LEGO MINDSTORMS ትምህርት EV3 + ማይክሮፓይቶን፡ በአዋቂ ቋንቋ የተዘጋጀ የልጆች ግንባታ ፕሮግራም ማዘጋጀት

ሰላም ሀብር! እኛ ቀድሞውኑ የተነገረው ስለ LEGO MINDSTORMS ትምህርት EV3 መድረክ። የዚህ መድረክ ዋና አላማዎች በተግባራዊ ምሳሌዎች መማር፣ የSTEAM ክህሎቶችን ማዳበር እና የምህንድስና አስተሳሰብን ማዳበር ናቸው። ሜካኒክስ እና ተለዋዋጭ ሁኔታዎችን ለማጥናት ለላቦራቶሪ ስራ ሊያገለግል ይችላል. ከLEGO ጡቦች የተሠሩ የላቦራቶሪ ወንበሮች እና መረጃዎችን ለመቅዳት እና ለማስኬድ መገልገያዎች ሙከራዎችን የበለጠ አስደሳች እና ምስላዊ ያደርጋቸዋል እናም ልጆች ፊዚክስን በደንብ እንዲረዱ ያግዛቸዋል። ለምሳሌ፣ ተማሪዎች የማቅለጫ ነጥብ መረጃን መሰብሰብ እና መተግበሪያውን ለማደራጀት እና በግራፍ ውስጥ ለማቅረብ ይችላሉ። ግን ይህ ገና ጅምር ነው፡ ዛሬ ይህንን ስብስብ ከማይክሮ ፓይቶን ፕሮግራሚንግ አካባቢ ጋር እንዴት እንደሚያሟሉ እና ሮቦቲክስን ለማስተማር እንደሚጠቀሙበት እናነግርዎታለን።

EV3 በመጠቀም ፕሮግራሚንግ ይማሩ

ዘመናዊ ትምህርት ቤት ልጆች በቀለማት ያሸበረቁ ውጤቶችን ማየት ይፈልጋሉ. አዎን, ፕሮግራሙ ቁጥሮችን ወደ ኮንሶሉ ከታተመ አሰልቺ ናቸው, እና የቀለም ግራፎችን, ንድፎችን መመልከት እና የሚንቀሳቀሱ እና ትዕዛዞችን የሚከተሉ እውነተኛ ሮቦቶችን መፍጠር ይፈልጋሉ. መደበኛ ኮድ ለልጆች በጣም የተወሳሰበ ይመስላል, ስለዚህ በቀላል ነገር መማር መጀመር ይሻላል.

መሠረታዊው የኢቪ 3 ፕሮግራሚንግ አካባቢ በLabVIEW ስዕላዊ ቋንቋ ላይ የተመሰረተ እና ለሮቦት ስልተ ቀመሮችን በእይታ እንዲገልጹ ያስችልዎታል፡ ትእዛዞች የሚጎተቱ እና ሊገናኙ በሚችሉ ብሎኮች መልክ ነው የቀረቡት።

ስልተ ቀመሮች እንዴት እንደሚገነቡ ማሳየት ሲፈልጉ ይህ ዘዴ በደንብ ይሰራል, ነገር ግን ብዙ ቁጥር ያላቸው ብሎኮች ላላቸው ፕሮግራሞች ተስማሚ አይደለም. ሁኔታዎች ይበልጥ ውስብስብ እየሆኑ ሲሄዱ ወደ ፕሮግራሚንግ በኮድ መሄድ አስፈላጊ ነው, ነገር ግን ይህ እርምጃ ልጆችን ለመውሰድ አስቸጋሪ ነው. 

