View
238
Download
7
Category
Preview:
Citation preview
UNIVERZA V LJUBLJANI
PEDAGOŠKA FAKULTETA
Program: Matematika in tehnika
Razvoj konstrukcijske sestavljanke za
izbirni predmet robotika v tehniki
DIPLOMSKO DELO
Mentor: Kandidat:
izr. prof. dr. Slavko Kocijančič Nejc Žagar
Ljubljana, marec 2013
Zahvala
Iskreno se zahvaljujem mentorju izr. prof. dr. Slavku Kocijančiču za strokovno pomoč in
znanje, ki sem ga pridobil tekom študija in predvsem med izdelavo diplomskega dela. Hkrati
se zahvaljujem tudi staršem, sestri in Sergeji, ki so mi potrpežljivo stali ob strani in verjeli
vame.
I
Povzetek
Diplomsko delo je namenjeno učiteljem in učencem v osnovni šoli ter mentorjem in
udeležencem na poletnih šolah robotike in elektronike kot alternativa pri uporabi
konstrukcijskih sestavljank.
Izbirnega premeta robotika v tehniki skoraj ni mogoče izpeljati brez konstrukcijske zbirke,
zato je v diplomskem delu predstavljen celoten razvoj nove alternativne konstrukcijske
sestavljanke za uporabo pri omenjenem izbirnem predmetu. Opisal sem postopke izdelave
posameznih gradnikov in sestavnih delov ter kompatibilnost sestavljanke z vmesnikom
eProDas-Rob1 in pripadajočimi elektronskimi komponentami (servomotor, senzor svetlobe
…).
Pri razvoju in izdelavi konstrukcijske sestavljanke sem veliko pozornosti namenil predvsem
uporabnosti ter dosegljivosti gradnikov in materialov, zato sem gradnike izdelal iz
smrekovega lesa in lesa balse ter iz penjenega PVC-materiala, ki ga lahko kupimo skoraj v
vsaki trgovini s tehničnim ali modelarskim blagom. Pri razvoju sem zbirko obdeloval
predvsem s postopki obdelave, ki jih slovenski otroci spoznajo med rednim osnovnošolskim
izobraževanjem pri predmetu tehnika in tehnologija.
Ključne besede:
robotika,
tehniško izobraževanje,
konstrukcijska sestavljanka,
Bascom,
krmilnik,
zapornica,
mobilni robot.
II
DEVELOPMENT OF THE CONSTRUCTION PUZZLE
FOR TEACHING ROBOTICS IN MIDDLE SCHOOL
Abstract
This B. A. Dissertation is intended for teachers and students of primary schools and mentors
and participants of summer schools of robotics and electronics as an alternative in the
application of structural composites.
The elective subject robotics in technical education cannot be implemented without the
structural collection. Therefore, the B. A. Dissertation presents the total development of the
new alternative structural composite for the application in the above mentioned elective
subject. Moreover, procedures of the manufacture of individual constructs and integral parts,
and the compatibility of the composite with the eProDas-Rob1 interface and the associated
electronic components (servo motor, light sensor, etc.) are described.
In developing and manufacturing of the structural composite, a lot of attention was dedicated
mainly to the usability and attainability of the constructs and materials. Thus, constructs were
made of pine and balsa wood, and of foamy PVC material, which is nowadays obtainable in
almost every store that sells technical goods or goods for model building. In the development,
the collection was processed with treatment processes, which are being taught in Slovene
primary schools in technical education.
Key words:
robotics,
technical education,
structural composite,
Bascom,
controller,
barrier,
mobile robot.
