Cilj 14 - Život pod vodom - čistač naftnih mrlja (bez izrade)

Početak radaIzlijevanje nafte nanosi ogromnu štetu eko-sustavima.Novi materijal, koji može apsorbirati količinu prolivene nafte 90 puta veće od vlastite težine i zatim se istisnuti i ponovo upotrijebiti, daje nadu u lakše čišćenje mjesta onečišćenih naftom.https://www.newscientist.com/article/2123391-sponge-can-soak-up-and-release-spilled-oil-hundreds-of-times/Skupina znanstvenika koji se bave morem traži od tebe da razviješ algoritam koji bi se mogao koristiti na bespilotnom brodu koji bi vukao "plahtu" od tog pametnog materijala i čistio naftnu mrlju.

Kriteriji za uspjeh Izgradi prototip samovozećeg broda za čišćenje naftnih mrlja koji se pokreće pritiskom na

tipku Prototip treba demonstrirati algoritmom koji pokreće lik vilenjaka po određenom području

(5x5 LED) Prototip bi trebao moći obuhvatiti veće površine kako bi se zahvatile veće naftne mrlje

Postupno rješavanje problemaUlaz i izlaz za ovaj problem su jednostavni jer bi se bespilotni brod trebao pokrenuti pritiskom na tipku i trebao bi slijediti unaprijed programirani put. Stvaranje algoritma za kretanje je nezgodan dio i zahtijevat će malo razmišljanja.

Ulaz proces izlaz (IPO)Ulaz Proces Izlaz

Pritisni tipku Algoritam za kontrolu kretanja bespilotnih brodica na putu za čišćenje nafte:

Povećaj ili smanji veličinu

Prikaži lik na zaslonu kad algoritam završi

Veći LED ekrani mogli bi prikazati veću rešetku, manje rešetke mogu se prikazati i na micro:bitu

1Arm program za škole

rešetke

Prije svega, moramo stvoriti varijablu nazvanu "brod" koja će djelovati kao spremnik za naš lik.

Zadano je da je lik okrenut nadesno. Moramo ga okrenuti za 90 stupnjeva nalijevo tako da bude okrenut prema gore. Na LED zaslonu se ne vidi smjer lika pa ćete se morati poslužiti maštom!

Moramo dodijeliti liku koordinate X i Y. Zaslon micro:bita sastoji se od 5x5 LED dioda.

Svaka LED dioda ima koordinatu kao što je prikazano ovdje.

Pomoću ovih koordinata možete upravljati pokretima lika.

Podijelit ćemo pokret na dvije odvojene funkcije. Jedan se zove "idi gore", a drugi "idi dolje".

Funkcija je poput mini programa unutar tvog programa koji se može pokrenuti "pozivanjem" prema potrebi.

U funkciji 'go up/idi gore' započinjemo s petljom koja se ponavlja neko vrijeme. Petlja pomiče lik 'broda' za jednu LED diodu naprijed, čeka sekundu, a zatim se petlja ponavlja. To će pomaknuti lik iz koordinate 0,4 do 0,0.

Zatim se lik okreće za 90 stupnjeva udesno i zatim se pomiče za jednu LED diodu prema naprijed. Lik je sada okrenut udesno i na koordinati je 1,0.Ovdje ćemo dodati stanku kako bi animacija likova bila lakša za gledanje.

Zatim okrenemo lik licem prema dolje i spreman je za sljedeću funkciju.

2Arm program za škole

Sada ponavljamo algoritam, ali suprotnim redoslijedom, tako da ide prema dolje, a zatim poprijeko. Funkcija "idi dolje" već je lik okrenula prema dolje tako da možeš započeti pomicanjem lika 4 puta pomoću petlje "ponovi 4 puta".

Lik bi sada trebao biti na koordinati 1,0.

Ponovo uočite kako dodajemo pauze da bi animacija bila sporija kako bismo je lakše gledali.

Zatim okrenemo lik za 90 stupnjeva ulijevo i premjestimo ga na koordinatu 2,0.

Naposljetku okrenemo lik licem prema gore, spremni za novi početak.

Sada moramo spojiti dvije funkcije zajedno da bismo mogli prijeći iz koordinate 0,4 sve do 4,0. Funkcije "go down/spusti se" i "go up/idi gore" odrađuju samo pola posla. Sve to stavljamo u blok u položaju "pritisnut na tipku A", tako da možemo pokrenuti cijeli program s tipke A.