እዚህ ጥቂት ብልሃቶች አሉ, ከነዚህም አንዱ ኮዱ ልክ እንደ ብሎኮች ተመሳሳይ ነገር እንደሚሰራ ለማሳየት ነው. በ EV3 አካባቢ፣ ይህ በማይክሮፒቶን ውህደት በኩል ይቻላል፣ ስለዚህ ልጆች በሁለቱም በመሰረታዊ ብሎክ ፕሮግራሚንግ አካባቢ እና Python በ Microsoft Visual Studio Code ውስጥ አንድ አይነት ፕሮግራም መፍጠር ይችላሉ። ሁለቱም ዘዴዎች አንድ አይነት መሆናቸውን ይገነዘባሉ, ነገር ግን ኮድን በመጠቀም ውስብስብ ችግሮችን መፍታት የበለጠ ምቹ ነው.

ወደ ማይክሮፓይተን በመቀየር ላይ

የኢቪ3 አካባቢ የተገነባው በARM9 ፕሮሰሰር ላይ ነው፣ እና ገንቢዎቹ ሆን ብለው አርክቴክቸርውን ክፍት አድርገው ወጥተዋል። ይህ መፍትሄ ተለዋጭ firmwareን ለመልቀቅ አስችሏል ፣ ከነዚህም አንዱ ከማይክሮ ፓይቶን ጋር ለመስራት ምስል ነበር። የእርስዎን EV3 ፕሮግራም ለማዘጋጀት Pythonን እንዲጠቀሙ ይፈቅድልዎታል፣ ይህም ኪቱን ወደ እውነተኛ ህይወት ተግባራት የበለጠ ያቀራርባል። 

ለመጀመር, ማውረድ ያስፈልግዎታል EV3 የማይክሮፓይቶን ምስል በማንኛውም ማይክሮ ኤስዲ ካርድ ላይ በ EV3 ማይክሮ ኮምፒዩተር ውስጥ ይጫኑት እና ያብሩት. ከዚያ መጫን ያስፈልግዎታል ነጻ ቅጥያ ለ ቪዥዋል ስቱዲዮ. እና መስራት መጀመር ይችላሉ. 

በ MycroPython ውስጥ የመጀመሪያውን ሮቦት ማዘጋጀት

በእኛ ላይ ጣቢያ የሮቦቲክስ መሰረታዊ ፅንሰ ሀሳቦችን ለመቆጣጠር ብዙ ትምህርቶች አሉ። የ EV3 ሞዴሎች ህጻናትን በራሳቸው የሚነዱ መኪኖች፣ የፋብሪካ መገጣጠሚያ ሮቦቶች እና የ CNC ማሽኖች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉትን መሰረታዊ ነገሮች ያስተዋውቃሉ። 

ንድፎችን እና የጂኦሜትሪክ ቅርጾችን ለመሳል የሚያስተምረውን የስዕል ማሽን ምሳሌ እንወስዳለን. ይህ ጉዳይ ቀለል ያለ የአዋቂ ብየዳ ወይም ሮቦቶች መፍጨት ነው እና የትምህርት ቤት ልጆችን ለማስተማር EV3 ከማይክሮ ፓይቶን ጋር እንዴት መጠቀም እንደሚቻል ያሳያል። እና የስዕል ማሽን ለአባት በታተመ የወረዳ ሰሌዳ ላይ ቀዳዳዎችን ሊያመለክት ይችላል, ነገር ግን ይህ ሂሳብ የሚያስፈልገው ሌላ ደረጃ ነው.

ለስራ እኛ ያስፈልገናል: -

• LEGO MINDSTORMS ትምህርት EV3 ኮር አዘጋጅ; 
• ትልቅ የቼክ ወረቀት;
• ባለቀለም ጠቋሚዎች. 

የሮቦቱ ስብስብ እራሱ ውስጥ ነው መመሪያዎች, እና የፕሮግራም ምሳሌን እንመለከታለን.

