Przygody Edisona z robotyką Zaczynamy programować

Transkrypt

1 Przygody Edisona z robotyką Zaczynamy programować Kod kreskowy jedź kiedy klaszczę

2 Spis treści Spis treści... 2 Wstęp... 3 Zaczynamy... 4 Poznaj Edisona... 5 EdPrzygoda 1 Jedź gdy klaszczę... 6 EdPrzygoda 2 Unikaj przeszkód... 7 EdPrzygoda 3 Jedź za światłem... 8 EdPrzygoda 4 Jedź po linii... 9 EdPrzygoda 5 Pozostań na ringu EdPrzygoda 6 Zawody sumo EdPrzygoda 7 Steruj pilotem Kalibracja wykrywania przeszkód Co dalej? Strona 2

3 Wstęp Edison to Twój nowy robot, przyjaciel. Dzięki wspólnie przeżytym przygodom, w przystępny sposób, poznasz fascynujący świat elektroniki, robotyki i programowania. Ten krótki przewodnik (Przygody Edisona z robotyką - Zaczynamy programować), to tylko krótkie wprowadzenie. W kolejnych częściach (Przygody Edisona z robotyką - Jesteś programistą i Jesteś konstruktorem) samodzielnie zaprogramujesz robota i wykorzystasz klocki LEGO, aby stworzyć własne konstrukcje. Edison jest wprost wypełniony elektroniką. Ma dwa mocne silniki, aby sprawnie pokonywać przeszkody. Dodatkowo możesz wykorzystać swoje klocki Lego, aby konstruować różne pojazdy i maszyny. Zaraz, zaraz, wszystko świetnie, ale co to jest ta robotyka? Cóż, na to pytanie nie jest łatwo odpowiedzieć. Twórca Edisona, Brenton O Brien odpowiada tak na to pytanie: robot jest maszyną, która może się zachowywać w sposób autonomiczny. To oznacza, że robot może samodzielnie analizować, podejmować decyzje i je wykonywać. Jest wiele różnych definicji robotów, ale my lubimy tą, bo w prosty sposób określa to o czym będziemy się uczyć. Robotyka nie rozwinęłaby się tak szybko bez udziału elektroniki. Przez przezroczystą obudowę Klocki LEGO doskonale pasują do Edisona Edisona można zobaczyć jak dużo jest jej w Edisonie. Znajdują się tam oporniki, kondensatory, tranzystory, silniczki i wiele innych elektronicznych podzespołów ale najważniejszy z nich jest mikrokontroler Edisona. Mikrokontroler jest mózgiem Edisona. To tutaj zachodzą wszystkie procesy decyzyjne. Mikrokontroler Edisona jest bardzo podobny procesorów, które znajdują się w komputerach ale jest znacznie mniejszy. Podobnie jak procesor w komputerze Edison też ma swoje zakodowane programy. Pozwalają one Edisonowi samodzielnie podejmować decyzje. Mikrokontroler Edisona Edison ma załadowane do pamięci programy, które można uruchomić poprzez wczytanie kodu kreskowego. Poniżej umieszczono przykład takiego kodu kreskowego uruchamiającego program Podążaj za linią. Kod kreskowy uruchamiający program Podążaj za linią Strona 3

4 Zaczynamy Przygotowanie do pracy Otwórz komorę baterii i wyjmij kabel do programowania. Teraz włóż 4 baterie "AAA". Patrz na obrazek, aby upewnić się, że baterie są prawidłowo włożone. Zamknij pokrywę baterii. Jeśli Edison nie ma jeszcze założonych opon na koła zrób to teraz. Sprawdź czy prawidłowo włożyłeś baterie! Włącz Edisona przesuwając przełącznik na pozycję I. Diody LED Edisona powinny zacząć migać kolorem czerwonym. Włącznik Edison jest gotowy do pracy!! Przesuń włącznik w stronę znaku (I) tak jak pokazuje strzałka Strona 4