Moramo se koristiti petljom koja u ispravnom redoslijedu "poziva" dvije funkcije i prolazimo kroz njih dva puta. To će pomaknuti lik do koordinate 4,4.

Napokon se još jednom koristimo funkcijom "go up/idi gore" da bismo stigli do koordinate 4,0.

Cijeli program3

Arm program za škole

Vrijeme za test!Testiranje ovog programa je važno jer morate osigurati da se funkcije ponašaju onako kako očekujete i da se lik ponaša kako ste planirali. To je posebno važno prilikom dodavanja funkcionalnosti koja korisniku omogućuje promjenu veličine rešetke. Dobro razmislite o ovome!

Dodatni zadatci Sada kada ste dovršili prototip algoritma, upotrijebite radni listić 's gradnjom' i napravite

bespilotni čamac pomoću servo motora. To uključuje neke dodatne periferne uređaje i materijale. Morat ćete ponovno napisati algoritam za upravljanje servo motorima, a ne likom, ali koraci su isti.

Završne misliKombinacija pametnih materijala i autonomnih bespilotnih letjelica samo je jedan od načina na koji tehnologija može doprinijeti globalnim ciljevima. Možete li se sjetiti drugih načina na koje tehnologija može pomoći?

4Arm program za škole

Cilj 14 - Život pod vodom - čistač naftnih mrlja (s izradom)

Početak radaIzlijevanje nafte nanosi ogromnu štetu eko-sustavima.Novi materijal, koji može apsorbirati količinu prolivene nafte 90 puta veće od vlastite težine i zatim se istisnuti i ponovo upotrijebiti, daje nadu u lakše čišćenje mjesta onečišćenih naftom.https://www.newscientist.com/article/2123391-sponge-can-soak-up-and-release-spilled-oil-hundreds-of-times/Skupina znanstvenika koji se bave morem traži od tebe da razviješ algoritam koji bi se mogao koristiti na bespilotnom brodu koji bi vukao "plahtu" od tog pametnog materijala i čistio naftnu mrlju.

Kriteriji za uspjeh Izgradite bespilotni brod za čišćenje naftnih mrlja koji se pokreće pritiskom na tipku Proizvod bi trebao biti sposoban samostalno se kretati po nekom području Proizvod bi trebao čistiti izlivenu naftu povlačenjem 'pametnog materijala'

Postupno rješavanje problemaUlaz i izlaz za ovaj problem su jednostavni jer bi se bespilotni brod trebao pokrenuti pritiskom na tipku i trebao bi slijediti unaprijed programirani put. Stvaranje algoritma za kretanje je nezgodan dio i zahtijevat će malo razmišljanja.

Ulaz proces izlaz (IPO)Ulaz Proces Izlaz

Pritisak na tipku Algoritam za kontrolu kretanja bespilotnih brodica na putu za čišćenje nafte:

Upravljanje servo motorom

Profesionalni savjet

5Arm program za škole

Zasad se ne trebate brinuti o udaljenostima. Naftne mrlje mogu biti male i velike, a proizvod treba samo moći samostalno očistiti neko područje. Razmisli o tome kako se veličina područja može mijenjati.Nećemo imati pristup nikojem pametnom materijalu, ali možemo ga simulirati normalnom spužvom.

Izgradnja prototipaZa ovaj projekt moramo izgraditi jednostavan brod. Možete koristiti sve što je vodootporno.

Potreban pribor: micro:bit Kabeli za povezivanje s

izvodima Paket baterija Materijali za izgradnju

broda Spužva Mini odvijač Ploča za upravljanje

servom

Postoji mnogo vrsta ploča za upravljanje servom za micro:bit, u ovom se primjeru upotrebljava "automation bit".

6Arm program za škole

Ovdje možete vidjeti kako su servo motori spojeni na servo upravljač i micro:bit.

+ Kabel iz oba servo motora treba ući u 3v otvor na ploči koja upravlja servom.

Kabel mora ući u izlaz 1 odnosno 2.

Obrati pažnju na koju si ih stranu stavio. Na ovoj slici:

Izlaz 1 = desnoIzlaz 2 = lijevo

Ako imate treći kabel za servo koji je uzemljen (GND), pričvrstite ga na GND terminal na ploči ako postoji.

