מותאם לתוכנית הלימודים

אתר מלווה תכנות ורובוטיקה ביסודי
  • בית
  • נושאי לימוד
    • 1. היערכות התקנות וטיפים חשובים
      • 1.1 תכנית הלימודים
      • 1.2 טיפים והתקנות נדרשות
      • 1.3 רכיבי הערכה
      • 1.4 הוראות בניה
    • א. מערכת מחשב, קלט ופלט
      • א.1 מערכת מחשב, קלט ופלט
    • ב. מבוא למערכות
      • ב.1 מבוא למערכות
      • ב.2 מערכת הרובוט
      • ב.3 סביבת Scratch Ev3
    • ג. תנועה בקו ישר ופניות
      • ג.1 תנועה בקו ישר
      • ג.2 תנועה לאחור ופניות
      • ג.3 סוגי פניות
    • ד. חיישן מגע, תנאים ולולאות
      • ד.1 בקרה בחוג פתוח וסגור
      • ד.2 חיישן מגע תנאים ולולאות
    • ה. חיישן מרחק ושילוב זרוע
      • ה.1 מבוא לחיישן אולטראסוניק
      • ה.2 תכנות ושילוב זרוע
    • ו. חיישן צבע
      • ו.1 חיישן צבע
      • ו.2 מעקב פשוט אחרי קו
    • ז.ובינרים
      • ז.1 חיישן צבע- זהות צבע
      • ז.2 חיישן אור בשיטת RED
        • מצגת חיישן אור בשיטת RED
      • ז.3 מעקב קו פרופורציונלי וחיישן ג'יירו
  • ספריית חומרים
    • חדשות
      • חידושים בסביבת התכנות
    • פעילויות העשרה
      • מאמרים לתלמידים
      • דפי עבודה
      • פעילויות
      • קישורים
        • בניית רובוטים יצירתיים
        • הוראות בניה לזרועות
    • אלבום תמונות
    • סרטונים
      • סרטונים להוראה
  • סיפורים מהשטח
  • שו"ת
  • צור קשר
  • הצטרפו אלינו
  • מתחילים
    • 1.1 תכנית הלימודים
    • 1.2 טיפים והתקנות נדרשות
    • 1.3 רכיבי הערכה
    • 1.4 הוראות בניה
  • מערכת מחשב
    • א.1 מערכת מחשב, קלט ופלט
  • מערכת הרובוט
    • ב.1 מבוא למערכות
    • ב.2 מערכת הרובוט
    • ב.3 סביבת Scratch Ev3
  • רובוט בתנועה
    • ג.1 תנועה בקו ישר
    • ג.2 תנועה לאחור ופניות
    • ג.3 סוגי פניות
  • מבוא לחיישנים
    • ד.1 בקרה בחוג פתוח וסגור
    • ד.2 חיישן מגע תנאים ולולאות
  • חיישן מרחק
    • ה.1 מבוא לחיישן אולטראסוניק
    • ה.2 תכנות ושילוב זרוע
  • חיישן צבע
    • ו.1 חיישן צבע
    • ו.2 מעקב פשוט אחרי קו
  • ובינרים
    • ז.1 חיישן צבע- זהות צבע
    • ז.2 חיישן אור בשיטת RED
      • מצגת חיישן אור בשיטת RED
    • ז.3 מעקב קו פרופורציונלי וחיישן ג'יירו
אתר מלווה תכנות ורובוטיקה ביסודי
  • בית
  • נושאי לימוד
    • 1. היערכות התקנות וטיפים חשובים
      • 1.1 תכנית הלימודים
      • 1.2 טיפים והתקנות נדרשות
      • 1.3 רכיבי הערכה
      • 1.4 הוראות בניה
    • א. מערכת מחשב, קלט ופלט
      • א.1 מערכת מחשב, קלט ופלט
    • ב. מבוא למערכות
      • ב.1 מבוא למערכות
      • ב.2 מערכת הרובוט
      • ב.3 סביבת Scratch Ev3
    • ג. תנועה בקו ישר ופניות
      • ג.1 תנועה בקו ישר
      • ג.2 תנועה לאחור ופניות
      • ג.3 סוגי פניות
    • ד. חיישן מגע, תנאים ולולאות
      • ד.1 בקרה בחוג פתוח וסגור
      • ד.2 חיישן מגע תנאים ולולאות
    • ה. חיישן מרחק ושילוב זרוע
      • ה.1 מבוא לחיישן אולטראסוניק
      • ה.2 תכנות ושילוב זרוע
    • ו. חיישן צבע
      • ו.1 חיישן צבע
      • ו.2 מעקב פשוט אחרי קו
    • ז.ובינרים
      • ז.1 חיישן צבע- זהות צבע
      • ז.2 חיישן אור בשיטת RED
        • מצגת חיישן אור בשיטת RED
      • ז.3 מעקב קו פרופורציונלי וחיישן ג'יירו
  • ספריית חומרים
    • חדשות
      • חידושים בסביבת התכנות
    • פעילויות העשרה
      • מאמרים לתלמידים
      • דפי עבודה
      • פעילויות
      • קישורים
        • בניית רובוטים יצירתיים
        • הוראות בניה לזרועות
    • אלבום תמונות
    • סרטונים
      • סרטונים להוראה
  • סיפורים מהשטח
  • שו"ת
  • צור קשר
  • הצטרפו אלינו
  • מתחילים
    • 1.1 תכנית הלימודים
    • 1.2 טיפים והתקנות נדרשות
    • 1.3 רכיבי הערכה
    • 1.4 הוראות בניה
  • מערכת מחשב
    • א.1 מערכת מחשב, קלט ופלט
  • מערכת הרובוט
    • ב.1 מבוא למערכות
    • ב.2 מערכת הרובוט
    • ב.3 סביבת Scratch Ev3
  • רובוט בתנועה
    • ג.1 תנועה בקו ישר
    • ג.2 תנועה לאחור ופניות
    • ג.3 סוגי פניות
  • מבוא לחיישנים
    • ד.1 בקרה בחוג פתוח וסגור
    • ד.2 חיישן מגע תנאים ולולאות
  • חיישן מרחק
    • ה.1 מבוא לחיישן אולטראסוניק
    • ה.2 תכנות ושילוב זרוע
  • חיישן צבע
    • ו.1 חיישן צבע
    • ו.2 מעקב פשוט אחרי קו
  • ובינרים
    • ז.1 חיישן צבע- זהות צבע
    • ז.2 חיישן אור בשיטת RED
      • מצגת חיישן אור בשיטת RED
    • ז.3 מעקב קו פרופורציונלי וחיישן ג'יירו
ה.2 תכנות ושילוב זרוע
ראשי » חדשות » ה.2 תכנות ושילוב זרוע

