“TηLEGOσκόπιο”: Η ρομποτική κατασκευή μας στον 2ο Πανελλήνιο Διαγωνισμό εκπαιδευτικής ρομποτικής

Περιγραφή: Την αφορμή για τη δημιουργία του ρομπότ μας, αποτέλεσε ο 2ος Πανελλήνιος Διαγωνισμός Εκπαιδευτικής Ρομποτικής με τίτλο “Ο Γαλαξίας μας”. Το τηLEGOσκόπιο αποτελεί και έργο πολιτιστικής σχολικής δραστηριότητας στο οποίο συνείσφεραν το μάθημα της Πληροφορικής και της Αγγλικής γλώσσας.

Το ρομποτικό μας έργο βασίστηκε στην κατασκευή ενός τηLEGOσκοπίου με το οποίο μπορούμε να παρατηρήσουμε μέρος του ηλιακού μας συστήματος και συγκεκριμένα να περιηγηθούμε από την Ήλιο και να καταλήξουμε στη Γη αφού περάσουμε από τους δύο ενδιάμεσους πλανήτες, τον Ερμή και την Αφροδίτη. Μετά τη Γη θα δούμε τον δορυφόρο της, τη Σελήνη καθώς και τις εκλείψεις του Ηλίου και της Σελήνης (και όλα αυτά με LEGO και Scratch)!

Η υλοποίηση του ρομπότ (κατασκευή και έλεγχος-προγραμματισμός) πραγματοποιήθηκε στο μάθημα της Πληροφορικής. Στο πλαίσιο της διδασκαλίας του μαθήματος της Αγγλικής γλώσσας συγκεντρώθηκαν όλες οι πληροφορίες, δημιουργήθηκαν οι ερωτήσεις των κουίζ και ηχογραφήθηκαν όλα τα κείμενο. Όλο το περιεχόμενο της εφαρμογής, με τη μορφή κειμένου και εκφώνησης, είναι στα Ελληνικά και στα Αγγλικά.

Η κατασκευή υλοποιήθηκε από τα 2 τμήματα (ΣΤ1 και ΣΤ2) της ΣΤ τάξης.

Συνολικά χωριστήκαμε σε 3 ομάδες:

• ομάδα σχεδιαστών – σκηνογράφων

• ομάδα προγραμματιστών

• ομάδα μηχανικών LEGO

Για την ρομπο-κατασκευή μας, αξιοποιήθηκε πλήρως το μάθημα της Πληροφορικής και των Αγγλικών, έγιναν εκπαιδευτικές επισκέψεις για την καλύτερη κατανόηση των αστρονομικών θεμάτων και πραγματοποιήθηκαν συναντήσεις στο σχολείο μας ακόμη και Κυριακές. Το κύριο μέρος της κατασκευής και του προγραμματισμού έγινε μετά τα Χριστούγεννα. Ωστόσο, υλοποίηση ξεκίνησε τον Νοέμβριο όπου επιλέξαμε το θέμα μας από 8 διαφορετικές προτάσεις που γίνανε από τους συμμαθητές μας.

Στο διαγωνισμό ρομποτικής της Περιφέρειας Θεσσαλίας στις 27-2-2016 το σχολείο εκπροσωπήθηκε με την ομάδα “7inSpace” από τους 6 μαθητές του ΣΤ1 και του ΣΤ2: Αργύρη Δέσποινα, Γκουντιάνα Ναταλία, Λαζινό Επαμεινώνδα, Ντότσια Μαρία, Τσιούτσιου Ευδοξία και Τσούκη Βύρωνα.

H διαγωνιστική ομάδα “7inSpace”

Κατασκευή :

Για την κατασκευή χρησιμοποιήσαμε:

• το βασικό πακέτο WeDo 9580 και το πακέτο συμπληρωματικών δομικών στοιχείων WeDo 9585 (τα οποία αγοράστηκαν από το σχολείο μας)

• αρκετά κομμάτια από το μεγαλύτερο πακέτο 10696, που αγοράστηκε με χρήματα του ταμείου των 2 τμημάτων και αρκετά κομμάτια LEGO μας τα δώρισαν αρκετοί μαθητές από όλες τις τάξεις του σχολείου μας.

• Συνολικά χρησιμοποιήθηκαν περισσότερα από 1500 τουβλάκια LEGO!

Η κατασκευή αποτελείται από τα μέρη:

1. Το κουτί (φτιαγμένο από χαρτί και ξύλο) το οποίο είναι ουσιαστικά το σκηνικό μας και φιλοξενεί στο εσωτερικό του, το μέρος του ηλιακού μας συστήματος από τον Ήλιο μέχρι τη Γη.

Είναι μαύρο εσωτερικά, όπως και το Διάστημα.

Για τη σταθεροποίηση του κουτιού κατασκευάστηκε ένα ξύλινο πλαίσιο το οποίο λειτουργεί και ως αποστάστης για την μετακινούμενη διόπτρα.

