LEGO MINDSTORMS Education EV3 + MicroPython៖ សរសេរកម្មវិធីសំណង់របស់កុមារជាភាសាមនុស្សពេញវ័យ

សួស្តី ហាប! យើងរួចហើយ បានប្រាប់ អំពីវេទិកា LEGO MINDSTORMS Education EV3 ។ គោលបំណងសំខាន់នៃវេទិកានេះគឺការរៀនតាមរយៈឧទាហរណ៍ជាក់ស្តែង អភិវឌ្ឍជំនាញ STEAM និងអភិវឌ្ឍផ្នត់គំនិតវិស្វកម្ម។ វាអាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការងារមន្ទីរពិសោធន៍ដើម្បីសិក្សាមេកានិចនិងថាមវន្ត។ កៅអីមន្ទីរពិសោធន៍ផលិតពីឥដ្ឋ LEGO និងឧបករណ៍ប្រើប្រាស់សម្រាប់កត់ត្រា និងដំណើរការទិន្នន័យធ្វើឱ្យការពិសោធន៍កាន់តែគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ និងមើលឃើញ និងជួយកុមារឱ្យយល់កាន់តែច្បាស់អំពីរូបវិទ្យា។ ជាឧទាហរណ៍ សិស្សអាចប្រមូលទិន្នន័យចំណុចរលាយ ហើយប្រើកម្មវិធីដើម្បីរៀបចំវា ហើយបង្ហាញវាក្នុងក្រាហ្វ។ ប៉ុន្តែនេះគ្រាន់តែជាការចាប់ផ្តើមប៉ុណ្ណោះ៖ ថ្ងៃនេះយើងនឹងប្រាប់អ្នកពីរបៀបបំពេញសំណុំនេះជាមួយនឹងបរិយាកាសកម្មវិធី MicroPython ហើយប្រើវាដើម្បីបង្រៀនមនុស្សយន្ត។

រៀនសរសេរកម្មវិធីដោយប្រើ EV3

សិស្សសាលាសម័យទំនើបចង់ឃើញលទ្ធផលចម្រុះពណ៌។ បាទ ពួកគេធុញទ្រាន់ប្រសិនបើកម្មវិធីបោះពុម្ពលេខទៅកុងសូល ហើយពួកគេចង់មើលក្រាហ្វិកពណ៌ ដ្យាក្រាម និងបង្កើតមនុស្សយន្តពិតប្រាកដដែលផ្លាស់ទី និងធ្វើតាមពាក្យបញ្ជា។ កូដធម្មតាក៏ហាក់ដូចជាស្មុគស្មាញពេកសម្រាប់កុមារ ដូច្នេះវាជាការប្រសើរក្នុងការចាប់ផ្តើមរៀនជាមួយអ្វីដែលងាយស្រួលជាង។

បរិយាកាសសរសេរកម្មវិធី EV3 ជាមូលដ្ឋានគឺផ្អែកលើភាសាក្រាហ្វិក LabVIEW និងអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកបញ្ជាក់ក្បួនដោះស្រាយសម្រាប់មនុស្សយន្តដោយមើលឃើញ៖ ពាក្យបញ្ជាត្រូវបានបង្ហាញជាទម្រង់ប្លុកដែលអាចអូស និងភ្ជាប់បាន។

វិធីសាស្រ្តនេះដំណើរការបានល្អនៅពេលដែលអ្នកត្រូវបង្ហាញពីរបៀបដែលក្បួនដោះស្រាយត្រូវបានសាងសង់ ប៉ុន្តែវាមិនស័ក្តិសមសម្រាប់កម្មវិធីដែលមានប្លុកមួយចំនួនធំនោះទេ។ នៅពេលដែលសេណារីយ៉ូកាន់តែស្មុគ្រស្មាញ វាចាំបាច់ក្នុងការផ្លាស់ទីទៅការសរសេរកម្មវិធីដោយប្រើកូដ ប៉ុន្តែជំហាននេះគឺពិបាកសម្រាប់ក្មេងៗក្នុងការធ្វើ។ 

