Εισαγωγή στη Ρομποτική και τον Προγραμματισμό με τη χρήση του ρομπότ Thymio & του λογισμικού Aseba

Transcript

1 5 ο Πανελλήνιο Επιστημονικό Συνέδριο Ένταξη και Χρήση των ΤΠΕ στην Εκπαιδευτική Διαδικασία Εισαγωγή στη Ρομποτική και τον Προγραμματισμό με τη χρήση του ρομπότ Thymio & του λογισμικού Aseba Κόμης Βασίλης Δημοπούλου Αθανασία Θεοδωροπούλου Ιωάννα Ζιάτα Χριστίνα Μισιρλή Αναστασία Τσοβόλας Σπύρος Δαπόντες Νίκος Παιδαγωγικό Τμήμα Ανώτατη Σχολή Παιδαγωγικής και Τεχνολογικής Εκπαίδευσης Αθήνα, 23 Απριλίου 2017

2 Φύλλο εργασίας Εργαστηρίου Thymio II Δραστηριότητα 1 Τα χρώματα και οι 6 προ-προγραμματισμένες συμπεριφορές του ρομπότ ΧΡΩΜΑ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΟΥ ΠΑΡΑΤΗΡΕΙΤΑΙ ΜΕΡΗ ΠΟΥ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΠΡΑΣΙΝΟ Φιλική Ακολουθεί ένα αντικείμενο μπροστά του. Αν το αντικείμενο είναι πολύ κοντά, υποχωρεί. ΚΙΤΡΙΝΟ Εξερευνητική Εξερευνά τον κόσμο, αποφεύγοντας τα εμπόδια ΚΟΚΚΙΝΟ ΜΠΛΕ Φοβητσιάρικη Προσεχτική Υποχωρεί όταν εντοπίζει εμπόδια. Αντιδρά σε κουνήματα, χτυπήματα, πτώσεις, απότομες επιταχύνσεις και κλίσεις. Αντιδρά σε ήχο. 2 ήχοι σταματάει / ξεκινάει 1 ήχος στρίβει / ευθεία 3 ήχοι κύκλο ΤΥΡΚΟΥΑΖ Ερευνητική Ακολουθεί μαύρη γραμμή. ΜΩΒ Υπάκουη Υπακούει στις εντολές που δίνονται από τα πλήκτραβέλη. 1

3 Δραστηριότητα 2 Βασική λειτουργία Πλοήγηση του ρομπότ με το πιλοτήριο Λογικές πράξεις Ή / ΚΑΙ α) Να δημιουργήσετε ένα πρόγραμμα ώστε, αν πατηθεί το καθένα από τα 4 πλήκτρα-βέλη (ΛΟΓΙΚΟ Ή), το ρομπότ Thymio να κινείται προς την αντίστοιχη κατεύθυνση, ενώ, αν πατηθεί το κεντρικό-κυκλικό πλήκτρο, το ρομπότ Thymio να ακινητοποιείται. β) Να δημιουργήσετε ένα πρόγραμμα ώστε, αν πατηθούν το αριστερό και το δεξί πλήκτρο-βέλος (ΛΟΓΙΚΟ ΚΑΙ), να εμφανίζονται διαφορετικά χρώματα στο πάνω και στο κάτω μέρος του ρομπότ αντίστοιχα, ενώ, αν πατηθεί το κεντρικό-κυκλικό πλήκτρο, να σβήνουν όλα τα φώτα. γ) Να δημιουργήσετε ένα πρόγραμμα ώστε, αν πατηθεί το μπροστινό ή το πίσω βέλος (ΛΟΓΙΚΟ Ή), το ρομπότ να κινείται μπροστά ή πίσω αντίστοιχα. Δραστηριότητα 3 Αισθητήρες απόστασης μπροστά και πίσω α) Να δημιουργήσετε κατάλληλο πρόγραμμα ώστε αν το ρομπότ Thymio ανιχνεύσει το δάχτυλό σας μπροστά ή πίσω να κινείται προς τα εμπρός ή πίσω αντίστοιχα και να ακινητοποιείται όταν δεν ανιχνεύει τίποτα. Αισθητήρες απόστασης εδάφους β) Να δημιουργήσετε κατάλληλο πρόγραμμα ώστε το ρομπότ με το πάτημα του μπροστινού πλήκτρου να κινηθεί προς την άκρη του γραφείου, αλλά να μην πέσει. Ακολούθηση μαύρης γραμμής γ) Ποια συμπεριφορά του ρομπότ Thymio ακολουθεί μια μαύρη γραμμή στο έδαφος; (Χάρτης 1) δ) Να δημιουργήσετε εσείς κατάλληλο πρόγραμμα ώστε το ρομπότ Thymio να ακολουθεί μια μαύρη γραμμή στο έδαφος. Αν δεν υπάρχει γραμμή, τότε να ακινητοποιείται. Να αποθηκεύσετε το πρόγραμμα με όνομα program01. Στη συνέχεια να τοποθετήσετε το ρομπότ Thymio πάνω σε φύλλα με στροφές και να παρατηρήσετε αν λειτουργεί σωστά το πρόγραμμά σας με διαφορετικές ταχύτητες. ε) Να τροποποιήσετε το πρόγραμμα που ακολουθεί γραμμή (program01) έτσι ώστε το ρομπότ Thymio να κινείται το μισό πάνω στην εσωτερική πλευρά της γραμμής και το άλλο μισό πάνω στη λευκή εσωτερική επιφάνεια του Χάρτη 1. Να αποθηκεύσετε το πρόγραμμα με όνομα program02. 2