III
Kazalo
1 UVOD .................................................................................................................................................. 1
2 OPREMA IN GRADNIKI ................................................................................................................... 3
2.1 Krmilnik eProDas-Rob1 ................................................................................................................ 3
2.2 Programsko okolje Bascom ........................................................................................................... 5
2.3 Elektronske komponente ............................................................................................................... 6
2.3.1 Servomotor ............................................................................................................................. 6
2.3.2 Predelani servomotor .............................................................................................................. 8
2.4 Svetlobni senzor ............................................................................................................................ 9
2.5 Gradniki konstrukcijske sestavljanke .......................................................................................... 11
3 KOMERCIALNE KONSTRUKCIJSKE SESTAVLJANKE ............................................................ 15
3.1 Sestavljanka Fischertechnik Profi E-Tec ..................................................................................... 15
3.2 Lego Mindstorms ........................................................................................................................ 16
3.3 Prednosti in slabosti zbirk Fischertechnik Profi E-Tec in Lego Mindstorms NXT .................... 16
4 KONSTRUKCIJSKE NALOGE ........................................................................................................ 18
4.1 Zapornica ..................................................................................................................................... 18
4.2 Mobilni robot ............................................................................................................................... 30
5 TEHNOLOGIJA IZDELAVE GRADNIKOV KONSTRUKCIJSKE SESTAVLJANKE ................ 46
5.1 Izdelava posameznih gradnikov .................................................................................................. 46
6 TESTIRANJE ..................................................................................................................................... 62
7 ZAKLJUČEK ..................................................................................................................................... 65
8 VIRI IN LITERATURA .................................................................................................................... 67
9 PRILOGE .............................................................................................................................................. I
IV
Kazalo slik
Slika 2.1: Krmilnik eProDas-Rob1 ............................................................................................................ 3
Slika 2.2: Omrežni napajalnik (a) in baterijski napajalnik (b) .................................................................. 4
Slika 2.3: Povezava krmilnika eProDas-Rob1 z računalnikom ................................................................. 5
Slika 2.4: USB-vodnik (a), programator eProDas-FTDI2 (b) in SPI-vodnik (c) .......................................... 5
Slika 2.5: Servomotor .............................................................................................................................. 7
Slika 2.6: Priklop servomotorja na TTL-izhode krmilnika eProDas-Rob1 ................................................ 8
Slika 2.7: Predelani servomotor .............................................................................................................. 9
Slika 2.8: Priklop obeh servomotorjev na krmilnik eProDas-Rob1 .......................................................... 9
Slika 2.9: Fotoupor................................................................................................................................. 10
Slika 2.10: Shema vezave fotoupora z referenčnim uporom (a) in spajkano vezje fotoupora (b) ........ 10
Slika 2.11: Priklop fotoupora na krmilnik eProDas-Rob1 ...................................................................... 11
Slika 2.12: Smrekova palica (a) in palica iz balse (b) .............................................................................. 12
Slika 2.13: Gradniki palic oblikovani z laserjem (imenovani stick-20) ................................................... 12
Slika 2.14: Leseno kolo premera 50 mm ............................................................................................... 12
Slika 2.15: Sestavni element sercon-C (a) in sestavni element sercon-I (b) .......................................... 13
Slika 2.16: Šestrobni vijaki s pripadajočimi maticami (a) ter natični ključ in vijača (b) ......................... 14
Slika 3.1: Zbirka Fischertechnik Profi E-Tec [16] .................................................................................... 15
Slika 3.2: Zbirka Lego Mindstorms NXT [17] .......................................................................................... 16
Slika 4.1: Zapornica ................................................................................................................................ 18
Slika 4.2: Označenih 8 šestrobnih vijakov M5 s pripadajočimi šestrobnimi maticami .......................... 19
Slika 4.3: Označeni 4 vijaki z lečasto glavo in križno zarezo ter pripadajoče šestrobne matice ........... 19
Slika 4.4: Palici s šestimi izvrtinami (a) in palici z osmimi izvrtinami (b) ............................................... 20
Slika 4.5: Smrekova palica z desetimi izvrtinami ................................................................................... 20
Slika 4.6: Palica iz balse s petnajstimi izvrtinami .................................................................................. 21
Slika 4.7: Sestavni del sercon-I .............................................................................................................. 21
Slika 4.8: Sestavni del sercon-C ............................................................................................................. 21
Slika 4.9: Nepredelan servomotor ......................................................................................................... 22
Slika 4.10: Štirikraki nastavek (propeler) za servomotor z izvrtinami premera 3 mm .......................... 22
Slika 4.11: Konstrukcijski material za izgradnjo zapornice .................................................................... 23
Slika 4.12: Osnovno ogrodje .................................................................................................................. 24
Slika 4.13: Zaporna premična palica ...................................................................................................... 24
Slika 4.14: Servomotor zapornice .......................................................................................................... 25