ה.2 תכנות ושילוב זרוע

להדפסת השיעור

פרק חמישי,  חלק שני כיתה ה'

מעודכן לשנת הלימודית תש"ף

עמודים 202-206 , 220-228  

בתוכנית הלימודים

 

135 דקות עיוני ומעשי

שלוש יחידות שיעור 

תכנים ומושגים:

  • תכנות חיישן מרחק באמצעות מפעילים לזיהוי מרחק מאובייקט
  • הרכבת מנוע בינוני על הרובוט וזרוע הרמה.
  • תכנות חיישן המרחק לזיהוי אובייקט ושינועו.
  • תכנות חיישן מרחק וחיישן מגע.
  • תכנות תנאי מורכב, "גם" ו "או.

הקדמה:

התלמידים הכירו את מושג החיישן ודרך פעולתו.

הם למדו לתכנת את חיישן מגע באמצעות לולאות ותנאי פשוט.

בשיעור זה נלמד לתכנת את חיישן המרחק תוך כדי הקניית מיומנות תכנות באמצעות תנאי מורכב. כו כן נלמד להפעיל זרוע ברובוט ולתכנת תוכנית המשלבת שימוש בשני חיישנים: חיישן מגע וחישן מרחק.

מהלך ההוראה:

על מנת לתכנת חיישן מרחק עלינו להיעזר בבלוקים מחוצץ המפעילים (צבע ירוק) בסביבת 3 SCRATCH.

משימה ראשונה- אל תתקל בקיר

הרובוט ייסע ישר במהירות 30 וייעצר במרחק 20 ס"מ מהקיר. 

