מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית

1. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • מהו רובוט? • מערכת המשלבת מנגנונים מכאנים ומערכות אלקטרוניות באופן מבוקר על מנת לאפשר ביצוע מגוון פעולות. • מהי אוטונומיה? • יכולת לקבל החלטות ולהוציא אותן לפועל באופן עצמאי וללא התערבות גורם חיצוני.

2. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • המערכת המכאנית • גלגלי שיניים • צירים • מחברים שונים • מערכות הנעה (גלגלים, זחל טנק) • מנועים (סרוו, DC)

3. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • המערכת האלקטרונית • חיישני מגע • חיישני מרחק • אנקודרים • מנועים (סרוו, DC) • חיישנים אופטיים

4. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • מערכת הבקרה • בקר VEX

5. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • בקר VEX 16 כניסות יציאות הניתנות להגדרה כ: DI – קלט דיגיטלי AI – קלט אנאלוגי DO – פלט דיגיטלי 6 כניסות פסיקה 8 יציאות אנאלוגיות למנועים

6. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • תיכנות הבקר מתבצע באמצעות שפת Easy-C המאפשרת תכנות בשפת C באמצעות צלמיות ותפריטים אינטראקטיביים על ידי יצירת תרשים זרימה.

7. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • סביבת התוכנה • סביבת התוכנה מורכבת מ 3 אזורים:

8. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • ספריית הפקודות • החלון השמאלי ביותר מכיל את ספריית הפקודות, ספריית הפקודות מחולקת לכמה רמות: • Inputs –פקודות השייכות לקלט (חיישנים) • Outputs - פקודות השייכות לפלט (מנועים וכו') • Program Flow – פקודות הקשורות ללוגיקה • RC Control – פקודות השייכות לשלט RF • User Function – פקודות אשר נבנו על ידי המשתמש

9. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • תרשים הזרימה • באזור זה תיכתב התוכנית על ידי גרירת פקודות מספריית הפקודות והצבתם במבנה של תרשים זרימה

10. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • קוד C • שפת EasyC יוצרת באופן אוטומטי קוד בשפת C. קוד זה הינו לתצוגה בלבד ואינו ניתן לעריכה.

11. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • פקודות לדוגמא: • הפעלת מנוע: הפעלת מנוע תתבצע באמצעות פקודת ה Motor Module אשר נמצאת תחת ספריית הפקודות: Outputs. עם גרירת הפקודה לתרשים הזרימה ייתקבל התפריט האינטראקטיבי הבא:

12. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית הפעלת מנוע מס' היציאה אליה מחובר המנוע כיוון הסיבוב של המנוע ומהירותו הערות מתכנת

13. +Vmax 0 127 255 -Vmax מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • כיוון הסיבוב של המנוע ומהירותו • תקבע על פי ערך בין 0 ל 255 בהתאם לגרף הבא:

14. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • כך תראה תוכנית אשר מפעילה מנוע למשך 5 שניות: הפעל מנוע 1 במהירות מקסימלית עם כיוון השעון המתן 5000 אלפיות השניה עצור מנוע 1

15. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית חיישן מגע כמפסק לעצירת מנוע כאשר אנו מעוניינים בשימוש במידע הנאסף באמצעות חיישנים עלינו ליצור בבקר "מקום" בו המידע ייאגר. ל"מקום" זה נקרא משתנה. • חיישן יודע לתרגם ערך פיזיקלי (מרחק, מגע) למתח חשמלי • הבקר יודע להמיר את אותו מתח חשמלי לערך מספרי • המשתנה מכיל (לזכור) את הערך המספרי • משתנה יש להגדיר לפני כתיבת התוכנית

16. מתח חשמלי ערך מספרי מרחק התניות לוגיות מתח חשמלי ערך מספרי חיישן מרחק בקר משתנה מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית דוגמא:

17. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • הגדרת משתנים : הגדרת משתנים מתבצעת על ידי לחיצה כפולה על פקודת Variables שבתרשים הזרימה המרכזי.

18. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית הגדרת משתנים סוג המשתנה שם המשתנה ערך התחלתי הערות מתכנת

19. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית הגדרת משתנים: • משתנה הוא למעשה "מקום" בבקר • המקום בבקר מוגבל (סך כל הזכרון -32kb ) • הגדרת משתנה מחייבת הגדרת גודל המקום (סוג משתנה) • יש להתאים סוג המשתנה לגודל הערכים אותם הוא אמור להכיל. • עבור משתנה המיועד להכיל 0 או 1 נזדקק ל"מקום" קטן. • עבור משתנה המיועד להכיל מספרים בין 0 ל 1024 נזדקק ל"מקום" גדול יותר.

20. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית סוגי משתנים

21. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית סוגי משתנים,המשך

22. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • שימוש במשתנה • כל חיישן המחובר לבקר מעביר אליו ערך מספרי. אנו נשתמש במשתנה על מנת לאחסן את הערך ולעשות בו שימוש. • חיישן המגע משיב ערך 0 כאשר הוא לחוץ ו 1 כאשר הוא לא לחוץ. חיישן המגע יכול לשמש כמפסק חירום של מנוע, כלומר המנוע ייעצר כאשר המפסק לחוץ.

23. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • וכך תראה התוכנית • הגדרת המשתנים:

24. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • וכך תראה התוכנית • פקודת Bumper Switch: פקודת ה Bumper Switch מגדירה לבקר מה לעשות עם ערך המגיע מאחת הכניסות הדיגיטליות או האנאלוגיות. מהי הכתובת אליה מחובר החיישן היכן לאחסן את הערך המתקבל בכתובת הנ"ל (איזה משתנה) הערות המתכנת

25. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • וכך תראה התוכנית.

26. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • וכך תראה התוכנית • פקודת While: פקודת ה While מאפשרת הרצת קטע קוד באופן מחזורי (לולאה) כל עוד התנאי בסוגריים מתקיים (True). התנאי קובע שקטע הקוד (הפעל מנוע) ירוץ רק אם חיישן המגע אינו לחוץ. ברגע שנלחץ עליו יישתנה ערך המשתנה ל 0, התנאי יהפוך ל False והתוכנית תצא מהלולאה ותמשיך הלאה לעצירת המנוע.

27. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • שאלות למחשבה: • אם פקודת Bumper Switch לא תהיה בתוך לולאה כיצד תתנהג התוכנית? • אם לא נגדיר למשתנה ערך התחלתי, כיצד תתנהג התוכנית?

28. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • תשובות: • אם פקודת Bumper Switch לא תהיה בתוך לולאה כיצד תתנהג התוכנית? • אם לא נגדיר למשתנה ערך התחלתי, כיצד תתנהג התוכנית? נסו ותווכחו!

29. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • דברים קטנים שחשוב לזכור: • לבקר אין כיבוי אוטומטי – יש לכבותו כאשר אינו בשימוש • מקש קיצור לטעינת תוכנית לזכרון הבקר – F7. • לאחר תום טעינת התוכנית יחל הבקר להריץ התוכנית מיד, רצוי להניח את הרובוט במקום כאשר הגלגלים באוויר על מנת למנוע נפילה או חבלה לרובוט. • טעינת תוכנית לבקר תמחוק את התוכנית הקודמת • הכפתור הכתום שעל הכבל מפסיק הרצת התוכנית

30. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • טיפים אחרונים: • לתוכנה ממשק Help מפורט, עשו בו שימוש באמצעות מקש הקיצור F1 • לתוכנה קבצי דוגמא הניתנים לגישה על ידי לחיצה על צלמית Open Project תחת הספריות Test Code ו Samples • עבדו בצוות • הפעילו את ההגיון • הפעילו את הדמיון

31. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • דוגמאות לפרוייקטים:

32. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • דוגמאות לפרוייקטים:

33. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • דוגמאות לפרוייקטים:

34. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • משימות פשוטות: • כיתבו תוכנית בה הרובוט נוסע קדימה. כאשר נתקל הרובוט בקיר הוא נעצר, מסתובב 180 מעלות ונוסע קדימה למשך 3 שניות. • עדכנו את תוכנית מס' 1 – לאחר סיבוב 180 מעלות נוסע הרובוט קדימה עד אשר הוא נתקל בקיר ואז הוא שוב נעצר ומסתובב 180 מעלות וכך חוזר חלילה. • עדכנו תוכנית מס' 2 - הרובוט לא מתחיל פעולתו עד אשר נלחץ חיישן המגע בפעם הראשונה

35. תנאי פקודת If: אם התנאי נכון תתבצע הפעלת המנוע מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • פקודות נוספות • פקודת If:

36. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • פקודות נוספות • פקודת Else: • ואם לא יתקיים התנאי? • פקודת Else מאפשרת לנו להגדיר מה ייקרה במידה והתנאי של פקודת If לא יתקיים • פקודת Else יכולה לבוא אך ורק לאחר פקודת If, אך אינה חייבת. ניתן להשתמש בפקודת If לבדה.

37. תנאי פקודת If: אם התנאי נכון תתבצע הפעלת המנוע אם התנאי אינו נכון, תתבצע עצירת המנוע מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • פקודות נוספות • פקודת Else:

38. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • משימות פשוטות: • כיתבו תוכנית בה כאשר חיישן המגע לחוץ נוסע הרובוט אחורה וכאשר חיישן המגע לחוץ נוסע הרובוט קדימה. על התוכנית לרוץ באופן מחזורי. • כתבו תוכנית בה הרובוט נוסע למשך שנייה בלולאה . הרובוט ייסע קדימה או אחורה בהתאם למס' הפעמים שהלולאה נתבצעה. אם הלולאה התבצעה מס' זוגי של פעמים ייסע הרובוט קדימה, אם הלולאה התבצעה מס' אי-זוגי אז הרובוט ייסע אחרונה. • רמז - הפתרון הוא לוגי.

39. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • לולאת For: לולאת For מאפשרת הרצת קטע קוד מסויים כאשר ללולאה נקבע תנאי התחלה, תנאי סיום ופעולה לביצוע בכל איטרציה

40. תנאי התחלה פעולה לביצוע תנאי סיום מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • פקודת For:

41. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • פקודת For, תנאי התחלה: • תנאי ההתחלה מגדיר ערך התחלתי עבור משתנה • ערכו של משתנה זה ייתעדכן בכל איטרציה (מחזור) של הלולאה ע"פ הפעולה שנגדיר

42. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • פקודת For, תנאי סיום: • תנאי הסיום מגדיר מתי הלולאה תסתיים. באופן זה ניתן לשלוט על מס' האיטרציות (מחזורים) אשר הלולאה תבצע.

43. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • פקודת For, פעולה לביצוע: • פעולה לביצוע היא השינוי שאנו רוצים לבצע בערך המשתנה ביחס לערך שנקבע בתנאי ההתחלה

44. מערכת VEX לרובוטיקה אוטונומית • פקודת For, סיכום: • בתחילת הלולאה יקבל X את הערך 0. • בכל איטרציה יוסף לערכו של X הערך 1. • הלולאה תמשך כל עוד X יהיה קטן או שווה ל 10 • הלולאה תתבצע 11 פעמים. • באמצעות לולאת FOR יצרנו מונה