4 Δραστηριότητα 4 Προχωρημένη λειτουργία Χρονόμετρο α) Πόσα δευτερόλεπτα θα μετρήσει το χρονόμετρο του Thymio; Μέτρηση μήκους β) Να ανοίξετε το ήδη αποθηκευμένο πρόγραμμα drastiriotita04_1.aesl και να παρατηρήσετε τι κάνει χωρίς να το εκτελέσετε. Τώρα δοκιμάστε να το εκτελέσετε και να μετρήσετε πόσο διάστημα (σε εκατοστά) θα διανύσει το ρομπότ Thymio σε ένα δευτερόλεπτο.. γ) Τώρα να τοποθετήσετε το ρομπότ Thymio πάνω στο φύλλο Χάρτης 2. Το Thymio θα κοιτάζει πάντα προς τα δεξιά. Αν η ταχύτητα είναι θετική θα κινείται προς τα δεξιά πάνω στη διαδρομή κι αν είναι αρνητική θα κινείται προς τα αριστερά. Τρέχοντας το ήδη αποθηκευμένο πρόγραμμα drastiriotita04_2.aesl να μετρήσετε πόσο απέχει η αφετηρία 0 από το Εμπόδιο 2 χωρίς να χρησιμοποιήσετε χάρακα. Τι αποτέλεσμα βρήκατε;.. Να μετρήσετε πόσο απέχει το Εμπόδιο 1 από το Εμπόδιο 2 χωρίς να χρησιμοποιήσετε χάρακα. Τι αποτέλεσμα βρήκατε;. Να μετρήσετε πόσο απέχει η αφετηρία 0 από το Εμπόδιο 1 χωρίς να χρησιμοποιήσετε χάρακα. Χρειάζεται να γίνει κάποια τροποποίηση στο πρόγραμμα; Τι αποτέλεσμα βρήκατε;. Τώρα να μετρήσετε τις αποστάσεις με χάρακα και να τις συγκρίνετε με αυτές που υπολογίσατε παραπάνω για επιβεβαίωση. 3

5 Δραστηριότητα 5 Προχωρημένη λειτουργία Πλοήγηση με τηλεχειριστήριο Πατώντας κάποιο πλήκτρο, αποστέλλεται μια αριθμητική τιμή στο δέκτη Πλήκτρο Τιμή Πλήκτρο Τιμή Stop Go α) Να εκτελέσετε το αποθηκευμένο πρόγραμμα drastiriotita05_1.aesl και με χρήση του τηλεχειριστηρίου να κατευθύνετε το ρομπότ με διαφορετικές ταχύτητες. Κλίση β) Τροποποιώντας το ήδη αποθηκευμένο πρόγραμμα drastiriotita05_2.aesl να προγραμματίσετε το ρομπότ να χρωματιστεί πράσινο όταν γέρνει προς τα δεξιά, μπλε όταν γέρνει προς τα αριστερά και κόκκινο όταν γέρνει προς τα εμπρός. 4

6 Αισθητήρες απόστασης γ) Κάνοντας δοκιμές να επαληθεύσετε ότι: Το Thymio ανιχνεύει ότι υπάρχει κάτι μακριά του. κοντά του. Το Thymio ανιχνεύει ότι δεν υπάρχει τίποτα κοντά του. μακριά του. Το Thymio ανιχνεύει σκιές από άσπρο έως σκούρο γκρι. ανοιχτό γκρι. Το Thymio ανιχνεύει σκιές από μαύρο έως σκούρο γκρι. ανοιχτό γκρι. 5

