Dnešní úkol
Fotbalista je robota, který dokáže rychle pohybovat míčem a
trefit branku s pomocí vysokorychlostního stejnosměrného motoru. Tito roboti se pravidelně účastní turnajů v robotickém fotbale. Jak to vlastně funguje? V této kapitole si popíšeme, na jakém principu robot Fotbalista pracuje a ukážeme si, jak pomocí cyklického tlačítka Loop ovládáme driblování. Poté nezbývá než se rozdělit na dva týmy a zahrát si robotický fotbalový zápas. Který tým střelí více branek?
• Fotbal (Soccer): míčová hra (kulatý míč), kterou hrají dva týmy o 11 hráčích. Hráči si předávají míc pomocí přihrávek a snaží se skórovat střelením (kopnutím) míče do velké brány. • Dribling (Dribble): rychlé kopání či odrážení míče za účelem jeho posouvání po hřišti během fotbalu a jiných míčových her.
1
Příběh robota ••• Robot Fotbalista •••
Fotbalové hřiště pro roboty
Nápad vytvoření robotického fotbalu vznikl v říjnu 1 995 v Koreji za účelem bližšího seznámení se laické veřejnosti se světem špičkových technologií. Robotický fotbal ‘RobotSoccer’je kominací nejpopulárnější sportovní hry, fotbalu a studie multiobjektového systému. Robotický fotbal slouží pro pobavení publika a zároveň dává prostor vývojářům pro neomezené bádání v oblasti hi-tech. Mistrovství světa svazu robotického fotbalu FIRA je mezinárodní soutěž, která se vedle Koreji pořádala ve Francii, Brazílii, Austrálii a Číně s účastníky z 51 zemí. V Koreji v současné době existuje více než 200 robotických fotbalových týmů.
2
SoccerBot
MiroSot a HuroSot
Na obrázku výše můžeme vidět fotbalový turnaj mikrorobotů, tzv. MiroSot. Jedná se o jednu z nejvíce reprezentativních her FIRA poháru. Mezi hlavní složky tohoto fotbalového systému patří robotičtí fotbaloví hráči, vision systém, sdělovací zařízení a řídící PC. Vision systém neboli ‘systém prohlížení’ funguje podobně jako lidské oko. Oko robotického fotbalisty je tvořeno kamerou zavěšenou v horní části fotbalového hřiště. Obraz z kamery je zpracováván procesorem, a detekce předmětů pro účely zjišťování polohy, jako např. informace o barvě míče, směru, atd. je zjišťována pomocí vision systému. Řídící počítač poté odesílá příkazy jednotlivým robotům na základě informace o obrazu robota a informace o poloze míče, kterou přijímá z vision systému. Roboti ovládaní pomocí bezdrátového sdělovacího zařízení jsou poté připraveni zahájit útok nebo obranu. Tento systém robotického fotbalu je tedy ovládán zcela automaticky. Po zahájení hry tak uživatel, který počítač ovládá, může zadávat pouze jednoduché pohyby jako ‘stop’nebo ‘restart’. Jinými slovy, jedná se o zcela autonomní hru, která není určena ke kontinuálnímu ovládání uživatelem, ale je řízena již nainstalovaným programem. 3
Stavební postup
1
Připevněte vysokorychlostní stejnosměrné motory k montážním úhelníkům pomocí šroubků.
2
Pomocí matek připevněte 20mm rozpěrky k jednořadým montážním deskám o 8 otvorech.
3
Nasaďte jednořadé montážní desky o 8 otvorech na montážní úhelníky a připevněte pomocí šroubků. 4
SoccerBot
4
Pomocí šroubků a matek připevněte přijímač dálkového ovládání k ovládání stejnosměrného motoru.
5
Nasaďte L-úhelníky 2x6 a montážní úhelníky na přijímač dálkového ovládání a z druhé strany připevněte pomocí šroubků.
6
Nasaďte L-úhelníky připevněné k přijímači dálkového ovládání na rozpěrky a zajistěte pomocí šroubků. 5
Stavební postup
7
Pomocí šroubků a matek připevněte L-úhelníky 2x6 k držáku baterií.
8
Nasaďte L-úhelníky 2x2 na L-úhelníky připevněné k držáku baterií a připevněte pomocí šroubků a matek.
9
Spojte vždy dvě 40mm rozpěrky a připevněte je k L-úhelníkům pomocí šroubků.
6
SoccerBot
10
Nasaďte L-úhelníky připevněné k držáku baterií na přijímač dálkového ovládání a zajistěte pomocí šroubků.
11
Nasaďte L-úhelníky 2x6 na procesor a připevněte je k L-úhelníkům a rozpěrkám pomocí šroubků a matek.
12
Připevněte dvouřadé montážní desky k L-úhelníkům 2x6, a poté propojte konce L-úhelníků 2x6 pomocí šroubků a matek. 7
Stavební postup
13
Nasaďte L-úhelníky připevněné k dvouřadým montážním deskám na Lúhelníky připevněné k držáku baterií a zajistěte pomocí šroubků, matek a kloboučkových matek.
14
Zasuňte šroubky 3x1 0 do montážních úhelníků a poté nasaďte na šroubky 3x1 0 pojezdová kola a utáhněte pomocí šroubků.
15
Na hřídele vysokorychlostních stejnosměrných motorů nasaďte kola.
8
SoccerBot
16
Připojte napájecí kabel držáku baterií k napájecímu konektoru na procesoru. Připojte kabely vysokorychlostních stejnosměrných motorů k Ovládání stejnosměrných motorů A, B.
17
Připojte kabely s tříkolíkovým konektorem k výstupním portům 1 ,2,3,4 Procesoru a poté k portům 1 ,2,3,4 na Ovládání stejnosměrného motoru. Pomocí kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte vstupní port 7 procesoru a Přijímač dálkového ovládání.
18
Připevněte vysokorychlostní stejnosměrné motory k montážním úhelníkům pomocí šroubků. 9
Program Tlačítko stejnosměrného motoru (DC Motor Chip)
Hlavní funkce: Nastaví rychost a směr stejnosměrného motoru a vysokorychlostního stejnosměrného motoru. Použití: Zatrhněte výstupní port procesoru, ke kterému je připojen vysokorychlostní stejnosměrný motor. V oblasti pro výběr směru nastavte směr otáčení a v oblasti pro výběr rychlosti nastavte požadovanou rychlost otáčení v rozmezí od 0~1 5.
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tak, aby se robot pohyboval vpřed po dobu 3 vteřin.
10
SoccerBot Vyzkoušejte toto!
Nastavte tak, aby robot zahnul vlevo při pohybu směrem vpřed.
► Zahnutí vlevo při pohybu vpřed?
Vyzkoušejte toto!
Nastavte cyklické tlačítko Loop tak, aby robot posouval míčem a otáčel se okolo levého kola nebo pravého kola.
11
Rozpohybujete robota? 1
Nechte robota pohybovat se směrem vpřed po stisknutí tlačítka 1 , směrem vzad po stisknutí 2, zahnout vlevo po stisknutí 3 a zahnout vpravo po stisknutí 4.
12
2
Po současném stisknutí tlačítek 1 a 3 nechte robota zahnout vlevo při pohybu směrem vpřed; stisknutím tlačítek 1 a 4 nechte robota zahnout vlevo při pohybu směrem vzad.
SoccerBot 3
Nechte robota pohybovat se směrem vpřed po stisknutí tlačítka 1 , směrem vzad po stisknutí 2, zahnout vlevo po stisknutí 3 a zahnout vpravo po stisknutí 4.
13
Stavební postup Na obrázku níže můžeme vidět dvě kola s různými jízdními mechanismy. Které z kol pojede rychleji, šlápneme-li 1 0x do pedálů?
Podpis učitele
Domácí úkol
14
Dnešní cíl
Větrobot je robot-ventilátor poháněný vysokorychlostním stejno-
směrným motorem. V této kapitole si vysvětlíme princip vrtule, která je roztáčena proudícím vzduchem nebo vodou, a tato síla je pak přenášena na letadlo či loď. Poté si sestavíme vlastní ventilátor s různými funkcemi, jako je např. kontrola režimů rychlosti: nízká ( low), střední (medium) a vysoká (high), otáčení, atd
• Ventilátor: chladič vzduchu, větrák, provzdušňovací zařízení • Vrtule: zařízení s lopatkami, které je součástí lodě nebo letadla 1 4
15
Příběh robota ••• Vrtule (Propeller) •••
Elektrický kluzák
Ventilátor je přístroj, který vytváří vánek rozhýbáním proudu vzduchu, hlavně za účelem snížení jeho teploty. Zařízení, které využívá proudění vzduchu, známe pod názvem vrtule. Vrtule je zařízení, které pohání letadlo nebo loď. V roce 1 871 byl ve Francii sestrojen model letadla Planophore poháněného vrtulí a zkrouceným gumovým svazkem. Jednalo se o jeden z prvních modelů letadla mimořádné bezpečnosti, které se stalo vzorem pro moderní letouny. Pro pochopení principu vrtule umožňující let letadla je třeba alespoň stručně vysvětlit pojmy jako tahová (tlačná) síla a vztlaková síla. Tah (posuvná síla) je získaný rotací nebo plynem proudícím kolem vrtule a jedná se o hnací sílu, která umožňuje pohyb letadla. Vztlaková síla působí opačným směrem než gravitační síla a umožňuje nadnášení letadla.
Fotbalové hřiště pro roboty
16
FanBot Podíváme-li se na průřezové schéma vrtule a hlavního rotoru (horní list vrtule letadla), zjistíme, že obě tato zařízení mají aerodynamický kryt. Principy tahové síly a vztlakové síly jsou zde podobné.
Rotující rotor vytváří proud vzduchu. Tento proud způsobuje rozdíl rychlostí při průchodu nad vydutou horní plochou a pod spodním plochým povrchem. Tento rychlostní rozdíl souvisí s rozdílným tlakem u vrchni a spodní strany. Tlak na vrchní část rotoru se snižuje a u spodní části se naopak zvyšuje. To má za následek zvyšování vztažné síly. V okamžiku, kdy tato síla překročí hmotnost helikoptéry, helikoptéra může vzlétnout.
Nyní se pokusíme představit průřezové schéma otočené do strany. Vrtule opět uvádí do pohybu proud vzduchu, který je při otáčení vrtule dále urychlován, a vzniká tak další rychlostní rozdíl. Tento rozdíl umožňuje posun zprava doleva při neustálém působení tahové síly. Tato síla pohání letadlo vpřed a aerodynamický tvar křídla způsobuje vznik vztlakové síly, která umožňuje vzlétnutí letadla. Reference http://www.sciencetimes.co.kr http://imagesearch.naver.com http://search.empas.com
17
Stavební postup
1 Nasaďte 1 5mm Rozpěrky na Montážní desku a upevněte pomocí matek. Nasaďte Jednořadou montážní desku o 3 otvorech a Páku na montážní desu a připevnět e pomocí šroubku 3x1 0, šroubků a matek.
2 Připevněte 7mm Rozpěrky ke Kontaktním čidlům pomocí šroubků. Na 7mm rozpěrky nasaďte Světelný indikátor a utáhněte pomocí nylonových matek.
3 Na Montážní desku nasaďte Kontaktní čidla a zajistěte pomocí šroubků a matek. U bodů A1 , A1 3, I1 , I1 3, zasuňte 20mm Rozpěrky pod Montážní desku a zajistěte pomocí matek
18
FanBot
4 Zasuňte šroubky 3x1 0 do Držáku baterií a utáhněte matkami.
5 Pomocí šroubků připevněte 20mm Rozpěrku k Jednořadé montážní desce o 8 otvorech a poté připevněte Jednořadou montážní desku o 5 otvorech k Montážní desce. Připevněte Držák baterií pod Montážní desku a zajistěte pomocí matek.
6 Propojte dvě 40mm Rozpěrky a připojte k Páce pomocí šroubku 3x1 0. Nasaďte rozpěrku připojenou k Montážní desce na Procesor a připevněte pomocí šroubků.
19
Stavební postup
7 Pomocí šroubků připevněte Montážní úhelníky ke Střední montážní desce. Připevněte 30mm Rozpěrky ke Sřední montážní desce a vzájemně propojte.
