Robottikerhon suunnitelma syksylle 2015

Transkriptio

1 Robottikerhon suunnitelma syksylle 2015 Tekijä Mika Laitila, Kerho on suunnattu yläkoululaisille. Ryhmän koko on 16 kerholaista + 2 ohjaajaa. Kerholla on käytössä 8 kappaletta LEGO Mindstorms EV3 -robottia kerholaisille (toimivat pareittain robottien kanssa) ja kaksi ylimääräistä robottia ohjaajien käytössä. Kerholaiset valitaan ilmoittautuneista arpomalla. Yhden kerhokerran pituus 60 min. Kerhon kesto koko syyslukukausi Kerhotilana toimii koulun atk-luokka tai vastaava, jossa käytössä oma tietokone jokaiselle parille. Lisäksi ohjaajilla oma kone ja tykki + valkokangas. Jokaisella tietokoneella on asennettuna LEGO Mindstorms EV3 ohjelmointityökalu, jolla varsinainen robotin ohjelmointi suoritetaan. 1. kerta 1) Tutustutaan valmiisiin ohjaajien rakentamiin LEGO Gyro Boy- ja Robot Arm H25 robotteihin. (10-15 min) Gyro Boy Robot Arm H25 Gyro Boy antaa hyvä kuvan siitä, minkälaista liikkumista robotin kolmella moottorilla voi toteuttaa ja kuinka sen toiminta ohjautuu sensoreiden (kallistus, etäisyys, valaistus/väri, kosketus) avulla keräämästään tiedosta ympäristöstään. Robot Arm H25 on hyvä malli yritysmaailmassa käytettävästä teollisuusrobotista, missä robotti tekee tietyn yksikertaisen tai monimutkaisen tehtävän tarkasti, toistettavasti ja virheettömästi kerta toisensa jälkeen.

2 2) Tutustumista toisiin kerholaisiin ja ohjaajiin eli ryhmäytymistä. Muodostetaan (ensisijaisesti) kahden oppilaan työskentelyparit. (20-30 min) 3) Katsotaan netistä (innokas.fi) löytyviä RoboCup Junior Finland kisojen videoita. (10-15 min) Tutustutaan pintapuolisesti eri kilpailulajeihin (tanssi, jalkapallo, pelastus, sumo ja freestyle). Keskustellaan eri lajeista ja siitä mikä kerholaisia kiinnostaisi lähteä kokeilemaan. 4) Kerhon sääntöjen muodostaminen (10 min) TÄRKEÄ: Kerholaisten kotiin laitetaan lupalappu täytettäväksi, jolla kysytään lupa oppilaan kuvaamiseksi kerhon aikana. Kerholaisia itseään kehotetaan ottamaan kuvia ja kuvaamaan videoita kerhon toiminnasta omilla laitteillaan ja säilyttämään niitä kerhon loppuun asti. Myös ohjaajat ottavat kuvia. 2. kerta Jokainen työpari rakentaa yhden robotin (joko Gyro Boy, Robot Arm H25, Color Sorter tai Puppy) valmiin LEGO-ohjeen mukaisesti. Rakennettava robotti arvotaan työpareille. Color Sorter Puppy 3. kerta Edellisellä kerralla rakennettuun robottiin ladataan valmis LEGO ohjelmakoodi (10 min). Työparit tutustuvat ensin itse rakentamansa robotin toimintaan ja tämän jälkeen työparit kierrättävät robotteja siten, että kaikki työparit pääsevät tutustumaan jokaiseen neljään eri robottiin (10min/robotti). Jos aikaa jää, niin puretaan robotit lopuksi.

3 4. kerta Kaikki työparit rakentavat samanlaisen auto-robotin valmiin LEGO - ohjeen mukaisesti. 5. kerta Robottiohjelmoinnin opettelua, osa 1. Käydään yhdessä läpi LEGO Mindstorms EV3 ohjelmointityökalun rakenne ja päätoiminnot. Ohjelma sisältää erinomaiset interaktiiviset opetusvideot Robot Educator -osiossa, joiden avulla työparit voivat omatoimisesti ja omaan tahtiin opetella edellisellä kerralla rakennetun auto-robotin ohjelmointia.