Slika 4.15: Konstrukcija zapornice ......................................................................................................... 25
Slika 4.16: Sestavljeno ogrodje z baterijskim napajanjem .................................................................... 26
Slika 4.17: Ogrodje zapornice z vmesnikom eProDas-Rob1 in baterijskim napajanjem ....................... 26
Slika 4.18: Prenos programa na mikrokrmilnik vmesnika ..................................................................... 27
Slika 4.19: Dvignjena zapornica ............................................................................................................. 27
Slika 4.20: Spuščena zapornica .............................................................................................................. 28
Slika 4.21: Kosovnica za sestavljanko zapornice ................................................................................... 28
Slika 4.22: Priključki na vmesniku .......................................................................................................... 30
Slika 4.23: Mobilni robot ....................................................................................................................... 31
Slika 4.24: Označenih 9 šestrobnih vijakov M5 s pripadajočimi šestrobnimi maticami ....................... 32
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
V
Slika 4.25: Označeni 4 vijaki z lečasto glavo in križno zarezo ter pripadajoče šestrobne matice ......... 33
Slika 4.26: Označeni 4 vijaki z lečasto glavo in križno zarezo s 15-milimetrskim desnim navojem ter
pripadajoče šestrobne matice ............................................................................................................... 34
Slika 4.27: Smrekovi palici s šestimi izvrtinami (a) in smrekovi palici z osmimi izvrtinami (b) .............. 35
Slika 4.28: Smrekova palica s štirimi izvrtinami ..................................................................................... 35
Slika 4.29: Sestavna dela sercon-C ........................................................................................................ 36
Slika 4.30: Predelan servomotor (kot navaden enosmerni elektromotor) ........................................... 37
Slika 4.31: Štirikraki nastavek (propeler) za servomotor z izvrtinami premera 3 mm .......................... 37
Slika 4.32: Konstrukcijski material za izgradnjo zapornice .................................................................... 38
Slika 4.33: Osnovno ogrodje .................................................................................................................. 39
Slika 4.34: Osnovni sestavi konstrukcije mobilnega robota .................................................................. 40
Slika 4.35: Osnovno ogrodje s servomotorjema in kolesoma ............................................................... 40
Slika 4.36: Priključitev servomotorjev in svetlobnega senzorja ............................................................ 41
Slika 4.37: Baterijsko napajanje ............................................................................................................. 41
Slika 4.38: Priključki na vmesniku delujočega mobilnega robota ......................................................... 42
Slika 4.39: Senzor zazna svetlo (belo) podlago ...................................................................................... 42
Slika 4.40: Senzor zazna temno (črno) podlago .................................................................................... 43
Slika 4.41: Kosovnica za sestavljanko mobilnega robota ...................................................................... 44
Slika 5.1: Vrtanje izvrtin premera 5 mm ................................................................................................ 46
Slika 5.2: Rezanje z vibracijsko žago (a) in vrtanje lukenj premera 5 mm (b) ....................................... 47
Slika 5.3: Rezanje z vibracijsko žago (a) in končni izdelek (b) ................................................................ 47
Slika 5.4: Nepredelan servomotor (a) in štirikraki nastavek z izvrtinami premera 3 mm (b) ................ 48
Slika 5.5: Vijaki kot vezni elementi ........................................................................................................ 48
Slika 5.6: Izris konstrukcijske palice dolžine 90 mm .............................................................................. 49
Slika 5.7: Izris konstrukcijske palice dolžine 120 mm ............................................................................ 50
Slika 5.8: Izris konstrukcijske palice dolžine 150 mm ............................................................................ 50
Slika 5.9: Tehnična risba s kotiranjem za palico dolžine 90 mm ........................................................... 51
Slika 5.10: Tehnična risba s kotiranjem za palico dolžine 120 mm ....................................................... 52
Slika 5.11: Tehnična risba s kotiranjem za palico dolžine 150 mm ....................................................... 53
Slika 5.12: Izris konstrukcijske palice dolžine 225 mm .......................................................................... 54
Slika 5.13: Tehnična risba s kotiranjem za palico dolžine 225 mm ....................................................... 55
Slika 5.14: Sestavni del sercon-I ............................................................................................................ 56
Slika 5.15: Tehnična risba s kotiranjem za sestavni del sercon-I ........................................................... 57
Slika 5.16: Sestavni del sercon-C ........................................................................................................... 58
Slika 5.17: Tehnična risba s kotiranjem za sestavni del sercon-C .......................................................... 59
Slika 5.18: Štirikraki nastavek (propeler) za servomotor (nespremenjen) ............................................ 60
Slika 5.19: Štirikraki nastavek (propeler) za servomotor z izvrtinami premera 3 mm .......................... 60
Slika 5.20: Vijaki in matice kot vezni elementi ...................................................................................... 61
Slika 5.21: Servomotor .......................................................................................................................... 61
Slika 6.1: Sestav 14 kompletov sestavljank ........................................................................................... 62
Slika 6.2: Sestavljena modela zapornice in mobilnega robota .............................................................. 63
Slika 6.3: Mobilni tank s kupolo ............................................................................................................. 64
Slika 6.4: Pametno križišče z zapornico in mobilnima robotoma .......................................................... 64
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
1
1 UVOD
Pri predmetu tehnika in tehnologija, predvsem pri izbirnem predmetu robotika v tehniki [1],
robotika motivacijsko dobro deluje na učence. Pri tem predmetu se učenci srečajo z osnovami
robotike in tako pridobijo sposobnosti prepoznavanja robotov oziroma robotizacije, ki nas
obkroža v vsakdanjem življenju, s čimer spoznajo delovanje in uporabnost samih robotov.