5 Poznaj Edisona Na zdjęciu poniżej możesz zobaczyć gdzie umieszczone przyciski sterujące Edisonem i jego czujniki. Nie martw się, jeżeli nie zapamiętasz wszystkiego od razu. Zawsze będziesz mógł podczas przygód spojrzeć jeszcze raz na zdjęcie aby sobie przypomnieć, co i jak? Przycisk Załaduj Przycisk Stop Brzęczyk/ detektor oklasków detektor Przycisk Uruchom Lewy czujnik światła Lewa dioda IR LED Lewa dioda czerwona LED Prawa dioda czerwona LED Prawa dioda IR LED Prawy czujnik światła Poznaj przyciski i czujniki Edisona Przycisk Uruchom start programu Przycisk Stop zatrzymanie programu Przycisk Załaduj 1 wciśnięcie = wczytaj program, 3 wciśnięcia = przeczytaj kod kreskowy Tu podłącz kabel do wgrywana programu Czujnik wykrywania linii Czujnik wykrywania linii Edisona składa się z czerwonej diody LED oświetlającej podłoże i czujnika światła. Jeżeli podłoże jest jasne, to odbije więcej światła niż podłoże ciemne i czujnik światła odczyta wyższy poziom ilości światła odbitego niż w przypadku ciemnego podłoża. Program, który napiszesz, do Edisona wgrywamy jest przez kabel podłączony do wejścia słuchawkowego komputera lub tabletu. Kabel Edisona do wgrywania programu Strona 5

6 EdPrzygoda 1 Jedź gdy klaszczę Edison jest wyposażony w czujnik dźwięku i może wykrywać głośne dźwięki takie, jak np. klaskanie. Kod kreskowy, umieszczony poniżej, aktywuje program Edisona - podążaj za dźwiękiem. Wczytaj kod kreskowy 1. Umieść Edisona przodem do kodu kreskowego, po prawej stronie kodu. 2. Naciśnij przycisk Załaduj (okrągły) 3 razy. 3. Edison pojedzie do przodu i zeskanuje kod kreskowy. Kod kreskowy Jedź gdy klaszczę Co dalej? Umieść Edisona na płaskiej powierzchni i wciśnij przycisk Uruchom (trójkątny). Teraz klaśnij blisko Edisona - obróci się w prawo. Teraz klaśnij szybko dwukrotnie. Edison pojedzie do przodu około 30 cm. Spróbuj tez stukając palcem w obudowę Edisona raz i dwa razy. Ciekawostka Czujniki dźwiękowe podobne do tych, które ma Edison są stosowane w nowoczesnych samochodach, aby wykryć, kiedy silnik uruchamia poszczególny cylinder. Informacja ta jest przekazywana do komputera samochodu aby zapewnić synchronizację zapłonu mieszanki paliwa w odpowiednim momencie. Gdyby zapłon się zbytnio opóźniał mogłoby to spowodować uszkodzenie silnika. Zapłon paliwa w odpowiednim momencie zapewnia również najbardziej ekonomiczne zużycie paliwa. Strona 6

7 EdPrzygoda 2 Unikaj przeszkód Edison widzi w ciemności używając niewidzialnego światła (podczerwieni) do wykrywania przeszkód i uniknięcia kolizji. Kod kreskowy, umieszczony poniżej, aktywuje program Edisona - unikaj przeszkód. Działa on wg algorytmu - jedź do przodu, kiedy wykryjesz przeszkodę wycofaj się, obróć się na miejscu z dala od przeszkody, jedź dalej. Wczytaj kod kreskowy 1. Umieść Edisona przodem do kodu kreskowego, po prawej stronie kodu. 2. Naciśnij przycisk Załaduj (okrągły) 3 razy. 3. Edison pojedzie do przodu i zeskanuje kod kreskowy. Kod kreskowy - Unikaj przeszkód Co dalej? Przygotuj przeszkody dla Edisona, mogą to być ściany wykonane z klocków LEGO. Przeszkody muszą mieć co najmniej taką samą wysokość jak Edison (3.5cm / 1.5in). Można nawet zbudować labirynt, z którego Edison powinien się wydostać. Naciśnij przycisk Uruchom (trójkąt) i zobacz jak Edison zbliża się do przeszkody, a następnie odwraca się, aby uniknąć z nią kolizji. Ciekawostka System wykrywania przeszkód Edisona używa tego samego niewidzialnego światła, którego używa pilot od telewizora, aby zmienić kanał. To światło nazywane "podczerwień" jest niewidoczne dla człowieka, ponieważ ma większą długość fali niż może dostrzec ludzkie oko. Edison emituje promieniowanie IR z dwóch diod świecących (LED), jednej po lewej i jednej po prawej stronie. Pomiędzy tymi dwoma diodami LED znajduje się czujnik IR. Czujnik wykrywa promieniowanie podczerwone, które jest odbijane od przeszkody. Jeśli IR jest wykryte z lewej LED przeszkoda jest na lewo. Jeśli IR jest wykryte z prawej strony diody, wtedy przeszkoda jest po prawej stronie. Czy Edison nie daje sobie rady z wykrywaniem przeszkód? Czy wpada na przeszkody lub dziwnie się porusza w cieniu? Przejdź do strony 14, aby zobaczyć, jak skalibrować system Edisona do wykrywania przeszkód. Strona 7

