Robotyka

Robotyka z wykorzystaniem LEGO Mindstorms NXT 2.0 - warsztaty wakacyjne z robotyki dla gimnazjalistów i licealistów

Cel warsztatów

Celem warsztatów jest zapoznanie uczestników z podstawowymi zagadnieniami związanymi z robotyką oraz mechatroniką, a także realizacja własnych robotów wykorzystując w tym celu klocki Lego Mindstorms NXT 2.0 oraz proste środowisko do ich zaprogramowania.

LEGO Mindstorms NXT jest najnowszym zestawem z serii LEGO Mindstorms. Posiada on elementy umożliwiające skonstruowanie robotów, które potrafią poruszać się i komunikować z otoczeniem. Graficzny, intuicyjny język programowania pozwala zgłębiać tajniki programowania oraz strukturę algorytmów. Sercem nowego systemu jest programowalna za pomocą komputera „kostka” (z ang. brick) NXT, wyposażona w 32-bitowy procesor oraz cztery porty wejścia i trzy wyjścia do komunikacji z sensorami oraz innymi urządzeniami.

robotyka

Program warsztatów

W trakcie warsztatów uczestnicy zostaną podzieleni na 3 osobowe zespoły, z których każdy będzie miał za zadanie zbudować i zaprogramować na kolejnych panelach roboty, o coraz bardziej zaawansowanej konstrukcji i wykonujących coraz bardziej rozbudowane funkcje.

Każdego dnia uczestnicy będą przechodzić na wyższy poziom: od pierwszego do piątego. Każdy poziom został podzielony na kilka paneli.

Dzień pierwszy
Pierwszy panel poziomu pierwszego rozpocznie się krótkim wstępem teoretycznym do robotyki i mechatroniki, zostaną omówione dostępne rodzaje czujników i struktura programu, w którym będą powstawały programy sterujące robotami.

Podczas drugiego panelu uczestnicy będą konstruowali prostego robota z wykorzystaniem przykładowej instrukcji, dzięki czemu będą mogli w praktyce zapoznać się z dostępnymi elementami zestawu LEGO MindStorms NXT 2.0. Nauczą się również pracować w programie NXT do pisania programów sterujących robotami. Programy będę tworzone w prosty sposób, poprzez łączenie ze sobą odpowiednich bloczków odpowiadających różnym funkcjom.

Celem panelu trzeciego, ostatniego z pierwszego poziomu, będzie wykonanie bardziej skomplikowanego modelu robota, wykorzystującego większą liczbę czujników, w stosunku
do pierwszego skonstruowanego robota. Dzięki temu robot będzie mógł realizować więcej funkcji lub funkcje będą bardziej złożone.

Aby zachęcić do tworzenia samodzielnych projektów i pokazać różne możliwości, jakie daje zestaw, podczas pierwszych paneli uczestnicy realizować będą takie modele robotów jak: robot jaszczurka, poruszający się na gąsienicach czołg strzelający kolorowymi kulkamirobot sortujący kulki i android niepozwalający się oszukać.

Dzień drugi
W trakcie warsztatów poziomu drugiego uczestnicy na pierwszym panelu dowiedzą się jak działają i czym się różnią od siebie żyroskopy i akcelerometry. Następnie podczas panelu drugiego zbudują roboty z wykorzystaniem właśnie tych czujników, a następnie na panelu trzecim zaprogramują. Przykładowymi robotami mogą być wyrzutnia kulek podążająca za ruchem ręki, dwukołowy rower czy też prosta wersja Segway’a.

Dzień trzeci
Poziom trzeci warsztatów rozpocznie się krótkim wstępem na temat sterowania robotami. Przedstawione zostaną różnice pomiędzy zdalnym sterowaniem, a autonomicznością urządzeń.

Uczestnicy skonstruują kołowy lub szynowy pojazd, którym będą mogli zdalnie sterować pilotem na podczerwień lub za pomocą najnowszej generacji telefonów komórkowych wyposażonych w moduł Bluetooth i akcelerometry (odpowiednie wychylenie telefonu powoduje ruch robota w określonym kierunku). Podczas drugiego panelu uczestnicy będą musieli napisać program, który uczyni z robota autonomiczną jednostkę, której celem będzie poruszanie się w labiryncie zbudowanym przez uczestników (robot będzie musiał dojechać do bazy (np. latarka lub nadajnik podczerwieni) ominąć przeszkody stojące i różnokolorowe plamy – teoretyczne wycieki np. radioaktywnych substancji).
Podczas warsztatów odbędą się zawody robotów, między zespołami.

Dzień czwarty
W trakcie poziomu czwartego uczestnicy skupią się na rozwiniętym programowaniu i konstrukcji robotów, wykonujących określone zadania przedstawione na początku zajęć.

Dzień piąty
Poziom piąty warsztatów będzie oparty o pomysły własne uczestników i ich realizację, obejmujące zarówno stworzenie konstrukcji, jak i odpowiednie zaprogramowanie przygotowanego modelu. Przykładem takiego robota może być tzw. Linefollower. Jest to robot podążający po linii w danym kolorze, umożliwiający uczestnikom m.in. przeprowadzenie zawodów, w trakcie których roboty będą musiały jak najszybciej pokonać przygotowany tor przeszkód.

Prowadzący warsztaty

Inż. Paweł Borzym

2012-09-12 09.27.38Absolwent studiów inżynierskich w Instytucie Automatyki i Robotyki na Wydziale Mechatroniki Politechniki Warszawskiej. Obecnie kontynuuje naukę na studiach magisterskich.

Podczas studiów zdobył szeroką wiedzę z dziedziny  projektowania  oraz budowania wszelkich urządzeń elektronicznych w tym także robotów. Ze względu na wybraną specjalizację (Informatyka Przemysłowa) miał styczność z wieloma aplikacjami i językami programowania wykorzystywanymi w przemyśle.

Na co dzień pracuje jako programista w firmie zajmującej się tworzeniem systemów wspomagających pracę elektrowni i elektrociepłowni. Warsztaty z robotyki w oparciu o LEGO Mindstorms NXT 2.0 prowadzi od ponad 3 lat.

W chwilach wolnych od pracy i nauki pochłania książki (szczególnie upodobał sobie kryminały polskich autorów), gra w gry video, a gdy pogoda pozwala, biega i gra w kosza.