רובוטיקה לתלמידי חטה"ב באמצעות מאמא-רובוט

עיטם מדעי המחשב – מאמא-רובוטhttp://www.eytam.com [email protected]

רובוטיקה לתלמידי חטה"במאמא-רובוטבאמצעות


: מבוא 1פרק לרובוטיקה


מבוא לרובוטיקה

רובוטיקה היא תחום המתפתח בקצב מהיר והיישומים הרובוטיים רבים ומגוונים.

רובוטים משמשים בתעשייה, בחדרי ניתוח, במשחקים, והם אפילו מחליפים חיילים

בתפקידים שונים בצבאות מודרניים.

לימוד רובוטיקה חופש יצירה ומשחק שהופכים את הלימוד למהנה מאוד


הרובוט כמערכת קלט/פלט

מערכות הנדסיות ניתנות לתיאור כמערכות קלט

פלט, כלומר, ניתן לתארן במושגים של "קופסה

שחורה":מה המערכת מתארים "–

כיצד " ולא "מבצעת" המערכת פועלת

לדוגמא: מכונת פופקורן ניתנת לתיאור כמערכת

קלט/פלט:

מערכת

קלט פלט

גרעיני תירס, מלחמכונת פופקורן פופקורן

קלט פלט


הרובוט כמערכת קלט/פלט

מסוגל הרובוט קלט: חיישן ידי על לראות ידי על לשמוע ראיה, לחוש שמע, חיישן חיישן ידי על במגע

מגע, וכו'.מסוגל הרובוט פלט: חפצים, להניע לזוז,

להשמיע קולות, וכו'.

חיישני קלטרובוט,תזוזה, קולהזזת זרועות

קלט פלט


מודלים של רובוטים

- זהו רובוט שמבצע את רובוט אוטונומיללא משימותיו באופן עצמאי לחלוטין,

התערבות אדםדוגמא: רובוט לניקוי בריכת שחייה–

- רובוט שמבצע את רובוט חצי-אוטונומימשימותיו תוך בקרה והתערבות של אדם

בזמן ביצוע המשימותדוגמא: טיסן המבוקר ע"י שלט רחוק–


: מרכיבי 2פרק הרובוט


מרכיבי הרובוט

לחץ על הסמל כדי להוסיף פריט אוסף תמונות

בקר

חיישן

חיישן

חיישן

חיישן

מנוע

מנוע

מסך תצוגה

מרכיבים חשמלייםמרכיבים מכניים

מרכיבי הרובוט

כבל חשמלי

כבל חשמלי

כבל חשמלי

משדר/מקלט אלחוטי

נוריות

מצלמה דיגיטלית

לחצן


מאמא-רובוט

מאמא-רובוטהרובוט הוא רובוט תלת-גלגלי

הניתן לתכנות באמצעות שפת

התכנות של מאמא-רובוט

מאמא-רובוטמערכת כוללת את כל

המרכיבים הנדרשים לבנייה ותכנות של

רובוט


מאמא-רובוטתכולת מערכת

חלקים מכניים: דפנות, מוטות, ברגים, תפסנים, מנועים + גירים, זרועות מכניות וכו'.

חלקים אלקטרוניים: בקר, חיישנים, כבלים, סוללה

( של IDEתוכנה: סביבת הפיתוח הגרפית )מאמא-רובוט

עזרים נוספים: משטחים, רמזורים, מכשולים וכו'


סביבת הפיתוח של מאמא-רובוט

מערכת הרובוטיקה מאמא-רובוט כוללת

שפת תכנות מבוססת "גרירה והשלכה"

לתכנות הרובוט


תוכנת ההפעלה של הרובוט

תוכנת ההפעלה היא תוכנית מחשב המופעלת מעל גבי

הבקר - זוהי התכנית המבקרת את פעולת הרובוט

- קושחהתוכנית זו נקראת היא צרובה על גבי רכיבי זיכרון שעל הבקר, והיא

מופעלת על ידו בכל פעם . שהרובוט מופעל

מחשב בקר


: חיבור המחשב 1התנסות לבקר


הרצת תכנית ההתקנההתכנית מתקינה מאמא-רובוט בהרצת תכנית ההתקנה של

של ההתקנים מנהלי את והן מאמא-רובוט תוכנת את הן הרובוט

באמצעות למחשב הרובוט את חברו ההתקנה, סיום לאחר USBכבל ה-

Windows XP ואשף הרובוט את יזהה ההתקנים מנהל :ההתקן מנהל של אוטומטית בחירה יבצע חומרה התקנת

שהותקן קודם על מנהל התקן שלא Windowsאם מוצגת הודעת אזהרה של –

עבר בדיקה, אשרו את ההתקנה בכל זאת.לאחר אישור, המערכת תתקין את תוכנת מנהל ההתקן.

אם המערכת תציג שוב בקשה לבחירת מנהל ההתקן - חיזרו על –הפעולות שביצעתם בשנית.

בסיום, ההתקן מוכן והרובוט מוכן לפעולה.–

Windows Vista/7 אין צורך בהתקנה - מנהל ההתקן יותקן :אוטומטית.


עולמות מאמא-רובוט

בהרצת התוכנה נפתח מאמא-רובוט

עולם חדש. עולםהגדרה :

במאמא-רובוט הוא תכנית מחשב

המיועדת להפעיל את הרובוט, עפ"י

ההוראות שכתבנו. תכנית זו ניתנת

לשמירה לקובץ ולשיחזור מקובץ, וכן

ניתן לצרוב אותה כקושחה לבקר של

הרובוט.


חלון הבקרחלון הבקר מספק לנו אפשרות להפעלת

מרכיביםשונים בבקר באמצעות גרירה והשלכה:

באמצעות מסך להדפיס ניתן אליו -ההוראה "הדפס" שבתפריט ההוראות.

- 1ערוצים קלט/פלט 4 ערוצי : ערכי ערכים חיישניםלקריאת ולהפקת

.מפעיליםלבשימוש נוסף נוסף, קלט/פלט ערוץ -

בעיקר בהפעלת זרועות רובוטיות מנוע1מנוע של 2, הסעה מנועי -

הרובוטראש 1כפתור )בעל לחיצה כפתור -

כפתור נמצא זה לכפתור מימין שחור(. המאפשר אדום( ראש )בעל "אתחל" הרובוט תוכנת את מחדש להפעיל

הצרובה עליו כעת.- משמש ליצירת קולות.זמזם - ניתן להדליק ולכבות את הנורית.נורית


: שלום עולם!2התנסות

בהתנסות זו נדפיס ברכת שלום למסך הרובוט.הבאה, התכנית את העריכה בחלון נכתוב אנו קוד עולם!". "שלום ההודעה את המדפיסה

התכנית:הדפס "שלום"

הדפס "עולם!"

הוראות שתי כוללת התכנית התכנית: הסבר "שלום המחרוזת להדפסת שיגרמו הדפסה,

עולם!" בשתי שורות המסך. שורה כל של המקסימלי שהאורך לב לשים יש

פני שתי 8הוא לכן ההודעה מודפסת על תווים, שורות.