7 Δραστηριότητα 6 Επανάληψη με Καταστάσεις (States) α) Να ανοίξετε το ήδη αποθηκευμένο πρόγραμμα drastiriotita06.aesl. Όταν πατηθεί το κεντρικό πλήκτρο, το ρομπότ Thymio ανάβει τα φώτα του και κινείται μπροστά κι όταν ξαναπατηθεί το κεντρικό πλήκτρο σβήνει τα φώτα και ακινητοποιείται. Παρατηρήστε πώς λειτουργούν οι Καταστάσεις. β) Για καθένα από τα παρακάτω 6 προγράμματα να σκεφτείτε πρώτα αν είναι σωστό ή λάθος κι έπειτα να επιβεβαιώσετε την ορθότητα της απάντησής σας στο προγραμματιστικό περιβάλλον VPL. Να κυκλώσετε τη σωστή απάντηση. Πριν την εκτέλεση Μετά την εκτέλεση (1) Σωστό / Λάθος Σωστό / Λάθος (2) Σωστό / Λάθος Σωστό / Λάθος (3) Σωστό / Λάθος Σωστό / Λάθος (4) Σωστό / Λάθος Σωστό / Λάθος (5) Σωστό / Λάθος Σωστό / Λάθος (6) Σωστό / Λάθος Σωστό / Λάθος γ) Να ορίσετε τις Καταστάσεις στο αποθηκευμένο πρόγραμμα drastiriotita06_02.aesl. ώστε το ρομπότ Thymio να χορεύει, δηλαδή να στρίβει αριστερά επί τόπου για δύο δευτερόλεπτα και έπειτα να στρίβει δεξιά επί τόπου για τρία δευτερόλεπτα. Αυτές οι κινήσεις να επαναλαμβάνονται επ αόριστον. 6

8 Δραστηριότητα 7 Έξοδος από λαβύρινθο α) Να κατευθύνετε το ρομπότ Thymio προς την έξοδο του λαβυρίνθου (Χάρτης 3) δοκιμάζοντας τις 6 προ-προγραμματισμένες συμπεριφορές του. Με ποιες καταφέρνει να βγει από το λαβύρινθο (χρώματα); β) Μία γνωστή μέθοδος εξόδου από λαβύρινθο είναι το ρομπότ να έχει τη μαύρη γραμμή πάντα δεξιά του (αλγόριθμος wall follower ή right hand rule ), δηλαδή σε όλες τις διασταυρώσεις να στρίβει πάντα δεξιά μέχρι να βρει την έξοδο, όπως φαίνεται στο ακόλουθο Σχήμα 1. Σχήμα 1 Να δημιουργήσετε κατάλληλο πρόγραμμα ώστε, όταν πατηθεί το μπροστινό πλήκτρο, το ρομπότ Thymio να κινηθεί προς την έξοδο του λαβυρίνθου. Να ακινητοποιείται με το πάτημα του κεντρικού πλήκτρου. (Χάρτης 3) Μήπως θα εξυπηρετούσε κάποιο από τα προγράμματα που έχετε ήδη δημιουργήσει; Να αποθηκεύσετε το πρόγραμμα με όνομα program03. γ) Να εκτελέσετε το αποθηκευμένο πρόγραμμα drastiriotita07_1.aesl και να παρατηρήσετε τι κάνει το ρομπότ Thymio. δ) Να κατασκευάσετε λαβύρινθο διατάσσοντας κατάλληλα τα εμπόδια όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Στη συνέχεια να εκτελέσετε το αποθηκευμένο πρόγραμμα drastiriotita07_2.aesl ώστε, όταν πατηθεί το μπροστινό πλήκτρο, το ρομπότ Thymio να κινηθεί προς την έξοδο του λαβυρίνθου χωρίς να ακουμπήσει τα εμπόδια. Να ακινητοποιείται με το πάτημα του κεντρικού πλήκτρου. Σχήμα 2 7

9 Δραστηριότητα 8 Σχεδίαση α) Να ανοίξετε το ήδη αποθηκευμένο πρόγραμμα drastitiotita08.aesl και να περιγράψετε τι σχεδιάζει το ρομπότ Thymio όταν εκτελείται το πρόγραμμα. Να το επιβεβαιώσετε τοποθετώντας έναν μαρκαδόρο στην ειδική υποδοχή. β) Στην Προχωρημένη λειτουργία να τροποποιήσετε το ήδη αποθηκευμένο πρόγραμμα drastitiotita08.aesl έτσι ώστε να σχεδιάζει ακριβώς έναν κύκλο. Να αποθηκεύσετε το πρόγραμμα με όνομα program04. γ) Δοκιμάστε τα ήδη αποθηκευμένα προγράμματα για σχεδίαση με διάφορα χρώματα. Σας ευχαριστούμε! 8