4 Opetusvideoita on kymmeniä, mutta niistä tärkeimmät ovat Basics-osion 8 ensimmäistä videota ja Beyond Basics osion 7 ensimmäistä videota. Jokainen interaktiivinen opetusvideo koostuu 5 osasta. 1. Ensimmäisessä osassa esitetään video siitä, mitä robotilla on tarkoitus saada aikaan tässä harjoituksessa. 2. Toisessa osassa annetaan rakennusohjeet tarvittavan robotin rakentamiseen. Tämä vaihe voidaan yleensä aina hypätä yli, koska harjoituksissa käytetään koko ajan yhtä ja samaa robottia. 3. Kolmannessa osassa käyttäjä voi interaktiivisen videon avulla katsoa mitä mikäkin ohjelmakoodin palanen tekee robotille. Eli kun käyttäjä klikkaa hiirellä jotain osaa koodista, video näyttää mitä robotti tekee tällöin.

5 4. Neljännessä osassa käyttäjä itse rakentaa halutun ohjelmakoodin. Vieressä on esitettynä valmis koodi, josta voi ottaa mallia. 5. Viidennessä osassa käyttäjää kehotetaan tekemään muutoksia juuri tehtyyn ohjelmaan ja kokeilemaan, mitä muutokset saavat aikaan robotin toiminnassa. 6. kerta Robottiohjelmoinnin opettelua, osa 2. Työparit jatkavat omatoimista opetusvideoiden läpikäyntiä. Nopeimmat parit saavat ehkä tämän kerran aikana katsottua 15 tärkeintä videota ja pääsevät aloittamaan oman robotti-projektin suunnittelun. Kotitehtäväksi annetaan oman projektin työstäminen omissa ajatuksissa. 7. kerta Kun työpari on valmis aloittamaan oman projektin, he kirjoittavat tekstinkäsittelyohjelmalla kuvauksen siitä minkä näköinen robotti on tarkoitus rakentaa, mitä moottoreita ja antureita siinä on sekä mitä toimintoja on tarkoitus ohjelmoida. Kun suunnitelma on riittävän pitkälle mietitty ja kirjoitettu ja ohjaaja on sen hyväksynyt, työpari voi aloittaa suunnitelman toteuttamisen. Suunnitelmaa päivitetään sitä mukaa kun ajatukset kehittyvät. Jos työparit haluavat rakentaa jonkin RoboCup Junior-sarjan kilpailurobotin, niin tulostetaan sarjan säännöt suunnittelun avuksi. Jos jalkapallo-kiinnostusta löytyy, niin jalkapallo-robotteja pitäisi valmistua vähintään neljältä työparilta. Jos sumo-kiinnostusta löytyy, niin sumo-robotteja pitäisi valmistua vähintään kahdelta työparilta. Pelastus-robotin voi tehdä yksikin työpari. Tanssi- ja freestyle-sarjaan tarvittaisiin varmaankin lähes kaikkien työparien robotit. Työpari voi suunnitella ja toteuttaa myös täysin RoboCup Junior-sarjojen ulkopuolisen robotin omien mieltymysten mukaan. Jos työpari sen sijaan haluaa kokeilla vielä valmiita LEGO robotteja ja muokata niistä omia muunnoksia, niin sekin luonnollisesti sallitaan. Jos RoboCup Junior-robotteja aletaan rakentaa, niin niihin tarvittavia alustoja (sumo-alusta, pelastus-rata, jalkapallo-areena) aletaan suunnitella ja rakentaa teknisen työn opettajan ohjauksessa teknisen työn tiloissa (mahdollisuuksien mukaan joko teknisen työn tunneilla tai kerhotunneilla).

6 kerta Oman projektin eteenpäin viemistä robotin rakennetta hienosäätämällä ja ohjelmaa koodaamalla. 14. kerta Jos työparit ovat tehneet sumo- tai jalkapallo-robotteja, niin tällä kertaa voisi olla Suuri Finaali, jossa robotit kohtaavat moniosaisessa päätösturnauksessa. Voittajat palkitaan herkkupalkinnoilla. 15. kerta Kerholaisten omista laitteista siirretään kerhon toiminnasta otetut kuvat ja videot yhteiseen tiedostokansioon. Katsotaan kuvia ja videoita ja äänestetään, mitkä ovat hyviä otoksia, jotka päätyvät kerhon esittelyvideolle. Valitaan videon tekijä/tekijät, jotka tekevät valituista otoksista videon. Kerhoohjaaja on tiiviisti mukana ohjaamassa ja auttamassa videon tekemistä. Video ja robotit esitellään koko koululle jossain sopivassa tilanteessa. Näin oppilaat saavat mukavasti myönteistä julkisuutta ja kerho saa jatkossa innokkaita uusia kerholaisia. Kerho jatkuu todennäköisesti keväällä Myös RoboCup Junior 2016-kilpailut järjestetään keväällä ja sinne voisi lähteä meidänkin kerhon edustajia kisailemaan. Jos kerhoa ei jatketa kevään aikana, niin lopuksi robotit puretaan omiin säilytyslaatikoihinsa.