יצירת התכניתבכדי ליצור את התכנית אנו נגרור את הוראת ההדפסה

מתפריט ההוראות לתוך חלון העריכה:

גררו את ההוראה "הדפס" –מתפריט ההוראות

והשליכו על השורה –הראשונה שבחלון העריכה )היכן שמופיע הכיתוב "אל

תעשה דבר"(. כעת מוצג תפריט לבחירה:–


יצירת התכנית - המשך

ב"מחרוזת בחרו כעת, טקסט...". חלון נפתח - טקסט להכנסת את הקלידו

."המחרוזת "שלוםדומה, באופן הוראת הוסיפו למחרוזת הדפסה

"עולם!".


צריבת התכנית כקושחה לרובוט

הכפתור על הקליקו ( לרובוט" ( F7"העלה

התכנית לצריבת לרובוט:

פקד מוצג כעת העלאת של התקדמות

התכנית לבקר:בסיום ההעלאה, התכנית –

על לפעול מיד תתחיל הבקר.


: הדלקת נורית3התנסות

על הנמצאת נורית ונכבה נדליק זו בהתנסות הבקר.

הבאה, התכנית את העריכה בחלון נכתוב אנו מכבה ואז שניה, למשך הנורית את המדליקה

אותה.

קוד התכנית:1נורית.ערך =

(1המתן)

0נורית.ערך =

(1המתן)


יצירת התכניתבכדי ליצור את התכנית אנו

נגרור את העצם או ההוראה המתאימים אל תוך שטח

העריכה:גררו את העצם "נורית" מחלון –

הבקר והשליכו על השורה הראשונה שבחלון העריכה )היכן שמופיע הכיתוב "אל

תעשה דבר"(. לבחירה: – תפריט מוצג כעת

" בערך הוראה 1בחרו זוהי .")השמת הנורית את להדליק

לנורית מדליקה אותה, 1ערך ערך מכבה 0השמת לנורית

אותה(.


יצירת התכנית - המשך

גררו את הפקודה "המתן" מתוך תפריט ההוראותשבתחתית החלון:

והשליכו אותה כשורה שניה בתכנית. – 1". זוהי הוראה להמתין 1מתוך התפריט המוצע בחרו ב"–

שניה, כלומר לא לבצע דבר במשך השניה הבאה.העריכה – לחלון והשליכו "נורית" העצם את שוב גררו

ערך בחרו והפעם שלישית, כיבוי 0כשורה כלומר, - הנורית.

רביעית – כשורה והשליכו "המתן" ההוראה את שוב גררו " בערך שוב בחרו העריכה. למשך 1בחלון המתנה - "

שניה נוספת.


שינוי ערכים בקוד התכנית

כך התכנית את שנו הנורית את שתדליק שניה, חצי למשך ולאחר מכן תכבה את חצי למשך הנורית

שניה.בשורה הדרכה: להקליק ניתן השנייה

המספר מה 1על ,לפתיחת שיגרום תפריט לבחירת מספר

שונה:


תרגיל: הוספת הבהובים נוספים

הנורית של נוספים הבהובים נוסיף זה בתרגיל בתכנית.

)שורה – חדשה בשורה חדשה הוראה שבה 5הוסיפו )שוב הוראה להדלקת הנורית.

שניה.1הוסיפו הוראת המתנה למשך –הוסיפו הוראת כיבוי לנורית.– שניה.1הוסיפו הוראת המתנה למשך –בצעו העלאה לבקר - כמה הבהובים יש כעת?–הם – שאכן ובדקו כרצונכם הבהובים עוד הוסיפו

מבוצעים כצפוי על הבקר.


: קוד מורס4התנסות

בתרגיל זה נכתוב תכנית העושה שימוש בקוד מורס לכתיבת אותיות. ע"י 19קוד מורס פותח במאה ה-

, והינו שיטת התקשרות סמואל מורסבינארית שבה רק שני מצבי שידור:

דולק וכבוי.


קוד מורסמצוינות מורס בשפת וספרות אותיות כצירופים שונים של משכי שידור והפסקות.

נקודה מצוינת על ידי שידור למשך יחידת זמן –זמן יחידת למשך הפסקה ולאחריה אחת

אחת. למשך – שידור ידי על מצוין יחידות 3מקף

זמן יחידת למשך הפסקה ולאחריהן זמן, אחת.

מצוינת על ידי:Aלדוגמא, האות האנגלית נקודה )שידור,הפסקה( -מקף )שידור,שידור, שידור, הפסקה( -

מצוינת על ידי:Mלעומתה, האות מקף )שידור,שידור, שידור, הפסקה( -מקף )שידור,שידור, שידור, הפסקה( -


מימוש קוד מורס במאמא-רובוט

בכדי לכתוב אותיות בכתיב מורס באמצעות כאמצעי בנורית שימוש נעשה הרובוט,

שידור: שניה, 1לציון נקודה נדליק את הנורית למשך –

שניה.1ולאחר מכן נכבה אותה למשך נדליק את הנורית למשך – שניות, 3לציון מקף

שניה.1ולאחר מכן נכבה אותה למשך


הוספת הערות לתכניתכבר זו שתכנית מכיוון של גדול מספר כוללת לעשות כדאי הוראות,

ב בקוד הערותשימוש התכנית כך שיתעדו אותה.

בקוד הערההגדרה: – שורה היא התכנית שאינה מבוצעת, ותפקידה הוא לספק הסבר ותיעוד להוראות

בתכנית.יש – לתכנית הערה להוסיף בכדי

מתפריט "#" הסימן את לגרור ההוראות שבתחתית חלון העריכה, העריכה חלון לתוך ולהשליכו

בשורה המתאימה. תוכן – על להקליק ניתן מכן לאחר

שברצוננו מה ולכתוב ההערה לתעד.


כתיבת האותיותMA

זו מורכבת משני Mכתבו את האות - אות מקפים.

האות את מורכבת Aכתבו זו אות - מנקודה ומקף.

בדקו את התכנית על ידי העלאתה לרובוט.


*** אופציונלי: שימוש במתודות

נדרשנו בתרגיל, בוודאי שראיתם כפי כיבוי הדלקה, הוראות ושוב שוב לכתוב חוזרות ההוראות מקבוצות חלק והמתנה.

על עצמן.על חוזרות הוראות קבוצות :אילו שאלה

עצמן בתכנית שכתבת?החוזרת הכתיבה את לחסוך באפשרותנו

ב שימוש ידי היא מתודה: מתודותעל הוראות מספר המכילה תוכנה יחידת

שניתנת לביצוע חוזר.


מתודות: המשך

כתיבת את לפשט בכדי לדוגמא, נכתוב התכנית בתרגיל מורס שלעיל, נקודה לכתיבת אחת - מתודות שתי

ואחת לכתיבת מקף.על נקליק מתודה, ליצור בכדי הכפתור "צור מתודה חדשה" הנמצא

בחלון הפרטים של העולם:נפתח זה כפתור על הקלקה לאחר

דיאלוג לבחירת שם המתודה:ונלחץ – נקודה המילה את נקליק

בשם מתודה נוצרת "אישור". על בחלון נפתחת והיא נקודה למתודה נוספת כלשונית העריכה

הראשית:


מתודות: המשך

מתודה נוצרה כעת בשם "נקודה" והיא בחלון נפתחת כלשונית העריכה למתודה נוספת

הראשית:ניצור דומה באופן בשם מתודה

"מקף".