មានល្បិចមួយចំនួននៅទីនេះ ដែលមួយក្នុងចំណោមនោះគឺបង្ហាញថា កូដធ្វើដូចគ្នាទៅនឹងប្លុក។ នៅក្នុងបរិស្ថាន EV3 នេះអាចធ្វើទៅបានតាមរយៈការរួមបញ្ចូល MicroPython ដូច្នេះកុមារអាចបង្កើតកម្មវិធីដូចគ្នាទាំងនៅក្នុងបរិស្ថានកម្មវិធីប្លុកមូលដ្ឋាន និង Python នៅក្នុង Visual Studio Code របស់ Microsoft ។ ពួកគេឃើញថាវិធីសាស្រ្តទាំងពីរដំណើរការដូចគ្នា ប៉ុន្តែការដោះស្រាយបញ្ហាស្មុគស្មាញដោយប្រើកូដគឺងាយស្រួលជាង។

ប្តូរទៅ MicroPython

បរិស្ថាន EV3 ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើប្រព័ន្ធដំណើរការ ARM9 ហើយអ្នកអភិវឌ្ឍន៍បានទុកចោលស្ថាបត្យកម្មដោយចេតនា។ ដំណោះស្រាយនេះបានធ្វើឱ្យវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីដាក់ចេញកម្មវិធីបង្កប់ជំនួស ដែលមួយក្នុងចំណោមនោះគឺជារូបភាពសម្រាប់ធ្វើការជាមួយ MicroPython ។ វាអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកប្រើ Python ដើម្បីសរសេរកម្មវិធី EV3 របស់អ្នក ដោយនាំឧបករណ៍នេះកាន់តែខិតទៅជិតកិច្ចការក្នុងជីវិតពិត។ 

ដើម្បីចាប់ផ្តើម អ្នកត្រូវទាញយក រូបភាព EV3 MicroPython នៅលើកាត microSD ណាមួយ សូមដំឡើងវានៅក្នុងមីក្រូកុំព្យូទ័រ EV3 ហើយបើកវា។ បន្ទាប់មកអ្នកត្រូវដំឡើង ផ្នែកបន្ថែមឥតគិតថ្លៃ សម្រាប់ Visual Studio ។ ហើយអ្នកអាចចាប់ផ្តើមធ្វើការ។ 

សរសេរកម្មវិធីមនុស្សយន្តដំបូងគេនៅក្នុង MycroPython

នៅលើរបស់យើង តំបន់បណ្តាញ មានមេរៀនជាច្រើនសម្រាប់ធ្វើជាម្ចាស់លើគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃមនុស្សយន្ត។ ម៉ូដែល EV3 ណែនាំកុមារអំពីមូលដ្ឋានគ្រឹះដែលត្រូវបានប្រើនៅក្នុងរថយន្តដែលបើកបរដោយខ្លួនឯង មនុស្សយន្តដំឡើងរោងចក្រ និងម៉ាស៊ីន CNC ។ 

យើង​នឹង​លើក​យក​ឧទាហរណ៍​នៃ​ម៉ាស៊ីន​គំនូរ ដែល​អាច​បង្រៀន​ឱ្យ​គូរ​លំនាំ និង​រាង​ធរណីមាត្រ។ ករណីនេះគឺជាកំណែសាមញ្ញនៃការផ្សារដែក ឬម៉ាស៊ីនកិនសម្រាប់មនុស្សពេញវ័យ ហើយបង្ហាញពីរបៀបដែល EV3 អាចត្រូវបានប្រើដោយភ្ជាប់ជាមួយ MicroPython ដើម្បីបង្រៀនសិស្សសាលា។ ហើយម៉ាស៊ីនគំនូរអាចសម្គាល់រន្ធនៅក្នុងបន្ទះសៀគ្វីដែលបានបោះពុម្ពសម្រាប់ប៉ា ប៉ុន្តែនោះជាកម្រិតមួយទៀតដែលទាមទារគណិតវិទ្យា។