8 Připevněte vysokorychlostní stejnosměrný motor k Montážním úhelníkům, které jsou připevněné ke Střední montážní desce, a zajistěte pomocí šroubků. Připevněte Stejnosměrný motor a Ovládání motoru k rozpěrkám, které jsou připojené ke Střední montážní desce, a zajistěte pomocí matek a šroubků.
9 Nasaďte Střední montážní desku na Rozpěrky, které jsou připevněné k Páce, a zajistěte pomocí nylonové matky.
20
FanBot
Připevněte 20mm Rozpěrku ke kolu a Jednořadou montážní desku o 5 otvo1 0 rech pomocí šroubku a nylonové matky. Nasaďte kolo na hřídel stejnosměrného motoru, a poté připevněte Jednořadou montážní desku o 5 otvorech k rozpěrce, která je připevněná k Jednořadé montážní desce, pomocí nylonové matky.
11 Připevněte Montážní úhelníky k vysokorychlostnímu stejnosměrnému motoru. K montážním úhelníkům poté připojte Přijímač dálkového ovládání a zajistěte pomocí šroubků.
1 2 Do kola zasuňte 7mm rozpěrky a připevněte pomocí šroubků 3x1 0.
21
Stavební postup
1 3 Nasaďte Dvouřadé montážní desky o 8 otvorech na rozpěrky, které jsou připevněné ke kolu (nezpevňovat šroubky ani matkami) a připevněte pomocí šroubků 3x1 0 a nylonových matek.
1 4 Na Dvouřadé montážníd esky připevněte oboustrannou lepicí pásku, ke které připevněte lopatky ventilátoru. Nasaďte kolo na hřídel stejnosměrného motoru.
1 5 Připojte Napájecí kabel držáku baterií k Napájecímu konektoru procesoru. Připojte Kabely vysokorychlostního stejnosměrného motoru a stejnosměrného motoru k portům A a B na Ovládání motoru.
22
FanBot
1 6 Pomocí Kabelů s tříkolíkovým konektorem propojte Výstupní porty 1 ,2,3,4 procesoru a Světelný indikátor. Pomocí kabelů s tříkolíkovým konektorem propojte Výstupní porty 5,6,7,8 procesoru a porty 1 ,2,3,4 na Ovládání motoru.
1 7 Pomocí Kabelů s tříkolíkovým konektorem propojte vstupní porty 1 , 2, 3, 4 procesoru a Kontaktní čidla. Pomocí kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte Vstupní port 7 procesoru a Přijímač dálkového ovládání.
1 8 Dokončili jste Větrobota.
23
Program Tlačítko IF Else
Hlavní funkce: Rozlišuje více než dvě podmínky (Ano, Ne) pro kontrolu pořadí a času, ve kterém běží programy. Použití: „Yes“ označuje stav, kdy je kontaktní čidlo stisknuté a „No“ označuje stav, kdy kontaktní čidlo stisknuté není. Vložte požadované tlačítko pod označení „Yes“ (Ano) nebo „No“ (Ne)
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tak, aby se lopatky ventilátoru neustále otáčely po stisknutí kontaktního senzoru 1 .
24
FanBot Vyzkoušejte toto!
Nastavte tak, aby se tělo venilátoru neustále otáčelo po stisknutí kontaktního senzoru 3.
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tak, aby se rozsvítil pouze žlutý světelný indikátor po stisknutí kontaktního senzoru 1 a pouze zelený indikátor po stisknutí kontaktního senzoru 2
25
Rozpohybujete robota? 1 Nechte roztočit lopatky ventilátoru nejdříve pomalu po stisknutí kontaktního senzoru 1 , a poté rychle po stisknutí kontaktního senzoru 2.
26
2 Nechte tělo ventilátoru nejdříve pomalu roztočit po stisknutí kontaktního senzoru 3 a poté jej zastavte po stisknutí 4.
FanBot 3 Nechte ventilátor foukat nejdříve pomalu po stisknutí kontaktního senzoru 1 , poté rychle po stisknutí 2, nechte jej otáčet po stisknutí 3 a zastavte všechny činnosti po stisknutí 4. (Nechte rozsvítit odpovídající světelné indikátory po stisknutí kontaktního senzoru)
27
4 Vytvořte si vlastní ventilátor naprogramováním různých funkcí, jako např. kontrola režimů rychlosti: nízká ( low), střední (medium) a vysoká (high), otáčení, atd.
Co jsme se naučili! Najděte přístroje, které využívají vrtuli, a označte kompletní řadu jako u hry bingo. Kolik takových řad jste nalezli / označili?
Reference http://imagesearch.naver.com http://news.media.daum.net http://www.etbike.co.kr
Podpis učitele
Domácí úkol
28
Dnešní úkol
Vrhač kostek je robot, který vrhá kostkami, pokud „slyší“ (de-
tekuje) zvuku tlesknutí. V této kapitole si vysvětlíme princip zvukového senzoru. Naučíme se naprogramovat robota, který bude vrhat kostkami, detekuje-li zvuk tlesknutí (pomocí zvukového senzoru). Nakonec si zahrajeme zábavnou stolní hru!
• hrací kostka (dice) : malá kostka, která má na svých 6 stenách od 1 do 6 puntíků nebo čísel, a která se používá při hrách k poskytnutí náhodných čísel. • stolní hra (board game): typ hry, která se hraje posouváním drobných předmětů na hrací ploše (desce)
29
Příběh robota ••• Zvukový senzor •••
Jak jméno tohoto zařízení napovídá, zvukový senzor slouží pro detekci zvuku (zvukové vlny nebo vibrace). Zvukový senzor je využíván u různých typů zařízení, jako je např. hlukoměr, který měří hladinu hluku, nebo osvětlení, které může být zapnuto či naopak vypnuto pouhým tlesknutím, panenka tančící podle hudby, atd. Nejdříve si řekneme, na jakém principu zvukový senzor vlastně pracuje. Poté co je mikrofonem rozpoznán hlasitý zvuk nebo tlesknutí, tento zvukový vstup je dále přenesen na obvodovou desku. Pokud je tento zvukový vstup přečten jako hodnota vyšší než základní hodnota (tzn. hlasitější než základní hodnota), zařízení se přepne do režimu ON. A naopak, pokud je vstup vyhodnocen jako nižší, přepne se do režimu OFF. Díky zabudovanému světelnému indikátoru můžete zjistit, zda došlo k přenesení zvuku či nikoli.
30
DiceBot
Hlukoměr
Základní hodnota, která definuje rozdíl mezi režimem ON a OFF, může být nastavena pomocí tzv. varistoru, který je součástí zvukového senzoru. Čím více otáčíme varistorem proti směru hodinových ručiček, tím více snižujeme základní hodnotu. Zvukový senzor tak reaguje mnohem citlivěji, a do režimu ON se přepne i při velice tichém zvuku. Mikrofon je nezbytnou součástí každého zvukového senzoru; slouží totiž k přeměně zvuku nebo zvukové vlny na elektrický signál. Představte si například obyčejný telefon nebo mobilní telefon, který využíváme téměř každý den. Přenos hlasu je zde umožněn právě díky mikrofonu. Napadají vás ještě jiná zařízení, která využívají zvukový senzor s mikrofonem? Podělte se o vaše nápady s kamarády!
31
Stavební postup
1 Nasaďte Držák baterií na Montážní desku a připevněte pomocí šroubků a matek.
2 2 Připevněte L-úhelníky 2x2 k Procesoru pomocí šroubků a matek, a poté nasaďte L-úhelníky 2x2 na Montážní desku a opět přichyťte pomocí šroubků a matek.
3 Připevněte L-úhelník 2x6 k levé straně Servomotoru a k druhé straně připevněte the L-úhelník 2x6 a Ovládání motoru a zajistěte pomocí šroubků a matek.
32
DiceBot
4 Nasaďte L-úhelníky připevněné k servomotoru na Montážní desku a připevněte pomocí šroubků a matek.
5 Nasaďte Kola na Ozubená kola a připevněte pomocí šroubků a matek.
6 Spojte oba Pásy a nasaďte je na Ozubená kola.
33
Stavební postup
7 Pomocí 40mm Rozpěrek připevněte Kola ke spodní straně Montážní desky.
8 Do Kola zasuňte 20mm Rozpěrku a připevněte pomocí šroubku.
9 9 Připevněte Montážní úhelníky k Vysokorychlostnímu Stejnosměrnému motoru a zajistěte pomocí šroubků.
34
DiceBot
1 0 Pomocí šroubků připevněte Kola na Montážní úhelníky připevněné k Vysokorychlostnímu stejnosměrnému motoru.
11 Nasaďte Kolo, které je připevněné k Vysokorychlostnímu stejnosměrnému motoru, na Hřídel servomotoru. Nasaďte Rozpěrku, která je připevněná k opačné straně kola, na Procesor, a připevněte pomocí nylonové matky.
1 2 Na Kolo nasaďte Ozubené kolo a L-úhelníky t2x6 Frames a připevněte pomocí šroubků 3x1 0 a matek. Vytvoříte tak zásobník na kostky (držák kostek).
35
Stavební postup
1 3 Pomocí šroubků připevněte Montážní úhelníky ke Zvukovému senzoru.
1 4 Pomocí šroubků připevněte Montážní úhelníky připojené ke Zvukovému senzoru k Procesoru.
1 5 Připevněte držák kostek k Vysokorychlostnímu stejnosměrnému motoru pomocí šroubku 2.6 x 1 0.
36
DiceBot
1 6 Připojte Napájecí kabel držáku baterií k Napájecímu konektoru na procesoru. Připojte kabel vysokorychlostního stejnosměrného motoru k Ovládání motoru A.
1 7 Pomocí kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte Výstupní porty 1 ,2 procesoru a porty 1 ,2 na Ovládání motoru. Připojte Kabel servomotoru k Výstupnímu portu č. 3 na procesoru.
1 8 Pomocí kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte Vstupní port 1 procesoru se Zvukovým senzorem. Dokončili jste Vrhače kostek.
37
Program Nastavení servomotoru
Hlavní funkce: It sets the starting point and the radius of rotation. Použití: Nastavte nulovou polohu a poté nastavte Kolo do polohy pro nastavení výchozí polohy a pomocí tlačítka servomotoru nastavte polohu otáčení. Nastavení výchozí polohy
Poloměr otáčení
Vyzkoušejte toto!
Nastavte držák kostek do polohy pro vložení kostky.
38
DiceBot Tlačítko If Else
Hlavní funkce: Rozlišuje více než dvě podmínky (Ano, Ne) pro kontrolu pořadí a času, ve kterém běží programy. Použití:‘Yes’ označuje stav, kdy je zvuk detekován, zatímco ‘No’ indikuje stav, kdy k detekci zvuku nedojde. Vložte požadované tlačítko pod označení „Yes“ (Ano) nebo „No“ (Ne).
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tak, aby se držák kostek začal otáčet, je-li detekován zvuk.
39
Rozpohybujete robota? 1 Nastavte zásobník kostek do polohy pro vložení kostky a poté ho nechte překlopit pro vrh kostkou.
40
2 Nastavte zásobník kostek pro otáčení vlevo a vpravo; při detekci zvuku tak dochází k zatřesení kostkami.
DiceBot 3 Nechte zásobník kostek otáčet pro zatřesení kostkmai a poté nakloňte servomotor, aby při detekci zvuku došlo k vržení kostky.
41
4 Na další straně naleznete stolní hru, která se hraje pomocí kostek. Zahrajte si tuto zábavnou hru s robotem, kterého jste si sami vytvořili!
Co jsme se naučili! Spojte název senzoru a jeho správnou funkci (použití). Infračervený senzor
Součást robota pro detekci plynů
Čidlo pro měření teploty
Součást robopsa, který reaguje na tlesknutí nebo zavolání.
Zvukový senzor
Součást robotického autobusu, který se pohybuje po vytyčené trase.
Tlakový senzor
Součást robotického nákladního auta, které se pohybuje s nákladem a zastaví při vykládání.