2. Τον Ήλιο, ο οποίος κατασκευάστηκε από κίτρινα τουβλάκια LEGO και φωτίζει το ηλιακό μας σύστημα (εσωτερικό του κουτιού) με 6 LEGO leds τα οποία έχουν συναρμολογηθεί πάνω του. Τα leds είναι συνδεδεμένα σε μια lego μπαταριοθήκη με διακόπτη.

3. Ο Ερμής και η Αφροδίτη κατασκευάστηκαν μόνο σε 2 διαστάσεις με LEGO μεταξύ του Ήλιου και της Γης.

4. H Γη και η Σελήνη οι οποίες αναπαραστάθηκαν σαν σφαίρες με LEGO και περιστρέφονται στον ίδιο άξονα αλλά με διαφορετικές ταχύτητες.

Οι σφαίρες LEGO είναι ουσιαστικά κύβοι (κούφιοι εσωτερικά) με τις έξι πλευρές να είναι καμπυλωτές με λεπτά πλακίδια LEGO.

Ο φωτισμός από τα LED του Ηλίου χρησιμοποιείται για να δείξουμε την έκλειψη Σελήνης και την Έκλειψη Ηλίου.

Η μεγαλύτερη δυσκολία της κατασκευής ήταν η ομόκεντρη κίνηση της Γης και της Σελήνης στον ίδιο άξονα αλλά με διαφορετικές γωνιακές ταχύτητες.

Ο μηχανισμός κίνησης σε λειτουργία:

Ο τρόπος κατασκευής της διαφορετικής περιστροφής Γης και Σελήνης στον ίδιο άξονα χρησιμοποιώντας ένα τρυπημένο γρανάζι (δείτε το βίντεο):

5. Η παρατήρηση των LEGO ουρανίων σωμάτων του ηλιακού μας συστήματος στο “Γαλαξιακό κουτί” μας γίνεται διαμέσου της μετακινούμενης διόπτρας του τηLEGOσκοπίου μας.

Η διόπτρα εκτός από την κίνησή της, καλύπτει παράλληλα (με πτυσσόμενες χάρτινες καλύπτρες) και το μη παρατηρούμενο τμήμα του γαλαξιακού μας κουτιού και φροντίζει το εσωτερικό του να φωτίζεται μόνο από από τα LED και όχι από τον εξωτερικό φωτισμό ώστε να αποδώσουμε καλύτερα την απόκοσμη σκοτεινιά του κενού διαστήματος!

Για την γραμμική κίνηση της διόπτρας χρησιμοποιήθηκε ένας ισχυρότερος lego κινητήρας ο οποίος μεταδίδει την κίνηση με τη χρήση ενός σκουληκογράναζου (worm gear) και κινείται μαζί με τη διόπτρα και τις πλαϊνές καλύπτρες του κουτιού πάνω σε 24 οδοντωτές ράγες lego οι οποίες είναι στερεωμένες στη βάση του κουτιού.

6. Ένα χειριστήριο ελέγχου του μοτέρ του τηLEGOσκοπίου το οποίο χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα κλίσης για να καταλαβαίνει τις κινήσεις μας.

   Με το χειριστήριο αυτό μπορούμε να κινήσουμε τη διόπτρα αριστέρα (προς τον Ήλιο) ή δεξιά (προς τη Γη).

7. Ένα χειριστήριο (ηχητικός διακόπτης) με το οποίο μπορούμε ξεκινήσουμε και να σταματήσουμε την περιστροφή της Γης και της Σελήνης ώστε να παρατηρήσουμε καλύτερα τις εκλείψεις του Ηλίου και της Σελήνης.
   

 Ο ηχητικός διακόπτης είναι ένας μηχανισμός lego ο οποίος χτυπά πάνω σε ένα μονωμένο, από το εξωτερικό περιβάλλον, μικρόφωνο και σταματά ή ξεκινά τις ομόκεντρες κινήσεις της Γης και της Σελήνης. 

Προγραμματισμός:

Με το SCRATCH υλοποιούνται τα παρακάτω:

• Παρουσιάζει πληροφορίες (στα Ελληνικά και στα Αγγλικά) και στη συνέχεια εμφανίζει τα κουίζ. Τα κουίζ αφορούν 1) το Ηλιακό μας σύστημα και τα ουράνια σώματα: 2) τον Ήλιο, 3) τον Ερμή, 4) την Αφροδίτη, 5) τη Γη, 6) τη Σελήνη, 7) την Έκλειψη Ηλίου και 8) την Έκλειψη Σελήνης.
  

• Για να “κινηθεί” το τηLEGOσκόπιό μας ώστε να παρατηρήσουμε το επόμενο LEGO ουράνιο σώμα πρέπει να απαντηθούν σωστά οι ερωτήσεις των κουίζ. Στη συνέχεια “ξεκλειδώνει” το LEGO χειριστήριο το οποίο ελέγχει το μοτέρ κίνησης του τηLEGOσκοπίου.

• Ελέγχει μέσω ενός ηχητικού διακόπτη την περιστροφή της Γης και της Σελήνης ώστε να παρατηρήσουμε καλύτερα τις εκλείψεις Γης και Σελήνης.