קריאה למתודה

למתודה לקרוא בכדי יש לגרור אותה מטאב גוף לתוך המתודות הראשית, המתודה רוצים בו למקום הקריאה את לבצע

למתודה:כתיבת את השלימו שתשודר כך התכנית

".MAMAהמילה "


: תנועה3פרק


תנועה באמצעות מנועיםחשמלי מנוע של חיבור על מתבססת רובוט תנועת המנוע שהפעלת כך לגלגלים ומהתמסורת לתמסורת,

תגרום לתנועת הגלגלים.

המנוע החשמלי מחובר לסוללה המשמשת עבורו כמקור חשמלי.

גלגל ומסובב את ציר המנוע מסתובב בהפעלת המנוע, (. גלגל זה מסובב באמצעות שיניו 1השיניים הקטן )מס.

, 3 מסובב את גלגל השיניים 2, גלגל 2את גלגל השיניים וזה האחרון מסובב את הגלגל.


מנוע חשמלי – המרת אנרגיה

המרת אנרגיה חשמלית מנוע לאנרגיה מכנית -

חשמלי מספק כוח מכני בהינתן לו מתח חשמלי.

במילים אחרות, המנוע אנרגיה חשמליתממיר

.אנרגיה מכניתל


המרת אנרגיה – המשך

המרת אנרגיה מכנית לאנרגיה למעשה, מנוע חשמלי חשמלית:

מסוגל גם להמיר אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית: אם נסובב את

הציר המכני שלו ונמדוד את המתח על פני כניסות המתח של המנוע, נגלה שישנו מתח חשמלי

!0גדול מ- לכניסות נורה לחבר למשל, ניתן, המתח של המנוע, ולסובב את ציר

ההנעה - הנורה תדלוק!


ניסוי מקדים: משחקים באנרגיה

חשמלית אנרגיה של המרה נבצע זו בהתנסות לאנרגיה מכנית ולהפך.

מנוע כי מתח 1ודאו כבל ידי על לבקר מחובר מחובר לבקר 2" וכי מנוע1בנקודת החיבור "מנוע"2בנקודת החיבור "מנוע

צרו תכנית חדשה במאמא-רובוט"מנוע את הבקר מחלון אותו 1גררו והשליכו "

כשורה ראשונה בתכנית. מתוך תפריט המספרים 100המוצע, בחרו ב-

מסתובב!1העלו את התכנית לרובוט - כעת מנוע


הסבר ההתנסות

את הסבר מציבים אנו כאשר :למנוע100הערך מורים 1 אנו ,

למנוע חשמלי זרם להזרים לבקר החשמלי הכבל דרך שיזרום

המחבר את המנוע לבקר. בתוכו כולל החשמלי המנוע

מגנטים וציר מלופף בסלילים:החשמלי הזרם את הופך המנוע העברת ידי על מעגלית לתנועה זה סליל, דרך החשמלי הזרם הגורם מגנטי שדה יוצר בתמורה כתוצאה המנוע ציר של לסיבוב עם והדחייה המשיכה מכוחות

המגנטים.


היפוך: המרת אנרגיה מכנית לחשמלית

בהפעלת כלל צורך אין זו המחשה לצורך הבקר ומאמא-רובוטיקה.

נתקו את הבקר ממקור המתח )סוללות(למנוע )המחובר ימין גלגל את ( 1סובבו

הדולקות בנוריות והביטו ידכם באמצעות ללא לדלוק לנוריות גרמנו – הבקר על

שיהיו מחוברות לסוללה!


הסבר ההתנסות

מסובבים הסבר אנו כאשר :למעשה אנו הגלגל, את המנוע ציר את מסובבים העוטפים המגנטים שבתווך

אותו:התווך בתוך הציר תנועת על זרם משרה המגנטי הסליל, וזה מדליק את הנורות המחוברות לחיבורי המתח של

המנוע.


המרת אנרגיה מכנית לחשמלית, וחשמלית למכנית

סיבוב של אנרגיה להמיר באפשרותנו למעשה, שתגרום חשמלית באנרגיה אחד מנוע של ידני

לסיבוב המנוע השני!מהלך ההתנסות:

נתקו את הבקר ממקור המתח החשמלי )וגם מחיבור –(. USBה-

חברו בין שני המנועים ישירות באמצעות כבל חשמלי. –של – אחד למנוע המחובר הגלגל את סובבו כעת

השני הגלגל מכך, כתוצאה - ידני באופן הרובוט מסתובב אף הוא!

גרם הסבר ידני באופן הראשון הגלגל סיבוב :למנוע זרם וזה במנוע, חשמלי זרם להשראת להפעלתו, וגרם החשמלי הכבל דרך השני

ולסיבוב הגלגל המחובר אליו.


: הנעת הרובוט1התנסות

נבצע זו בהתנסות תנועה של הרובוט.

יש ההתנסות לצורך במשטח להצטייד של אישי נסיעה אשר מאמא-רובוט, יונח על רצפת הכיתה.

שני כולל זה משטח צד וצד Aצדדים, B .

בשלב זה נעשה שימוש . Aבצד


מהלך ההתנסותאותה ושימרו במאמא-רובוט, חדשה תכנית צרו

".1בקובץ בשם "תנועה" והשליכו אותו כשורה 1גררו מחלון הבקר את "מנוע

המוצע, המספרים תפריט מתוך בתכנית. ראשונה .100בחרו ב-

" והשליכו אותו כשורה 2גררו מחלון הבקר את "מנוע.100שניה בתכנית. בחרו עבורו את המספר

שניות.2הוסיפו הוראת המתנה למשך

מנוע את שוב בחרו 1גררו והפעם העריכה לחלון - זה יגרום לעצירת המנוע.0בערך

.2 גם למנוע0באופן דומה, הציבו ערך בצעו העלאה לרובוט.


מדידת מהירות הרובוט

והיא הרובוט, למנועי הנה שקבענו המהירות (. לא ניתן 100 ל- 0נמדדת באחוזים )ערכים בין

מהירות הרובוט. מהירות את פיה על לדעת הרובוט בפועל תלויה במספר גורמים:

ביחס התמסורת–בגודל הגלגלים–במצב הסוללה–המשטח, – שיפוע מוסע: הוא בה הסביבה בתנאי

חלקות המשטח, מכשולים, רוח, וכו'.


מדידת מהירות הרובוט - המשך

את למדוד בכדי הרובוט מהירות שקבענו בערך כתלות את נסיע למנוע, במספר הרובוט למשך שונות מהירויות

למשל - קבוע 3זמן את ונמדוד - שניות שעבר המרחק

הרובוט.על תתקבל המהירות של חלוקה ידי בזמן המרחק

הנסיעה.


: פניות2התנסות

בהתנסות זו נלמד לבצע פניות עם הרובוט.ושימרו במאמא-רובוט, חדשה תכנית צרו

".2את התכנית בשם "תנועה

100 את הערך 1הציבו למנוע שניות5הוסיפו הוראת המתנה למשך

– עצירה0 את הערך 1הציבו למנועבצעו העלאה לרובוט


פניות במקום

כעת מעונינים אנו תכנית לכתוב לרובוט שתגרום פניה לבצע כלומר, במקום, נקודת סביב שני שבין האמצע הגלגלים הקדמיים.