Senzor plynů
Součást větrobota, který v horkém počasí automaticky spustí ventilátor. Podpis učitele
Domácí úkol
42
43
44
Dnešní cíl
Formule je závodní robotické auto, které je ovládáno pomocí bezdrátového dálkového ovládání.V této kapitole se dozvíme, co je potřebné pro kvalifikaci o účast v závodě formulí, což je jedna z největších sportovních událostí, a povíme si také něco o specifických vlastnostech těchto závodních aut. S pomocí dálkového ovládání se naučíme řídit svou formuli a poté si zahrajeme závod.
• Formule: typ závodního auta; různé typy se liší dle velikosti motoru • Řídící mechanismus: zařízení, které mění poloměr směru otáčení u předního kola za účelem změny směru (zatočení)
45
Příběh robota ••• Formule •••
Formule je typ závodního auta, které musí splňovat určité technické parametry týkající se např. typu motoru, pneumatik, velikosti karoserie, atd. Tyto požadavky jsou každoročně upravovány „Fédération Internationale de l'Automobile“ (Mezinárodní automobilovou federací - FIA). Závod formulí je rozdělen do tří mezinárodních úrovní; F1 , F3000 a F3, přičemž vozy F1 dosahují nejvyšších rychlostí. Mistrovství světa F1 sestává ze série závodů, které jsou označovány jako Grand Prix (Velká cena). Tyto závody patřící vedle Olympijských her mezi největší sportovní události na světě jsou každoročně pořádány v 1 6 zemích Evropy, Austrálie, Asie, Severní a Jižní Ameriky, jsou živě vysílány ve více než 1 50 zemích a sledovány více než 4 miliardami diváků.
46
FormulaBot
Okruh Valencia (závodní trať) v jihozápadním Španělsku
Piloti F1 dosahují ve svých vozech obrovských rychlostí. Na úseku o délce 305km musí po dobu půldruhé hodiny udržovat průměrnou rychlost 220km/h. Kromě vyvinutého smyslu pro rychlost je od pilotů vyžadována výborná fyzická kondice, kterou dosahují pravidelným tréninkem. Každý centimetr jejich těla je totiž vystavován enormní zátěži, na kterou je třeba být perfektně připraven. Vozidla F1 mohou být pilotována pouze jezdci vlastnícími tzv. ‘Super License’ – licenci udělovanou Mezinárodní automobilovou federací FIA. Proč si tedy nevyzkoušet „pilotování“ naší robotické formule za pomoci bezdrátového dálkového ovladače?
47
Stavební postup
1
Spojte Dvouřadé montážní desky o 8 otvorech a Střední montážní desky pomocí L-úhelníků 2x2. Propojte Střední montážní desky s přimontovanými Dvouřadými montážními deskami pomocí Jednořadé montážní desky o 4 otvorech.
2 Připevněte Jednořadé montážní desky o 5 otvorech a Střední montážní des-
ky k Montážní desce pomocí šroubků a matek. Pomocí šroubků připevněte 20mm Rozpěrky k Jednořadým montážním deskám o 5 otvorech.
3 Připevněte 5mm Rozpěrky ke Kolům pomocí šroubků a k těmto rozpěrkám
přpevněte L-úhelníky 2x6 pomocí nylonových matek. K L-úhelníkům 2x6 připevněte 7mm Rozěrky pomocí šroubků. 48
FormulaBot
4 K Jednořadé montážní desce o 5 otvorech připojte Páku a poté 30mm Rozpěrky,
která upevníte pomocí nylonových matek. Připojte 7mm Rozpěrky k Jednořadým montážním deskám o 4 otvorech, a poté připevněte Jednořadé montážní desky o 4 otvorech k 30mm Rozpěrkám a zajistěte pomocí šroubků.
5 Připevněte 30mm Rozpěrky k Montážní desce pomocí šroubků, a na tyto
rozpěrky poté nasaďte Servomotor a zajistěte pomocí matek.
6 Nasaďte Páku, která je připevněná k Malé montážní desce, na Servomotor.
Nasaďte L-úhelníky připojené ke Kolům na Rozpěrky, které jsou připojené k Páce a na Rozpěrky, které jsou připevněné k Montážní desce a zajistěte pomocí matek. 49
Stavební postup
7 Připevněte Montážní úhelníky k Vysokorychlostním stejnosměrným motorům
pomocí šroubků.
8 Připevněte Montážní úhelníky s vysokorychlostními stejnosměrnými motory k
Montážní desce pomocí šroubků. Nasaďte 25mm Rozpěrky na šroubky, které jsou připevněné k bodům A1 3 a I1 3.
9 Nasaďte Držák baterií na Rozpěrky, které jsou připevněné k Montážní desce,
a připevněte pomocí 40mm Rozpěrek. Na 40mm Rozpěrky nasaďte Přijímač dálkového ovládání a zajistěte pomocí matek. 50
FormulaBot
1 0 Propojte dvě Montážní desky pomocí Jednořadých montážních desek o 8
otvorech. Na hřídele vysokorychlostních stejnosměrných motorů nasaďte kola.
11 Propojte Montážní desku a Střední montážní desky pomocí L-úhelníků 2x6.
1 2 Propojte Střední montážní desky připevněné k L-úhelníkům a připravené
Střední montážní desky pomocí Montážních úhelníků. 51
Stavební postup
1 3 K Montážní desce typu U připevněte 30mm Rozpěrky a 1 5mm Rozpěrky.
1 4 Pomocí šroubků a matek propojte Procesor a Ovládání motoru. Nasaďte Pro-
cesor na Rozpěrky připevněné k Montážní desce typu U a zajistěte pomocí šroubků.
1 5 Připevněte Rozpěrky připojené k Montážní desce typu U-k Montážní desce
pomocí matek.
52
FormulaBot
1 6 Připojte Napájecí kabel držáku baterií k Napájecímu konektoru procesoru. Při-
pojte kabel vysokorychlostního stejnosměrného motoru k Ovládání motoru A,B.
1 7 Pomocí kabelů s tříkolíkovým konektorem propojte Výstupní porty 1 ,2,3,4 pro-
cesoru a porty 1 ,2,3,4 Ovládání motoru. Připojte Kabel servomotoru k Výstupnímu portu 5 procesoru.
1 8 Pomocí Kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte Vstupní port 7 procesoru
a Přijímač dálkového ovládání. Dokončili jste formuli. 53
Program Nastavení servomotoru
Hlavní funkce: Nastaví výchozí polohu a poloměr otáčení. Použití: Nastavte nulovou polohu a poté nasaďte Páku do polohy pro nastavení výchozí polohy a nastavte rozsah otáčení pomocí tlačítka servomotoru. Nastavení výchozí polohy
Poloměr otáčení
Po nastavení nulové polohy nasaďte Páku na rozsah od 70. Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomotoru tak, aby se robot pohyboval směrem vpřed.
54
FormulaBot Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomotoru tak, aby robot odbočil vlevo.
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomotoru tak, aby robot dokázal zatočit směrem vpravo.
55
Rozpohybujete robota? 1
Nechte robota pohybovat se směrem vpřed po stisknutí 1 na dálkovém ovládání a směrem vzad po stisknutí 2.
56
2
Při současném stisknutí tlačítek 1 , 3 na dálkovém ovládání nechte robota zahnout směrem vlevo a při současném stisnutí 1 , 4 směrem vpravo.
FormulaBot 3
Při současném stisknutí tlačítek 2,3 na dálkovém ovládání nechte robota zahnout vlevo při pohybu směrem vpřed. Při současném stisknutí tlačítek 2, 4 nechte robota zatočit vpravo při pohybu vzad.
57
4
Zúčastněte se závodu formulí, které řídíte jen pomocí dálkového ovládání. Čí vozidlo dokáže jet nejrychleji, aniž by se dotklo překážek z papírových kelímků?
Co jsme se naučili! Na obrázku níže je vyobrazena formule, která jede po stropě. Je vůbec možné řídit auto tímto způsobem? Nebo je to zcela nemožné? Zkuste vysvětlit důvod.
Podpis učitele
Domácí úkol
58
Dnešní úkol
Signalista je robot,
který dokáže měnit vlajky pomocí dvou servomotorů. V této kapitole se seznámíte s různými typy signálů a využití metody vlajkové signalizace. Poté si můžete s kamarády zahrát hru „modrá vlajka – bílá vlajka“ a vyzkoušet si, kdo má lepší postřeh.
• vlajka: barevný kus látky, která může být připevněna k tyči či stožáru a která slouží k signalizaci nebo je určitým symbolem (např. konkrétní země) • hra „modrá vlajka-bílá vlajka“: Zakřičí-li protihráč „modrá“, musíte zvednout modrou vlajku, na jeho povel „bílá“ zvednete bílou vlajku. Hráči se navzájem záměrně pletou a mění obsah povelu např. větami typu ‘Modrá ne, bílá!’ ‘Bílá opravdu ne!’, atd.
59
Příběh robota ••• Robot Fotbalista •••
Dle použité metody signalizace rozlišujeme dva typy signálů: vizuální signály a zvukové signály. Vizuální signály jsou signály, které jsou rozpoznávány pomocí zraku, např. světelné signály, různé tvary, barvy, atd., zatímco zvukové signály přijímáme naším sluchem. K vizuálním signálům patří vedle signalizace pomocí ruky a paže i různé pomocí nástroje, např. vlajky, pyrotechnika, kouř, atp. Signalizace pomocí vlajek je jedna z běžně používaných dorozumívacích metod. Vlajkové signály jsou často využívány pro vojenské účely nebo např. na staveništích. První námořní signály se objevily v 1 9. století a nyní jsou již běžným dorozumívacím prostředkem mezi dvěma loděmi, mezi lodí a přístavem nebo mezi letadly.
60
FlagBot
Mezinárodní semafor
Vlajkový signál se provádí pomocí červené vlajky v pravé ruce a bílé vlajky v levé ruce, přičemž obě paže pohybují vlajkami dle předem dohodnutých pravidel. Korejská signalizační metoda obsahuje samohlásky a souhlásky a mezinárodní signál je utvořen pomocí 26 znaků abecedy a 1 0 čísel. Kombinací těchto signálů můžeme význam sdělení vyjádřit různými způsoby. (Vlajky abecedy jednak signalizují konkrétní písmeno abecedy, ale také každá vlajka má ještě svůj jeden přesně stanovený, tzv. "naléhavý" význam). Pro zahájení signalizace pomocí vlajek je třeba nejdříve zdvihnout signální vlajku ‘J’. Osoba, která tento signál zachytí, odpoví zdvihnutím a svěšením vlajky, a poté tuto vlajku zdvihne do výšky, čímž dává znamení, že je připravena přijmout signál. Signální vlajka ‘J’ musí být po celou dobu komunikace zdvižena; po ukončení komunikace se vlajka opět svěsí. Zdvižením vlajka ‘P’ při ukončení komunikace je vyjádřeno následující ‘Tato loď je připravena k odplutí, celá posádka musí být na palubě“. Sdělení „mějte šťasnout plavbu“ ( ‘Bon Voyage’) je rovněž vyjadřováno pomocí tří vlajek ‘W,A,Y’. Kromě signalizace pomocí vlajek existují i jiné vizuální signalizační metody, např. světelné signály pro řízení dopravy, atd. 61
Stavební postup
1 Nasaďte Držák baterií na Střední montážní desky a připevněte pomocí šroubků
a matek. Do Středních montážních desek zasuňte šroubky, které přitáhněte pomocí matek a kloboučkových matek.
2 Pomocí šroubků připevněte 40mm Rozpěrky k Držáku baterií. Na 40mm
Rozpěrky nasaďte L-úhelníky 2x2 a utáhněte pomocí matek.
3 Pomocí šroubků připevněte Montážní úhelníky k Servomotorům.
62
FlagBot
4 Nasaďte Procesor na Montážní úhelníky, které jsou připevněné k Servomoto-
rům, a zajistěte pomocí šroubků.
5 Nasaďte L-úhelníky, které jsou připevněné k Držáku baterií, na Procesor, a
zajistěte pomocí šroubků.
6 Připevněte 35mm Rozpěrky k Procesoru, a na tyto rozpěrky poté nasaďte
Přijímač dálkového ovládání a zajistěte pomocí matek. 63
Stavební postup
7 Nasaďte Bzučák na Dvouřadou montážní desku o 8 otvorech a připevněte
pomocí 1 0mm Rozpěrek a 7 matek. Nasaďte 1 0mm Rozpěrky na zadní stranu Dvouřadé montážní desky a zajistěte pomocí šroubků.
