Workshop 2. Niveau B: Onderzoeken en Electronica. klassikaal

Robotica Niveau B
Workshop 2: Onderzoeken en Electronica
1 / 29
volgende
Slide 1: Tekstslide
TechniekBasisschoolGroep 7,8

In deze les zitten 29 slides, met interactieve quizzen en tekstslides.

time-iconLesduur is: 120 min

Onderdelen in deze les

Robotica Niveau B
Workshop 2: Onderzoeken en Electronica

Slide 1 - Tekstslide

Hoi! Welkom bij deze Workshop over Robotica! Wat leuk dat je mee doet! We gaan in deze workshop de binnenkant van een robot bouwen!


Wat heb je nodig?
  • Je Manybot uit Workshop 1
  • Robotonderdelen Workshop 2
  • Werkbladen

Slide 2 - Tekstslide

Voor deze workshop heb je een aantal dingen nodig. 

1) Je eigen manybot (uit workshop 1)
2) De robotonderdelen robotica workshop 2
3) schaar en een mini schroevendraaier

Als je deze benodigdheden niet hebt, vraag er dan naar bij je leerkracht.

De opdracht
  • Ontwerp en bouw een Manybot
  • Randvoorwaarden:
  1. Hij moet eruit zien als een (animatie) figuur of dier
  2. Hij heeft als basis het platform en de kap
  3. Hij moet een show kunnen geven
Manybot basis

Slide 3 - Tekstslide

De opdracht in deze workshop is om een robot te ontwerpen en bouwen. Je mag heel veel zelf bepalen, maar sommige dingen liggen vast. Dat noemen we de randvoorwaarden. In het echt moeten robotontwerpers zich ook aan randvoorwaarden houden. Je moet bijvoorbeeld rekening houden met waar de robot gaat werken: Buiten of binnen of allebei. Moet hij dan tegen regen kunnen of niet? Deze randvoorwaarden staan vaak in de opdracht.
De randvoorwaarden bij jouw opdracht zijn:
Hij moet eruit zien als een(animatie) figuur of dier.
Hij heeft als basis het platform en de kap
Hij moet een show kunnen geven.

In workshop 1: Heb je de buitenkant van de robot gemaakt.

We gaan nu verder met de binnenkant van de robot.



Robotonderdelen 
1) Motor
2) Krachtbron
3) Fysieke structuur
4) Sensors
5) Computer
+ Verbindingselementen:
1
5
2
3
4

Slide 4 - Tekstslide

De robot heeft altijd ten minste 5 basis onderdelen.
1) een motor
2) krachtbron
3) fysieke structuur
4) sensoren
5) computer
+ verbindingsdraden

Hier zie je de onderdelen die wij in deze workshop gaan inbouwen in de robot.
1) hier zie je een motor. Deze zit al vast aan je platform.
2) als krachtbron maken we gebruik van batterijen in een batterijhouder.
3) in onze robot zijn de wielen de fysieke structuur.
4) de sensors die onze robot gebruikt zijn infrarood sensoren. We zullen daar straks meer over leren.
5) de computer, dus het denk vermogen van de robot zit in twee onderdelen. In de motor driver (meest rechter plaatje) maar vooral in de microcontroller (het langwerpige groene plaatje). We zullen hier later meer over leren.

Daarnaast maken we gebruik van verbindingssnoertjes en een breadboard (het witte bordje met de gaatjes). Hier zullen we later ook meer over leren.
Sleep 4 woorden naar het juiste plaatje
Verbindingselement
Computer
Motor
Krachtbron
Sensor

Slide 5 - Sleepvraag

Maak hier een leuke quizz vraag
Sensoren
Sensoren zijn de zintuigen van de robot. Door de informatie van de sensoren kan de robot reageren op zijn omgeving.


geluid
infrarood licht
licht
ultrasone
geluid
temperatuur

Slide 6 - Tekstslide

Sensoren kan je vergelijken met je zintuigen, ze voelen, zien, horen en meten en geven dat door aan het brein; de microcontroller.
Door de informatie van de sensoren kan de robot reageren op zijn omgeving.

Voorbeelden van een sensor zijn:
- temperatuur: thermometer
- licht sensor
- infrarood licht sensor
- geluidssensor (microfoon)
- ultrasone geluid sensor


Infraroodlicht Sensor

Slide 7 - Tekstslide

De Manybot heeft twee infraroodlicht sensoren. Een links en een rechts.