אלגוריתם התוכנית:

הפעל מנוע B שמאל ומנוע C ימין במהירות 30 

חכה עד ש… חיישן מרחק מודד ערך קטן מעשרים.

עצור מנועים.

שימו לב- בעבודה עם חיישנים כדאי לנוע במהירות נמוכה כדי שהתוכנית תמדוד באופן מדויק יותר.

כיצד נגדיר את התנאי "חכה עד ש… חיישן מרחק מודד ערך קטן מעשרים"?

תחילה נבחר בבלוק "חכה עד ש…" , מחוצץ הבקרה,

נגרור פקודה זאת אל שולחן העבודה.

חחכה עד ש 3

לאחר מכן נבחר בחוצץ המפעילים, משם נבחר בפקודה "קטן מ…"

נגרור אותה אל שולחן העבודה.

נעבור אל פקודות הרובוט, משם נבחר בפקודה "מדוד חיישן אולטרא סוניק"

נגרור אותה אל שולחן העבודה.

נחבר בין הפקודות בדרך הבאה ונרשום את המספר 20

בצד הימני של האופרטור (המפעיל).

הקפידו לציין את הכניסה הנוכנה של החיישן.

לתשומת לבכם

  1. התכנות צריך להתבצע בפקודות נסיעה ללא הגבלת זמן ולא על ידי שניות, מעלות או סיבובי מנוע.

בחירה בנסיעה המוגבלת על ידי זמן/מעלות מנוע או סיבובי מנוע תגרום לכך שהרובוט יבצע את הפקודה במלואה, כלומר, יבצע את הפקודה במלואה ורק לאחר מכן יעבור לפקודה הבאה. בדיקת התנאי תהיה רק לאחר סיום הפקודה. יתכן גם שהרובוט יסיים את מנסיעה בטרם התנאי התקיים.

  1. בפקודה, "חכה עד ש חיישן אולטרא סוניק מודד", אנו מגדירים ערך קטן מ-20 .

לא נבחר בערך שווה ל-20 כי החיישן מודד לסירוגין ואיננו יודעים כל כמה זמן בדיוק מתבצעת מדידה. יכול  להיות שכאשר  התבצעה מדידה , החיישן מדד מרחק של 19 ובמדידה הבאה הרובוט הספיק להתקדם והחיישן מדד 21 ס"מ, בעצם כך לעולם לא ימדוד 20.

בקשו מהילדים לתכנת את התוכנית  

תשובה לתרגיל 1

להורדת התוכנית

התקנת זרוע- משימת בניה

לקראת משימות ההמשך נבקש מהילדים להתקין על הרובוט מנוע בינוני אליו תתחבר זרוע.

 הוראות ההרכבה בעמודים 54-68  בחוברת הרובוט  או לחצו כאן

חיבור המנוע לרובוט יעשה, כברירת מחדל, ביציאה A.

מידע על התמסורות לקראת תכנות זרוע-

בקשו מהילדים להתבונן בזרוע, בצירים, בגלגל השיניים המיוחד המכיל 4 שיניים בלבד.

הסבירו להם שאל המנוע מחובר ציר קטן אדום, אליו חיברנו את גלגל השיניים (4 שיניים).

גלגל השיניים, המחובר למנוע, נקרא גלגל מניע. לגלגל השיניים המניע, חיברנו גלגל, בגודל זהה אך אנך לו. גלגל  שיניים זה נקרה גלגל נגרר, תנועתו נובעת מהיגררות אחרי תנועת הגלגל הראשון המחובר למנוע מעצם שילוב השיניים של שניהם אלה באלה. הגלגל הנגרר, בחיבור הזרוע חוברת אנכית עקב תפקידו החשוב בשינוי תנועת המנוע מתנועה אופקית לאנכית. השינוי הזה מאפשר לזרוע לנוע מעלה ומטה בכל פעם שאנו מניעים את המנוע.

היחס בגודל גלגלי השיניים הוא אחד לאחד , לשניהם יש ארבע שיניים בגודל זהה. שניהם עושים דרך זהה בזמן זהה לסיבוב 360 מעלות.  (הם בגודל זהה ולכן נעים במהירות זהה).