8 Pomocí matek připevněte Rozpěrky, které jsou připojené k Dvouřadé montážní
desce, k Procesoru.
9 Nasaďte Střední montážní desky na Kola a připevněte pomocí šroubků a
matek. Nasaďte Jednořadé montážní desky o 3 otvorech na Střední montážní desky a připevněte pomocí šroubků a matek. 64
FlagBot
1 0 Pomocí šroubků a matek připevněte Světelné indikátory k Jednořadým
montážním deskám o 8 otvorech. Pomocí šroubků a matek připevněte Jednořadé montážní desky o 8 otvorech pod Jednořadé montážní desky o 3 otvorech, a vytvořte tak paže robota.
11 Nasaďte Kola, která jsou připojená k pažím, na Hřídele servomotorů.
1 2 Zasuňte šroubky 3x1 0 do Montážní desky, na tyto šroubky nasaďte Pojezdová
kola a upevněte pomocí šroubků.
65
Stavební postup
1 3 Připevněte 7mm Rozpěrky k Montážní desce a mezi tyto rozpěrky vsuňte
Gumovou obruč tak, aby výsledný vzhled připomínal obličej.
1 4 Nasaďte obličej robota na Rozpěrky, které jsou připevněné k Dvouřadým
montážním deskám, a připevněte pomocí šroubků.
1 5 Spojte Housenkové pásy, a poté je nasaďte na Montážní desku tak, aby
výsledek připomínal vlasy.
66
FlagBot
1 6 Připojte Napájecí kabel Držáku baterií k Napájecímu konektoru na Proceso-
ru. Připojte Kabel pravého servomotoru k Výstupnímu portu 1 procesoru, a poté připojte Kabel levého servomotoru k Výstupnímu portu 2 na Procesoru.
1 7 Pomocí Kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte Výstupní port 3 proceso-
ru a Bzučák. Pomocí Kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte Vstupní port 7 procesoru a Přijímač dálkového ovládání.
1 8 Dokončili jste robota Signalistu.
67
Program Nastavení servomotoru
Hlavní funkce: Nastaví výchozí polohu a poloměr otáčení. Použití: Nastavte nulovou polohu a poté nasaďte páku do polohy pro nastavení výchozí polohy. Pomocí tlačítka Servomotoru nastavte rozsah otáčení.
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomotoru tak, aby modrá vlajka (zelená LED) a bílá vlajka (žlutá LED) byly zdviženy do výšky ramena robota.
68
FlagBot Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomotoru pro zdvižení modré i bílé vlajky do výšky.
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomotoru pro položení modré i bílé vlajky.
69
Rozpohybujete robota? 1
Nechte robota zdvihnout bílou vlajku po stisknutí tlačítka 1 na dálkovém ovládání a položit vlajku po stisnkutí 2.
70
2 Nechte robota zdvihnout modrou
vlajku po stisknutí tlačítka 3 na dálkovém ovládání a položit vlajku po stisknutí 4.
FlagBot 3
Nechte robota zdvihnout modrou i bílou vlajku při současném stisknutí tlačítek 1 , 3 dálkového ovládání a obě vlajky položit po stisknutí 2, 4.
71
4 Zahrajte si hru modrá vlajka-bílá
vlajka a vyzkoušejte, kdo dokáže robota ovládat rychleji pomocí dálkového ovládání.
Co jsme se naučili Na kterém obrázku je vyznačen typ signálu lišící se od signálů na ostatních obrázcích?
Reference http://www.jin-woo.com http://www.fifareferee.net http://image.search.naver.com http://search.empas.com
Podpis učitele
Domácí úkol
72
Dnešní úkol
Uklízeč je uklízecí robot, který čistí podlahu roztočením svého
kartáče pracujícího na principu vysokorychlostního stejnosměrného motoru. V této kapitole se dozvíme něco o robotovi, který se samostatně pohybuje po pokoji a zbavuje podlahu nečistot. Ukážeme si funkci, díky které se rotace kartáče automaticky zrychlí, jakmile je infračerveným čidlem robota detekována nečistota.
• čistit: uklízet, odklidit, zbavit nečistot • kartáč: pomůcka, ve které je zasazeno velké množství vláken nebo štětin
73
Příběh robota ••• Uklízecí robot •••
Díky integrovaným nástrojům a funkcím, jako je např. kamera fungující podobně jako lidské oko, systémová jednotka pro kontrolu řízení, atd., dokáže tento robot sám rozpoznat přítomnost nečistot a vyčistit každičký kout vašeho domu. V okamžiku spuštění se robot přesune k nejbližší zdi. Při pohybu podél zdí celé místnosti robot zmapuje velikost plochy a vytyčí si trasu pro provedení úklidu. Nebo jiný způsob: robot si po určení své polohy zmapuje teritorium a uklízí místnost po jednotlivých částech (zónách), které si sám vymezí. Další metodou je čištění pomocí ultrazvukových vln. Integrovaný senzor pro detekci ultrazvukových vln tomuto robotovi umožňuje podobně jako např. netopýrům rychle se zorientovat v mísnosti a zároveň se vyhnout případným překážkám, jako jsou např. nohy židle, zdi, atd.
74
SweepBot Moderní uklízecí roboti jsou navrženi tak, aby dokázali vyčistit i hůře dostupné prostory, např. pod postelí či stolem. Tito roboti si poradí s každým povrchem, ať už se jedná o dřevěnou podlahu či koberec, na materiálu rovněž nezáleží. Na rozdíl od svých předchůdců se tito roboti nezaleknou ani přimontovaných prahů. Pohodlně je překročí a pokračují s čištěním v ostatních místnostech. U patrových domů stačí na schodiště nainstalovat zábranu, a nemusíte se obávat pádu svého robotického pomocníka. Nemyslíte si, že by bylo pohodlné, kdyby za nás každodenní úklid obstarávali roboti? Zkonstruujme si nyní podobného robota, který vás zbaví nepořádku v místnosti.
75
Stavební postup
1 Nasaďte L-úhelníky 2x6 na Střední montážní desky a připevněte pomocí šroubků a matek.
2 Nasaďte Montážní úhelníky a L-úhelníky připojené ke Středním montážním deskám na Montážní desku a připevněte pomocí šroubků a matek.
3 Propojte Držák baterií s Montážní deskou pomocí přimontovaných Montážních úhelníků a připravených montážních úhelníků. Zajistěte pomocí šroubků.
76
SweepBot
4 Připevněte Montážní úhelníky ke Stejnosměrným motorům pomocí šroubků.
5 Připevněte Montážní úhelníky připojené ke Stejnosměrným motorům k Montážní desce pomocí šroubků.
6 Propojte Ovládání motoru, Střední montážní desky a L-úhelníky 2x1 pomocí 6 šroubků a matek. Připevněte Ovládání motoru ke Středním montážním deskám a L-úhelníky 2x1 připojené k Ovládání motoru k Montážní desce.
77
Stavební postup
7 Nasaďte Jednořadé montážní desky o 4 otvorech na Jednořadé montážní desky o 8 otvorech a připevněte pomocí 1 5mm Rozpěrek, šroubků a matek.
Pomocí matek připevněte Infračervené čidlo k Rozpěrkám. Připevněte Jedno8 řadé montážní desky o 8 otvorech s infračerveným senzorem k Vysokorychlostním stejnosměrným motorům pomocí šroubků a matek. Nasaďte Jednořadé montážní desky o 8 otvorech na Vysokorychlostní stejnosměrné motory a připevněte pomocí šroubků a Montážních úhelníků.
9 Do papírového kelímku vložte plastový kelímek a na plastovém kelímku nakreslete linii podle horního okraje papírového kelímku.
78
SweepBot
Pomocí nůžek vystřihněte plastový kelímek podél nakreslené linie. Poté střihejte 1 0 kolmo až k části označené šipkou. Mezi jednotlivými průstřihy dodržujte mezery o velikosti 0,5cm.
11 Pomocí palce zatlačte nastřižené proužky směrem ven (viz obrázek výše).
1 2 Na spodní části Plastových kelímků nasaďte Kola. Pomocí ostrých 2.9x1 0 šroubků udělejte do plastových kelímků otvory a připevněte Kola. Vytvořili jste kartáče.
79
Stavební postup
1 3 Připevněte Montážní úhelníky připojené k Vysokorychlostním stejnosměrným motorům ke Středním montážním deskám pomocí šroubků. Nasaďte Kartáče na Hřídele vysokorychlostních stejnosměrných motorů.
1 4 Nasaďte Kola na Ozubená kola a připevněte pomocí šroubků a matek.
1 5 Připevněte šroubky 3x1 0 ke Středním montážním deskám, poté nasaďte Pojezdová kola na šroubky 3x1 0 a připevněte pomocí šroubků. Připevněte Kola spojená s Ozubenými koly na Hřídele stejnosměrných motorů pomocí šroubků 2.6x1 0. 80
SweepBot
1 6 Nasaďte Procesor a Přijímač dálkového ovládání na Montážní úhelníky, které jsou připojené k Montážní desce, a připevněte pomocí šroubků. Propojte 32 Housenkové pásy, vytvořte dvě řady a nasaďte je na Pojezdová kola a Ozubená kola.
1 7 Připojte Napájecí kabel Držáku baterií k Napájecímu konektoru na Procesoru. Připojte Kabely stejnosměrného motoru k Ovládání motoru A, B. Připojte Kabely vysokorychlostního stejnosměrného motoru k ovládání pravého motoru A, B.
Pomocí Kabelů s tříkolíkovým konektorem propojte Výstupní porty 1 ,2,3,4 procesoru
1 8 a Ovládání levého motoru 1 , 2, 3, 4 a poté propojte Výstupní porty 5,6,7,8 Procesoru
a porty 1 , 2, 3, 4 Ovládání pravého motoru. Pomocí Kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte Vstupní port 1 na Procesoru a Infračervené čidlo a poté propojte Vstupní port 7 Procesoru s Přijímačem dálkového ovládání. Dokončili jste robota uklízeče.
81
Program Použití čtyř stejnosměrných motorů
Hlavní funkce: Využití čtyř stejnosměrných motorů a vysokorychlostních stejnosměrných motorů. Použití: Připojte stejnosměrné motory a vysokorychlostní stejnosměrné motory k procesoru a nezapomeňte na správné zapojení ovládání motorů. Metoda zapojení kabelů s tříkolíkovým konektorem a kabelů stejnosměrných motorů
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tak, aby se robot pohyboval vpřed po dobu 3 vteřin.
82
SweepBot Vyzkoušejte toto!
Nechte Vysokorychlostní stejnosměrné motory roztočit kartáč po dobu 3 vteřin pro zametení nepořádku.
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tak, aby se kartáče točily pomalu, zatímco se robot pohybuje vpřed.
83
Rozpohybujete robota? 1
Nechte robota pohybovat se směrem po stisknutí tlačítka 1 na dálkovém ovládání, směrem vzad po stisknutí 2, zahnout vlevo po stisknutí 3 a zahnout vpravo po stisknutí 4.
84
2 Nastavte program tak, aby se rotující kartáč začal zrychlovat v momentě, kdy infračervený senzor detekuje nečistotu.
SweepBot 3 Uveďte robota do klidového stavu (zastavení veškerých činností) po dobu 3 vteřin po stisknutí tlačítka 5 na dálkovém ovládání.
85
4 Ukliďte nepořádek v pokoji s pomocí uklízecího robota.
Co jsme se naučili! Budu-li chtít vytvořit robota, který pomáhá lidem s domácností, jak bude tento robot vypadat?
Podpis učitele
Domácí úkol
86
Dnešní úkol
Robobrouk je robot, který se nepohybuje pomocí kol, ale k chůzi využívá šestici nohou. V této kapitole se seznámíme s robotem, který se pohybuje stejně jako hmyz s pomocí několika nožiček a ukážeme si aplikaci využívající tlačítko ‘Break Chip’ (přerušení), které umožní zastavení neomezeného opakování. Poté si zahrajeme závod robobrouků.
