Projekt parkovací asistent

Metodický list pro dlouhodobý badatelský projekt

Téma

Automatický parkovací asistent

Tematický celek

LEGO ROBOTIKA

Motivační rámec projektu

Pro řadu lidí není parkování příjemnou činností. Automobilky proto vybavují auta různými automatickými či poloautomatickými systémy, které tuto činnost zpříjemňují či zcela vykonávají místo člověka. Udělat si vlastní model automaticky parkovacího auta není se stavebnicí LEGO EV3 nikterak složité. Pojďme se do toho pustit.

Počet žáků

Ideálním počtem pro řešení této úlohy jsou dva studenti na jednu stavebnici LEGO Mindstorms EV3. Práce ve dvojici umožní optimální využití žáků a poskytne možnost konzultace i konfrontace různých způsobů řešení v rámci skupiny. V případě potřeby je však možno upravit počet na 1 až 3 studenty na jednu stavebnici. U většího počtu studentů často dochází k nevytížení některého z žáků, který si jen velmi těžko hledá možné uplatnění.

Při řešení úlohy je možno si práci na vyřešení úlohy rozdělit (1 student pracuje na konstrukci robota, další programují ovládací program).

Věk žáků

 15 +

Pomůcky

Pro komplexní realizaci úlohy je zapotřebí toto vybavení:

  • robotická stavebnice LEGO Mindstorms EV3 (45544 EV3 Základní souprava),
  • PC s programovacím prostředím LEGO EV3 (či alternativní),
  • překážky vytvářející nevyhovující a dostatečná parkovací místa (úspěšně lze použít krabice od stavebnic).

Kompletní projekt vytvořený v programovacím prostředí EV3 ke stažení.

Pozn: Úloha je s omezením řešitelná i za pomoci infračerveného senzoru, kdy ultrazvukový senzor může detekovat překážky před autem.

Vhodná místa realizace projektu

Běžná učebna vybavená počítači s nainstalovaným programovacím prostředím EV3 (či alternativním) a dostatečným prostorem pro otestování automatického parkovacího systému.

Cíle aktivit

Dosažené cíle v rámci dlouhodobého badatelského projektu se značně liší dle způsobu vedení aktivity. Ta může být omezena na řešení dílčích úloh, zejména na programování zaměřených úloh či rozšířena o celkovou konstrukci robota a vysvětlení ultrazvukové detekce objektů.

V případě řešení konstrukce by studenti měli dokázat:

  • vytvořit pevnou samonosnou konstrukci umožňující pohyb a zatáčení auta,
  • navrhnout umístění a konstrukci otočného ultrazvukového senzoru.

Programováním robota by studenti zapojení do této činnosti měli zlepšit své dovedností v oblastech:

  • využití a ovládání servomotorů,
  • získávání zpětné vazby ultrazvukovým senzorem,
  • ovlivnění programu na základě vstupů,
  • uchování výchozích hodnot (např. směru parkování).

Řešení projektu je však do jisté míry závislé na návrhu studentů. Dá se však předpokládat, že po absolvování studenti dokáží:

  • na displeji vykreslit informační texty,
  • přehrát vybrané zvuky,
  • realizovat řízení robota na základě hodnot zjištěných ultrazvukovým senzorem,
  • v rámci zaměření úlohy předcházet možným chybám,
  • uložit stav získaných hodnot a ten dále zpracovávat,
  • navrhnout systém zatáčení robota pro zaparkování.

Rozvíjené kompetence

Kompetence k řešení problémů.

Předchozí znalosti

Projekt je vhodný i pro úplné začátečníky se systémem LEGO, kdy je však nejprve vhodné konstrukci autíčka využít k získání dovedností ohledně pojezdu. Následně ho můžeme rozšířit o detekci překážky a teprve až poté přejít na automatické parkování. Výhodou konstrukce auta je jednoduchá možnost předělání např. na model určený pro pohyb po čáře.

Mezipředmětové vztahy

Automatizace, fyzika, matematika

Časový plán

Fáze projektu

Metody a formy, motivace

 

Stanovovat přesný časový plán jednotlivých činností u projektu či badatelsky zaměřené činnosti učitelem není vhodné. Čas je velmi závislý na zkušenostech, znalostech a dovednosti jednotlivých skupin (jedinců) i na způsobu pomoci (či prozrazení podstaty problému) učitelem.

Uvedeme proto jen seznam dílčích částí projektu s odhadovaným časovým rozsahem.

  • Úvodní motivace - rozbor úlohy, rozdělení činností (15 min)
  • Tvorba konstrukce robota
    • podle vlastního návrhu (4 h);
    • podle schématu zapojení (7 - 25 minut)
  • Úlohy
    • přímočarý pojezd robota (2 - 10 min)
    • detekce začátku volného místa, výpisy na obrazovku (4 - 15 min)
    • pojezd, určení vzdálenosti a detekce konce volného místa (8 - 30 minut)
    • detekce problému, oprava na plynulou kontrolu volného místa (10 - 30 minut)
    • opakování režimu detekce při nedostatečné velikosti volného místa (10 - 25 minut)
    • provedení parkování (12 - 40 minut)
    • otestování celkové funkčnosti (3 - 10 min)
  • Prezentace úlohy a řešených problémů, reflexe projektu a činnosti skupiny
    (dle počtu skupin cca 5 - 10 minut na skupinu + čas na závěrečnou reflexi)

 

 

Hodnocení

Hodnocení úlohy není vyžadováno. Podstatně větším přínosem je závěrečné představení hotového robota a jeho funkcí před ostatními skupinami. Tato forma více působí na vnitřní zpětnou vazbu a motivaci studentů.

Návaznosti

Poznámky