• Υλοποιούμε μια μπάρα πλοήγησης η οποία μας δείχνει πόσο έχουμε προχωρήσει στο εκπαιδευτικό μας ταξίδι από την Ήλιο στη Γη. Συνολικά έχουμε 8 επίπεδα και 10 κουίζ.

Για τον έλεγχο των παραπάνω απαιτούνται δύο ΗΥ στους οποίους συνδέονται από ένα lego wedo hub και ο έλεγχος γίνεται με δυο διαφορετικά προγράμματα με το SCRATCH. Για να δείτε τον κώδικα του κυρίου προγράμματος επισκεφθείτε την ιστοσελίδα μου στο scratch.

Για να δείτε εδώ το πρόγραμμα ελέγχου-παιχνίδι κάντε κλικ στο παρακάτω:

Υπεύθυνοι Εκπ/κοί:      

Νικόλαος Μαυραντζάς, Εκπ/κός Πληροφορικής ΠΕ19, MSc

Αγγελική Παπαδοπούλου, Εκπ/κός Αγγλικής ΠΕ06, MSc

Μαθητές Τμήματος ΣΤ1: ΑΘΑΝΑΣΙΟΥ ΜΕΝΕΛΑΟΣ, ΑΝΤΩΝΙΟΥ ΛΑΜΠΡΙΝΗ, ΑΡΓΥΡΗ ΔΕΣΠΟΙΝΑ, ΓΚΟΥΝΤΙΑΝΑ ΝΑΤΑΛΙΑ,ΕΥΑΓΓΕΛΟΓΙΑΝΝΗΣ ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ, ΖΑΡΚΑΔΑΣ ΜΑΡΚΟΣ, ΖΩΤΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ, ΚΑΚΑΝΗ ΙΩΑΝΝΑ, ΚΑΤΣΙΚΗΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ ΕΦΡΑΙΜ, ΚΟΝΤΟΧΡΗΣΤΟΥ ΓΕΩΡΓΙΑ, ΚΟΤΟΠΟΥΛΗ ΕΥΑΓΓΕΛΙΑ, ΚΟΥΛΟΣΟΥΣΑΣ ΕΜΜΑΝΟΥΗΛ, ΜΑΝΩΛΗΣ ΑΠΟΣΤΟΛΟΣ, ΜΟΥΤΣΑΪ ΜΑΡΙΝΕΛΑ, ΜΠΑΪΡΑΜΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΝΕΚΤΑΡΙΟΣ, ΝΤΟΤΣΙΑ ΜΑΡΙΑ.

Μαθητές Τμήματος ΣΤ2: ΑΠΟΣΤΟΛΙΚΑ ΜΑΡΙΑ, ΚΟΝΤΟΡΟΥΠΗΣ ΠΕΡΙΚΛΗΣ, ΚΩΝΣΤΑΝΤΑΚΟΥ ΑΝΔΡΙΑΝΗ-ΚΥΒΕΛΗ, ΛΑΖΙΝΟΣ ΕΠΑΜΕΙΝΩΝΔΑΣ, ΜΠΑΓΚΟΥ ΧΡΥΣΟΥΛΑ, ΜΠΑΛΟΓΙΑΝΝΗΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ, ΜΠΑΜΟΥ ΙΩΣΗΦΙΝΑ, ΜΠΑΡΟΥΤΑΣ ΧΑΡΙΛΑΟΣ, ΜΠΑΤΖΙΟΣ ΦΩΤΙΟΣ, ΜΠΕΡΟΣ ΜΑΡΚΟΣ, ΜΠΟΥΡΑΖΑ ΑΝΤΩΝΙΑ, ΝΙΑΒΗΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ, ΠΑΛΑΝΤΖΑ ΑΙΚΑΤΕΡΙΝΗ, ΣΚΟΥΡΑ ΔΗΜΗΤΡΑ, ΤΣΙΟΥΤΣΙΟΥ ΕΥΔΟΞΙΑ, ΤΣΙΤΡΑ ΕΛΕΥΘΕΡΙΑ, ΤΣΙΩΝΑΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ, ΤΣΟΥΚΗΣ ΒΥΡΩΝ, ΦΩΤΟΠΟΥΛΟΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ.

Εικ.:2 Η συμμετοχή μας στο Φεστιβάλ Θετικών Επιστημών του ΕΚΦΕ στις 19 Απριλίου 2016

Εικ.2: Η συμμετοχή μας στο 7ο Φεστιβάλ Θετικών Επιστημών του ΕΚΦΕ στις 19 Απριλίου 2016

  Βίντεο με τη συμμετοχή μας στο 9ο Φεστιβάλ Φυσικών Επιστημών [από τη χρονική στιγμή 4′ 22” ]. Σημ.: Το βίντεο δημιουργήθηκε από το 1ο ΕΠΑΛ Καρδίτσας (μπράβο παιδιά!)

Τέλος το έργο μας παρουσιάστηκε στην ημερίδα “Σύγχρονες διδακτικές πρακτικές” που διοργάνωσε ο Σχολικός Σύμβουλος κ. Β. Κωτούλας την Πέμπτη 16 Ιουνίου 2016 με τίτλο “Ρομποτική στην Τάξη και στην Πράξη“.