• hrací kostka (dice) : malá kostka, která má na svých 6 stenách od 1 do 6 puntíků nebo čísel, a která se používá při hrách k poskytnutí náhodných čísel. • stolní hra (board game): typ hry, která se hraje posouváním drobných předmětů na hrací ploše (desce)
87
Příběh robota ••• Chodicí robot •••
Robotický humr
V popředí zájmu výzkumníků zabývajících se chodicími roboty jsou hlavně členovci mající velký počet končetin. Členovci jsou drobní živočichové zahrnující např. hmyz (brouk nebo mravenec), pavoukovce (např. pavouk nebo škorpion), korýše (jako např. krab nebo kreveta), stonožkovce (stonožka), atd. Tito živočichové mají různý počet končetin. Příslušníci hmyzu mají 6 končetin, korýšovití 1 0 a stonožkovci více než 1 0. (Např. stonožka jich má 44). Výzkumníci v oboru robotiky zkoumají mechanické a řídicí vlastnosti hmyzu, které jsou zdrojem inspirace pro vývoj robotů s vylepšenou pohyblivostí a s vyšší efektivitou při plnění požadovaných úkolů. Studium chůze hmyzu patří mezi nejoblíbenější témata.
88
BugBot
Velký pes
Jak je to v případě dvounohých robotů, kteří se pohybují podobně jako lidé? Chce-li robot zdvihnout nohu, váha se přesune na druhou končetinu, čímž se naruší stabilita. S větším počtem končetin je samozřejmě mnohem snažší udržet stabilitu a rovnováhu. Z toho důvodu se badatelé zaměřují na vývoj robotů se čtyřmi a více končetinami, kteří se pohybují jako hmyz nebo zvíře. Mezi výzkumníky nejčastěji kopírované vzory patří překvapivě americký šváb. Tento šváb je nejrychlejší hmyzí příslušník na světě. Běhá rychlostí 1 .5m/sec, což znamená, že za pouhou vteřinu urazí 50násobek velikosti svého těla. Výzkumníci ve Spojených státech pracují na vývoji robotického humra. Tento robot je schopen se samostatně vyhnout překážkám a má posloužit k odstranění podmořských min nebo torpéd. Dalším zajímavým robotem je tzv. robotická mula, která dokáže do auta natankovat naftu nebo přenášet vojenské náčiní při nebezpečných bojových operací. 89
Stavební postup
1 Položte Střední montážní desky na Montážní desku a připevněte pomocí šroubků a matek.
2 Do Montážních úhelníků zasuňte šroubky a k těmto šroubkům poté připevněte 25mm Rozpěrky.
3 Připevněte Montážní úhelníky ke Stejnosměrným motorům pomocí šroubků. 90
BugBot
4 Nasaďte Montážní úhelníky se Stejnosměrnými motory pod Montážní desku
a připevněte pomocí šroubků. Položte Montážní úhelníky s připojenými rozpěrkami pod Střední montážní desky a připevněte pomocí 20mm Rozpěrek a šroubků.
5 Připevněte Střední montážní desky k Rozpěrkám připojeným k Montážním úhelníkům pomocí nylonových matek.
6 Připevněte 7mm Rozpěrky k Jednořadým montážním deskám o 8 otvorech pomocí šroubků. Připevněte 5mm Rozpěrky k Pákám pomocí matek. 91
Stavební postup
7 Nasaďte Páky na Hřídele stejnosměrných motorů a upevněte pomocí šroubků 2.6x1 0. Připevněte Rozpěrky připojené k Jednořadým montážním deskám o 8 otvorech ke Středním montážním deskám pomocí nylonových matek.
8 Nasaďte Jednořadé montážní desky o 8 otvorech a Střední montážní desky na Rozpěrky připojené k Pákám a zajistěte pomocí šroubků 3x1 0.
9 Připevněte 1 0mm Rozpěrky k Jednořadé montážní desce o 8 otvorech pomo-
cí šroubků. Zbývající 1 0mm rozpěrky připevněte k L-úhelníkům 2x2 pomocí šroubků a 1 0mm Rozpěrky poté připevněte k Jednořadým montážním deskám o 4 otvorech pomocí nylonových matek. 92
BugBot
1 0 Připevněte L-úhelníky k Montážní desce pomocí šroubků a matek. Připevněte Rozpěrky připojené k malým montážním deskám ke Středním montážním deskám pomocí nylonových matek.
11 Nasaďte Jednořadé montážní desky o 8 otvorech na Montážní desku a připevněte pomocí 20mm rozpěrek a matek.
1 2 Zasuňte 7mm Rozpěrky do Ovládání motoru a připevněte pomocí matek. Nasaďte Procesor na 7mm Rozpěrky a zajistěte pomocí šroubků. 93
Stavební postup
1 3 Nasaďte Držák baterií na Rozpěrky a zajistěte pomocí šroubků. Nasaďte Procesor na Rozpěrky a upevněte pomocí 40mm Rozpěrek, 1 5mm Rozpěrek a šroubků.
1 4 Připevněte Infračervená čidla k L-úhelníkům 2x6 pomocí šroubků a matek.
1 5 Připevněte Zvukové senzory k 1 5mm Rozpěrkám, které jsou připojené k procesoru, pomocí 25mm Rozpěrek a šroubků. Připevněte L-úhelníky, které jsou připojené k Infračerveným čidlům, k 40mm Rozpěrkám a 25mm Rozpěrkám pomocí šroubků. 94
BugBot
1 6 Připojte Napájecí kabel držáku baterií k Napájecímu konektoru procesoru. Připojte Kabel stejnosměrného motoru k Ovládání motoru A, B.
1 7 Pomocí Kabelů s tříkolíkovým konektorem propojte Výstupní porty 1 ,2,3,4 procesoru a 1 ,2,3,4 Ovládání motoru. Pomocí kabelku s stříkolíkovým konektorem propojte Vstupní port 1 Procesoru a Zvukový senzor.
1 8 Pomocí kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte Vstupní porty 2, 3 Procesoru a Infračervené senzory Dokončili jste Robobrouka.
95
Program Tlačítko Break
Hlavní funkce: Zastaví funkci neomezeného opakování Použití: Přesuňte na pozici, kde má dojít k zastavení funkce neomezeného opakování aktivovaná tlačítkem ‘While’.
Vyzkoušejte toto!
Zkuste spustit dva níže uvedené programy. V čem se tyto programy liší?
96
BugBot Vyzkoušejte toto!
Nechte robota, který se pohybuje směrem vpřed, couvat, je-li zvukovým senzorem detekován zvuk.
Vyzkoušejte toto!
Nechte robota zastavit, je-li zvukovým senzorem detekován zvuk. Je-li zvuk detekován znovu, robot se začne pohybovat směrem vpřed. Z jakého důvodu je v programu nastaveno 0,5 vteřinové zpoždění „Delay“?
97
Rozpohybujete robota? 1 Nechte robota pohybujícího se smě- 2 Nechte robota pohybujícího se směrem vpřed zahnout vlevo při detekci infračerveným čidlem.
98
rem vpřed zahnout vlevo nebo vpravo při detekci infračerveným čidlem.
BugBot 3 Při detekci zvukovým senzorem 4 Uveďte robota do pohybu pomocí nechte robota pohybovat se směrem vpřed. Při detekci infračerveným senzorem nechte pohybujícího se robota zahnout vlevo nebo vpravo.
99
tlesknutí a zahrajte si závod s překonáváním překážek.
Co jsme se naučili! Pomozte robobroukovi demontovat dynamit a projít skrz bludiště.
Start
Cíl
Podpis učitele
Domácí úkol
1 00
Dnešní úkol
Robot boxer je robot, který se může účastnit zápasu v boxu.
Bojuje pomocí paží připojených k servomotorům. V této kapitole si vysvětlíme princip páky, která slouží ke zvedání těžkých předmětů a uvedeme si příklady jejího využití v každodenním životě. Poté si zahrajeme boxerský mač a vyzkoušíme si údery za pomoci bezdrátového dálkového ovládání!
• box: bojové umění; bojuje se ve velkých kožených rukavicích • páka: a dlouhá kovová tyč, která slouží ke zvedání těžkých břemen; na jeden konec je umístěno břemeno a na druhém konci je vyvinuta síla potřebná k jeho uzvednutí
1 01
Příběh robota ••• Princip páky •••
Jakým způsobem zvedneme těžký předmět s využitím relativně malé síly? Nemáme-li zrovna k dispozici speciální stroje jako např. jeřáb nebo bagr, můžeme využít technologii páky. Spousta zařízení a nástrojů, které využíváme v každodenním životě, pracuje na principu páky. Jako příklad můžeme jmenovat obyčejnou lopatu sloužící pro přehazování zeminy nebo písku, otvírač lahví, atd. Ve skutečnosti lidé využívali páku již v dávných dobách. Například ve starém Egyptě byla technologie páky využívána při stavbě pyramid vyžadující manipulaci s ohromnými hliněnými (kamennými) bloky. Princip páky byl poprvé popsán v roce 250 př. n..l. významným řeckým matematikem Archimedem. Archimedes byl objevem páky natolik nadšen, že údajně sdělil syrakuskému králi Hierónovi následující: „Dejte mi pevný bod a pohnu Zemí.“ Král mu tedy nařídil, aby nadzvedl loď plnou vojáků. Archimedes tento problém vyřešil pomocí kladky, která funguje právě na principu páky.
1 02
BoxingBot
Pro vytvoření páky nepotřebujete nic než dlouhou tyč a opěrný bod jako na obrázku výše. Níže je uvedena jednoduchá rovnice popisující princip páky. Páka je v rovnovážné poloze, jestliže je součin ramene a síly na jedné straně páky roven součinu ramene a síly na straně druhé. Dle této definice si zákon páky můžeme zjednodušeně popsat podle následující rovnice: F x a = F¹x b
Jak je vyobrazeno na obrázku níže, umístíme-li předmět o hmot nosti 1 00kg na konec kratšího ramene a předmět o hmotnosti 1 kg na druhý konec, předmět o hmotnosti 1 00kg dokážeme zdvihnout. Pokud aplikujeme tento princop na našeho robota, dokážeme s jeho pomocí zvednout těžké předměty za použití malého motoru?
1 03
Stavební postup
1
Pomocí šroubků připevněte Montážní úhelníky k Vysokorychlostním Stejnosměrným motorům.
2 Nasaďte Montážní desku na Montážní úhelníky připojené k Vysokorychlost-
ním stejnosměrným motorům a připevněte pomocí šroubků
3 Připevněte Servomotory k Montážním úhelníkům pomocí šroubků a 20mm
Rozpěrek.
1 04
BoxingBot
4 Nasaďte Montážní úhelníky připojené k Servomotorům pod Montážní desku
a připevněte pomocí šroubků.
5 Připevněte 40mm Rozpěrky k Montážní desce pomocí šroubků a ke 40mm
Rozpěrkám poté připevněte Kloboučkové matky. Propojte vždy dvě 30mm Rozpěrky a připevněte k Montážní desce. K oběma spojeným Rozpěrkám připevněte kloboučkové matky.
6 Do Kol zasuňte 5mm Rozpěrky a připevněte pomocí šroubků. Položte na se-
be dvě a dvě Střední montážní desky, nasaďte je na 5mm Rozpěrky a připevněte pomocí matek. 1 05
Stavební postup
7 Nasaďte Jednořadé montážní desky o 8 otvorech na Střední montážní desky
a připevněte pomocí nylonových matek. Připojte Páku k Jednořadé montážní desce o 8 otvorech, a poté položte Jednořadou montážní desku o 8 otvorech pod Střední montážní desku a připevněte pomocí Nylonové matky.
8 Nasaďte Jednořadou montážní desku o 8 otvorech na Střední montážní deskuk
a připevněte pomocí nylonové matky. Připojte Páku k Jednořadé montážní desce o 8 otvorech, a poté položte Jednořadou montážní desku o 8 otvorech pod Střední montážní desku a připevněte pomocí Nylonové matky.
9 Nasaďte Páky na Hřídele servomotorůa poté připevněte Jednořadé montážní
desky o 8 otvorech připojené k pažím k Rozpěrkám, které jsou připojené k Servomotorům, pomocí šroubků. 1 06
BoxingBot
1 0 Připevněte L-úhelníky 2x1 a Montážní úhelníky k Procesoru pomocí šroubků.