פניות במקום - המשך

ושימרו במאמא-רובוט, חדשה תכנית צרו "תנועה בשם התכנית -ב".הציבו 2את

100 את הערך 1למנוע100- את הערך 2הציבו למנוע

שניה1הוסיפו הוראת המתנה למשך )על המנועים לשני עצירה הוראת הוסיפו

(0ידי הצבת ערך


מדידת פניית הרובוטלבצע עלינו בפניות גם להתקדמות, בדומה שבין המדויק הקשר את לדעת בכדי מדידות שביצע הפניה זוית לבין המנועים מהירויות

הרובוט. ב- לפניה המתאים הערך את למצוא 90ננסה

על לשליטה אפשרויות שתי בידינו יש מעלות. זווית הפניה:

שינוי מהירות המנועים–שינוי משך זמן הפניה–

של פניה ביצע הרובוט אם מעלות 45לדוגמא, של פניה יבצע שהוא מעונינים מעלות, 90ואנו

אז באפשרותנו:מנוע1– מהירות את להכפיל המהירות 1. ואת

.2)השלילית( של מנוע שניות2 שניה ל- 1. להכפיל את משך זמן הפניה מ- 2–


: תנועה בריבוע3התנסות

את נניע זו בהתנסות היקף על הרובוט ריבוע בעל צלע באורך

ס"מ.50


שיפור התכנית: שימוש בלולאות

בודאי שמתם לב שבהתנסות האחרונה היה צורך בהתאם התכנית קוד את פעמים ארבע לשכפל

צלעות הריבוע. 4ל- מסורבלת – פעולה הינו התכנית קוד של שיכפול

של ובמקרה אחד, מצד מייגעת כתיבה שדורשת כל על להתבצע צריכים הם גם בתכנית, שינויים זהו זאת לבצע )וכששוכחים המשוכפלים הקטעים

באג!(.

בכדי לחסוך את הצורך בשכפול קוד, ניתן לעשות לולאהשימוש ב


לולאה

: היא לולאההגדרה לביצוע בתכנית הוראה הוראות סדרת של

מספר פעמים.ההוראות אחת העריכה חלון שבתחתית "לולאה": ההוראה היא להכיל יכול זו הוראה הוראות מספר בתוכה

לביצוע חוזר.שימוש - התכנית שינוי

בלולאה:


שינוי התכנית: שימוש בלולאה

ההוראה את גררו מתפריט "לולאה" שבתחתית ההוראות העריכה חלון אותה והשליכו ראשונה כשורה

בחלון העריכה:

התפריט מתוך בחרו המוצע והקלידו ב-"אחר..."

.4את המספר


שימוש בלולאה - המשך

שאר את גררו התכנית הוראות הלולאה, גוף לתוך

על פי הסדרשההוראות מכיוון בתוך הנמצאות

4הלולאה מבוצעות להכניס די פעמים, התקדמות הוראות פעם פניה והוראות

אחת בלבד.


: חישה4פרק


הצורך בחישה

את להפעיל כיצד למדנו הקודם בפרק מנועי הרובוט וכיצד לגרום לו לנוע ולפנות. מדויקות הוראות בתכנית קיבל הרובוט כיצד לנוע, והוא לא היה מודע לסביבה בה

הוא נע.למשל, מה קורה אם במהלך תנועתו הוא יש האם בו? יפגע האם במכשול? ניתקל

דרך להימנע מהתנגשות במכשולים?


חישה אנושית

משתמשים אנו בחוץ או בחדר נעים כשאנו וכן ללכת, תכננו שבה בדרך לנוע בכדי בחושינו

להימנע מפגיעה במכשולים: לדוגמא, חוש הראיה הוא החוש העיקרי המכוון אותנו –

ומזהיר אותנו מפני היתקלות בעצמים שונים )נייחים או ואנו משנים כל הזמן את תנועתנו בכדי לצעוד נעים(,

בבטחה. אנו – למשל שימוש, עושים אנו השמיעה בחוש גם

מכלב או מתקרבת ממכונית באמצעותו נזהרים שמירה בחצר.


חיישנים – כיצד הם פועלים?

על ללמוד מסוגל הרובוט החיישנים באמצעות ישנם עצמים אילו לדעת אותו, הסובב העולם מהי התאורה, מצב מה לדעת בסביבתו,

הטמפרטורה, לקלוט רעשים, ועוד.

ראשית נגדיר חיישנים, על לדבר להמשיך בכדי מהו חיישן:

ערכים הקולט מרכיב הוא :חיישן הגדרה לאותות אותם וממיר מהסביבה פיזיקליים

אלקטרוניים.


דוגמא: חיישן זיהוי עצם

זיהוי-עצם חיישן לדוגמא, תת-אדום בטכנולוגית פועל

)אינפרא-אדום(. אודות – מידע לנו מספק הוא

שידור ידי על בסביבה עצמים וקליטתה תת-אדומה קרינה

בחזרה מהעצמים. ממיר – הוא הנקלט הערך את

מעביר הוא שאותו למספר, ערוץ באמצעות לרובוט

אלקטרוני:

קלט פלט

חיישןתת-אדום

בקר


התנסות מקדימה: לחצן

בהתנסות זו נכיר את החיישן הבסיסי ביותר כפתור או לחצן, הרובוט: בסביבת הקיים "תחושת" את מעביר זה כפתור לחיצה. הלחיצה לבקר הרובוט, ובהתאם ללחיצות

הבקר יכול להגיב. התכנית שנכתוב תהיה בסיסית ביותר: בכל

לחיצה על הכפתור נדליק את הנורית


ביצוע ההתנסותאין זו התנסות ביצוע לצורך כלשהו חיישן בחיבור צורך לבצע ניתן למעשה - לרובוט באמצעות ההתנסות את

קופסת הבקר בלבד!"כלעוד" ההוראה את גררו ההוראות תפריט מתוך ראשונה. קוד כשורת והשליכו ברירת ערך את השאירו

המחדל "אמת" כפי שהוא.הוראת הלולאה לגוף הוסיפו השמה לערך הנורית: גררו את גוף לתוך והשליכו הנורית הלולאה. מתוך התפריט בחרו כלשהו, בערך זמני באופן

:1למשל


ביצוע ההתנסות - המשך

והשליכו 1גררו את כפתורלנורית, ההשמה בהוראת

הערך מתוך 1במקום .בחרו הנפתח התפריט - היחידה באפשרות

"ערך". ל המתנה הוראת הוסיפו

שניות0.3כעת - התכנית את הריצו פי על הינו הנורית ערך

כפתור בלחיצה 1ערך , עליו היא נדלקת ובשחרור

היא כבויה!


: זיהוי עצמים 1התנסות בסביבת הרובוט

את נשפר זו בהתנסות כך ידי על הרובוט תנועת עצמים לזהות לו שנגרום שיימנע כך בסביבתו,

מהתנגשות בהם.חיישן זיהוי עצם:

עצמים – מזהה זה חיישן שבין במרחק 2הנמצאים

ס"מ. 10ס"מ ל- החיישן מחזיר ערך ספרתי - –

ו- 1 נקי, השטח כאשר 0 כאשר הוא מזהה עצם.