សម្រាប់ការងារយើងនឹងត្រូវការ៖

• LEGO MINDSTORMS Education EV3 Core Set; 
• សន្លឹកធំនៃក្រដាស checkered;
• សញ្ញាសម្គាល់ពណ៌។ 

ការជួបប្រជុំគ្នានៃមនុស្សយន្តខ្លួនឯងគឺនៅក្នុង ការណែនាំហើយយើងនឹងមើលឧទាហរណ៍កម្មវិធី។

ដំបូងយើងចាប់ផ្តើមបណ្ណាល័យម៉ូឌុល EV3៖

#!/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

យើងរៀបចំវេទិកាដែលបង្វិលចំណុចទាញដូចជាម៉ូទ័រនៅក្នុងច្រក B. យើងកំណត់សមាមាត្រប្រអប់លេខនៃរថភ្លើងប្រអប់លេខពីរដំណាក់កាលជាមួយនឹងចំនួនធ្មេញ 20-12-28 រៀងគ្នា។

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

យើងកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធយន្តការលើកសម្រាប់ចំណុចទាញជាម៉ូទ័រនៅក្នុងច្រក C:

seesaw_motor = Motor(Port.C)

យើងកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ gyroscope ដែលវាស់មុំទំនោរនៃចំណុចទាញនៅក្នុងច្រកទី 2៖

gyro_sensor = GyroSensor(Port.S2)

យើងកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាពណ៌នៅក្នុងច្រកទី 3 ។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាត្រូវបានប្រើដើម្បីរកមើលក្រដាសសនៅក្រោមម៉ាស៊ីនគំនូរ៖

color_sensor = ColorSensor(Port.S3)

យើងកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាប៉ះនៅក្នុងច្រកទី 4 ។ មនុស្សយន្តចាប់ផ្តើមគូរនៅពេលដែលឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាត្រូវបានចុច៖

touch_sensor = TouchSensor(Port.S4)

យើងកំណត់មុខងារដែលលើក និងបន្ថយចំណុចទាញ៖

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)

យើងកំណត់មុខងារដើម្បីបង្វិលចំណុចទាញទៅមុំដែលបានផ្តល់ឱ្យ ឬទៅមុំជាក់លាក់មួយ៖

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

ប្រសិនបើមុំគោលដៅធំជាងមុំឧបករណ៏ gyro បច្ចុប្បន្ន សូមបន្តតាមទ្រនិចនាឡិកាជាមួយនឹងល្បឿនវិជ្ជមាន៖

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

ប្រសិនបើមុំគោលដៅតិចជាងឧបករណ៏ gyro បច្ចុប្បន្ន ផ្លាស់ទីច្រាសទ្រនិចនាឡិកា៖

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

បញ្ឈប់វេទិកាបង្វិលនៅពេលដែលមុំគោលដៅត្រូវបានទៅដល់៖

  turntable_motor.stop(Stop.BRAKE)

កំណត់ទីតាំងដំបូងនៃចំណុចទាញនៅទីតាំងខាងលើ៖

pen_holder_raise()

ឥឡូវនេះមកផ្នែកសំខាន់នៃកម្មវិធី - រង្វិលជុំគ្មានទីបញ្ចប់។ EV3 ជាដំបូងរង់ចាំសម្រាប់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាពណ៌ដើម្បីរកឃើញក្រដាសស ឬពណ៌ខៀវចាប់ផ្តើមការ៉េ ហើយសម្រាប់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាប៉ះត្រូវចុច។ បន្ទាប់មកគាត់គូរលំនាំត្រឡប់ទៅទីតាំងចាប់ផ្តើមហើយធ្វើអ្វីៗគ្រប់យ៉ាងម្តងទៀត។

