Киберфизика в школе

Социальная активность: 20

​Еще один опыт смешанного обучения

В очередной смене GoTo Camp онлайн-курс был вновь использован для ускорения работы над проектами у слушателей, не знакомых с Arduino.

На начальной фазе работы участники определились с проектами и появилось три проекта, создателям которых предстояло научиться всему с самого начала:

  • робот-будильник
  • робот, получивший в итоге название «Шарожор», – для игры Харвестроника
  • контроллер-перчатка «Красная правая рука»

Робот-будильник по замыслу авторов должен давать возможность выставить время сигнала, по наступлении которого тележка должна хаотично перемещаться, не врезаясь в препятствия, и издавать громкий звук, прекратить который можно лишь поймав робота и нажав кнопку.

Шарожор – управляемый дистанционно мобильный робот для игры Харвестроника (будет описана отдельно). Помимо перемещения он обладает конструктивными особенностями, позволяющими загребать ковшом внутрь себя искомый ресурс (шарики для пинг-понга) и выгружать его.

Красная правая рука – в большой степени универсальный контроллер, изначально запланированный для управления мобильным роботом, но в силу трансформации планов перепрофилированный под управление манипулятором, построенным для робота-«шашечника». Позволяет отслеживать динамику руки и сгибание указательного пальца, а также нажатие дополнительной кнопки. Скомпонован на базе рабочей перчатки, данные передает по беспроводной связи.


Независимо от содержания проекта, все новички знакомились с платформой, изучая первую неделю курса (1.1–1.12, здесь и далее цифры полужирным – номера фрагментов курса, соответствущие упомянутным темам), а также фрагменты о чтении аналоговых и цифровых сигналов, ветвлении программы и работы с последовательным портом – для получения объемного представления о работе с сигналами и возможности отладки (2.1–2.8, 2.13).

Создание корпусов оставим за рамками данного материала, отметив лишь их нетривиальность: текстильный «корпус» у Красной правой руки и шасси-«чрево» с ковшом и выталкивателем у Шарожора.

Над проектами на базе мобильных тележек трудились в совокупности пять человек.

Для них был разработан следующий план работ:

  1. Необходимый общий минимум – создание мобильной тележки, для этого необходимо уметь отправлять цифровой (первая неделя) и «аналоговый» (ШИМ) сигналы (3.3), использовать драйвер двигателей (5.1–5.5). Наличие общей части у двух проектов позволяет слушателям помогать друг другу на данном этапе.
  2. Для робота-будильника были выделены следующие дополнительные части:
    1. В целях избежания роботом препятствий во время езды, необходимо их обнаруживать, например, с помощью дальномера (3.2, 3.4, 3.9).
    2. В силу отсутствия в наличии часов реального времени было решено делать таймер, т. е. выставлять время и запускать обратный отсчет – нужно выставлять время кнопками (материалы, входящие в общую базу – вторая неделя) и отображать это на дисплее (2.10, 3.10).
    3. В качестве шумного механизма рассматривался пьезодинамик (2.9) или «колотушка» – ударный механизм, приводимый сервомотором (3.8).
    4. В дальнейшем для совмещения режимов работы внимание было обращено на создание конечного автомата (4.11, 4.12)
  3. Для Шарожора список дополнительных пунктов для изучения был короче:
    1. Работа с сервомоторами (3.8)
    2. Получение команд через последовательный порт (2.12), для управления через bluetooth с планшета (5.15–5.18).

В проекте «Красная правая рука» кроме вещей, знакомых по первым полутора неделям (см. выше) требовалось умение разобраться с датчиком, не рассматриваемым в рамках курса (IMU-сенсор с программной библиотекой от производителя). Для этого автору проекта было предложено ознакомиться с фрагментами о сервомоторах (3.8), т. к. там впервые используется подключаемая библиотека и о четырехсимвольном дисплее, где библиотеку нужно предварительно установить и изучить (3.10, 3.11). Кроме этого, четырехсимвольный дисплей облегчил отладочный вывод.


Конкретный способ и протокол обмена данными с управляемым устройством выделялись как отдельные задачи, достаточным для автора было передавать определенный совместно с командой-создателем управляемого устройства пакет данных на ПК (в дальнейшем связь с манипулятором была реализована через модули Xbee, что с точки зрения программирования было эквивалентно передаче данных на компьютер).

Перед выдачей слушателям конкретных «маршрутов» частичного прохождения курса, конкретный набор фрагментов, полученный после декомпозиции проектов, верифицировался на предмет достаточности, т. е., к примеру, умение записывать аналоговый сигнал не следует непосредственно из подзадачи «создание мобильной тележки» проекта Шарожор, но следует из «управления двигателями через драйвер». Во избежание затруднений у слушателей, «запись аналогового сигнала» сразу была включена в «маршрут».

После освоения новых фрагментов производился контроль и закрепление новых навыков следующими методами:

  • комментирование слушателями только что выполненных упражнений
  • вариации в рамках той же задачи (изменение параметров с сохранением используемых аппаратных и программных инструментов)
  • комбинации (упражнения, связанные с взаимной увязкой инструментов из различных фрагментов, не показанные в курсе).

В заключение следует упомянуть о результатах. У команды робота-будильника не хватило времени на окончательную отладку интегрированных решений, созданных и отработанных в полном объеме по отдельности.

Шарожор и Красная правая рука были реализованы в полной мере. Командам предложено описать свои проекты здесь, в сообществе Киберфизика.

Рейтинг 0

Комментарии

Комментариев пока нет.

Добавление комментария