11 Připevněte L-úhelníky připojené k Procesoru k Montážní desce pomocí šroubků.
1 2 Spojte dvě 30mm Rozpěrky a připevněte k Montážní desce. Nasaďte Držák
baterií na 30mm Rozpěrky a připevněte pomocí matek. 1 07
Stavební postup
Zasuňte šroubky 3x1 0 do Montážní desky a na tyto šroubky poté nasaďte Pojezdová
1 3 kola a připevněte pomocí šroubků. Připevněte 25mm Rozpěrky k Montážní desce po-
mocí matek, a poté nasaďte Jednořadé montážní desky o 5 otvorech a připevněte pomocí šroubků. Vytvoříte tak obličej. Připevněte Montážní desku (obličej) k Montážním úhelníkům pomocí šroubků.
1 4 Propojte Přijímač dálkového ovládání a Ovládání motoru pomocí šroubků a
matek. K oběma koncům připevněte L-úhelníky 2x1 .
15
Nasaďte Kola na Hřídele stejnosměrných motorů. Připevněte L-úhelníky připojené k Přijímači dálkového ovládání k Montážní desce pomocí šroubků a matek. Propojte Housenkový pás a nasaďte ho na Montážní desku tak, aby výsledek připomínal vlasy. 1 08
BoxingBot
1 6 Připojte Napájecí kabel držáku baterií k Napájecímu konektoru na Procesoru.
Připojte Kabely stejnosměrných motorů k Ovládání motoru A,B.
1 7 Pomocí Kabelů s tříkolíkovým konektorem propojte Výstupní porty 1 ,2,3,4 pro-
cesoru a 1 ,2,3,4 Ovládání motoru. Připojte Kabel levého servomotoru k Výstupnímu portu 5 procesoru a připojte Kabel pravého servomotoru k Výstupnímu portu 6 procesoru.
1 8 Pomocí Kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte Vstupní port 7 procesoru
a Přijímač dálkového ovládání. Dokončili jste robota boxera. 1 09
Program Nastavení servomotoru
Hlavní funkce: Nastaví výchozí polohu a poloměr otáčení. Použití: Nastavte nulovou polohu a poté nasaďte páku do polohy pro nastavení výchozí polohy a nastavte rozsah otáčení pomocí tlačítka servomotoru. Výchozí poloha levé paže
Výchozí poloha pravé paže
Po nastavení nulové polohy nasaďte Páku na rozsah od 70. Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomotoru tak, aby byly obě paže robota v poloze jako na obrázku níže.
11 0
BoxingBot Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomotoru tak, aby robot ohnul levou paži.
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomotoru tak, aby robot natáhl pravou paži.
111
Rozpohybujete robota? 1
Nechte robota vykonat dva přímé údery levou paží (left jab) po stisknutí tlačítek1 , 5 na dálkovém ovládání.
11 2
2
Nechte robota zasadit zvedák pravou rukou po stisknutí tlačítek 2, 5 na dálkovém ovládání.
BoxingBot 3
Nechte robota pohybovat se směrem vpřed po stisknutí tlačítka 1 , směrem vzad po stisknutí 2, zahnout vlevo po stisknutí 3 a zahnout vpravo po stisknutí 4.
11 3
4
Nyní si zahrajte boxerský mač a zasoutěžte si s kamarády o titul boxerského šampiona s použitím techniky přímého úderu a zvedáku.
Co jsme se naučili! Máte za úkol přesunout velký kamen pomocí páky. Pokud platí, že hmotnost břemene je na obrázcích A i B shodná, zakreslete, ve kterém případě můžete vyvinout menší sílu pro uzvednutí břemene.
Podpis učitele
Domácí úkol
11 4
Dnešní cíl
Papoušek je robotický papoušek, který umí pozdravit pohybem
zobáku a zamáváním křídly. V této kapitole si popíšeme metodu ukládání dat a ukážeme si praktické využití hlasového modulu, který dokáže zaznamenat a přehrát požadovanou zvukovou stopu. Sestrojím si robota, který umí zdravit a přitom pohybuje zobákem při detekci zvukovým senzorem.
• papoušek: pták žijící v tropických oblastech se zakřiveným zobákem a barevným opeřením • nahrávat: ukládat hudbu, zvuk, televizní programy atd. na pásku tape nebo disk, aby tento záznam mohl být přehráván opakovaně
11 5
Příběh robota ••• Hlasový modul •••
Hlasový modul ukládá zvukový signál nebo jiné signály do paměti, a v případě potřeby tento signál posílá dále, do reproduktoru. Tato technologie se stala součástí našeho každodenního života; využívá se např. v telefonních záznamnících, které umožňují volajícím zanechání vzkazu, pokud volaný nepřijímá hovor, dále se s ní setkáváme v městských hromadných prostředcích ve formě hlasových informací o směru jízdy, atd. Na jakém principu tedy funguje nahrávání u hlasového modulu? Nejprve si vysvětlíme, jakým způsobem se ukládají data na magnetofonové pásky a CD. Plastové pásky obsahují feromagnetickou vrstvu, která na pásce zmagnetuje a zůstává zmagnetovaná. Magnetický záznam signálu se uskutečňuje pomocí zvláštního elektromagnetu – záznamové hlavy. CD nosiče zas využívají principu laseru. To je také důvod, proč při pohledu na CD vidíme pod určitým úhlem barevné spektrum („duhu“). Kdybychom zkoumali povrch CD pod mikroskopem, spatřili bychom velké množství rýh (vrypů). Je to z toho důvodu, že záznam dat na tento nosič se provádí vypalováním vrstvy na povrchu CD pomocí laseru. Princip záznamu spočívá ve změnách odrazivosti reflexního média (rozdíl mezi světlým a tmavým místem). 11 6
ParrotBot
Zvukový záznamník
Hlasový modul ukládá data na IC (polovodičový čip). Lidský hlas je analogový, dochází tedy ke konverzi analogového signálu na digitální signál neboli kombinace 0 a 1 . Proces přeměny analogového signálu na digitální můžeme přirovnat k měření teploty. Teplota se neustále mění, můžeme ji však měřit pomocí záznamů prováděných v pravidelných intervalech. Samozřejmě platí, že čím je interval kratší, tím přesnějšího výsledku dosáhneme. Tímto způsobem jsou ukládány číselné hodnoty, které se neustále po určitých časových intervalech mění. Při ukládání dat na IC kartu nepotřebujeme pásku ani CD, což je chápáno jako nesporná výhoda. Ke kterému z portů (vstupní nebo výstupní) na procesoru by měl být připojen hlasový modul, který slouží ke vstupu i výstupu zvuku? Pomocí hlasového modulu zaznamenáte požadovaný zvuk. Připojíte-li hlasový modul k výstupnímu portu a stisknete tlačítko REC (nahrávání), rozsvítí se červená kontrolka. Nyní můžete nahrávat požadovaný zvuk prostřednictvím mikrofonu. Pomocí tlačítka PLAY můžete přehrát zaznamenaný zvukový signál.
11 7
Stavební postup
1 Nasaďte Montážní úhelníky na Držák baterií a připevněte pomocí 40mm Rozpěrek.
2 Překryjte L-úhelníky 2x6 a L-úhelníky 2x2 a připevněte k Rozpěrkám pomocí
šroubků.
3 Propojte vždy dvě 30mm Rozpěrky a připevněte společně s Montážními
úhelníky a Rozpěrkami k Procesoru pomocí šroubků a matek. 11 8
ParrotBot
4 Připevněte Hlasový modul a Rozpěrky, které jsou připevněné k Procesoru, po-
mocí šroubků a matek. Poté připevněte k Montážním úhelníkům, které jsou připevněné k Držáku baterií, pomocí šroubků.
5 Připevněte Montážní úhelníky k Montážním deskám pomocí šroubků. Připevněte
35mm Rozpěrky a 20mm rozpěrky k Montážním deskám pomocí šroubků.
6 Připevněte 35mm Rozpěrky k Montážní desce pomocí šroubků. Nasaďte
Jednořadou montážní desku o 4 otvorech na Páku a připevněte pomocí šroubků a matek. Připevněte Servomotor k 35mm Rozpěrkám pomocí matek, a poté nasaďte Páku na Hřídel servomotoru. 11 9
Stavební postup
7 Připevněte L-úhelníky 2x6 a L-úhelníky 2x2 k Dvouřadé montážní desce o 8
otvorech pomocí šroubků a matek.
8 Připevněte 1 0mm Rozpěrky k L-úhelníkům pomocí šroubků. Připevněte Jedno-
řadou montážní desku o 5 otvorech k Rozpěrce pomcí nylonové matky.
9 Připevněte 7mm Rozpěrku k L-úhelníku 2x2 pomocí šroubku. Připevněte
Jednořadou montážní desku o 5 otvorech k Rozpěrce pomocí Nylonové matky. 1 20
ParrotBot
1 0 Připevněte Jednořadou montážní desku o 5 otvorech k Jednořadé montážní
desce o 4 otvorech připojené k Páce pomocí šroubu3 x1 0 Bolt a Nylonové matky. Pomocí Nylonové matky připevněte L- úhelník připojený k Dvouřadé montážnídesce k Rozpěrce připevněné k Montážní desce.
11 Připevněte L-úhelníky 2x6 k L-úhelníku 2x2 pomocí šroubků a matek. Nasaďte
L-úhelník 2x2 na Rozpěrku připevněnou k Montážní desce a upevněte pomocí 20mm rozpěrky.
1 2 Připevněte Montážní desku se Servomotorem a připravenou Montážní desku
pomocí matky.
1 21
Stavební postup
1 3 Nasaďte Regulovatelnou matku na 75 mm hřídel, vložte mezi Montážní des-
ky a připevněte pomocí 1 5mm rozpěrky.
1 4 Nasaďte L-úhelník na Regulovatelnou matku a připevněte pomocí šroubků.
1 5 Zasuňte šroubky 3x1 0 do Montážní desky a na tyto šroubky poté nasaďte Po-
jezdová kola a připevněte pomocí šroubků. Připevněte Zvukový senzor k Montážním úhelníkům pomocí šroubků. 1 22
ParrotBot
1 6 Připevněte Jednořadou montážní desku o 8 otvorech k L-úhelníku 2x2 Frame
pomocí šroubků a matek. Připevněte Jednořadou montážní desku o 5 otvorech a Jednořadou montážní desku o 4 otvorech k Jednořadé montážní desce o 8 otvorech pomocí šroubků a matek. Vytvoříte tak hřebínek.
1 7 Nasaďte Přijímač dálkového ovládání a hřebínek na Montážní úhelníky, které
jsou připojené k Montážní desce, a připevněte pomocí šroubků.
1 8 Nasaďte hlavičku papouška (Montážní deska) na tělo (Hlasový modul) a při-
pevněte pomocí šroubků.
1 23
Stavební postup
1 9 Překryjte tři a tři Střední montážní desky a připevněte a připevněte pomocí
šroubků a matek. Vytvoříte tak křídla.
20 Nasaďte křídla na Rozpěrky a připevněte pomocí matek.
21 Připojte Napájecí kabel držáku baterií k Napájecímu konektoru na Procesoru.
Připojte Kabel servomotoru k Výstupnímu portu 1 na Procesoru. 1 24
ParrotBot
22 Pomocí Kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte Výstupní port 2 na procesoru
a Hlasový modul. Pomocí Kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte Vstupní port 1 na Procesoru a Zvukový senzor.
23 Pomocí Kabelu s tříkolíkovým konektorem propojte Vstupní port 7 na procesoru
a Přijímač dálkového ovládání.
24 Dokončili jste Papouška.
1 25
Program Nastavení servomotoru
Hlavní funkce: Nastaví výchozí polohu a polohu otáčení. Použití: Nastavte nulovou polohu a poté nasaďte páku do polohy pro nastavení výchozí polohy a nastavte polohu otáčení pomocí tlačítka servomotoru.
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tak, aby robopapoušek dvakrát otevřel a zavřel zobák.
1 26
ParrotBot Hlasové tlačítko (Voice Chip)
Hlavní funkce: Ovládá hlasový modul. Použití: Zkokntroluje Výstupní port na procesoru, který je propojený s hlasovým modulem.