8 EdPrzygoda 3 Jedź za światłem Edison kocha światło! Będzie jechać w kierunku najjaśniejszego źródła światła, nawet jeśli oznacza to, że spadanie ze stołu. Taka jest miłość! Poniższy kod kreskowy aktywuje program Edisona Podążaj za światłem. Aby wykonać ten program Edison wykorzystuje swoje czujniki do wykrywania światła i silniki. Wczytaj kod kreskowy 1. Umieść Edisona przodem do kodu kreskowego, po prawej stronie kodu. 2. Naciśnij przycisk Załaduj (okrągły) 3 razy. 3. Edison pojedzie do przodu i zeskanuje kod kreskowy. Kod kreskowy - Jedź za światłem Co dalej? Będziesz potrzebował latarki (może być ta w twoim telefonie komórkowym) i płaskiej powierzchni z dala od bardzo jasnego źródła światła, takiego jak światło słoneczne. Naciśnij przycisk Uruchom (trójkąt) i włącz latarkę w kierunku Edisona. Edison "widzi" jasne źródło światła i będzie podążać w jego kierunku. Poruszając latarką możesz kontrolować, gdzie ma jechać Edison. Czy takie zachowanie czegoś ci nie przypomina? Ciekawostka Podążaj za światłem to jeden z najbardziej interesujących programów Edisona, ponieważ naśladuje zachowanie jakie można zaobserwować u latających owadów. Jestem pewien, że widziałeś jak ćmy w gorący letni wieczór roją się wokół jasnego światła. Tego typu zachowanie robota nazywa się "fototropizm i zazwyczaj występuje w roślinach, które rosną w kierunku słońca. Ten program jest również bardzo interesujący, ponieważ Edison zachowuje się autonomicznie. Oznacza to, że samodzielnie myśli i reaguje na zmiany w swoim otoczeniu. Czy on żyje? Strona 8

9 EdPrzygoda 4 Jedź po linii Umiejętność wykrycia i śledzenia linii przez robota jest dla entuzjastów robotyki jak odnalezienie Świętego Grala dla poszukiwaczy skarbów. Podążanie za linią jest jedną z najpopularniejszych funkcji w jaką wyposaża się roboty a obserwacja jak robot sobie z radzi z odnalezieniem linii jest bardzo zajmujące. Zobaczysz jak wielu ludzi pyta - Czy ta linia jest namagnesowana? Poniższy kod kreskowy aktywuje program śledzenia linii przez Edisona. Program wykorzystuje czujniki do śledzenia linii przez Edisona wykrywania jej krawędzi i steruje silnikami. Wczytaj kod kreskowy 1. Umieść Edisona przodem do kodu kreskowego, po prawej stronie kodu. 2. Naciśnij przycisk Załaduj (okrągły) 3 razy. 3. Edison pojedzie do przodu i zeskanuje kod kreskowy. Kod kreskowy Jedź po linii Co dalej? Pierwszą rzeczą, której potrzebujesz to czarna linia. Możesz wydrukować owal z następnej strony, wydrukować dużą A1 (84cm x 59cm) EdMatę ze strony edu-sense.pl lub tworzyć własne ścieżki przy użyciu czarnej taśmy izolacyjnej na białym stole lub podłodze (linia musi mieć grubość 1,5 cm). Umieść Edison po jednej stronie linii, tak żeby czujnik śledzenia linii był na białym tle. Teraz naciśnij przycisk Uruchom (trójkąt) i obserwuj jak Edison jedzie po linii. Ciekawostka Czujnik wykrywania linii Edisona świeci światłem na powierzchnię, a następnie mierzy ilość światła odbitego z powrotem. Biała powierzchnia odbija dużo światła, co daje wysoki poziom ilości światła odbitego od powierzchni. Czarna powierzchnia odbija bardzo niewiele światła, co daje niski poziom ilości światła odbitego. Aby śledzić linię Edison ciągle sprawdza, dokąd podąża linia i gdzie są jej krawędzie. Kiedy jest poza linią, skręca w prawo, aby dostać się na linię ale kiedy jest na linii, skręca w lewo, aby sprawdzić gdzie jest jej brzeg. Powoduje to jego kołyszący ruch. Strona 9