נורית – נדלקת עצם, בזיהוי על הנמצאת אדומה חיווי

גבי החיישן


שלבי ההתנסות

חיישן לרובוט חברו מוט על זיהוי-עצמים

החזית של הרובוטהחיישן את חברו באמצעות כבל חשמלי

.1לערוץחדשה תכנית צרו בשם אותה ושימרו

"1"חיישןלולאה בתכנית צרו

פעמים10המבוצעת


שלבי ההתנסות - המשך

את והשליכו גררו ההוראה "הדפס"

התפריט מתוך ואחר "עצם" בחרו

":1כך ב"ערוץ


שלבי ההתנסות - המשך

הלולאה גוף כעת נראה כך:

אנו – לראות, שניתן כפי ערך את מדפיסים

לגילוי-עצם 10החיישן פעמים.

הלולאה – בגוף הוסיפו למשך המתנה הוראת

חצי שניה.התכנית: – את הריצו

החיישן ערכי מהם המודפסים?


שימוש בחיישן : 2התנסות בתנועה לזיהוי מכשולים

עצם זיהוי בחיישן שימוש נעשה זו בהתנסות ברובוט כך שהוא יימנע מהתקלות במכשולים.

"2צרו תכנית חדשה ושמרו אותה בשם "חיישן

- פעמים אינסוף שתתבצע לולאה בתכנית צרו )אמת(". "כלעוד בלולאת השתמשו כך לשם

בתוך גוף הלולאה:במהירות – קדימה הרובוט את )באמצעות 100הניעו

הוראה מתאימה לכל אחד מהמנועים המנועים(נוסיף – תנאיכעת המבוצעת הוראת הוראה זוהי -

כתלות בקיום תנאי מסוים.


- המשך2התנסות

ההוראה את גררו מתפריט "אם" והשליכו ההוראות גוף לתוך אותה

הלולאה שיצרתם.



בחרו המוצע מהתפריט נפתח כעת ב"לוגיקה". הוראה לבחירת תפריט "או", "וגם", - לוגית הן אלו - וכו' "=="שמתייחסות הוראות

לתנאי הלולאהב">מספר< נבחר אנו בדיקה כלומר, ," ==שווה מסוים מספר האם מהעמודה אחר. לערך בתפריט השלישית

" האות "( b)שבראשה .0נבחר



כך נראה קוד התכנית לעת עתה:

"ערוץ את נגרור הבקר 1כעת מחלון "" המספר של במיקום אותו " 1ונשליך

הוא "ממלא-מקום", הוא זה )מספר הוצב על ידי מאמא בברירת מחדל, אך יציב הרובוט שמתכנת היא המטרה

לתוכו את הערך המתאים(:



התפריט מתוך נבחר המוצע באפשרות היחידה - ערך הערוץ - וכעת קוד נראה כך

התכנית:


- המשך2התנסות הוסיפו שהוספנו "אם" הוראת של הראשון הבלוק בתוך

לכל 100לרובוט הוראות לחזרה לאחור על ידי בחירת ערך -אחד מהמנועים.

ערך מתן ידי על שמאלה לפניה הוראה למנוע0הוסיפו 2 למנוע100וערך שמאלה 1 לפנות לרובוט הוראה זוהי . עוצר אזי הרובוט פונה 2, וכאשר מנוע100 עובד על 1)מנוע

שמאלה(.לאחר שמיד לשורה שניה למשך המתנה הוראת הוסיפו

(2השורה האחרונה שהוספתם )עצירת מנועמנוע את המחזירה הוראה הוסיפו ההמתנה, 2לאחר

- כלומר, לאחר שהרובוט פנה שמאלה, נמשיך 100למהירות בתנועה קדימה.

שניות. זוהי 0.05הוסיפו הוראת המתנה בסוף הלולאה למשך למשך קדימה לנוע לרובוט המורה אלפיות 50הוראה

רצוננו לבדוק באופן היא זה זמן קצר השניה. הסיבה למשך זו תכוף את מצב החיישן ולמנוע התנגשות. שימו לב: הוראה

יש להוסיף מחוץ להוראת "אם-אחרת", אך בתוך הלולאה.


- סיום2התנסות

התכנית נראית כך בסיום:

התכנית את העלו וודאו שהיא לרובוט

פועלת כראוי


: חיישנים נוספים3התנסות

ונראה נוספים חיישנים נכיר זו בהתנסות בסביבת שימוש בהם לעשות ניתן כיצד

מאמא-רובוט.סוגי החיישנים:

חיישן מגע–חיישן לזיהוי אור/חושך )לזיהוי קווים(–חיישן לזיהוי אש / חיישן טמפרטורה–


חיישן מגע

חיישן המגע משמש כחוש המישוש של

הרובוט - הוא מאפשר לו לדעת האם הוא נוגע בעצם מסוים,

ולהגיב בהתאם לכך. החיישן כולל מנוף קטן

שכאשר הוא נלחץ - בעקבות מגע עם גוף

הוא סוגר כלשהו - מעגל חשמלי



חברו את חיישן המגע לחזית הרובוט, ובאמצעות 1כבל חשמלי חברו אותו לערוץ

צרו תכנית חדשה ושמרו אותה בשם "חיישן-מגע"את שיניעו למנועים, תנועה הוראות הוסיפו

.100הרובוט קדימה במהירות את בדקו אמת"(, )"כלעוד אינסופית בלולאה

ערך - המגע חיישן לא 0ערך שהמנוף מציין מציין סגירת מעגל ושיש 1נלחץ )אין מגע(, וערך

את הניעו מגע, יש אם כלשהו. גוף עם מגע מכן לאחר הצדדים. לאחד ופנו לאחור הרובוט

המשיכו שוב בתנועה הישרה.


חיישן לזיהוי אור/חושךחיישן זה מחזיר את

כמות האור המוקרנת עליו.

הוא פועל באמצעות פליטת קרינה

תת-אדומה וקליטה.החיישן בשימוש בעיקר

במשימות לזיהוי קוויםמחזיר הוא ספרתי: הוא זה מעל 1חיישן הוא כאשר

משטח בהיר – ואז דולקת נורית אדומה הנמצאת עליו, ו- כאשר הוא מעל משטח כהה. 0

הכפתור הכחול מאפשר לכוונן את רגישות החיישן על פי התאורה תנאי פי ועל שעליו והקווים המשטח

שבחדר


התנסות1חברו את חיישן האור לערוץ

צרו תכנית בשם חיישן-אורהוראת אינסופית "כלעוד" בלולאת הוסיפו

הדפסה של ערך החיישן למסך שניה0.5הוסיפו הוראת המתנה למשך

נסו למקום, ממקום החיישן את העבירו כעת אחר ועקבו לגלותו, כך ואחר בידכם לכסותו

הערכים המודפסים.של האישי המשטח פני על החיישן את העבירו המודפסים הערכים את ובדקו מאמא-רובוט הוא בו מצב לעומת שחור קו מעל הוא כאשר

מעל רקע בהיר. סובבו את הכפתור הכחול ובדקו את השפעתו על

הערכים המודפסים


חיישן לגילוי אשלמעשה הינו אש לגילוי חיישן מהאש, היוצאת קרינה גלאי גל לאורך מותאם והוא

- שריפות ננו 950המאפיין מטר

הוא - אנלוגי הינו זה חיישן בין ערך ל- 0מחזיר 100

הקרינה כמות את המציין שנקלטה על ידו

גל – אורך בעלת קרינה בעיה: לנבוע 950 יכולה מטר ננו

נוכל כיצד נוספים, ממקורות לאמת שמדובר אכן באש?