በመጀመሪያ የ EV3 ሞጁል ቤተ-መጽሐፍትን እናስጀምራለን-

#!/usr/bin/env pybricks-micropython
from pybricks import ev3brick as brick
from pybricks.ev3devices import (Motor, TouchSensor, ColorSensor, GyroSensor)
from pybricks.parameters import Port, Stop, Direction, Color, ImageFile
from pybricks.tools import wait

መያዣውን እንደ ሞተር ወደብ ቢ የሚዞር መድረክ አዘጋጅተናል ባለ ሁለት ደረጃ የማርሽ ባቡር የማርሽ ሬሾን በቅደም ተከተል ከ20-12-28 ጥርሶች እናስቀምጣለን።

turntable_motor = Motor(Port.B, Direction.CLOCKWISE, [20, 12, 28])

ለእጀታው የማንሳት ዘዴን በፖርት C ውስጥ እንደ ሞተር እናዋቅራለን-

seesaw_motor = Motor(Port.C)

በፖርት 2 ውስጥ የእጅ መያዣውን አቅጣጫ የሚለካውን ጋይሮስኮፕን እናዋቅረዋለን፡

gyro_sensor = GyroSensor(Port.S2)

የቀለም ዳሳሹን ወደብ 3 እናዋቅራለን። ዳሳሹ በስዕሉ ማሽኑ ስር ነጭ ወረቀትን ለመለየት ይጠቅማል፡

color_sensor = ColorSensor(Port.S3)

የንክኪ ዳሳሹን በፖርት 4 ውስጥ እናዋቅራለን። ሮቦቱ ዳሳሹ ሲጫን መሳል ይጀምራል።

touch_sensor = TouchSensor(Port.S4)

እጀታውን ከፍ የሚያደርጉትን እና ዝቅ የሚያደርጉትን ተግባራት እንገልፃለን-

def pen_holder_raise():
  seesaw_motor.run_target(50, 25, Stop.HOLD)
  wait(1000)

def pen_holder_lower():
  seesaw_motor.run_target(50, 0, Stop.HOLD)
  wait(1000)

እጀታውን ወደ አንድ ማዕዘን ወይም ወደ አንድ ማዕዘን የማዞር ተግባር እንገልጻለን፡

def pen_holder_turn_to(target_angle):
  if target_angle > gyro_sensor.angle():

የዒላማው አንግል አሁን ካለው የጋይሮ ዳሳሽ አንግል የሚበልጥ ከሆነ በአዎንታዊ ፍጥነት በሰዓት አቅጣጫ ይቀጥሉ፡

    turntable_motor.run(70)
	
while gyro_sensor.angle() < target_angle:
  	
pass
  elif target_angle < gyro_sensor.angle():

የዒላማው አንግል አሁን ካለው የጋይሮ ዳሳሽ ያነሰ ከሆነ፣ ከዚያ በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ ያንቀሳቅሱ፡-

    turntable_motor.run(-70)
	
while gyro_sensor.angle() > target_angle:
  	
pass

የታለመው አንግል ሲደርስ የሚሽከረከር መድረክን አቁም፡-

  turntable_motor.stop(Stop.BRAKE)

በላይኛው ቦታ ላይ የእጅ መያዣውን የመጀመሪያ ቦታ ያዘጋጁ:

pen_holder_raise()

አሁን የፕሮግራሙ ዋና ክፍል ይመጣል - ማለቂያ የሌለው ዑደት። EV3 በመጀመሪያ የቀለም ዳሳሹ ነጭ ወረቀት ወይም ሰማያዊ ጅምር ካሬ እስኪያገኝ እና የንክኪ ዳሳሹ እስኪጫን ይጠብቃል። ከዚያም ንድፍ ይስላል, ወደ መጀመሪያው ቦታ ይመለሳል እና ሁሉንም ነገር እንደገና ይደግማል.