Infraroodlicht is licht dat het menselijke oog niet kan zien. Maar deze sensor kan dat wel.

Op het plaatje van de infraroodlicht sensor zie je dat er twee uitstekende bolletjes aan de sensor zitten. Een transparante en een zwarte.

Het ene bolletje zend infraroodlicht uit en de ander vangt het terug gekaatste infraroodlicht weer op.

In situatie 1 is er een refelcterend oppervlak, daardoor worden de lichtstralen teruggekaatst en kan de ontvanger het infraroodlicht weer opvangen. Er zal nu een signaal naar de robot gaan dat er een object gedetecteerd is.

In situatie 2 is er geen reflecterend oppervalk, nu worden de infraroodlichtstralen niet teruggekaatst en ontvangt de ontvanger geen licht.
De sensor zal nu doorgeven dat er geen object gedetecteerd is.

Een zwart object kaatst geen licht terug. Dat is in sommige gevallen een beetje lastig, maar je kan er ook gebruik van maken. Dat wordt gedaan bij een lijnen volg robots. De robot moet dan een zwarte lijn volgen. Door de infrarood sensor weet de robot waar de zwarte lijn licht en kan hij hem dus volgen.

De infraroodsensor kan:
A
Warmte voelen
B
Infrarood licht uitzenden en opvangen
C
Temperatuur meten
D
Infrarood licht weerkaatsen

Slide 8 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies

Experiment
Onderzoeksvraag: Hoe kun je infraroodlicht zichtbaar maken?




Stap 1: druk een knop van de afstandsbediening in en check of je het lampje van de afstandsbediening ziet branden. Wat zie je?
Nodig:
1) afstandsbediening (die heeft een infrarood lampje)
2) camera van een telefoon of laptop

Slide 9 - Tekstslide

Neem bij voorkeur een afstandsbediening die een zichtbaar lampje heeft (niet afgeschermd, anders is het in stap 1 minder duidelijk waar je naar moet kijken.)

Bij stap 1 is het antwoord op de vraag 'wat zie je?': niets. 

Bij stap 2 kijk je naar het zelfde lampje, maar dan door de camera en dan zie je ineens een knipperend lampje.
Experiment
Stap 2: Druk nogmaals een knop van de afstandsbediening in en kijk door de camera naar het lampje van de afstandsbediening. Wat zie je?

Uitleg: Onze ogen kunnen geen infraroodlicht zien. De camera van een telefoon of laptop wel. Hij toont dat in vooral rode en blauwe kleuren en die kunnen wij wel zien.

Slide 10 - Tekstslide

Infrarood licht heeft een hogere golflengte dan de kleuren die we kunnen zien. Een camera heeft blauwe, groene en rode sensors waarmee het beeld op het scherm gevormd wordt. Alle drie de sensoren nemen de golflengte van infrarood op en tonen deze in zowel rode, groene en blauwe kleur waardoor je een witachtige kleur krijgt. De groene sensor zal het minste van de infrarode straling opnemen waardoor de rode en blauwe sensor het meer opnemen en het in een paarsere kleur getoond wordt.

Wanneer je met de camera niets ziet komt dit doordat de camera een infraroodfilter bevat.
Raspberry pi pico
De raspberry pi pico is een microcontroller. Door de microcontroller kan je verschillende apparaten met elkaar verbinden en op elkaar laten reageren.

Slide 11 - Tekstslide

In de manybot zit een raspberry pi pico. Dit is een microcontroller. Een microcontroller is een klein computertje waar je andere apparaatje op kunt aansluiten. Door de chip op de microcontroller te programmeren kan je die apparaatjes aansturen en op elkaar laten reageren.

Van en naar de microprocessor (het zwarte vierkantje in het midden) lopen allemaal verbindingen. Zij verbinden de verschillende pinnen en onderdelen van de raspberry pi pico met elkaar. 
De raspberry pi pico heeft een lampje, een knop en een USB-poort.
Raspberry pi pico
Met de computer kan je de
microcontroller programmeren.
De informatie van de sensor
gaat de microcontroller in.
De microcontroller geeft
informatie aan de motor.

Slide 12 - Tekstslide

De microcontroller is de verbinder tussen verschillende apparaten.