שימוש – לעשות ניתן פתרון: חיישן - נוסף בחיישן לאימות )להלן( טמפרטורה

שמדובר באש


חיישן טמפרטורה

חיישן זה )גם הוא אנלוגי( 100 ל- 0מחזיר ערך בין

רמת את המציין שנקלטה הטמפרטורה אש בסביבת ידו. על תהיה זו טמפרטורה

גבוהה יותר.


: בקרה5פרק


מה זה בקרה?

מושג על נלמד זה ותפקידו הבקרהבפרק במערכת רובוטית.

של בסיסית בבקרה התנסינו כבר למעשה, מלהתנגש נמנע הוא שבה בתכנית הרובוט, אין עוד כל ישר בציר נוסע הרובוט במכשולים: מבצע הוא כזה מגלה וכשהוא בדרכו, מכשול

פניה על מנת לא להתנגש במכשול. תנועתו, על בקרה ביצע הרובוט זה, במקרה נתוני פי על תנועתו את תיקן שהוא זה במובן

קלט שהוא קרא מהסביבה.


גוף האדם כמערכת עם בקרה

גוף האדם הוא מערכת מורכבת מאוד, הדורשת בקרה לא פשוטה.

לדוגמא, פעולת ההליכה הנראית לנו כל כך מובנת מאליה, היא שילוב של:

הנעת שרירים: שרירי רגליים, שרירי ידיים, –שרירי בטן, שרירי גב.

בדיקת מצב שיווי המשקל ומרכז הכובד - –אם גופנו נוטה קדימה מדי אנו עלולים ליפול לפנים. באותו אופן איננו רוצים

שגופנו יטה לאחור או הצידה.תיקון - באמצעות שרירי הגב והבטן אנו –

מאזנים את גופנו כך שמרכז הכובד של הגוף יישאר מעל הרגליים וביניהם.


גוף האדם לעומת רובוט

היא מנגנון המייצב מערכת נתונה על בקרההגדרה: ידי ביצוע מדידות של גדלים פיזיקליים שונים, ובהתאם

לערכי המדידות מבצע מנגנון זה תיקונים למערכת.


בקרה בחוג פתוח לעומת בקרה בחוג סגור

ישנם שני סוגי בקרה עיקריים ברובוטיקה: - מצב בו מנגנון הבקרה אינו מבצע בקרה בחוג פתוח

מפעיל אלא הרובוט, פעולת את לתקן בכדי מדידות אותו על פי תכנית מוגדרת מראש.

הורינו לרובוט לנוע על ארבע צלעות – לדוגמא, בתכנית שבה תיקון ביצענו לא - פתוח חוג מסוג היתה הבקרה ריבוע

לתנועה כתוצאה ממדידות חיישנים כלשהם.

סגור בחוג תיקונים בקרה מבצע הבקרה מנגנון -לרובוט על פי ערכים הנמדדים על ידי החיישנים תוך כדי

תנועה. במכשולים, – מהתנגשות נמנע הרובוט שבה בתכנית לדוגמא,

מכשול קיים ואם לבקר אות מעביר עצמים לזיהוי החיישן במרחק קצר מהרובוט הוא מבצע פניה.


: בקרה בחוג פתוח1התנסות

בהתנסות זו נגרום לרובוט לנוע אל יעד מסוים בהינתן

המרחק אל היעד מראש.שלבים:

משטח – על נניח הרובוט את ( מסוים במרחק ( Dבהיר

אנכי בכיוון המצויר מקו לכיוון הרובוט:


- המשך1התנסות צד האישי במשטח את Aהשתמשו ומקמו ,

ס"מ מקו כלשהו, כאשר פני 50הרובוט במרחק הרובוט כלפי הקו.

"1צרו תכנית חדשה, ושמרו אותה בשם "בקרהמ- במעט קצר למרחק להתקדם לרובוט הורו

ס"מ.50100קבעו את מהירות הרובוט ל-

הטבלה פי על הנסיעה זמן משך את קבעו בפרק בהתנסות 3שבניתם הוא 2 הזמן משך .

למעשה המשתנה המבוקר.האם - אותה ובדקו לרובוט התכנית את העלו הרובוט נעצר לפני הקו? אם לא, תקנו את משך

זמן התנועה בהתאם.


: בקרה בחוג סגור2התנסות

זו נגרום לרובוט לנוע כמו קודם בהתנסות אל עבר קו מטרה, אך הפעם מבלי שיהיה חיישן באמצעות אליו. המרחק ידוע

תת-אדום נבדוק אם הגענו כבר אל הקו.קו אל הרובוט את להביא רוצים אנו את יחצו שלו שהגלגלים מבלי המטרה, נניח אנו הרובוט בבניית כך, לשם הקו. הרובוט בחזית אור/חושך לזיהוי חיישן

לצורך זיהוי הקו השחור.



שעל הכחול הכפתור את כוונו ראשית, החיישן, בזמן שהוא מחובר לבקר פועל, תדלוק שעליו האדומה שהנורית כך כאשר החיישן מעל משטח בהיר ותכבה

כאשר הוא מעל קו שחור.

חיישן אור על מוט החזית חברו לרובוט כלפי פונה שהחיישן כך התחתון

הקרקע:

1חברו את החיישן לערוץ

מקו כלשהו במרחק הרובוט את הניחו המטרה

לעצור לרובוט שתגרום תכנית כתבו בזיהוי קו העצירה


: ניתוח ותיכון 6פרק מערכת רובוטית


הגדרת דרישות וניתוח מערכת רובוטית

כאשר מתכננים מערכת רובוטית, יש לחשוב על המשימה לנתח היטב, אותה להגדיר הרובוט, של הייעודית לתכנן לכך ובהתאם מהרובוט, הדרישות את בעקבותיה

אותו.

למאפיינים להתייחס צריכים הרובוט של והתכנון הניתוח הבאים של הרובוט, ועל פי הסדר הזה:

מכני. 1– לכלול, תיכון הרובוט צריך מכניים מרכיבים אלו - התחשבות בגודל הרובוט, במשקל ובכוח המנועים, במרכז הכובד

וכו'.

אלקטרוני. 2– והיכן תיכון לכלול הרובוט צריך חיישנים אילו - למקם אותם, חישובי אנרגיה וחיי סוללה

- הגדרת האלגוריתמים לפתרון המשימהתיכון תוכנה. 3–


ניתוח ותיכון מכני

והתיכון המכני מחליטים על מבנה בשלב הניתוח תוך מיועד, הוא לה למשימה בהתאם הרובוט הכובד, במרכז הרובוט, במשקל התחשבות

בכוחות ובמומנטים, וכו'.לדוגמא, בתכנון רובוט לכיבוי נר נרצה לקבוע את על נע הוא האם - הרובוט של התנועה מודל להיות צריך הוא האם רגליים? על או גלגלים משקלו את להקטין כדאי כן, אם - מהיר ידי ועל הרובוט גודל הקטנת ידי על למינימום

בחירת חלקים קלים מאוד.אנו לא נעסוק במבנה מכני בתכנית הלימוד


ניתוח ותיכון אלקטרוני

נדרש האלקטרוניים המאפיינים בניתוח לענות לשאלות כגון:

כמה – הרובוט? למשימת נדרשים חיישנים אילו את למקם יש היכן סוג? מכל חיישנים

החיישנים?הוא – ומתי כיצד חיישנים? כיול נדרש האם

מבוצע?היא – זמן כמה מהסוללה? נדרש כוח כמה

במשקל תלויה הכוח כמות לפעול? צריכה נוספות ובמשימות המנועים בכוח הרובוט,

נדרשות.


