úkol č.1: Práce s SW

Zadání: Seznamte se s programem LEGO® MINDSTORMS® NXT

Postup:

1) Spusťte SW LEGO® MINDSTORMS® NXT

2) Shlédněte výukový program:

3) Vyzkoušejte jednotlivé funkce programu např.:

• Start nového programu
• Výběr bloku pohybu
• Přepnutí na jinou paletu
  • Common
  • Complete
  • Custom
• Uložení programu
• Vyvolání nápovědy
• Ukázání My portal
• Vyzkoušení Pointer Tool, Pan Tool

4) Modifikujte dle vlastní volby blok pohybu

Úkol č.1: Práce s SW

Zadání: Seznamte se s programem LEGO® MINDSTORMS® NXT

Postup:

1) Spusťte SW LEGO® MINDSTORMS® NXT

2) Shlédněte výukový program:

3) Vyzkoušejte jednotlivé funkce programu např.:

• Start nového programu
• Výběr bloku pohybu
• Přepnutí na jinou paletu
  • Common
  • Complete
  • Custom
• Uložení programu
• Vyvolání nápovědy
• Ukázání My portal
• Vyzkoušení Pointer Tool, Pan Tool

3) Vyzkoušejte jednotlivé funkce programu např.:

4) Modifikujte dle vlastní volby blok pohybu

Úkol č. 2: Jízda

Zadání: Vytvořte program pro časově neomezenou jízdu robota NXT vpřed.

Postup: 1. Sestavte robota pro jízdu (kolový, pásový) 2. Spusťte SW LEGO® MINDSTORMS® NXT 3. Vyberte blok motoru 4. Nastavte parametry tak, aby se motor pohyboval vpřed 5. Zapněte robota oranžovým tlačítkem 6. Nahrajte program do robota a vyzkoušejte

Řešení:

Nastaveno: • Port: B,C - zapnuty jsou porty B a C, do kterých jsou připojeny motory • Direction: dopředu • Steering: 50:50 – jízda bude pokud možno rovně • Power: 75%, rychlost bude na 75% celkového výkonu • Duration: Neomezeně -

Vytvořili jste dle nastavených parametrů program pro neomezenou jízdu robota vpřed. Robot by tedy měl jet neomezeně, ale po určité době se zastaví. Nevíte proč? Vyzkoušejte a pokuste se vysvětlit.

Úkol č. 3: Otočka

Zadání: Vytvořte program pro jízdu robota NXT vpřed, po určité době se zastavil, otočil o 180° a vrátil zpět

Postup: 1. Sestavte kolového robota 2. Spusťte SW LEGO® MINDSTORMS® NXT 3. Vyberte blok motoru a nastavte parametry tak, aby se motor pohyboval vpřed po dobu 3 sekund

4. Přidejte blok, kterým se robot zastaví

5. Dalšími motorovými bloky se postarejte o to, aby se motory otáčely v protisměru – tím se robot otočí okolo své osy. Pohyb nastavte neomezený. 6. Nyní bude muset být přidán čekací blok, kterým se experimentálně nastaví doba, kterou se bude robot otáčet okolo vlastní osy

7. Posledním blokem se robot vrátí zpět na místo, odkud vyjel 8. Nahrajte program do robota

Řešení:

Úkol č. 4: Jízda vpřed s omezením jízdy senzorem dotyku

Zadání: Vytvořte program pro jízdu robota NXT vpřed časově omezenou pouze dotykem čidla

Postup: 1. Sestavte robota pro jízdu (kolový, pásový) 2. Spusťte SW LEGO® MINDSTORMS® NXT 3. Vyberte blok motoru 4. Nastavte parametry tak, aby se motor pohyboval neomezeně vpřed 5. Přidejte blok modulu čekající na stisk senzoru dotyku 6. Nahrajte program do robota

Řešení:

Nastaveno:

• Port: B,C - zapnuty jsou porty B a C, do kterých jsou připojeny motory
• Direction: dopředu
• Steering: 50:50 – jízda bude pokud možno rovně
• Power: 75%, rychlost bude na 75% celkového výkonu
• Duration: Neomezeně - robot by mohl jet neomezeně ale po určité době zastaví

Lze vyzkoušet i ostatní robotická čidla např. čidlo ultrazvuku, světla apod.

Úkol č. 5: Jízda vpřed či vzad v závislosti na čidle dotyku

Zadání: Vytvořte program pro jízdu robota NXT tak, aby jízda byla ovlivňována stiskem tlačítka

Postup: 1. Sestavte robota pro jízdu (kolový, pásový) 2. Spusťte SW LEGO® MINDSTORMS® NXT 3. Vyberte blok Loop, který nám zabezpečí opakování cyklu 4. Dále vyberte blok Switch s volbou dle stisku tlačítka

5. Nastavte parametry tak, aby se motor pohyboval vpřed a po stisknutí tlačítka se začal pohybovat vzad 6. Nahrajte program do robota

Řešení:

Úkol č. 6: Jízda vpřed v uzavřeném prostoru

Zadání: Vytvořte program pro jízdu robota NXT vpřed. Pokud se přiblíží k překážce na vzdálenost 20 cm, zacouvá a otočí se úhel 160 cm a bude pokračovat v jízdě

Postup: 1. Sestavte robota pro jízdu (kolový, pásový) 2. Spusťte SW LEGO® MINDSTORMS® NXT 3. Vyberte blok motoru 4. Nastavte parametry tak, aby se motor pohyboval neomezeně vpřed 5. Přidejte blok modulu čekající na stisk senzoru dotyku 6. Nahrajte program do robota

  Řešení: Celý program je umístěn v časové smyčce.

Blok motoru je nastaven tak, aby robot jel neustále dopředu omezen jen kontrolou čidla vzdálenosti. Zde je použito ultrazvukové čidlo nastavené tak, aby se robot mohl přiblížit k překážce pouze na vzdálenost 20 cm.

Následně se pohyb zastaví

  Robot vycouvá

Otočí se o 160° a celý děj se znovu opakuje

Úkol č. 7: Klikatice

Zadání: Vytvořte program tak, aby se robot NXT pohyboval po klikaté dráze vpřed.

Postup: 1. Sestavte robota pro jízdu (kolový, pásový) 2. Spusťte SW LEGO® MINDSTORMS® NXT 3. Vyberte časovou smyčku a následně blok motoru 4. Nastavte parametry tak, aby se motor B pohyboval s jinou silou než motor C a oba časově omezeně na 1 sec.

5. Pak přidejte opět blok motoru a to tak, aby se prohodila síla pro oba dva motory. 6. Přidejte blok se stejným časovým zpožděním jako v první variantě 7. Nahrajte program do robota

Řešení:

Doporučená literatura:

http://wiki.sps-pi.com/index.php/NXT

ORTOP – Oregon Robotics Tournament and Outreach Program [online]. c2010 [cit. 2010-05-15]. Essentials. Dostupné z WWW: http://www.ortop.org/NXT_Tutorial/html/essentials.html

Odkazy a kontakty: http://legoengineering.com/library/cat_view/28-code/33-lego-mindstorms-nxt-software.html?start=10

Použité zdroje informací: NXT uvnitř: http://noeticbrainwaves.blogspot.cz/2010/07/mindstorms-nxt-screen-fix.html

Stavební návod robota NXT: http://wiki.sps-pi.com/index.php/NXT#Building_Instructions

Metodické listy

Diskusní fórum

Odkazy a kontakty:

Maturitní práce Roberta Zelenky: Zpracování a praktické ověření instruktážních úkolů pro robota NXT