Učitelj potrebuje za izpeljavo izbirnega predmeta robotika v tehniki poleg znanja robotike
tudi material, s katerim je mogoče sestaviti želene modele, da lahko učencem prikažemo
osnove robotike. V šolah prevladujejo predvsem komercialne sestavljanke znamk
Fischertechnik [3] in Lego [2], ki vključujejo merilno-krmilne module, senzorje, motorčke,
lučke in gradnike za sestavo posameznih konstrukcij. Ti sestavni deli so namenjeni in
uporabni le za sestavo dotične zbirke, saj same zbirke in njihovi gradniki med sabo niso
združljivi. Združljiva nista niti krmilnika, ki sta priložena zgoraj omenjenima komercialnima
sestavljankama, in ju tudi ni mogoče uporabiti s kakšno drugačno, domačo sestavljanko
gradnikov.
Na Pedagoški fakulteti Univerze v Ljubljani so na Katedri za tehniko v sklopu projekta
ComLab-2 [4] razvili krmilnik eProDas-Rob1, ki ga lahko pri uporabi komercialnih zbirk
Lego ali Fischertechnik zamenjamo s krmilnikom ene ali druge zbirke. Senzorje,
elektromotorje in druge elemente posamezne sestavljanke lahko z vodniki priključimo na
krmilnik eProDas-Rob1. Slednji ima več vhodnih in izhodnih enot in ga lahko programiramo
tudi s programskim okoljem Bascom [5], ki je za potrebe osnovnega programiranja
brezplačen. Krmilnik eProDas-Rob1 je tako cenejši od krmilnikov obeh komercialnih zbirk in
z njegovo uporabo v povezavi z gradniki, senzorji in elektromotorji se je zbirka, potrebna za
izpeljavo izbirnega predmeta robotika v tehniki, pocenila.
Ker večinoma zbirke ne vključujejo celotne palete aktivnosti, ki bi jih v sklopu izbirnega
predmeta želeli izpeljati, so te omejene zgolj na te dotične zbirke. Komercialne zbirke so za
večino šol tudi predrage, kar jim onemogoča uspešno izpeljavo izbirnega predmeta robotika v
tehniki. Zato sem se odločil, da bom izdelal novo in predvsem cenejšo konstrukcijsko
sestavljanko, ki bo zadostovala za uspešno izpeljavo izbirnega predmeta robotika v tehniki.
Tako bo ta sestavljanka skupaj z vmesnikom eProDas-Rob1 prva samostojna sestavljanka, ki
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
2
daje možnost obdelave gradnikov s postopki obdelav, ki se jih učenci priučijo v 6., 7. in 8.
razredu pri rednem pouku tehnike in tehnologije. Zbirka učencem omogoča samostojno
ustvarjanje in razmišljanje ter tudi spodbuja ustvarjanje novih projektov. To lahko dosežemo s
pomočjo uporabe prostodostopnih računalniških programov (Google Sketch Up, CiciCAd,
Bascom …), saj lahko z njimi in znanjem obdelave gradiv (les, umetne snovi …) izdelamo
načrt, tehnično dokumentacijo ter različne gradnike, česar komercialne zbirke ne vključujejo.
Nova sestavljanka bo zajemala osnovne gradnike, senzorje, elektromotorje, vmesnik in
orodje, s katerim bomo lahko zelo preprosto sestavili model zapornice, ki se bo s pritiskom na
različni tipki spuščala ali dvigala, ter model mobilnega robota, ki bo sledil temni črti.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
3
2 OPREMA IN GRADNIKI
Za konstrukcijsko sestavljanko potrebujemo sestavne gradnike z veznimi elementi, orodje,
osebni računalnik in krmilnik s programsko opremo. V tem poglavju sem opisal krmilnik
eProDas-Rob1 z opremo, programsko okolje Bascom, nepredelan in predelan servomotor,
elektronski sestavni del (fotoupor) ter gradnike nove konstrukcijske sestavljanke.