10 Strona 10

11 EdPrzygoda 5 Pozostań na ringu Czy słyszałeś kiedykolwiek o Dromophobii? To strach przed przejściem przez ulicę a my postanowiliśmy zaszczepić ten strach Edisonowi. Czarna linia zła - Żartuję ;-))) Kod kreskowy umieszczony poniżej aktywuje program odbijania się od czarnej linii przez Edisona. Program wykorzystuje czujniki do wykrywania linii i steruje silnikami Edisona aby jej nie przekraczał. Wczytaj kod kreskowy 1. Umieść Edisona przodem do kodu kreskowego, po prawej stronie kodu. 2. Naciśnij przycisk Załaduj (okrągły) 3 razy. 3. Edison pojedzie do przodu i zeskanuje kod kreskowy. Kod kreskowy Pozostań na ringu Co dalej? Możesz wydrukować owal z poprzedniej strony, wydrukować dużą A1 (84cm x 59cm) EdMatę ze strony edu-sense.pl lub stworzyć własny ring pamiętaj, że linia musi mieć grubość ok. 1,5 cm. Umieść Edisona w środku owalu. Teraz naciśnij przycisk Uruchom (trójkąt) i obserwuj, co zrobi Edison gdy trafi na linię. Edison będzie jechać do przodu do momentu, w którym czujnik nie wykryje linii a gdy to nastąpi cofnie się, obróci i będzie kontynuować jazdę. Ciekawostka Wydawałoby się, że umiejętności Edisona takie jak śledzenie linii i wykrywanie granic obszaru służą tylko do zabawy ale tak nie jest. Są to bardzo pożyteczne funkcje wykorzystywane w magazynach, gdzie roboty przenoszą ładunki. Na zdjęciu po lewej stronie możesz zobaczyć jak pracują roboty, w magazynie firmy Amazon, wykorzystując znaczniki umieszczone na podłodze. Strona 11

12 EdPrzygoda 6 Zawody sumo Czas na walki robotów! Kod kreskowy umieszczony poniżej aktywuje program walki sumo. Program łączy w sobie wykrywanie granic, aby Edison pozostawał na ringu i wykrywania przeszkód, aby potrafił znaleźć przeciwnika. Wczytaj kod kreskowy 1. Umieść Edisona przodem do kodu kreskowego, po prawej stronie kodu. 2. Naciśnij przycisk Załaduj (okrągły) 3 razy. 3. Edison pojedzie do przodu i zeskanuje kod kreskowy. Kod kreskowy walka sumo Co dalej? Stwórz swój własny ring do walk sumo przyklejając czarną taśmę na białej powierzchni. Ring powinien mieć około 40 cm. Umieść Edisony w środku ringu i uruchom je jednocześnie wciskając przycisk Uruchom (trójkąt). Każdy z robotów pojedzie wolno do przodu nie przekraczając granic ringu. Jak tylko Edison wykryje przeciwnika natychmiast rusza do przodu z pełną mocą silników aby go wypchnąć. Będzie walczyć, aż momentu, w którym wykryje krawędź ringu. Gdy to nastąpi cofnie się dumny ze zwycięstwa, obróci i będzie szukał nowego przeciwnika. Walki nie zawsze idą zgodnie z planem. Istnieje bardzo dużo zmiennych, takich jak kąt natarcia, bliskość krawędzi ringu, które mogą zdecydować o wygranej lub po prostu szczęście. Strona 12

13 EdPrzygoda 7 Steruj pilotem To jak!? Czy naprawdę chcesz sterować Edisonem? Chcesz decydować, gdzie podąża? Teraz masz szansę. Wystarczy pilot do telewizora. Kody kreskowe umieszczone poniżej pozwalają Edisonowi nauczyć się komend z pilota TV/DVD. Wczytaj kod kreskowy 1. Umieść Edisona przodem do kodu kreskowego, po prawej stronie kodu. 2. Naciśnij przycisk Załaduj (okrągły) 3 razy. 3. Edison pojedzie do przodu i zeskanuje kod kreskowy. 4. Naciśnij przycisk włącz na pilocie TV/DVD. Kod kreskowy programowanie pilota - jazda do przodu Kod kreskowy programowanie pilota - jazda do przodu Kod kreskowy programowanie pilota - kręć się w prawo Kod kreskowy programowanie pilota - kręć się w lewo Strona 13

