ΒΑΣΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... 2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 4 Η ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΗΣ ΟΘΟΝΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ... 4 Ο ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΣ ΡΟΜΠΟΤ... 5 ΤΟ ΠΑΡΑΘΥΡΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ... 5 ΤΑ ΚΟΥΜΠΙΑ ΚΑΙ ΤΑ ΜΠΛΟΚ... 6 ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ... 8 ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΤΟΥΣ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ... 9 ΚΙΝΩΝΤΑΣ ΤΟ ΡΟΜΠΟΤ ΕΜΠΡΟΣ ΚΑΙ ΠΙΣΩ... 9 ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑ... 9 Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ LOOP (ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ)... 10 ΦΤΙΑΧΝΟΝΤΑΣ ΜΟΝΟΙ ΣΑΣ ΕΝΑ ΜΠΛΟΚ... 11 ΜΙΑ ΠΡΟΚΛΗΣΗ... 11 2 Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS
ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το υλικό αυτού του μαθήματος είναι το αποτέλεσμα του προγράμματος Comenius 2007 2009 ανάμεσα στους VTI Veurne (Βέλγιο), Budai Középiskola (Ουγγαρία), ISS Deambrosis Natta (Ιταλία), Portalens Gymnasium Uddevalla (Σουηδία) και Επαγγελματικό Λύκειο Ορεστιάδας (Ελλάδα). Το 2007 τα παραπάνω σχολεία αποφάσισαν να ξεκινήσουν ένα πρόγραμμα LEGO MINDSTORMS. Ο σκοπός ήταν να κάνει τους μαθητές αυτών των σχολείων να επικοινωνούν για το πρόγραμμα αυτό, να διεξάγουν πειράματα με το LEGO NXT και εν τέλει να αναπτύξει ένα ελκυστικό υλικό μαθημάτων για μαθητές/καθηγητές. Πολύ σύντομα κάποιοι καθηγητές έδειξαν ενδιαφέρον και το LEGO NXT τους έκανε να το εισάγουν στα μαθήματά τους. Έτσι λοιπόν δημιουργήθηκαν κάποια βασικά μαθήματα έτσι ώστε να βοηθήσουν όσους ξεκινάνε με το NXT. Οι σχολικές ομαδικές ασκήσεις μας θα εισάγουν το LEGO NXT στα μαθήματα του ICT (Πρόγραμμα Πιστοποίησης δεξιοτήτων στη χρήση υπολογιστή και γνώσεων Πληροφορικής) του πρώτου έτους της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, χωρίς όμως να ασχοληθούν με τους αισθητήρες. Στο δεύτερο έτος οι μαθητές θα μάθουν πώς να χειρίζονται τους αισθητήρες και θα δοκιμάζουν πιο δύσκολες ασκήσεις με το LEGO NXT.. Στο τρίτο έτος θα αρχίσουν να χρησιμοποιούν το πρόγραμμα LabVIEW για να προγραμματίζουν το LEGO NXT. Παρακαλώ, απολαύστε το! Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS 3
ΕΙΣΑΓΩΓΗ Καταρχήν πρέπει να κατανοήσουμε αυτό το νέο περιβάλλον εκμάθησης και επίσης να ξέρουμε που βρίσκονται όλα τα απαραίτητα μέρη και κουμπιά. Η ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΗΣ ΟΘΟΝΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ Αυτή είναι η πρώτη οθόνη που θα δείτε όταν ξεκινήσετε το LEGO MINDSTORMS. Σε αυτή την οθόνη θα χρειαστεί να κάνετε μερικές επιλογές: Ξεκινήστε ένα νέο πρόγραμμα. Δώστε σε αυτό το πρόγραμμα ένα κατάλληλο όνομα. Ανοίξτε ένα αρχείο που έχει χρησιμοποιηθεί πρόσφατα. Αυτή η λειτουργία σας επιτρέπει να ξεκινήσετε γρήγορα μια άσκηση την οποία δουλεύατε πιο πριν. Αφού κάνετε την επιλογή καταλήγετε στο παράθυρο στο οποίο θα γράψουμε το πρόγραμμά μας. Θα παρατηρήσετε ότι η οθόνη αποτελείται από 3 μέρη. Τα κουμπιά Το παράθυρο προγραμματισμού Τον Εκπαιδευτή ρομπότ 4 Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS
