Lekcja interaktywna – CZUJNIKI

Rozmowa o zmysłach człowieka i czujnikach stosowanych w robotyce

URUCHOM LEKCJĘ

Temat lekcji

Tematem lekcji jest omówienie istoty działania czujników w robocie, jako modułów dających mu możliwość odbierania sygnałów z otoczenia, oraz omówienie sposobu działania poszczególnych czujników z zestawu LOFI Robot EDUBOX.

Przygotowanie

Nauczyciel wcześniej sam przygotowuje sterownik i czujniki do pracy lub robią to uczniowie podczas zajęć, odpowiednio podłączając czujniki zgodnie z instrukcjami nauczyciela.

1. Podłącz następujące czujniki KONIECZNIE DO ODPOWIEDNICH ZŁĄCZ:

  • Przycisk do INPUT1
  • Potencjometr do INPUT2
  • Czujnik światła do INPUT3
  • Czujnik odległości do odpowiadającego mu gniazda na sterowniku

2. Połącz LOFI Brain z przeglądarką przy pomocy wtyczki LOFI Robot Extension

3. Połączenie z robotem działa TYLKO w przeglądarce CHROME

Przebieg zajęć

  • Wstęp – czas ok 5min
  • Przygotowanie czujników, podłączenie – 5min
  • Część zasadnicza – 30min
  • Podsumowanie – 5min

Komentarz nauczyciela – część zasadnicza

Poniższe punkty przedstawiają przykładowy komentarz wraz z uwagami dla nauczyciela do poszczególnych slajdów

1. Wstęp

2. Jakie zmysły mają ludzie – QUIZ

Dzięki zmysłom ludzie i inne organizmy żywe mogą odbierać sygnały z otaczającego ich świata. Czy wiecie jakie ludzie mają zmysły i co dzięki nim mogą rozpoznawać?

Zadanie

Uczeń powinien wpisać w pomarańczowe pole nazwy pięciu podstawowych zmysłów jakie posiadają ludzie.

Poprawne odpowiedzi:

  • 1. Wzrok
  • 2. Słuch
  • 3. Węch
  • 4. Smak
  • 5. Dotyk

3. Zmysły robota

Roboty mają podobne „zmysły” do ludzi, nazywamy je CZUJNIKAMI, często pełnią one podobne funkcje do ludzkich zmysłów ale mogą być też bardziej wyspecjalizowane. Spróbuj dopasować działanie czujników w robocie do odpowiadających im zmysłów.

Zadanie

Dopasowanie poszczególnych czujników do odpowiadających im ludzkich zmysłów. Poprawność poszczególnych odpowiedzi jest sygnalizowana po wybraniu.

Poprawne odpowiedzi

  • WZROK – KAMERA VIDEO
  • SŁUCH – MIKROFON
  • WĘCH – CZUJNIK DYMU
  • ZMYSŁ TEMPERATURY – TERMOMETR
  • ZMYSŁ RÓWNOWAGI – AKCELEROMETR

4. Czujniki z zestawu EDUBOX

Na naszej lekcji będziemy wykorzystywać cztery czujniki.

  • Przycisk
  • Potencjometr
  • Czujnik światła
  • Czujnik odległości

Poproś uczniów o sprawdzenie czy rozpoznają każdy z tych czujników na swoim stanowisku i czy są one poprawnie podłączone do sterownika.

5. Przycisk

Pierwszym czujnikiem, który będziemy testować jest PRZYCISK

Zapytaj uczniów w jakich urządzeniach w swoim domu znajdują przyciski? Do czego mogą one służyć?

Prezentacja

Lekcja zawiera 3 interaktywne opcje używania przycisku:

  • 1. Włącznik – przycisk możemy wykorzystywać do uruchamiania różnego rodzaju urządzeń np. lampki
  • 2. Dzwonek do drzwi – zmieniliśmy program i teraz nasz przycisk uruchamia dzwonek do drzwi
  • 3. Sterowanie grą – ponownie zmieniliśmy program i teraz nasz przycisk służy do sterowania grą komputerową.
UWAGA Zwróć uczniom na istotny fakt – używaliśmy tego samego przycisku ale zmiana programu pozwoliła nam go wykorzystywać do różnych celów – kiedy jesteś programistą to ty ustalasz jakie funkcje mają pełnić czujniki Twojego robota.