תיכון תוכנה והגדרת אלגוריתמים

- האלקטרונית והקונפיגורציה המכני המבנה זה, בשלב כעת הוגדרו. כבר - ומיקומם מספרם החיישנים, סוגי

נותרה הגדרת משימת התוכנה לפתרון המשימה. באמצעות – מגדירים אנו התוכנה משימות את

.אלגוריתםזה פשוטה אלגוריתםמה היא מחשב תכנית כאשר ?

וכותבים שלה המבנה את בראשנו מתכננים אנו וקצרה לעיתים אולם עתה. עד שעשינו כפי - ישירות אותה מפורט יותר תכנון שדורש מה מורכבת, היא התכנית

.אלגוריתםשלה. לתכנון כזה אנו קוראים הוא דרך שיטתית לביצוע של משימה אלגוריתםהגדרה :

מסוימת בצעדים מוגדרים היטב.תרשים ידי על שונים, באמצעים אלגוריתם לכתוב ניתן זרימה, על ידי ציור, על ידי כתיבת תנאים והוראות בשפה

הדיבור שלנו, וכו'.


תכנית דוגמא: מעקב אחרי קו

מכני, ותיכון לניתוח כדוגמא נפתור ואלגוריתמי אלקטרוני

את המשימה הבאה:

הרובוט נדרש זו במשימה לעקוב אחרי מסלול המסומן משטח על שחור קו ידי על יש המשימה, לצורך בהיר. במשטח שימוש לעשות צד מאמא-רובוט, של האישי

B .


ניתוח ותיכון מכני

כפי שכבר צויין, אין צורך בבניה מיוחדת של לפתרון מוכן מגיע מאמא-רובוט - רובוט רובוט - מכנית מבחינה המשימה

תלת-גלגלי עם יכולות תנועה וחישה.


ניתוח ותיכון אלקטרוני

להבין מנסים אנו האלקטרוני, הניתוח בשלב חיישניםב ואילו צורך יש וכן בכמה יש , היכן

.למקמם"לדעת" הרובוט על המשימה, את לבצע בכדי מעל הוא ומתי הקו מעל נמצא הוא מתי

המשטח. כיוון נסיעתו יהיה בהתאם לכך:אם הרובוט מעל הקו, הוא יסע ישר–אם הרובוט מימין לקו, הוא יטה שמאלה–אם הרובוט משמאל לקו, הוא יטה ימינה–

- המצבים שני בין לזהות דרך :הציעו שאלה משמאל לקו ומימין לו.


תיכון אלקטרוני - המשך

פתרון אפשרי: מיקום שני חיישנים לזיהוי אור/חושך כך ששניהם יהיו

מעל הקו השחור


ניתוח תוכנה וכתיבת האלגוריתם

את ונממש אלגוריתם שנכתוב לפני מצבי את לבדוק להמשיך יש התכנית, כיצד ולהחליט השונים, בתנאים הרובוט

לפעול בכל מצב.השונים המצבים עבור טבלה נבנה

ובהתאם להם כיוון הרובוט הנדרש:


כתיבת האלגוריתםזה עלינו להגדיר את אלגוריתם התכנית. לדוגמא, בשלב לעקיבה הרובוט משימת עבור אלגוריתם נכתוב הבה

אחרי קו בשפת הדיבור שלנו:כלעוד אמת

שחור1אם ערוץ שחור )שחור-שחור(2אם ערוץ

סע ישראחרת )שחור-לבן(

פנה ימינה לבן(1אחרת )ערוץ

שחור)לבן-שחור(2אם ערוץפנה שמאלה

אחרת )לבן-לבן(עצור והדפס הודעת שגיאה


אלגוריתם כשפה עיליתההוראות את בעברית כתבנו לראות, שניתן כפי משפת יותר ופשוטה "גבוהה" בשפה לתכנית,

התכנות. לדוגמא, בעברית כתבנו שחור1אם ערוץ

בעוד שבשפת התכנות אנו אמורים לכתוב0.ערך == 1אם ערוץ

באופן דומה, ההוראה סע ישר

נסיעה )עבור להוראות מחשב בשפת מתורגמת (:80במהירות

80.ערך=1מנוע80.ערך=2מנוע


משפט תנאי בתוך משפט תנאי

שימו לב שעל פי האלגוריתם שכתבנו, קיים משפט תנאי בתוך משפט תנאי אחר:

ערוץ– - 1אם אפשרויות שתי יש אזי שחור, לבן. 2 שחור או ערוץ2ערוץ

ערוץ– אם דומה, צריכים 1באופן שוב אנו לבן ערוץ לשתי האפשרויות של מצב - 2להתייחס

לבן ושחור.

אפשרויות שונות, 4כלומר, בסך הכל ישנן בדיוק כמו מספר השורות בטבלת המצבים

שלעיל.


משפט תנאי בתוך משפט תנאי - המשך

משפט בתוך תנאי משפט לכתוב ניתן במאמא מתפריט "אם" ההוראה גרירת ידי על תנאי ההוראות אל תוך גופה של הוראת "אם" קיימת.

לדוגמא:כלעוד אמת(0.ערך==1אם ) ערוץ

(0.ערך == 2אם )ערוץ אל תעשה דבר

אחרתאל תעשה דבר

אחרתאל תעשה דבר


שימוש במשתנים בתכניתשימוש בערכים חוזרים בתכנית הוא לפעמים בעייתי - מה נצטרך אנו אחר? לערך הערך את לשנות נרצה אם זוהי - מופיע הוא בו בתכנית מקום בכל ולשנות לחפש

פעולה מסורבלתשימוש לעשות כיצד כעת נלמד זו, בעיה לפתור בכדי

. משתנהב: ערך משתנההגדרה מאוחסן שבו זכרון תא הינו

כלשהו. מתוך התכנית ניתן לקרוא ואף לשנות ערך זה על ידי שם המשתנה.

במילים פשוטות, משתנה מאפשר לנו להגדיר ערך מסוים במקום יחיד בתכנית ולעשות שימוש בשם המשתנה בכל

מקום שנדרשת התייחסות למשתנה. באופן זה, בכדי לשנות את הערך בכל המקומות בהם

די לשנות את ערך המשתנה בלבדמופיע המשתנה,


יצירת משתנה במאמא-רובוט

יש משתנה, ליצור בכדי "צור הכפתור על להקליק משתנה חדש", אשר יפתח את

תיבת הדו-שיח הבאה:את לבחור ניתן זו תיבה מתוך וכן טיפוסו את המשתנה, שם טיפוס ההתחלתי. ערכו את מספרי, להיות יכול המשתנה בוליאני )בעל ערך אמת/שקר(,

או מחרוזת. במשתנה בחרנו זו בדוגמא

טיפוס מהירותבשם , מספר, .100ובעל ערך


שימוש במשתנים - המשך

וכך תראה כעת התכנית לזיהוי קו:100=מהירותמספר

...0.ערך==1אם ערוץ

# חיישן ימין שחור0.ערך==2אם ערוץ

#שחור-שחור: המשך ישרמהירות.ערך=1מנועמהירות.ערך=2מנוע

...