אם היינו משנים את גלגל השיניים הנגרר לגלגל קטן יותר, היה לו פחות דרך לעשות כדי להשלים סיבוב של 360 מעלות ולכן הוא ינוע מהר יותר יחסית לגלגל המניע. כתוצאה מכך הזרוע המחוברת היתה נעה מהר יותר. הכוח שלה היה פוחת (זה נקרא העלאת הילוך) המהירות היא על חשבון הכח.

אם היינו משנים את גלגל השיניים הנגרר לגלגל גדול יותר,  היתה לו יותר דרך לעשות כדי להשלים סיבוב של 360 מעלות ולכן הוא ינוע לאט יותר יחסית לגלגל המניע.  כתוצאה מכך, הזרוע המחוברת  היתה נעה לאט יותר. הכח שלה היה גדול יותר במקרה זה. (זה נקרא הורדת הילוך).

נפנה את תשומת לבכם לנקודה נוספת. כשחיברנו ציר לגלגל היינו צריכים לחשב את היקף הגלגל כדי לדעת מה המרחק שהגלגל יעבור בסיבוב של 360. להיקף הגלגל יש השפעה על מרחק הנסיעה. בחיבור זרוע החיבור כמעט ישיר בעזרת הציר אל המנוע. זה מאפשר לנו להשתמש בחיישן מעלות המנוע. בזרוע נכון לתכנת עם מעלות. סיבוב של 90 מעלות יגרום להרמת הזרוע ברבע סיבוב כמעט מדויק.

משימה שניה- שינוע קופסה באמצעות זרוע וחיישן מרחק.

תיאור המשימה- הרובוט ירים את הזרוע 90 מעלות למעלה, ייסע עד שיגיע למרחק מתאים מהקופסה, מרחק שיאפשר הורדת הזרוע על הקופסה ושינוע שלה לאחור לקו ההתחלה בעזרת הזרוע.

נתחיל עם זרוע במצב התחלתי כשהיא פונה למטה. ילדים יתרגלו הנעה של זרוע 90 מעלות למעלה ולמטה. 

*אפשר גם לרשום 90 מעלות ולתכנת מהירות חיובית או מהירות שלילית.

הכנת המשימה

המורה ידביק סרט צבעוני או יצייר קו התחלה עליו הרובוטים יסתדרו כקו ההתחלה לביצוע התוכנית. במרחק של לפחות 60 ס"מ מקו ההתחלה,  יציין המורה את קו הסיום.

בקו הסיום יונחו הקוביות הצבעוניות במרחק של לפחות 30 ס"מ זו מזו.

התלמידים ירימו את הזרוע וימדדו בעזרת החיווי בבקר את המרחק המתאים מהקופסה, בו הורדת הזרוע תגרום ללכידת הקופסה בתוך הזרוע.

כתיבת אלגוריתם משימה 2:

הרמת הזרוע 90 מעלות (מנוע A בערך חיובי)

הפעל מנועים B, C במהירות X ללא הגבלה בזמן, מעלות מנוע או סיבובי מנוע.

חכה עד שחיישן מרחק מודד ערך קטן מ… (התלמידים צריכים למצוא את הערך)

עצור מנועים  B, C

הורד זרוע (מנוע A בערך שלילי)

הפעל מנועים B, C בנסיעה לאחור (ערך מהירות שלילי) עד הגעה לקו ההתחלה.

ראוי לציין:

אנחנו בחרנו להניע את הרובוט במהירות 30. במהירות גדולה יותר, מרחק הבלימה של הרובוט יהיה גדול יותר ולכן  המרחק בין חיישן המרחק לקופסה צריך להיות גדול יותר.

אפשר לאתגר את הילדים ולתכנת את הרובוט כך שיבצע את משימת הקופסה גם במרחקים משתנים. כלומר נשים כל פעם את הקופסה במרחק שונה והרובוט ידע לבצע את שינוע הקופסה במרחקים משתנים.

פתרון משימה 2

תוכנית להורדה

התנאי המורכב

לאחר שתכנתנו את הרובוט להגיב לסביבה באמצעות הקלט הנקלט מחיישן המגע או חיישן המרחק, נלמד עתה לתכנת את הרובוט, תוך כדי שימוש בתנאים מורכבים.