Ο ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΣ ΡΟΜΠΟΤ Αυτό το μέρος εξηγεί τι θέλουμε να σας διδάξουμε σε αυτό το μάθημα. Επίσης παρέχει παραδείγματα ασκήσεων καθώς και πώς μπορείτε να δουλέψετε με αυτές. Είναι πολύ ενδιαφέρων μέρος σε περίπτωση που έχετε ξεχάσει κάτι. Η απλή κλίμακα Common Palette σας διδάσκει τα βασικά του προγραμματισμού του LEGO MINDSTORMS. Επεξηγεί σχετικά με τα μπλόκ προγραμματισμού τα οποία χρησιμοποιούνται συνήθως. Στην πλήρη κλίμακα Complete Palette αντιμετωπίζετε πιο εξεζητημένες ασκήσεις. Περιλαμβάνει διάφορα μπλόκ προγραμματισμού. Φυσικά αυτό είναι διασκεδαστικό για όσους έχουν ήδη αποκτήσει γνώσεις του βασικού προγραμματισμού. ΤΟ ΠΑΡΑΘΥΡΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ Το πλέγμα προγραμματισμού: Εδώ τοποθετείτε τα κουμπιά που χρειάζονται για να λύσετε το πρόβλημα. Ο Ελεγκτής: Προσφέρει την δυνατότητα να μεταφορτώσετε ένα πρόγραμμά από τον υπολογιστή σας στο NXT και να το δοκιμάσετε. Μόλις κατανοήσετε τις λειτουργίες των κουμπιών θα πρέπει να τα βάλετε στο παράθυρο προγραμματισμού με τον σωστό τρόπο. Τότε είναι που ξεκινάτε πραγματικά να προγραμματίζετε. Τώρα αποφασίζετε τι θα κάνει το ρομπότ σας. Ενώ προγραμματίζετε, θα πρέπει να κάνετε τα παρακάτω 3 βήματα: Ποιο είναι το πρόβλημα? Πως μπορούμε να αντιμετωπίσουμε το πρόβλημα αυτό? Προσπαθήστε να δείτε πώς θα προσεγγίσετε το πρόβλημα και σημειώστε το.. Πώς μπορώ να το βάλω αυτό στο πρόγραμμα? Πάντα να καθορίζετε ξεκάθαρα ποιο είναι το πρόβλημα, πριν αρχίσετε να προγραμματίζετε! Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS 5
Ο ΕΛΕΓΚΤΗΣ Όταν θέλετε να μεταφορτώσετε ένα πρόγραμμα στο LEGO NXT πρέπει να συνδέσετε το ρομπότ και τον υπολογιστή μέσω καλωδίου USB. Εκκινήστε το LEGO NXT πατώντας το πορτοκαλί κουμπί. Τώρα μπορείτε να μεταφορτώσετε το πρόγραμμα στο NXT χρησιμοποιώντας ένα από τα παρακάτω κουμπιά. Μεταφορτώστε το πρόγραμμα στο NXT. Μεταφορτώστε το πρόγραμμα στο NXT και εκτελέστε το αμέσως. Μεταφορτώστε το επιλεγμένο μέρος από το πρόγραμμα και εκτελέστε το αμέσως. ΤΑ ΚΟΥΜΠΙΑ ΚΑΙ ΤΑ ΜΠΛΟΚ Σταματήστε το πρόγραμμα το οποίο εκτελείται στο NXT σας. Το κουμπί αυτό σας δίνει πληροφορίες σχετικά με την μνήμη του NXT και τις ρυθμίσεις επικοινωνίας. Χρησιμοποιήστε το για να καταργήσετε συγκεκριμένα προγράμματα από το NXT. Πηγαίνετε στην μνήμη, επιλέξτε το πρόγραμμα που θέλετε να αφαιρέσετε και πατήστε delete. ΤΟ NXT Αν θέλετε να δουλέψετε με το NXT, πρέπει να ξέρετε τις λειτουργίες από τα κουμπιά πάνω στο ίδιο το NXT. Το πορτοκαλί κουμπί πάνω στο NXT είναι το κουμπί επιβεβαίωσης. Όταν θέλετε να επιβεβαιώσετε αυτό που εμφανίζεται στην οθόνη, πιέστε αυτό το κουμπί. Αν θέλετε να επιστρέψετε στο κεντρικό μενού, χρησιμοποιείτε το σκούρο γκρι κουμπί. Εάν θέλετε να ελέγξετε τα προγράμματα που έχετε εγκαταστήσει στο NXT, πρώτα πατήστε My files, και μετά Software files. Μετά χρησιμοποιήστε τα βελάκια για να βρείτε το πρόγραμμα που θέλετε να εκτελέσετε. Κατόπιν πατήστε το πορτοκαλί κουμπί για να το επιλέξετε. Προσφέρονται δύο επιλογές: Να διαγράψετε το πρόγραμμα πατώντας τον κάδο ανακύκλωσης. Να εκτελέσετε το πρόγραμμα πατώντας Run. 6 Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS
ΤΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ MINDSTORMS Για να είστε σε θέση να προγραμματίζετε, πρέπει να ξέρετε τι επιλογές έχετε. Όλες αυτές οι επιλογές εμφανίζονται ως κουμπιά. Συμπληρώστε παρακάτω ποια είναι η λειτουργία του κάθε κουμπιού...................... Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS 7
ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ Ένα πλήθος ασκήσεων θα μας γνωρίσει την χρήση αυτών των κουμπιών. Δεν χρειάζεται να γράψετε την επέκταση.rbt όταν εισάγετε το όνομα του αρχείου. Δραστηριότητα 1 Κάντε το NXT να παράγει ήχο. Όνομα αρχείου: sound.rbt 1. Πατήστε το κουμπί. Τώρα πατήστε το start στο παράθυρο προγραμματισμού. Το μπλόκ του ήχου θα εμφανιστεί σε εκείνο το σημείο. 2. Κάτω από το παράθυρο προγραμματισμού θα εμφανιστεί μια νέα οθόνη με το Configuration panel (πλαίσιο διαμόρφωσης). Σας επιτρέπει να προσαρμόσετε τις ρυθμίσεις αυτού του μπλόκ. Επιλέξτε έναν ήχο από τη λίστα 3. Χρησιμοποιήστε το καλώδιο USB για να συνδέσετε το NXT με τον υπολογιστή. 4. Ελέγξτε αν το NXT είναι ενεργοποιημένο και πατήστε το κουμπί. Δραστηριότητα 2 Όνομα αρχείου: display.rbt κάντε να εμφανιστεί στην οθόνη του NXT για 3 δευτερόλεπτα μια τρομπέτα 1. Πατήστε το κουμπί και τοποθετήστε το μπλόκ στο παράθυρο προγραμματισμού. 2. Στις ρυθμίσεις αυτού του μπλόκ επιλέξτε Signal (σήμα). Τοποθετήστε το σχέδιό σας στη μέση της οθόνης επιλέγοντας 35 σαν συντεταγμένη x και 22 σαν συντεταγμένη y. 3. Πρώτα επιλέξτε το κουμπί, μετά επιλέξτε το μπλόκ. Στις ρυθμίσεις στο πλαίσιο διαμόρφωσης επιλέξτε 3 δευτερόλεπτα. 4. Μεταφορτώστε το πρόγραμμα στο NXT σας και εκτελέστε το. Δραστηριότητα 3 Όνομα αρχείου: countdown.rbt Κάντε το NXT να μετρήσει αντίστροφα από το 3 στο ένα και τελειώνοντας να πει Yes. Δραστηριότητα 4 Όνομα αρχείου: sound and display.rbt Εμφανίστε στην οθόνη ένα θλιμμένο εικονίδιο και κάντε το NXT να πει Game over. 8 Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS
ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΤΟΥΣ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ Τώρα που γνωρίζετε πώς να στέλνετε εικόνες και ήχους στο NXT, ήρθε η στιγμή να κάνουμε το ρομπότ να κινηθεί. ΚΙΝΩΝΤΑΣ ΤΟ ΡΟΜΠΟΤ ΕΜΠΡΟΣ ΚΑΙ ΠΙΣΩ Δραστηριότητα 1 Όνομα αρχείου: forward.rbt Κάντε το NXT να κάνει 1 κίνηση εμπρός (forward) σε 1εναλλαγή (rotation). 1. Πατήστε το μπλόκ. Σύρετέ το στο start. 2. Βεβαιωθείτε ότι οι ρυθμίσεις για αυτό το μπλόκ θα είναι έτσι: 3. Βεβαιωθείτε επίσης ότι το καλώδιο USB συνδέει το NXT και τον υπολογιστή. 4. Μεταφορτώστε το πρόγραμμα στο NXT πατώντας το κουμπί. Δραστηριότητα 2 Όνομα αρχείου: backward.rbt Κάντε το NXT να κάνει 1 κίνηση προς τα πίσω (backward) σε 1εναλλαγή (rotation). ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑ Δραστηριότητα 3 Όνομα αρχείου: curveturn.rbt Κάντε το NXT να κινηθεί περιστροφικά 4 εναλλαγές (rotations) προς τα δεξιά. Δείτε την οθόνη και επιλέξτε τις σωστές ρυθμίσεις: Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS 9