שיפור האלגוריתם למעקב אחר קו

באלגוריתם שלעיל אנו בודקים בכל שלב את מצב שני החיישנים - ימין

ושמאל - ומחליטים על פי ערכם איזה תיקון לבצע.

בשיטה זו חיסרון גדול: אם הרובוט החל לסטות לכיוון ימין, למשל, אזי בדיקה

של שני החיישנים כאחד - שיזהו "לבן-לבן" - עשויה להגיע למסקנה

שהמשימה הסתיימה בכישלון.


שיפור האלגוריתם

שיפור של האלגוריתם:כלעוד אמת

סע ישר לבן1כלעוד ערוץ

פנה שמאלה לבן2כלעוד ערוץ

פנה ימינההמתן למשך זמן קצר מאוד

האלגוריתם המשופר הוא קצר יותר ובעל יכולת תיקון טובה יותר: אם הרובוט מתחיל לסטות לכיוון מסוים, אזי אנו מטפלים בחזרתו לקו על ידי לולאת "כלעוד" עד אשר הוא יחזור אל הקו,

ולא מסתכלים על החיישן האחר עד אז.


האלגוריתם המשופר - הבדל

יש לשים לב שבאלגוריתם המשופר אין זיהוי של "לבן-לבן" ככשלון – באלגוריתם זה ממשיכים לתקן את תנועת הרובוט כל עוד חיישן מסוים

מראה ערך לבן.


: תחרויות 7פרק רובוטיקה


סקירת תחרויות רובוטיקה קיימות

תחרויות ארציות:שבטכניון– לרובוטיקה על האולימפיאדה נערכת -

ובמסגרתה שבטכניון, לרובוטיקה המרכז ידי משתתפים תלמידים צעירים מבתי ספר בארץ בתחרות

רובוטיקה פתוחה. - תחרות שנתית הנערכת על ידי המנהל למדע רובונר–

באופן לנוע הרובוט על זו בתחרות ולטכנולוגיה. עצמאי במבוך, למצוא מקור אש )נר( ולכבות אותו.

תחרויות בינלאומיות:–RoboGames מסוגים תחרויות עשרות מארחת -

פתרון היאבקות, סומו, כדורגל, תחרות כגון שונים, מבוך, רובונר, ועוד רבים.

–FIRST ידי ידי ציוד הנמסר על - הרובוטים נבנים על הארגון לכל המשתתפים, ועליהם לפתור בתוך מספר

שבועות את המשימה הרובוטית.

·


תחרויות בינלאומיות - המשךארגון שעורך תחרויות כדורגל ( - RobotCup)רובוקאפ

לרובוטים דמויי-אדם. מטרתם היא לבנות קבוצת כדורגל . את אלופת העולם בכדורגל2050רובוטית שתנצח בשנת

התחרויות נערכות הן במסגרת סימולצית מחשב והן על ידי רובוטים דמויי-אדם בגודל מלא. ישנם שלושה סוגי תחרויות

בארגון זה: או יותר רובוטים דמויי אדם משחקים כדורגל2כדורגל:

הצלה: מסלול מכשולים שהרובוט צריך לעבור בכדי להגיע לעצם מסוים, ולהביא אותו בבטחה במהירות המירבית.

ריקוד: תחרות ריקוד לרובוטים

מכללת טריניטי שבקונטיקט, ( - Fire-Fighting)רובונר ארה"ב, עורכת תחרות כיבוי אש, שבדומה לתחרות הארצית

שלעיל, גם בה על הרובוט לנוע באופן עצמאי במבוך דמוי דירה, למצוא מקור אש )נר( ולכבות אותו.


שיקולים ואילוצים בתכנון רובוט לתחרות

בפיתוח רובוט לתחרות בדרך כלל יש צריך להתחשב ב- - כמות הכסף שהוקצבה לפיתוח הרובוט. התקציב עשוי תקציב–

וביצועיו, הרובוט איכות על הרובוט, מרכיבי על רבות להשפיע וגם על משך הפיתוח.

- משך הזמן שהוקצב לפיתוח הרובוט.זמן–

הידע, צוות– הרובוט. של הפיתוח בצוות החברים התלמידים - הסקרנות, ההתלהבות והעבודה המשותפת של צוות הפיתוח היא

הגורם המכריע בהצלחה בתחרויות רובוטיקה.

וניקודים לוודא את אופן הניקוד בתחרות משימות יש - בתחרות לדוגמא, לכך. בהתאם הרובוט את ולתכנן רובונר חשוב לא רק למצוא את הנר ולכבות אותו, אלא

גם לעשות זאת בפרק זמן מינימלי.


1תחרות כיתה מס.

נתון רובוט הנמצא על משטח בהיר, במרחק מסוים מקו שחור שני, בדומה לדוגמא

שביצענו בפרק הקודם:עם להגיע הינו התחרות יעד האפשר ככל קרוב הרובוט לא אך השני, השחור לקו לחצות אותו. נדרש לבצע זאת

בזמן הקצר ביותר.


– מעקב 2תחרות כיתה מס. אחר קו

לעקוב הרובוט נדרש זו בתחרות בהיר משטח על שחור קו אחרי לנקודת עד מנקודת ההתחלה שלו זאת לבצע הרובוט על הסיום.

במשך הזמן הקצר ביותר.לעשות יש זו, תרגול תחרות לצורך של האישי במשטח שימוש

. Bמאמא-רובוט, צד מסלול זה הוא סגור - בכדי להגדיר יש סיום ונקודת התחלה נקודת בו להדביק נייר-דבק בהיר במרכז הקו התחלה נק' שייוצרו כך התחתון

ונק' סיום


תחרות רובוט-תנועה

השנתית רובוט-תנועה בתחרות מסלול על לנסוע הרובוטים נדרשים מסומן, תוך ציות לרמזורים הממוקמים

בצמתים. בנקודת מתחיל הרובוט זו, בתחרות המשורטט למסלול ונכנס התחלה

הספרה ללא 8בצורת נע הוא בו ,הפסקה.

המסלול על להישאר הרובוט על לעצור לצומת ובהגעה שלו, השחור

אם הרמזור הוא אדום.


רובוט-תנועה - המשך

הרמזורים, הממוקמים במרכז המשטח )בצומת המסלולים( משדרים באמצעות

:1 או 0משדר תת-אדום ערך פירושו אור ירוק )המשך נסיעה(0שידור ערך – פירושו אור אדום )עצירה(1שידור ערך –

במצב רגיל, שני רובוטים נעים על שני . 8המסלולים שבצורת

הרמזורים שבמרכז מופעלים כך שלא תהיה התנגשות בין שני הרובוטים - כאשר לאחד ניתן אור ירוק לשני ניתן אור אדום,

ולהפך


מידע נוסף

מידע נוסף בנושא מאמא רובוט ותחרויות רובוטיקה

ניתן לקבל באתר האינטרנט של עיטם מדעי המחשב:

http://www.eytam.com

Documents

רובוטיקה לתלמידי חטה"ב באמצעות מאמא-רובוט