פרק שלישי, כיתה ה'
מעודכן לשנת הלימודים תש"ף
עמודים: 173-174, 176-180
בתכנית הלימודים
180 דקות מעשי משולב עיוני
נושאים:
סוגי פניות
הקדמה למורה:
סוגי פניות
הקדמה:
בפרק הקודם למדנו להסיע את הרובוט קדימה ולאחור בעזרת שני מנועים הנעים במהירות זהה.
למדנו כיצד לגרום לרובוט להסתובב ימינה או שמאלה בעזרת הפעלת אחד המנועים במהירות מסויימת וקביעת מהירות המנוע השני ל "0" . למדנו שהכיוון אליו הרובוט יסתובב יהיה תמיד בכיוון המנוע שמהירותו נקבעה ל "0".
בשיעור זה נלמד להבחין בסוגים שונים של פניות שישמשו אותנו לביצוע פניות בהתאם למרחב בסביבה. לשיעור זה יש דף עבודה לתלמיד המלווה את השיעור.
אנו ממליצים להיעזר להקניית הנושא בשטיח "סוגי פניות" אותו ניתן להשיג בפניה לשירות הלקוחות בחברת רובוטק או לקבלו להדפסה בפניה אישית לאחר הרשמה לתפוצת האתר.
לרובוט שלנו יש שני מנועים:
מנוע B- מנוע שמאל מנוע C – מנוע ימין
הגענו עם הילדים לכלל הבא:
כאשר מכבים מנוע אחד ומשאירים את המנוע השני דולק, הרובוט יפנה תמיד בכיוון המנוע הכבוי.
עתה אנו רוצים ללמד את הילדים שאפשר לפנות גם בהפעלת שני מנועים במהירויות שונות.
נציג להם את שני המצבים הבאים:
נשאל אותם מה הפלט שיבצע הרובוט.
נחלק לילדים עתה את דף העבודה לתלמיד ונבקש מהם את הפעילות הראשונה והשניה.
הדף מכיל כמה פעילויות שתבוצענה לכל אורך תהליך ההוראה.
דף עבודה לתלמיד
חלק א'- פניות פשוטות
- לפניכם אלגוריתם
רובוט ייסע ישר למשך חמש שניות ויעצור לשלוש שניות, לאחר מכן יסתובב לצד ימין למשך 2 שניות ויעצור.
יואב ורונית תכנתו תכנית להפעלת האלגוריתם על ידי הרובוט.
איזו תכנית נכונה? מה יבצע הרובוט בתכנית השגויה?
עמדו על הסמל מעבר לפתרון
תשובה
תרגיל 2
בשיעורים הקודמים למדת איך להניע את הרובוט קדימה, אחורה ולפנות ימינה או שמאלה.
הביטו בטבלה וסמנו את המתאים בעמודת "התנהגות הרובוט" כיצד לדעתכם יתנהג הרובוט בעת הפעלת התכנית (הפלט של הרובוט).
עמדו על סמל לפתרון
פתרון
סוגי פניות
סרטון מומלץ למורה המדגים את שלושת סוגי הפניות האפשריות. Kyle Markland©
פניית רגל ציר Pivot turn
צורך- פניה סביב עצמים או פניה מדוייקת יותר.
פניה בה אחד המנועים מקבל מהירות 0.
גלגל אחד נע במהירות מסוימת, גלגל שני נקבע במהירות 0.
בפניה זו הרובוט מסתובב סביב הגלגל שאינו נע ובכיוון של גלגל זה.
פניית רגל ציר מתאימה, לרוב, לתנועה סביב עצמים, סיבוב זה איטי ודורש מקום גדול יותר מפניה במקום עליה נדבר בסעיף הבא.
שתי התכניות זהות, המחישו לילדים שלרשום מנוע אחד עם מהירות אפס או לא להפעילו בכלל זה אותו הדבר.
פניה במקום Spin Turn
צורך- סיבוב במקומות צפופים שאינם מאפשרים מרחב תמרון רב.
שני הגלגלים נעים במהירות זהה, אך אחד נע במהירות חיובית (קדימה) והשני במהירות שלילית (לאחור).
הרובוט מסתובב סביב נקודה במרכז שני גלגלי הרובוט. הגלגלים יעברו נתיב עגול שבו הקוטר שווה למרחק בין הגלגלים. התוצאה היא סיבוב בקשת הקטנה ביותר האפשרית.
כיוון התנועה יהיה תמיד בכיוון המנוע שהוגדר לתנועה לאחור (מהירות במספר שלילי).
פניה בקשת Smooth turn
צורך- סיבוב ומעקף סביב עצמים גדולים, נסיגה לאחור בהתקלות בעצמים
בסיבוב זה יוצרים פער בין גודל העוצמות של מנועים B ו C ואף אחד מהם לא שווה ל-0.
שני גלגלי הרובוט נעים לאותו הכיוון אך אחד מהם נע במהירות גבוהה יותר מהאחר. כיוון התנועה הוא בכיוון המנוע האיטי יותר (הגלגל שמבצע את הקשת הקטנה). הגלגל המהיר הוא הגלגל החיצוני (הגלגל המבצע את הקשת הגדולה).
הפער בין עוצמות המהירות משפיע על גודל הקשת. ככל שהפער גדול יותר לדוגמה-
מנוע B עוצמה 50 מנוע C עוצמה 10
הקשת תהיה חדה יותר. פער קטן יותר לדוגמה-
מנוע B עוצמה 50 מנוע C עוצמה 40 הקשת תהיה קהה יותר.
סיבוב זה הוא היעיל ביותר אך דורש מקום רב יותר משני סוגי הסיבוב הקודמים עליהם למדנו.
הפרש גדול יותר במהירויות שני המנועים יגרום לזווית חדה יותר בפניית הרובוט
אם נקטין ההפרש בין השניים זווית הפניה תהיה גדולה יותר.
נפנה את הילדים לתרגיל מספר 3 בדף העבודה.
תרגיל פניה בקשת
- כתוב את התכנית לאלגוריתם הבא:
- הרובוט ינוע בקו ישר קדימה למשך 3 שניות
- הרובוט ינוע בקשת ימינה למשך 2 שניות
- הרובוט ינוע בקו ישר לאחור למשך 3 שניות
- הרובוט ינוע בקשת שמאלה למשך 2 שניות
- הרובוט יעצור
שימו לב- כל עוד יש פער בין עוצמות המנוע ואף אחד מהמנועים לא קיבל את הערך 0, תכנית התלמידים תחשב נכונה.
נפנה את הילדים לביצוע טבלת סיכום מספר 4 בדף העבודה
תרגיל 4- סיכום
עמדו על הסמל למעבר לפתרון
פתרון
בתום הנחיית הנושא נוכל להפנות את הילדים לביצוע אתגרי פניות בדף העבודה מלווה השיעור. בדף מוצעים ארבעה אתגרים לתלמידים לתרגול הנושא. על מנת לאפשר לילדים לתרגל את הנושא כראוי הוקצו לנושא הפניות שני שיעורים כפולים.