Ovdje možete vidjeti dva (ili više) kabela sa servo uređaja kako idu u isti 3V terminal.

Ostale servo upravljačke ploče mogu imati više od jednog 3V terminala pa ih treba razdvojiti ako je moguće.

Primjer kôdaU ovom su primjeru korišteni neki prilagođeni blokovi proširenja. Da biste pronašli ove blokove, morate kliknuti tab "Extensions/Proširenja"

potraži upravljačku ploču koju koristiš. U ovom primjeru korišten je "automation bit", ali također će raditi i druge servo upravljačke ploče.

Za početak ćemo napisati prvi dio algoritma koji uključuje servo pritiskom na tipku:

7Arm program za škole

To jednostavno postavlja svaki od izlaza na 1 (on/uključeno) nakon što se pritisne tipka A.

Da bismo servo držali na različitim vremenima, potrebno je napraviti tajmer. U ovom primjeru koristimo blok "forever/zauvijek" za promjenu vrijednosti varijable svake sekunde za -1. Potom možemo odbrojavati od bilo kojeg broja koji nam se sviđa postavljanjem varijable na koliko god sekundi nam treba da bi se zatim nešto dogodilo kad dosegne 0.

U ovom primjeru postavljamo tipku B za postavljanje izlaza na 0 tako da je možemo upotrijebiti za isključivanje robota.

Mogli bismo, međutim, za to upotrijebiti tipku za resetiranje A/B, ali možda će nam kasnije ta tipka trebati za nešto drugo.

8Arm program za škole

U ovom primjeru koristimo tipku A kao okidač za podešavanje varijable vremena na 10.

Zatim koristimo dok je petlja da bismo provjerili je li varijabla vremena više od 0; ako jest, uključuje oba izlaza. To bi nam za brod dalo 10 sekundi kretanja naprijed.

Nakon što varijabla vremenske vrijednosti dosegne 0, postavimo varijablu vremena na 2 (kako bi nam dala 2 sekunde), a zatim upotrijebimo drugu dok petlja da provjerimo je li varijabla vremenske vrijednosti veća od 0. Ako jest, tada postavlja samo izlaz 1 do 1 (on/uključeno), tako da će se bespilotna brodica okrenuti udesno.

Trebat ćete eksperimentirati s tim koliko sekundi je potrebno da skrene za 90 stupnjeva.

Ovaj skup blokova prikazuje prvih nekoliko koraka algoritma koji automatizira čišćenje nafte.

To možete koristiti kao polaznu točku i prilagoditi je da zadovolji kriterije uspjeha.

Vrijeme za test!PAZI! Ne testirajte to u vodi, micro:bitovi i periferna oprema nisu vodootporni! Struja i voda ne slažu se dobro pa elektroniku možeš trajno oštetiti vlaženjem.

9Arm program za škole

Možeš testirati bespilotnu brodicu tako da odrediš koliko dugo i koji servo motori su uključeni kako bi vidio ponaša li se tvoj program onako kako očekuješ.

Dodatni zadatci Prilagodi program tako da se navigacija određuje micro:bitovim kompasom tako da se

okreće točno za 90 stupnjeva i tako može preciznije ostati na kursu Dodajte senzor vlage tako da bespilotni brod počinje čistiti tek kada je u vodi U velikim izlijevanjima nafte koristili bi se mnogi dronovi istodobno. Prilagodite svoj

program tako da se bespilotni brodovi ne sudaraju jedan s drugim (možete upotrijebiti radio blokove za to)

Prilagodite svoj program tako da 'pametni materijal' vuku dva bespilotna broda te da je pametni materijal u obliku dugacke tanke plahte. To pomaže da se nafta lakše iscijedi iz njega

Prilagodite svoj program tako da se bespilotni brodovi mogu vratiti u „bazu“ gdje se pametni materijal može istisnuti i ponovo koristiti

Prilagodite svoj program tako da daljinski možete upravljati smjerom vožnje brodskih dronova koristeći drugi micro bit

Završne misliKombinacija pametnih materijala i autonomnih bespilotnih letjelica samo je jedan od načina na koji tehnologija može doprinijeti globalnim ciljevima. Možete li se sjetiti drugih načina na koje tehnologija može pomoći?

10Arm program za škole