נכיר שני סוגי תנאי מורכב:

  1. "וגם" (AND)
  2. ו"או" (OR)

האופרטור "וגם"

נתחיל עם האופרטור "גם"  המשמש לחיבור שני ביטוים לוגיים (המהווים תנאי יסוד), כאשר התוצאה הסופית של חישוב הביטוי הלוגית מוגדרת באופן הבא עבור שני תנאים שנקרא להם תנאי א' ותנאי ב'.

טבלת "וגם" "AND"

התנאי "גם" יתקיים ויאפשר המשך ביצוע הפקודות הרשומות לאחר התנאי, רק אם שני התנאים הנבדקים מחזירים תוצאת "אמת" (1).

אם תנאי אחד לא יתקיים, תוחזר תוצאת "שקר" והתוכנית תמשיך בתהליך הבדיקה עד תוחזר תוצאת "אמת משני התנאים.

דוגמה:

משימה שלוש- הרובוט הצייתן

תרגול התנאי המורכב "וגם"

המשימה:

הרובוט ייסע קדימה ויעצור רק אם חיישן המגע ילחץ וגם המרחק מהאובייקט יהיה קטן מארבע ס"מ (0.04 מטר).

כתיבת האלגוריתם:

הפעל מנוע B במהירות 30 קדימה

הפעל מנוע C במהירות 30 קדימה

חכה עד ש… חיישן מגע לחוץ וגם מדידת חיישן אולטרא סוניק קטנה מ- 4 ס"מ.

עצור מנוע B

עצור מנוע C

על מנת שהפקודות לאחר התנאי (עצירת המנוע) יתבצעו, שני התנאים חייבים להחזיר תוצאת "אמת", כלומר גם לחיצה על חיישן המגע וגם חיישן המרחק מקבל ערך קטן מ-4.

אם רק אחד מהתנאים יתקיים התוצאה שתוחזר תהיה "שקר" והפקודות לאחר מכן לא תתבצענה.

רק לחיצה על חיישן מגע לא תענה על התנאי

רק זיהוי מרחק קטן מ-4 ס"מ על ידי חיישן מרחק לא יענה על התנאי.

הערך שיחזור מהבדיקה, במקרה זה, יהיה "שקר" = 0

אם שניהם מתקיימים, כלומר חיישן מגע נלחץ והמרחק מהאובייקט קטן מ-4 ס"מ,  יוחזר ערך "אמת" = 1. התוכנית תמשיך לפקודות הבאות.

אז כיצד נתכנת את פקודת התנאי המורכב "וגם"?

  1. גרור אל שולחן העבודה את הפקודה "חכה עד ש… (בקרה)

2. נגרור את הפקודה "וגם" (מפעילים)

3. נגרור את הפקודה "מדוד אולטרא סוניק" (רובוט)

4. נגרור את הפקודה "קטן מ…" (מפעילים)

5. בצידה השמאלי נכניס את פקודת "מדוד" ובצד ימין נרשום 4

6. נכניס את הפקודה למעלה לתוך בלוק "וגם"

בקשו מהילדים לתכנת את התוכנית ולהוריד אותה אל הרובוט. הזכירו להם להקפיד לבדוק שיציאות 1 ו 4 בDownloader מוגדרות נכון כמו בתמונה המצורפת מטה.

פתרון התוכנית

2. תנאי מורכב "או" (OR).

אופרטור "או" משמש לשילוב שני ביטוים לוגיים (המהווים תנאי יסוד), כאשר התוצאה הסופית של חישוב הביטוי הלוגי מוגדרת באופן הבא עבור שני תנאים שנקרא להם תנאי א'; תנאי ב'.

מספיק שתנאי אחד מתקיים כדי שבדיקת שני התנאים תחזיר תוצאת "אמת".

 

דוגמה:

אקח תפוח או תפוז לארוחת עשר בבית הספר.

משימה 3 – הרובוט המהסס

הדגמת התנאי המורכב "או"

המשימה:

הרובוט ייסע קדימה ויעצור אם חיישן המגע ילחץ או המרחק מהאובייקט יהיה קטן מארבע ס"מ (0.04 מטר).