Příklad
Vyzkoušejte toto!
Po nahrání požadované zvukové stopy nastavte hlasové tlačítko pro přehrání zvuku.
1 27
Rozpohybujete robota? 1
Naprogramujte tak, aby hlasový modul přehrál zaznamenanou zvukovou stopu.
1 28
2 Naprogramujte tak, aby robot při de-
tekci zvukovým senzorem dvakrát otevřel a zavřel zobák.
ParrotBot 3
Naprogramujte tak, aby se zobák robota při detekci zvukovým senzorem pohyboval společně se zvukem vydávaným z hlasového modulu.
1 29
4 Pomocí hlasového modulu nahraj-
te několik zábavných slov a „konverzujte“ s vaším papouškem.
Stavební postup Zakroužkujte zařízení, které nevyžívá hlasový modul.
Reference http://imagebingo.naver.com http://www.handicare.co.kr http://www.bandoelevator.com http://lge.co.kr
Podpis učitele
Domácí úkol
1 30
Dnešní úkol
Robopes je robotický pes, který pohybuje předními končetinami
pomocí servomotoru. V této kapitole se dozvíme, proč jsou robotičtí domáci mazlíčci, obzvláště psi, tak populární, a řekneme si pár slov o jejich funkcích. Poté si sestrojíme vlastního robotického psa, kterého naprogramujeme tak, aby simulovat pohyby živého psa.
• pes: čtyřnohé zvíře, které často plní roli domácího mazlíčka nebo se používá k lovu
1 31
Příběh robota ••• Robotický mazlíček •••
AOBO
Domácí mazlíček je zvíře, které slouží pro rozptýlení či pobavení nebo jako náš společník. Většina domácích mazlíčků má určité společné rysy: jsou menší, roztomilí, někteří dokonce i společenští. V širším smyslu může být za domácí mazlíčky považována většina zvířat. Vedle živých mazlíčků se relativně nedávno rozmohl trend „pečování “ o virtuální mazlíčky. „Majitelé“ těchto virtuálních zvířátek mohou pozorovat stav svého mazlíčka na obrazovce; ať už se jednalo o hru typu ‘Tamagochi’ nebo o figurku virtuálního psa v mobilním telefonu, princip je vždy stejný – tyto hry v nás vyvolávají pocity, jako bychom se starali o živé zvíře. Vývojáři robotických mazlíčků urazili obrovský kus cesty. Můžete se potěšit např. elektronickou kočkou, rybou, ptákem, atd., nejběžnějším a nejoblíbenějším robotickým mazlíčkem však stále zůstává štěně.
1 32
DogBot Nejtypičtějším představitelem robotického psa je tzv. AIBO – inteligentní, inteligentní robot vyvinutý v Japonsku. Pomocí pohybů těla a LED indikátorů dokáže vyjádřit šest různých emocí, jako je radost, smutek, vztek, překvapení, strach a nenávist. Tento robotický mazlíček byl vyroben jako alternativa k živým domácím zvířatům a v dnešní době se stává čím dál populárnější díky rozličným funkcím, které jsou neustále zdokonalovány. V Japonsku je „výchova“ robotických psů mnohem častější než chov živých domácích zvířat. Vedle zábavy, kterou lidem robotičtí psi poskytují, jaké jsou jiné důvody pro vývoj těchto elektronických hraček? Jedná se hlavně o jejich pozitivní vliv na lidskou psychiku. Terapeutickému využití zvířecích mazlíčků jako společníků „normálních“ lidí, ale například i pacientů trpících Alzheimerovou chorobou, je v posledních letech věnována nemalá pozornost. Existují však určitá omezení, kvůli kterým si někteří lidé živého společníka dovolit nemohou (např. různé alergie, riziko přenosu virů, atd.) U robotických psů se výše uvedených problémů obávat nemusíme. Z toho důvodu jsou tito mazlíčci často nejen dobrou alternativou, ale v některých případech i jedinou variantou. Proč si tedy nesestrojit vlastního robotického mazlíčka, který by měl spoustu zajímavých funkcí a dokázal by potěšit starší a osamělé lidi?
Reference http://junior.sciencetimes.co.kr http://imagesearch.naver.com
1 33
Stavební postup
1 Nasaďte L-úhelníky 2x1 na Montážní desku a připevněte pomocí šroubků a matek.
2 Nasaďte Jednořadé montážní desky o 3 otvorech pod Procesor a Hlasový modul a připevněte.
3 Připevněte L-úhelníky připojené k Montážní desce k Hlasovému modulu a Procesoru pomocí šroubků a matek.
1 34
DogBot
4 Připevněte Držák baterií k L-úhelníkům, které jsou připojené k Montážní desce, pomocí šroubků a matek.
5 Propojte dvě 30mm Rozpěrky a poté připevněte k Stejnosměrnému motoru pomocí šroubku a matky. Připevněte 1 0mm Rozpěrky ke Stejnosměrnému motoru pomocí matek.
6 Připevněte Rozpěrky připojené ke Stejnosměrnému motoru k Montážním úhelníkům pomocí šroubků.
1 35
Stavební postup
7 Připevněte 7mm rozpěrky k Jednořadým montážním deskám pomocí matek.
8 Připevněte Montážní úhelníky a Jednořadé montážní desky o 3 otvorech k Servomotorům pomocí šroubků. Připevněte 1 0mm Rozpěrky k Montážním úhelníkům.
9 Otočte Ovládání motoru a připevněte k Rozpěrkám pomocí šroubků. Připevněte 20mm Rozpěrky k Ovládání motoru pomocí matek. 1 36
DogBot
1 0 1 0 Připevněte 1 0mm Rozpěrky k Montážním úhelníkům.
11 Připevněte Montážní úhelníky a Jednořadé montážní desky o 3 otvorech k Stejnosměrným motorům pomocí šroubků. Nasaďte Zvukový senzor na Rozpěrky připevněné k Montážním úhelníkům a připevněte pomocí šroubků.
1 2 Připevněte Rozpěrky připojené k Jednořadým montážním deskám o 3 otvorech pomocí šroubků.
1 37
Stavební postup
1 3 Nasdaďte Jednořadé montážní desky o 5 otvorech pod Montážní úhelníky a připevněte pomocí šroubků. Propojte 1 5mm Rozpěrku a Kloboučkovou matku, a poté připevněte 1 5mm Rozpěrku k Jednořadé montážní desce o 5 otvorech pomocí šroubků.
1 4 Připevněte Montážní úhelníky k Montážní desce pomocí šroubků.
1 5 Nasaďte Kola na Hřídele stejnosměrných motorů. 1 38
DogBot
1 6 Nasaďte 5mm Rozpěrky na Kola a připevněte pomocí šroubků. Nasaďte Střední montážní desky na Rozpěrky připojené ke Kolům a připevněte pomocí nylonových matek. Nasaďte Jednořadé montážní desky o 8 otvorech a Páky na Střední montážní desky a připevněte pomocí šroubků 3x1 0, šroubků a matek.
1 7 Nasaďte Páky připojené ke Kolům na Hřídele servomotorů.
1 8 Zasuňte šroubky 3x1 0 do montážní desky U a na tyto šroubky poté nasaďte Pojezdová kola a připevněte pomocí šroubků. Nasaďte Světelný indikátor na montážní desku U a připevněte pomocí šroubků a matek. 1 39
Stavební postup
1 9 Nasaďte Montážní úhelníky pod Střední montážní desky a připevněte pomocí šroubků.
20 Připevněte Montážní úhelníky k Přijímači dálkového ovládání pomocí šroub-
ků. Připevněte 7mm Rozpěrky k Přijímači dálkového ovládání pomocí šroubků. Na něj nasaďte Infračervený senzor a připevněte pomocí matek.
21 Nasaďte Montážní úhelníky připevněné k Přijímači dálkového ovládání a
Montážní úhelníky připevněné ke Středním montážním deskám na Montážní desku U a připevněte pomocí šroubků. Vytvořili jste obličej. 1 40
DogBot
22 Nasaďte obličej (Montážní deska U) na Rozpěrky připevněné k Ovládání motoru a připevněte pomocí šroubků.
23 Připojte Napájecí kabel držáku baterií k Napájecímu konektoru na Procesoru. Připojte Kabely stejnosměrných motorů k Ovládání motoru A, B.
Propojte Výstupní porty 1 ,2,3,4 procesoru a Ovládání motoru 1 ,2,3,4. Připojte Kabely
24 pravého a levého servomotoru k Výstupním portům 5,6 na Procesoru. Propojte porty 7,8 na Procesoru, Hlasový modul a Světelný indikátor. Propojte Vstupní porty 1 ,2,7 procesoru, Infračervené čidlo, Zvukový senzor a Přijímač dálkového ovládání. Dokončili jste robopsa.
1 41
Program Nastavení servomotoru
Hlavní funkce: Nastaví výchozí polohu a poloměr otáčení. Použití: Nastavte nulovou polohu a poté nasaďte páku do polohy pro nastavení výchozí polohy a pomocí tlačítka servomotoru nastavte rozsah otáčení. [Nastavení výchozí polohy u pravé končetiny
Nastavení výchozí polohy u levé končetiny
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomotoru tak, aby končetiny byly napnuté a směřovaly kolmo k zemi.
1 42
DogBot Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomotoru tak, aby robot zvednul končetiny.
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tak, aby se robot otočil směrem vlevo a přitom zdvihnul obě končetiny.
1 43
Rozpohybujete robota? 1 Nechte robota pohybovat se smě-
rem vpřed po stisknutí tlačítka 1 , vzad po stisknutí 2, zatočit vlevo po stisknutí 3 a zatočit vpravo po stisknutí tlačítka 4.
1 44
2 Naprogramujte robota tak, aby překročil dveřní práh po stisknutí tlačítka 5 na dálkovém ovládání.
DogBot 3 Nechte robota zaštěkat, jakmile pokr- 4 Zkuste naprogramovat další pohyčí končetiny. Po detekci infračerveným senzorem se robot napřímí.
1 45
by a zahrajte si s vaším robotickým psíkem.
Co jsme se naučili! Popište rozdíly mezi živým štěnětem a roboštěnětem. Živé štěně versus robotické štěně
Úklid
Neprodukujte exkrementy
Nutné uklízet exkrementy
Potrava Výcvik Dotek
Podpis učitele
Domácí úkol
1 46
Dnešní úkol
Kosmik je kosmický průzkumný robot, který zkoumá povrch plane-
ty. V této kapitole se dozvíme něco o výzkumných vesmírných misích, a poté si zahrajeme soutěž, ve které vítězí ten, kdo dokáže přemístit nejvíce hornin za pomoci robotické ruky, která pracuje na principu servomotoru!
• vesmír: označení pro veškerý prostor; v užším smyslu oblast mimo zemskou atmosféru, ve které se nachází hvězdy a planety • planeta: velké, kulaté těleso ve vesmíru, které obíhá kolem Slunce.
1 47
Příběh robota ••• Vesmírná sonda •••
Voyager 1
Každý z nás se určitě již někdy zamýšlel nad otázkou ‘Jak vlastně vesmír vzniknul a kde vůbec končí?’, neexistuje ještě jiný vesmír než naše sluneční soustava?’ Ve snaze nalézt odpovědi na tyto otázky jsou do kosmického prostoru vysílány vesmírné sondy. Do vnější části Sluneční soustavy byly umístěny dvě vesmírné sondy – Voyager 1 a jeho sesterská sonda Voyager 2. Tyto sondy byly vyslány americkým úřadem NASA (National Aeronautics and Space Administration, Národní úřad pro letectví a kosmonautiku) za účelem prozkoumání Jupiteru, Saturnu, Uranu a Neptunu. Voyager 1 i 2 jsou shodné svou velikostí i hmotností (825kg), jejich tělo je tvořeno desetibokým hranolem a parabolickou směrovou anténou s průměrem 3.66m. Obě sondy mají televizní kamery, IR a UV čidla a jsou poháněny termoelektrickým generátorem. Voyager se pohybuje únikovou rychlostí 1 7000 m/s. 1 48
SpaceBot
Zlatá deska Voyageru se zvuky Země
Vesmírné sondy nám za dobu své existence poskytly velké množství cenných informací. Bylo tedy například zjištěno, že na planetě Neptun se pravidelně vyskytují obrovské bouře, že Jupiter je stejně jako Saturn obklopen soustavou tenkých prstenců, které jsou u Saturnu navíc rozčleněny do jemnějších prstenců. Na základě dat z Voyageru byly navíc dodatečně nalezeny 3 nové družice u Saturnu. Obě Voyager sondy mají na své palubě pozlacenou desku se záznamy pozdravů, zvuků a fotografií ze Země. Toto poselství případným mimozemským civilizacím obsahuje například fotografie lidí, matematické rovnice, fotografie severoamerické Hadí řeky (Snake River) a různé audiozáznamy a zvuky, jako např. zvuky ulice, pláč novorozeněte, pozdrav prezidenta Cartera, zvuk startující rakety, smyčcový kvartet, atd. Může být toto poselství z Voyageru předáno mimozemšťanům? 1 49
Stavební postup
1 Připevněte servomotor k Montážním úhelníkům pomocí šroubků. Nasaďte
Montážní úhelníky připevněné k servomotoru na Montážní desku a připevněte pomocí šroubků.
