arduino

Ρομποτική arduino


Ο Arduino είναι ένας single-board μικροελεγκτής, δηλαδή μια απλή μητρική πλακέτα ανοικτού κώδικα με ενσωματωμένο μικροελεγκτή και εισόδους/εξόδους, η οποία μπορεί να προγραμματιστεί με τη γλώσσα Wiring (που ουσιαστικά είναι η γλώσσα προγραμματισμού C++ μαζί με ένα σύνολο από βιβλιοθήκες, υλοποιημένες επίσης στην C++). Ο Arduino μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη ανεξάρτητων διαδραστικών αντικειμένων, αλλά και να συνδεθεί με υπολογιστή μέσω προγραμμάτων σε Processing, Max/MSP, Pure Data ή SuperCollider.

Η καρδιά του Arduino είναι ένας μικροεπεξεργαστής. Αυτός είναι το “μυαλό” του Arduino και είναι προγραμματισμένος με τρόπο, ώστε να ελέγχει τα 14 ψηφιακά Ι/Ο pins και τα 6 αναλογικά που υπάρχουν πάνω στην πλακέτα ανάπτυξης. Δια μέσου αυτών των 20 pins γίνονται όλες οι διασυνδέσεις με τα εξωτερικά στοιχεία (κινητήρες, LEDs, LCD οθόνες κλπ.), αλλά και με τους αισθητήρες (Ultrasonic, θερμόμετρα, accelometers κ.α.).

Στην πλακέτα ανάπτυξης υπάρχει μία θύρα USB, μέσω της οποίας γίνεται η μεταφορά δεδομένων προς κάποια άλλη συσκευή (συνήθως έναν υπολογιστή) και το αντίστροφο. Η κύρια χρήση αυτής της θύρας, στα αρχικά στάδια εκμάθησης, είναι η μεταφορά του προγράμματος από τον υπολογιστή στον μικροεπεξεργαστή, αλλά και η οπτικοποίηση των δεδομένων που απορρέουν από την λειτουργία της συσκευής μετά τον προγραμματισμό της.

Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζονται τα κύρια μέρη της πλακέτας του Αrduino.
Σελίδες με οδηγίες

Στόχοι

Με το πρόγραμμα Arduino Robotics τα παιδιά μαθαίνουν:
  • να προγραμματίζουν στην ανοιχτή πλατφόρμα ARDUINO
  • να κατασκευάζουν ρομποτικές μηχανές με ανοιχτό υλικό και ανοιχτό λογισμικό
  • να αναπτύσσουν τις δεξιότητες της Υπολογιστικής Σκέψης
  • να συνδυάζουν γνώσεις από τα πεδία των Φυσικών Επιστημών, της Πληροφορικής και των Μαθηματικών
  • να αναπτύσσουν εφαρμογές βάσει της μεθοδολογίας STEM
  • να αναπτύσσουν τη δημιουργικότητα, την καινοτομία και την κριτική σκέψη
  • να αυξάνουν την απόδοση τους στην κατανόηση των εννοιών της φυσικής, των μαθηματικών, της πληροφορικής και της τεχνολογίας, μέσα από οδηγίες ανάπτυξης κατασκευών.
Ρομποτική με arduino

Χρησιμοποιώντας τα γνωστικά πεδία των Φυσικών Επιστημών, της Τεχνολογίας, της Επιστήμης της Μηχανικής και των Μαθηματικών και συνδυάζοντας τα με την εκπαιδευτική ρομποτική και το Arduino, ο/η μαθητής/τρια κάνει την εισαγωγή στις ανοικτές τεχνολογίες μέσα από εκπαιδευτικές δραστηριότητες stem.

Κιτ Ηλεκτρονικών Arduino Μαθητή/τρια - Δύο μαθητές/τριες / ένα κιτ Arduino.

Με αυτήν την εκπαιδευτική προσέγγιση οι διδασκόμενοι κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας συναρμολογούν ο καθένας και η κάθε μία χωριστά τις ρομποτικές μηχανές και συνδέουν τους μικροϋπολογιστές τους για να τους προγραμματίσουν οι ίδιοι/ίδιες. Η μύηση από μικρή ηλικία στον κλάδο της ρομποτικής αποτελεί κίνητρο για το παιδί να ασχοληθεί επαγγελματικά στο μέλλον.
Γιατί arduino

Για να κατασκευάσουν τα ρομπότ, οι μαθητές/τριες θα πρέπει να αποκτήσουν γνώσεις στη χρήση του μικροελεγκτή Arduino. Ο Arduino αποτελεί την πιο διαδεδομένη ελεύθερη πλατφόρμα ανάπτυξης ηλεκτρονικών, με ανοιχτό κώδικα. Ο στόχος είναι να βρεθούν μαθητές/τριες που μπορούν να αντιμετωπίσουν προκλήσεις που υπερβαίνουν τις δυνατότητες ενός έτοιμου ρομποτικού κιτ που πωλείται στην αγορά.

Ένα πλεονέκτημα της πλατφόρμας αυτής είναι ότι κάποιος/α μπορεί να κατασκευάσει ένα ρομπότ και να το πωλήσει, ενώ το κόστος κατασκευής είναι πολλές φορές χαμηλότερο από αυτό των συναρμολογούμενων ρομποτικών κιτ που προσφέρονται στην αγορά. Το κάθε ρομποτικό όχημα κοστίζει περίπου 50 ευρώ, αλλά με μία αλλαγή και μια μικρή επιπλέον επένδυση της τάξης των 5 ευρώ, οι μαθητές/τριες μπορούν να δημιουργήσουν έναν μετεωρολογικό σταθμό, ένα σύστημα συναγερμού ή ακόμα και ένα σύστημα αυτοματισμού για το σπίτι.

Για να φτιάξει κάποιος ένα ρομπότ με το Arduino, δεν απαιτούνται εξειδικευμένες γνώσεις ηλεκτρονικής, αλλά απαιτείται κάποιο επίπεδο δυσκολίας στη χρήση και γνώσεις προγραμματισμού. Για τον λόγο αυτό, είναι ιδιαίτερα σημαντικό οι μαθητές/τριες που είναι αρχάριοι/ες στη ρομποτική και δεν έχουν καμία εμπειρία, να μπορούν να κατασκευάσουν ένα αυτόνομο ρομποτικό όχημα μετά από μερικές συναντήσεις.