Δραστηριότητα 4 Όνομα αρχείου: pointturn.rbt Κάντε το NXT να κάνει στροφή γύρω από τον άξονά του προς τα δεξιά και να διαγράψει ολόκληρο κύκλο. Επιλέξτε power 50. Πόσες εναλλαγές πρέπει να εισάγετε?... Δραστηριότητα 5 Όνομα αρχείου: square.rbt Κάντε το NXT προς τα αριστερά διαγράφοντας ένα τετράγωνο έτσι ώστε στο τέλος να επιστρέψει στην αρχική του θέση. Επιλέξτε power 50. Πόσες εναλλαγές πρέπει να εισάγετε έτσι ώστε να καταφέρετε μια ορθή γωνία (90 )?... Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ LOOP (ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ) Μερικά προγράμματα μπορούν να απλοποιηθούν χρησιμοποιώντας την λειτουργία loop (επανάληψης). Χρησιμοποιήστε την όταν η ίδια κίνηση χρειάζεται να επαναληφθεί πολλές φορές. Ας την δοκιμάσουμε με την δραστηριότητα 5 από το προηγούμενο κεφάλαιο. Για να κάνετε το ρομπότ να ολοκληρώσει το τετράγωνο χρειάζεται να κάνει ορθές γωνίες. Αυτό σημαίνει να κινηθεί εμπρός και να στρίψει αριστερά 4 φορές στη σειρά.. Ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα: 1. Σύρετε το μπλόκ στο παράθυρο προγραμματισμού. 2. Βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε τις παρακάτω ρυθμίσεις: 3. Τώρα σύρετε το μπλόκ μέσα στο πεδίο repeat και προγραμματίστε το να κάνει το ρομπότ να κινηθεί προς τα εμπρός με 2 εναλλαγές. 4. Ακόμη μια φορά σύρετε το μπλόκ μέσα στο repeat και προγραμματίστε το να κινηθεί αριστερά σε ορθή γωνία. Αυτό πρέπει να βλέπετε στο παράθυρο προγραμματισμού.: 5. Τώρα εκτελέστε το πρόγραμμα. 10 Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS
ΦΤΙΑΧΝΟΝΤΑΣ ΜΟΝΟΙ ΣΑΣ ΕΝΑ ΜΠΛΟΚ Είναι πιθανό μια συγκεκριμένη κίνηση να βρίσκεται σε αρκετά προγράμματα. Σε τέτοια περίπτωση ίσως να θέλετε να δημιουργήσετε ένα συγκεκριμένο κουμπί για αυτή τη κίνηση. Ας πάρουμε την περίπτωση αυτή και ας δημιουργήσουμε ένα κουμπί που θα κάνει το NXT να κινείται εμπρός για 2 εναλλαγές και μετά αριστερά σε ορθή γωνία. 1. Πρώτα δημιουργήστε τα 2 μπλόκ όπως κάνατε πριν: 2 εναλλαγές εμπρός και μετά μια στροφή προς τα αριστερά σε ορθή γωνία. 2. Τώρα επιλέξτε τα 2 μπλόκ σύροντας ένα πλαίσιο γύρω τους. 3. Πιέστε το κουμπί Create My Block στην μπάρα εργαλείων. 4. Δώστε στο μπλόκ ένα όνομα και πατήστε Next. Επιλέξτε μία εικόνα που ταιριάζει στο μπλόκ σας και σύρετέ το στο τετράγωνο στην κορυφή της οθόνης. Έπειτα πατήστε Finish. 5. Στο κάτω μέρος της μπάρας εργαλείων θα δείτε αυτό το κουμπί:. Πατήστε το και το Custom Palette θα εμφανιστεί.τοποθετήστε τον δρομέα πάνω στο κουμπί My blocks ίδιοι θα εμφανιστούν.. Όλα τα μπλόκ που φτιάξατε οι ΜΙΑ ΠΡΟΚΛΗΣΗ Για αυτή την πρόκληση θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε όλες τις γνώσεις που μόλις πήρατε. Θα κάνουμε μερικές δοκιμασίες για μαθήματα οδήγησης. Παρκάρισμα (ανάμεσα σε δύο αυτοκίνητα) Κάνοντας όπισθεν σε στενό δρόμο Παρκάρισμα (σε γκαράζ) Πρώτα, πρέπει η ομάδα σας να καταστρώσει μια διαδρομή όπως αυτή παρακάτω: Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS 11
Μερικά σχόλια σχετικά με την διαδρομή: Ο χώρος παρκαρίσματος θα πρέπει να έχει το μέγεθος του NXT + 10 εκατοστά. Το πλάτος του δρόμου πρέπει να είναι ίσο με το πλάτος του NXT + 4 εκατοστά. Το πλάτος του γκαράζ να είναι επίσης ίσο με το πλάτος του NXT + 4 εκατοστά. Ολοκληρώστε την διαδρομή έτσι: 12 Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS
Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS 13
14 Βασικά μαθήματα LEGO MINDSTORMS