នៅពេលដែលឧបករណ៍មិនទាន់រួចរាល់ LEDs នៅលើឧបករណ៍បញ្ជាប្រែទៅជាពណ៌ក្រហម ហើយរូបភាព "មេដៃចុះក្រោម" ត្រូវបានបង្ហាញនៅលើអេក្រង់ LCD៖

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

យើងរង់ចាំរហូតដល់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាពណ៌រាប់ពណ៌ខៀវ ឬស កំណត់ពណ៌ LED ទៅពណ៌បៃតង បង្ហាញរូបភាព "មេដៃឡើង" នៅលើអេក្រង់ LCD ហើយរាយការណ៍ថាឧបករណ៍រួចរាល់សម្រាប់ការប្រើប្រាស់៖

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

យើងរង់ចាំឱ្យឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាប៉ះត្រូវបានចុច កំណត់តម្លៃមុំ 0 ទៅឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា gyroscopic ហើយចាប់ផ្តើមគូរ៖

  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)

លើក​អ្នក​កាន់​ប៊ិច ហើយ​ត្រឡប់​ទៅ​ទីតាំង​ដើម​វិញ៖

  pen_holder_raise()
  pen_holder_turn_to(0)</i>

នេះគឺជាកម្មវិធីសាមញ្ញដែលយើងបានបង្កើត។ ហើយឥឡូវនេះ យើងបើកដំណើរការវា ហើយមើលមនុស្សយន្តដែលកំពុងដំណើរការ។ 

តើឧទាហរណ៍បែបនេះផ្តល់អ្វីខ្លះ?

EV3 គឺជាឧបករណ៍ណែនាំអាជីពសម្រាប់អាជីព STEM និងជាចំណុចចូលទៅក្នុងអាជីពវិស្វកម្ម។ ដោយសារវាអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាជាក់ស្តែង កុមារទទួលបានបទពិសោធន៍ក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍បច្ចេកទេស និងការបង្កើតមនុស្សយន្តឧស្សាហកម្ម រៀនក្លែងធ្វើស្ថានភាពជាក់ស្តែង ស្វែងយល់ពីកម្មវិធី និងវិភាគក្បួនដោះស្រាយ និងធ្វើជាម្ចាស់នៃការបង្កើតកម្មវិធីជាមូលដ្ឋាន។

ការគាំទ្រ MicroPython ធ្វើឱ្យវេទិកា EV3 សមរម្យសម្រាប់ការបង្រៀននៅវិទ្យាល័យ។ សិស្សអាចសាកល្បងខ្លួនឯងជាអ្នកសរសេរកម្មវិធីជាភាសាទំនើបពេញនិយមបំផុតមួយ ហើយស្គាល់មុខជំនាញទាក់ទងនឹងការសរសេរកម្មវិធី និងការរចនាវិស្វកម្ម។ ឧបករណ៍ EV3 បង្ហាញថាការសរសេរកូដមិនគួរឱ្យខ្លាចទេ រៀបចំអ្នកសម្រាប់បញ្ហាប្រឈមផ្នែកវិស្វកម្មធ្ងន់ធ្ងរ និងជួយអ្នកឱ្យបោះជំហានដំបូងឆ្ពោះទៅរកជំនាញបច្ចេកទេស។ ហើយ​សម្រាប់​អ្នក​ដែល​ធ្វើ​ការ​នៅ​សាលា​និង​មាន​ទំនាក់​ទំនង​នឹង​ការ​អប់រំ យើង​បាន​រៀប​ចំ​ហើយ។ កម្មវិធីមេរៀន និងសម្ភារៈសិក្សា។ ពួកគេពណ៌នាយ៉ាងលម្អិតថាតើជំនាញអ្វីខ្លះត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅពេលបំពេញការងារជាក់លាក់ និងរបៀបដែលជំនាញដែលទទួលបានទាក់ទងនឹងស្តង់ដារបណ្តុះបណ្តាល។

ប្រភព: www.habr.com