 

התנאי או מתקיים כאשר לפחות אחד מהתנאים בתוכו מתקיים, כלומר:

רק לחיצה על חיישן מגע תענה על התנאי "או" ותחזיר תוצאת "אמת" – 1

רק זיהוי מרחק קטן מ-4 ס"מ על ידי חיישן מרחק יענה על התנאי ויחזיר תוצאת "אמת" – 1

גם לחיצה על חיישן מגע וזיהוי מרחק קטן מ-4 יענה על התנאי ויחזיר תוצאת "אמת" -1

כדי לתכנת תנאי מורכב או נשתמש בבלוק תכנות "או"

מתוך חוצץ המפעילים.

נבקש מהילדים לרשום את האלגוריתם לתוכנית ואז לתכנת ולהוריד לרובוט.

פתרונות

כתיבת האלגוריתם למשימת הרובוט המהסס

הפעל מנוע B במהירות 30 קדימה

הפעל מנוע C במהירות 30 קדימה

חכה עד ש… חיישן מגע לחוץ או מדידת חיישן אולטרא סוניק קטנה מ- 4 ס"מ.

עצור מנוע B

עצור מנוע C

תוכנית הרובוט

משימה 4 – הרובוט המסודר- תרגיל למתקדמים

תכנות תנאי מורכב "וגם" הבודק  מרחק קטן מ… וגדול מ…

אלגוריתם התוכנית

מנוע B במהירות 30

מנוע C במהירות 30

חזור עד ש… מדוד אולטרא סוניק קטן משש

אם המרחק שנמדד על ידי החיישן גם גדול מ25 וגם קטן מ-75 (כלומר בטווח מרחק שבין 25 ס"מ עד 75 ס"מ)

אז הרובוט ינגן תו (צליל)

הרובוט ידליק נורת לד ירוקה

אם לא (כלומר המרחק הנמדד קטן מ-25 או גדול מ-75)

הרובוט ידליק נורת לד אדומה

ביציאה מהלולאה (מרחק קטן מ-6 ס"מ- הגיע קרוב לאובייקט או קיר).  הרובוט יכבה את הנורה ויעצור מנועים.

פתרון התוכנית
משימה 5 – הרובוט המסודר תרגיל למתקדמים

תכנות תנאי מורכב "או" הבודק  מרחק קטן מ… וגדול מ…

אלגוריתם התוכנית

הפעל מנוע B במהירות 30

הפעל מנוע C במהירות 30

חזור עד ש… אולטראסוניק קטן משש

אם המרחק שנמדד על ידי החיישן קטן  מ- 25    או גדול מ-75  (כלומר מחוץ לטווח מרחק שבין 25 ס"מ עד 75 ס"מ)

אז הרובוט ינגן תו (צליל)

הרובוט ידליק נורת לד ירוקה

אם לא (כלומר המרחק הנמדד הוא בטווח של 25 עד 75)

הרובוט ידליק נורת לד אדומה

ביציאה מהלולאה (מרחק קטן מ-6 ס"מ- הגיע קרוב לאובייקט או קיר).  הרובוט יכבה את הנורה ויעצור מנועים

תוכנית הרובוט

משימות נוספות לכולם

משימה- "אל תתנגש בי:

הילדים יתכנתו את הרובוטים, בעזרת חיישן אולטראסוניק, כך שלא יתנגשו בשאר הרובוטים הנעים בחדר. אם יש התנגשות הרובוט ישמיע צליל, ייסע לאחור ויסתובב מעט.

סיכום הפעילויות:

למדנו לתכנת את הרובוט בחוג סגור. השתמשנו בחיישן מגע ובחיישן צבע ולמדנו שבתכנות תנאי מורכב ניתן לגרום לרובוט להגיב לסביבתו בדרך מורכבת וחכמה יותר.

תם ונשלם חומר הלימוד למחצית א' בשכבת ד'.

בפרק הבא נעלה רעיונות לפרויקט סיכום שיעשה שימוש בכל יכולות התכנות שרכשו הילדים במחצית זאת.

פרוייקטים נוספים
  • אלבום תמונות
  • תחרויות
    • אליפות הרובוטיקה לבתי הספר היסודיים
    • אליפות הסייבר CoderZ
  • למידה מרחוק
שתפו אותנו
יש לך רעיון לפעילות?

© כל הזכויות שמורות לרובוטק טכנולוגיות

 Vconcept  פיתוח האתר

הצהרת נגישות     מדיניות הפרטיות

גלילה לראש העמוד