መሣሪያው ዝግጁ ካልሆነ በመቆጣጠሪያው ላይ ያሉት ኤልኢዲዎች ወደ ቀይ ይለወጣሉ እና "አውራ ጣት ወደ ታች" ምስል በኤል ሲ ዲ ማያ ገጽ ላይ ይታያል:

while True:
  brick.light(Color.RED)
  brick.display.image(ImageFile.THUMBS_DOWN)

የቀለም ዳሳሹ ሰማያዊ ወይም ነጭ እስኪቆጥር ድረስ እንጠብቃለን ፣ የ LED ቀለሙን ወደ አረንጓዴ ያቀናብሩ ፣ “አውራ ጣት” ምስል በኤል ሲ ዲ ማያ ገጽ ላይ እናሳያለን እና መሣሪያው ለአገልግሎት ዝግጁ መሆኑን ሪፖርት ያድርጉ።

  while color_sensor.color() not in (Color.BLUE, Color.WHITE):
	
wait(10)
  brick.light(Color.GREEN)
  brick.display.image(ImageFile.THUMBS_UP)

የንክኪ ዳሳሹን እስኪጫን እንጠብቃለን፣ የማዕዘን እሴቱን 0 ወደ ጋይሮስኮፒክ ዳሳሽ መድበው እና መሳል እንጀምራለን።

  while not touch_sensor.pressed():
	
wait(10)
  gyro_sensor.reset_angle(0)
  pen_holder_turn_to(15)
  pen_holder_lower()
  pen_holder_turn_to(30)
  pen_holder_raise()
  pen_holder_turn_to(45)
  pen_holder_lower()
  pen_holder_turn_to(60)

የብዕር መያዣውን ከፍ በማድረግ ወደ መጀመሪያው ቦታው ይመልሱት፡-

  pen_holder_raise()
  pen_holder_turn_to(0)</i>

ይህ የፈጠርነው ቀላል ፕሮግራም ነው። እና አሁን አስነሳነው እና አርቃቂውን ሮቦት በተግባር ላይ እንመለከታለን። 

እንደነዚህ ያሉ ምሳሌዎች ምን ይሰጣሉ?

EV3 ለ STEM ስራዎች የሙያ መመሪያ መሳሪያ እና ወደ ምህንድስና ስራዎች መግቢያ ነጥብ ነው። ተግባራዊ ችግሮችን ለመፍታት ጥቅም ላይ ሊውል ስለሚችል, ህጻናት በቴክኒካል እድገት እና በኢንዱስትሪ ሮቦቶች አፈጣጠር ልምድ ያገኛሉ, እውነተኛ ሁኔታዎችን ለመምሰል ይማራሉ, ፕሮግራሞችን ይገነዘባሉ እና ስልተ ቀመሮችን ይመረምራሉ, እና መሰረታዊ የፕሮግራም ግንባታዎችን ይማራሉ.

የማይክሮ ፓይቶን ድጋፍ የኢቪ3 መድረክን ለሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት ማስተማር ተስማሚ ያደርገዋል። ተማሪዎች በጣም ታዋቂ ከሆኑ ዘመናዊ ቋንቋዎች በአንዱ ፕሮግራመር ሆነው እራሳቸውን መሞከር እና ከፕሮግራሚንግ እና ምህንድስና ዲዛይን ጋር በተያያዙ ሙያዎች መተዋወቅ ይችላሉ። EV3 ኪት ኮድ ማድረግ አስፈሪ እንዳልሆነ ያሳያሉ፣ ለከባድ የምህንድስና ፈተናዎች ያዘጋጁዎታል፣ እና የቴክኒክ ክህሎቶችን ለመቆጣጠር የመጀመሪያውን እርምጃ እንዲወስዱ ያግዝዎታል። እና በትምህርት ቤት ውስጥ ለሚሰሩ እና ከትምህርት ጋር ለተቆራኙ, አዘጋጅተናል የትምህርት ፕሮግራሞች እና የትምህርት ቁሳቁሶች. አንዳንድ ሥራዎችን በሚሠሩበት ጊዜ ምን ዓይነት ክህሎቶች እንደሚዳብሩ እና የተገኙት ክህሎቶች ከስልጠና ደረጃዎች ጋር እንዴት እንደሚዛመዱ በዝርዝር ይገልጻሉ.

ምንጭ: hab.com