2 Nasaďte 35mm Rozpěrky a L-úhelníky 2x2 na Montážní desku a připevněte pomocí šroubků a matek.
3 Nasaďte Dvouřadé montážní desky na Montážní desku s montážními úhelníky a servomotorem a připevněte pomocí šroubků a matek. 1 50
SpaceBot
4 Připevněte Stejnosměrné motory a Montážní úhelníky pomocí šroubků.
5 Připevněte Stejnosměrné motory ke spodní části Montážní desky pomocí 40mm Rozpěrek.
6 Připevněte 20mm Rozpěrky k Držáku baterií pomocí šroubků. Připevněte 20mm Rozpěrky k Montážní desce pomocí matek. 1 51
Stavební postup
7 Propojte Jednořadou montážní desku o 8 otvorech a L-úhelníky 2x6 a při-
pevněte pomocí 1 0mm Rozpěrek, šroubků a matek. Nasaďte 1 0mm Rozpěrky na Montážní desku a připevněte pomocí matek.
8 Nasaďte 200mm hřídel na L-úhelníky a na oba její konce nasaďte Pojezdová
kola. Na oba konce hřídele poté nasaďte Regulovatelné matky a připevněte pomocí šroubků.
9 Připevněte Montážní úhelníky a L-úhelníky 2x2 k Servomotoru. Propojte Jednořadou montážní desku o 8 otvorech a L-úhelník 2x2 a připevněte k Montážním úhelníkům připojeným k Servomotoru pomocí šroubků a matek. 1 52
SpaceBot
1 0 Propojte L-úhelníky 2x6, Montážní úhelník a Dvouřadou montážní desku o 8 otvorech a připevněte pomocí šroubků a matek.
11 Nasaďte Jednořadou montážní desku o 5 otvorech na Páku a připevněte pomocí šroubků a matek. Překryjte L-úhelníky 2x6, upevněte pomocí šroubků a matek, a poté připevněte k Jednořadé montážní desce o 5 otvorech.
1 2 Nasaďte Montážní úhelníky, které jsou připojené k Dvouřadé montážní des-
ce, pod L-úhelníky připojené k servomotoru a připevněte pomocí šroubku. Nasaďte Páku na Hřídel servomotoru. 1 53
Stavební postup
1 3 Při nasazování 200mm hřídele na L-úhelníky nasaďte dvě regulovatelné matky na obě strany chapačového mechanizmu. Nasaďte Pojezdová kola a Regulovatelné matky na oba konce hřídele a připevněte pomocí šroubků. Připevněte šroubky Regulovatelných matek pro umístění chapačového mechanizmu na střed hřídele.
Připevněte Jednořadou montážní desku o 5 otvorech k Páce a poté připevněte 7mm
1 4 Rozpěrky pomocí šroubků. Nasaďte Jednořadou montážní desku o 5 otvorech na připevněnou 7mm Rozpěrku a připevněte pomocí nylonové matky. Poté připevněte 7 mm Rozpěrku na opačnou stranu Jednořadé montážní desky o 5 otvorech. Nasaďte Páku na Hřídel servomotoru a připevněte 7mm Rozpěrku k L-úhelníku pomocí Nylonové matky.
1 5 Nasaďte Kola spojené s Ozubenými koly na Hřídele stejnosměrných motorů a připevněte pomocí šroubků 2.6x1 0.
1 54
SpaceBot
1 6 Vytvořte dva Housenkové pásy o 43 částech a nasaďte je na Ozubená kola a Pojezdová kola.
1 7 Nasaďte1 5mm Rozpěrku na Hřídel kola, poté propojte s druhou 1 5mm Rozpěrkou
a připevněte pomocí Kloboučkové matky. K 1 5mm Rozpěrce připojte L-úhelník 2x1 , L-úhelník 2x2 a Páku. Vytvoříte tak anténu.
1 8 Pomocí Jednořadé montážní desky o 4 otvorech připojte Procesor k Vysokorychlostnímu stejnosměrnému motoru. Nasaďte Páku připojenou k anténě na Vysokorychlostní stejnosměrný motor. 1 55
Stavební postup
1 9 Nasaďte Ovládání motoru a Procesor na Rozpěrky připevněné k Montážní desce a připevněte pomocí šroubků a matek.
20 Nasaďte Přijímač dálkového ovládání a Ovládání motoru na Rozpěrky připevněné k Montážní desce a upevněte pomocí šroubků a matek.
21 Připojte Napájecí kabel držáku baterií k Napájecímu konektoru na procesoru.
Připojte Kabely stejnosměrných motorů k Ovládání motoru A, B. Připojte Kabel Vysokorychlostního stejnosměrného motoru k Ovládání levého motoru A. 1 56
SpaceBot
22 Pomocí Kabelů s tříkolíkovým konektorem propojte Výstupní porty 1 ,2,3,4 Procesoru a Porty 1 , 2,3,4 ovládání pravého motoru a propojte Výstupní porty 5,6 procesoru a porty 1 ,2,3,4 ovládání levého motoru.
23 Připojte Kabel servomotoru chapačového mechanizmu k Výstupnímu portu 7
procesoru. Připojte Kabel servomotoru k Výstupnímu portu 8 procesoru. Pomocí Kabelus tříkolíkovým konektorem propojte Vstupní port 7 procesoru a Přijímač dálkového ovládání.
24 Dokončili jste Kosmika. 1 57
Program Nastavení servomotoru
Hlavní funkce: Nastaví výchozí polohu a poloměr otáčení chapačového mechanizmu. Použití: Nastavte nulovou polohu a poté nasaďte páku do polohy pro nastavení výchozí polohy a pomocí tlačítka servomotoru nastavte rozsah otáčení. Nastavení výchozí polohy
Poloměr otáčení
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomorotu pro rozevření chapačového mechanizmu.
1 58
SpaceBot Nastavení servomotoru
Hlavní funkce: Nastaví výchozí polohu a poloměr otáčení chapačového mechanizmu. Použití: Nastavte nulovou polohu a poté nasaďte páku do polohy pro nastavení výchozí polohy a pomocí tlačítka servomotoru nastavte rozsah otáčení. Nastavení výchozí polohy
Poloměr otáčení
Vyzkoušejte toto!
Nastavte tlačítko servomorotu pro rozevření chapačového mechanizmu.
1 59
Rozpohybujete robota? 1 Po stisknutí tlačítek 1 , 5 na dálkovém
ovládání nechte robota zavřít chapačový mechanizmus a otevřít po stisknutí tlačítek 2, 5.
1 60
2 Nechte robota zavřít drapák po
stisknutí tlačítek 1 , 5 na dálkovém ovládání a otevřít chapačový mechanizmus po stisknutí tlačítek 2, 5.
SpaceBot 3 Nechte robota pohybovat se smě- 4 Nabírání hornin pomocí chapačovérem vpřed po stiskutí tlačítka 1 , směrem vzad po stisknutí 2, zahnout vlevo po stisknutí 3 a zahnout vpravo po stisknutí tlačítka 4 na dálkovém ovládání.
1 61
ho mechanizmu, jejich naložení do vesmírné sondy a poté návrat zpět. Kdo dokáže bezpečně dopravit nejvíce materiálu?
Co jsme se naučili! Všechny planety naší sluneční soustavy (obr. níže) obíhají okolo Slunce. Napište jména všech planet naší sluneční soustavy.
Slunce
Země Pluto
Podpis učitele
Domácí úkol
1 62
Dnešní cíl
Sem nalepte fotografii svého bojového robota!
BattleBot je robot, který je sestrojený za účelem boje s ostatní-
mi roboty. V této kapitole můžete využít znalostí, které jste získali z předchozích kapitol. Zahrajte si hru s roboty řízenými dálkovým ovladačem.
• Boj: Střet mez útočníkem a obráncem, ozbrojený střet • Kreativní: schopnot člověka tvořit; originální, tvůrčí řešení problémů
1 63
Příběh robota •••Bojovník •••
Albatross zasazuje úder robotovi Meier2
Zatímco pod pojmem K-1 si vybavíme sportovní disciplínu v bojových uměních, v robotickém světě se setkáváme s podobnou disciplínou označovanou jako ROBO-ONE. Turnaj ROBO-ONE je první mezinárodní soutěží v boji humanoidních robotů na světě. ROBO-ONE se pořádá dvakrát do roka; technologie jsou mezitím zdokonalovány. Historicky první turnaj ‘The1 st Asia ROBO-ONE competition’ byl uspořádán v roce 2002 v Japonsku (v roce 2003 v Koreji). Organizátoři soutěže ROBO-ONE se nyní připravují na novou výzvu: turnaj ROBO-ONE pořádaný ve vesmíru. V roce 201 0 by měla odstartovat malá sonda, která na oběžnou dráhu vynese několik humanoidních robotů, kteří budou mezi sebou bojovat. 1 64
BattleBot Pro účast v turnaji ROBO-ONE je nutné, aby váš robot splňoval předem určená kritéria. Robotičtí zápasníci musí mít pouze dvě nohy a rychlost jejich chůze musí být vyšší než 5 kroků za 1 0 vteřin. Co se týče velikosti, roboti musí být minimálně 20 cm a maximálně 1 20 cm vysocí, a velikost jejich chodidel nesmí překročit 1 3cm. Hmotnost je však libovolná. Co se týče pohybových dovedností, roboti by měli být schopni ohnout se v pase a znovu se napřímit, popř. vytáhnout, musí ovládat boční chůzi (chůzi do stran), a při pádu musí umět samostatně vstát. Jakékoli zbraně, které by mohly poškodit protivníka nebo stadion, jako např. ostrá čepel či rotující pila, jsou zakázané. Pokud robot splňuje všechny výše uvedené požadavky, může se účastnit turnaje ROBO-ONE. Všichni zájemci se nejprve zúčastní soutěže, ve které jsou roboti hodnoceni dle různých všeobecných kritérií, jako je například rychlost (při běhu), volná disciplína (tanec) a základní chůze; při hodnocení je vždy zohledňován vzhled robota a jeho originalita. Na konci této soutěžě je poté vybráno 1 6 nejlepších týmů, které se účastní hlavního turnaje. Zápasy probíhají v ringu předepsané velikosti. Délka jednoho kola činí 3 minuty a při nerozhodném výsledku dochází k prodloužení o další dvě minuty. Většina těchto pravidel je podobná pravidlům K-1 , jako například knockoutování soupeře (KO) v případě, že není schopen vstát do 1 0 sekund odpočítaných rozhodčím nebo byl-li třikrát sražen k zemi (knock-down). Nezapomínejme však, že v těchto zápasech nesoupeří živí lidé. Pokud tedy robot vypadne z ringu, obdrží dvě varování nebo time-out (oddechový čas), stále se jedná o jeden knock-down. Třešničkou na dortu je tzv. ‘Rumble’ Match, při kterém mezi sebou zápasí čtyři roboti (dva týmy). Představte si na okamžik, že ovládáte svého humanoidního robota a vidíte ho v akci. A co teprve ten vítězný pocit po knockoutování soupeře. Reference http://www.robo-one.co.kr http://www.hani.co.kr Digital Times
1 65