6. Potencjometr

Potencjometr to „obrotowa gałka” przy pomocy, której możemy płynnie regulować różnego rodzaju parametry.

Prezentacja

Lekcja zawiera 3 interaktywne opcje używania przycisku:

  • 1. Sterowanie jasnością światła – przy pomocy potencjometry możemy płynnie regulować jasność światła
  • 2. Sterowanie głośnością nagrania muzycznego – po zmianie programu potencjometr służy pozwala płynnie zmieniać głośność odtwarzanego nagrania
  • 3. Siła działania wentylatora – gdybyśmy potencjometr wykorzystali w konstrukcji jakiegoś rodzaju dmuchawy, moglibyśmy przy jego pomocy płynnie regulować jej moc
UWAGA Ponownie zwróć uczniom uwagę, że to od nas (od programisty/konstruktora) zależy jaką funkcję będzie pełnił potencjometr

Czujnik światła

Czujnik światła mierzy ilość światła (słonecznego lub np. z latarki),która pada na znajdujący się na nim fotorezystor (to ta mała czerwona główka z „zygzakiem”).
Kolor tła slajdu zmienia się zależnie od ilości światła (im mniej światła tym ciemniejsze tło) trzeba więc zasłonić czjujnik aby tekst slajdu stał się widoczny.

Prezentacja

Slajd zawiera jedną interaktywną prezentację – lampę włączającą się gdy jest ciemno.

Zwróć uczniom uwagę, że ten slajd zawiera tylko jedną opcję wykorzystania tego czujnika ale tak samo jak z poprzednimi, to od nas zależy jaką będzie on pełnił funkcję.

Czujnik odległości

Czujnik odległości przy pomocy fal ultradźwiękowych jest w stanie zmierzyć w jakiej odległości znajduje się obiekt umieszczony na wprost przed nim. Istota jego działania podobna jest do echolokacji występującej np. u nietoperzy i delfinów.
Jedna sonda czujnika emituje sygnał dźwiękowy a druga odbiera jego echo i zależnie od czasu opóźnienia z jakim się ono pojawia określa odległość do przeszkody.

Prezentacja

Lekcja zawiera dwie interaktywne przentacje:

  • Czujnik parkowania – możemy go spotkać w nowszych samochodach, dzięki niemu wiemy w jakiej odległości znajduje się tył samochodu od przeszkody
  • Automatycznie otwierające się drzwi – czujnik odległości wykrywa osobę zbliżającą się do drzwi i wysyła sygnał do ich otwarcia – w tym przykładzie „drzwi” otwierają się gdy odległość zmierzona przez czujnik jest mniejsza od 20cm

9. Podsumowanie

Na koniec lekcji podsumowujemy czego się nauczyliśmy przeprowadzając, krótką dyskusję z uczniami.

Przykładowe pytania:

  • Dlaczego czujniki robota podobne są do ludzkich zmwysłów? – Bo pozwalają robotowi odbierać sygnały z otoczenia, wiedzieć co się wokół niego dzieje
  • Czy każdy z czujników ma ściśle określoną funkcję – NIE – możemy zmieniać funkcję czujników tworząc do nich odpowiednie PROGRAMOWANIE
  • Jaki czujnik wykorzystalibyście do zbudowania robota omijającego przeszkody – CZUJNIK ODLEGŁOŚCI

Zadanie

Uczniowie rozwiązują quiz z trzema pytaniami. Po jego rozwiązaniu mają możliwość zagrać w grę sterując robotem na ekranie przy pomocy przycisku (strzelanie) i potencjometru (przesuwanie robota).

Poprawne odpowiedzi

  • Fale emitowane przez czujnik odległości – ULTRADŹWIĘKOWE
  • Człowiek posiada WIĘCEJ NIŻ PIĘĆ zmysłów
  • Najlepszy do sterowania głośnością będzie POTENCJOMETR

Podobne wpisy