De microcontroller moet eerst geprogrammeerd worden. Dat doen we door middel van de computer. We vertellen de microcontroller dan wat hij moet doen met informatie die de microcontroller ontvangt.
De microcontroller kan informatie ontvangen van bijvoorbeeld een sensor. Op basis van deze informatie weet de microcontroller of hij iets moet doen, bijvoorbeeld de motor aan of uit zetten. 

Sleep de plaatjes naar de juiste plaats 

Slide 13 - Sleepvraag

Deze slide heeft geen instructies

Raspberry pi pico. Pinout
De pinout geeft informatie over welke pin waarvoor is. 
Rood en Zwart zijn voor de krachtbron.

Je kunt opzoeken welke code de pin heeft. 
Pin 11 = GP8

Slide 14 - Tekstslide

Hier zie je de pinout (zoals dat heet) van de raspberry pi pico.

Elke pin heeft verschillende eigenschappen. In dit overzicht kun je nazoeken welke pin waarvoor is.

Voor ons zijn de pinnen die het dichtsbij de rapsberry pi pico staan het belangrijkst.

De Pinout geeft bijvoorbeeld informatie welke pin je aan de min kunt koppelen, namelijk de GND (dit staat voor GROUND) en welke pin je aan de plus kunt koppelen, namelijk de rode.

Deze informatie is ook handig als je gaat programmeren.
Breadboard
Het breadboard gebruik je om de verschillende onderdelen met elkaar te verbinden.
Gedeelte 2 en 3 zijn voor de microcontroller. De draadjes liggen vertikaal.
Gedeelte 1 en 2 zijn voor de stroomvoorziening.
De draadjes liggen horizontaal

Slide 15 - Tekstslide

Het breadboard heeft verschillende gebieden:
1 en 4: De strip voor stroomvoorziening.
De pinnen in dit gedeelte zijn horizontaal met elkaar verbonden.
Er is een min rij (blauw) en een plus rij (rood).
2 en 3: Het raster voor componenten. 
De pinnen in dit gedeelte zijn vertikaal met elkaar verboden.

Let op: De rasters 2 en 3 zijn niet met elkaar verbonden!




Als je een krachtbron wil aansluiten op het breadboard doe je dat in gebied:
A
Gebied 2 of 3
B
Gebied 1
C
Gebied 3
D
Gebied 1 of 4

Slide 16 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies

Bouwen
Vooraf: haal de kap los van het platform.
Stap 1: plaatsen van onderdelen
Stap 2: verbinden van de onderdelen

Slide 17 - Tekstslide

We weten nu uit welke onderdelen de robot bestaat. Nu gaan we ze in de robot bouwen.

We doen dat in 2 stappen:
1) We plaatsen de onderdelen
2) We verbinden de onderdelen
Bouwen: stap 1
Plaats de onderdelen op de juiste plek op het platform.
Gebruik  werkblad: stap 1

Slide 18 - Tekstslide

Als je alle onderdelen hebt geplaatst ziet het er ongeveer zo uit.

Let op dat je de power strip met de rode lijn aan de bovenkant plaatst.


----------------------------

Note: in bepaalde gevallen kan ervoor gekozen zijn het platform aan te leveren met alle onderdelen er al op.
Bouwen: stap 1

Slide 19 - Tekstslide

Plaats nu de verschillende onderdelen van de robot op de juiste plaats. Je kunt hiervoor het filmpje bekijken.
(Het filmpje duurt ongeveer 3,5 minuut.)
Bouwen: stap 2
Verbind de onderdelen met elkaar
Basis principe: de stroomkring moet gesloten zijn.
Let op: Zet de batterijhouder uit ->OFF


Slide 20 - Tekstslide

We beginnen nu aan de volgende stap. Het verbinden van de onderdelen met elkaar.

Onthoudt goed wat we eerder leerden: De stroomkring moet steeds gesloten zijn.

Je hebt nu de snoertjes nodig.

Tip: Zet de batterijhouder op uit -> OFF



Bouwen: stap 2A
Stap 2A: motor driver en de
sensoren aansluiten. 

Gebruik werkblad: stap 2A

VCC
+
GND
=  -

Slide 21 - Tekstslide

Verbindt de de sensoren en de motor driver met het breadboard.

Gebruik hiervoor het schema. 

Je hebt hiervoor de snoertjes nodig (12: female - male snoertjes). Het maakt niet uit welke kleur draad je gebruikt.