14 Kod kreskowy programowanie pilota - skręt w prawo Kod kreskowy programowanie pilota - skręt w lewo Kod kreskowy programowanie pilota - odtwórz dźwięk Co dalej? Kod kreskowy programowanie pilota - odtwórz melodię Przypisz klawisze na pilocie kolejno do poszczególnych funkcji. Możesz przypisać np. przyciskowi głośnej funkcje jedź do przodu a przyciskowi ciszej jedź do tyłu. Możesz zmienić przypisanie klawiszy w dowolnej chwili i wybrać, które najbardziej pasuje. A teraz w drogę! Edison współpracuje z około 75% TV/DVD. Jeśli jeden z Twoich pilotów nie współpracuje z Edisonem spróbuj innego. Jeśli i to nie pomoże, to można kupić tani "uniwersalny pilot" i ustawić go jako pilot Sony DVD. Strona 14

15 Kalibracja wykrywania przeszkód Można kontrolować czułość systemu wykrywania przeszkód Edisona. Jeżeli zmniejszysz czułość systemu, Edison będzie wykrywać tylko przeszkody znajdujące się blisko niego i odwrotnie jeżeli czułość systemu jest zwiększona, Edison będzie wykrywać przeszkody z większej odległości. Wczytaj kod kreskowy 1. Umieść Edisona przodem do kodu kreskowego, po prawej stronie kodu. 2. Naciśnij przycisk Załaduj (okrągły) 3 razy. 3. Edison pojedzie do przodu i zeskanuje kod kreskowy. Kod kreskowy kalibracja wykrywania przeszkód Ustaw maksymalną czułość. W pierwszej kolejności zeskanuj kod umieszczony powyżej. Następnie naciśnij przycisk Uruchom (trójkąt). Edison jest w trybie kalibracji. Usuń wszelkie przeszkody sprzed jego czujników, które znajdują się na przodzie obudowy. Lewy czujnik jest kalibrowany jako pierwszy. 1. Kilkakrotnie naciśnij przycisk Uruchom (trójkąt), co spowoduje zwiększenie czułości, dopóki lewa, czerwona dioda LED nie zacznie mrugać, 2. Kilkakrotnie naciśnij przycisk Załaduj (okrągły), co spowoduje zmniejszenie czułości, dopóki czerwona dioda LED całkowicie nie przestanie mrugać, 3. Naciśnij przycisk Stop (kwadrat) aby skalibrować prawy czujnik odległości.. 4. Kilkakrotnie naciśnij przycisk Uruchom (trójkąt), aż prawa, czerwona dioda LED nie zacznie mrugać. Następnie kilkakrotnie naciśnij przycisk Załaduj (okrągły), aż prawa czerwona dioda LED całkowicie nie przestanie mrugać, 5. Naciśnij przycisk Stop (kwadrat). Kalibracja zakończona. Własne ustawienia Możesz zdefiniować własne ustawienia czujników odległości Edisona. Aby to zrobić ustaw przeszkodę z przodu przed Edisonem i powtórz kroki od 1 do 5. Strona 15

16 Co dalej? Teraz poznałeś już wszystkie możliwości Edisona. Znasz jego czujniki i wiesz jak działają. Możesz teraz z powodzeniem przejść do następnego kroku jakim jest programowanie Edisona. Na stronie edu-sense.pl znajdziesz podręcznik Przygody Edisona z robotyką Jesteś programistą, z której nauczysz się, jak w prosty sposób możesz pisać własne programy. Aby napisać program wystarczy przeciągać ikony z komendami. Poniżej możesz zobaczyć jak wygląda prosty program do śledzenia linii przez Edisona. Pamiętaj, że możesz pobrać EdMatę, ze strony Edu-sense.pl, w kolorze białym i pomarańczowym. Mata ma wymiary A1 (59 cm x 84 cm). Możesz ją wydrukować w punkcie ksero. Strona 16