Plaats de pinnetjes op de juiste plek in het breadboard.
Bouwen: stap 2B
Stap 2A: de batterij en de 
raspberry pi pico aansluiten. 

Gebruik werkblad: stap 2B

VCC
+
GND
=  -

Slide 22 - Tekstslide

Verbindt de batterij en de raspberry pi pico met het breadboard.

Gebruik hiervoor het schema. 

Je hebt hiervoor de snoertjes nodig (2: male - male). Het maakt niet uit welke kleur draad je gebruikt.

Plaats de pinnetjes in de juiste rij van het breadboard: De plus rij of de min rij. Het maakt niet uit op welke plek je de pinnetjes plaatst in de rij.
Bouwen: stap 2A en B

Slide 23 - Tekstslide

Verbindt de batterij, de sensoren en de motor driver met de power strip.

Gebruik hiervoor het schema. 

Je hebt hiervoor de snoertjes nodig (2: female-female. 8: female -male). Het maakt niet uit welke kleur draad je gebruikt.

Plaats de pinnetjes in de juiste rij van de power strip: De plus rij of de min rij. Het maakt niet uit op welke plek je de pinnetjes plaatst in de rij.

Je kunt checken of je het goed hebt gedaan. Zet de batterij op ON. Branden de lampjes op de sensoren en de motor driver? Grote kans dat je het goed hebt gedaan.
Zet nu de batterij weer uit. -> OFF

--------------
Het filmpje duurt 6 minuten.
Bouwen: stap 2C
Stap 2C: motor aansluiten 
aan motor driver. 

Gebruik werkblad: stap 2C

Slide 24 - Tekstslide

Nu gaan we de motoren aansluiten aan de motor driver.

Je hebt hiervoor een kleine schroevendraaier nodig.

Draai de schroefjes van de motor driver iets omhoog, zodat je de pinnetjes van de motoren er in kunt steken. Draai de schroefjes daarna weer aan.

Kijk goed naar het schema welk pinnetje in welk gaatje moet.

Als je nu de motor aan zet -> ON kan je robot meteen gaan rijden. Zorg dat je de robot op de grond zet, zodat hij niet van de tafel rijdt en valt.
Bouwen: stap 2C

Slide 25 - Tekstslide

Nu gaan we de motoren aansluiten aan de motor driver.

Je hebt hiervoor een kleine schroevendraaier nodig.

Draai de schroefjes van de motor driver iets omhoog, zodat je de pinnetjes van de motoren er in kunt steken. Draai de schroefjes daarna weer aan.

Kijk goed naar het schema welk pinnetje in welk gaatje moet.

Omdat de Raspberry pi pico nog niet is geprogrammeerd gaan de wielen nog niet draaien.

Om te testen of alles goed aangesloten is kan er een voorgeprogrammeerde raspberrypi pico op het breadboard worden gezet.

----------------
Het filmpje duurt 1,5 minuut.
Testen
Check of de voedingsdraden goed zijn aangesloten.

Zet de batterij aan. Als de robot het volgende programma uitvoert zijn alle verbindingen goed gemaakt:
- Led lamp op de Raspberry pi pico: knippert 2 keer
- Rechter wiel: vooruit, achteruit, stop
- Linker wiel: vooruit, achteruit, stop

Slide 26 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Tot slot
De electronica zit nu in de manybot.

Je bent nu klaar voor workshop 3.

In workshop 3 ga je de manybot programmeren.

Slide 27 - Tekstslide

De electronica zit nu in de manybot en is aangesloten.
Je bent nu helemaal klaar voor workshop 3.
In workshop 3 ga je de manybot programmeren.
Deze workshop was
ūüėíūüôĀūüėźūüôāūüėÉ

Slide 28 - Poll

Deze slide heeft geen instructies

Breadboard
De stroomkring moet steeds gesloten zijn. Ook op het breadboard.

Slide 29 - Tekstslide

Hier zie een stroomkring

De stroomkring heeft een lamp, een batterij en snoertjes. De snoertjes verbinden  de lamp en de batterij met elkaar tot een kring. Als de kring gesloten is gaat het lampje branden.

Ook op het breadboard moet de stroomkring gesloten zijn.
Bealngrijk: De raspberry pi pico is in dit geval een soort krachtbron omdat hij in dit voorbeeld verbonden is aan de computer. De computer geeft de raspberry pi pico stroom.