2.1 Krmilnik eProDas-Rob1
Krmilnik eProDas-Rob1 [8] so izdelali kot odprti sistem za krmiljenje (modelov) robotskih
sistemov, ki ga lahko uporabljamo v stalni povezavi z računalnikom ali samostojno (slika
2.1). Nanj moramo najprej prenesti program, ki smo ga napisali na računalniku. Če prekinemo
povezavo z računalnikom, vmesnik deluje tudi samostojno. Nanj je pritrjen mikrokrmilnik
ATmega16 družine ATMEL [9], ki z dodanimi elementi kot celota predstavlja uporabno
krmilje. Z vmesnikom krmilimo različne električne naprave (motorje, LCD, LED-diode …)
ali od senzorjev prejemamo koristne informacije (napetost, osvetlitev, temperatura, tlak …).
Slika 2.1: Krmilnik eProDas-Rob1
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
4
Krmilnik vsebuje:
8 x močnostni digitalni izhod (do 1 A),
17 x TTL-digitalni izhod (do 20 mA),
20 x TTL-digitalni izhod,
4 x tipka,
8 x analogni vhod,
priključek za SPI-komunikacijo,
priključke za Rx-Tx-komunikacijo,
razširitveni priključek.
Zgoraj našteti priključki se med seboj izključujejo, saj je lahko število digitalnih vhodov TTL
in izhodov naenkrat le 20. S pomočjo mikrokrmilnika ATmega16 družine ATMEL in nekaj
dodatnega vezja (tranzistorji) lahko število digitalnih izhodov tudi povečamo.
Vmesnik se napaja z omrežnim napajalnikom (slika 2.2 a) ali z baterijami (slika 2.2 b), pri
čemer napajalna priključka privijemo na modre sponke z oznakama POW in GND. Napetost
mora biti med 7,5 in 12 V.
(a) (b)
Slika 2.2: Omrežni napajalnik (a) in baterijski napajalnik (b)
Za priključitev vmesnika na osebni računalnik (slika 2.3) potrebujemo USB-vodnik (slika 2.4
a), programator eProDas-FTDI2 (slika 2.4 b) in SPI-vodnik (slika 2.4 c). USB-vodnik
priključimo na USB-vhod računalnika, na drugi konec USB-vodnika priključimo programator
eProDas-TDI2 in nato s ploščatim vodnikom SPI povežemo krmilnik eProDas-Rob1 s
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
5
programatorjem eProDas-FTDI2. Če želimo vzpostaviti komunikacijo med računalnikom in
krmilnikom eProDas-Rob1, ga moramo vseskozi napajati z električno napetostjo. Če smo
krmilnik priključili na napajanje, bo ob vklopu na krmilniku gorela zelena LED-dioda. Ob
pravilni povezavi vmesnika in računalnika bo zelena LED-dioda gorela tudi na programatorju
eProDas-FTDI2.
Slika 2.3: Povezava krmilnika eProDas-Rob1 z računalnikom
(a) (b) (c)
Slika 2.4: USB-vodnik (a), programator eProDas-FTDI2 (b) in SPI-vodnik (c)
2.2 Programsko okolje Bascom
Za potrebe programiranja uporabljamo brezplačno različico programa Bascom AVR DEMO,
ki ga lahko presnamemo s spletnega mesta http://www.mcselec.com. Pri brezplačni demo
različici je omejitev samo ta, da prevedena koda ne sme biti večja od 4 KB, kar zadostuje
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
6
našim potrebam. Programski ukazi v programu Bascom temeljijo na programskem jeziku
BASIC, ki je enostaven in razumljiv tudi za začetnike, vgrajeno pa ima tudi zelo pregledno
sprotno pomoč (help). Pomembna lastnost je tudi ta, da nam program zapisan v programu
Bascom omogoča avtonomno delovanje robota (offline komunikacijo). Ko program
prenesemo na mikrokrmilnik, lahko povezavo med računalnikom in krmilnikom prekinemo,
saj krmilnik deluje samostojno. Kot sem že omenil, lahko samostojno deluje celo sam
mikrokrmilnik, ki ga predhodno sprogramiramo s pomočjo krmilnika eProDas-Rob1in ga nato
samostojno napajamo. Čeprav program Bascom ne deluje po načelu WYSIWYG (What You
See Is What You Get), nam vseeno omogoča spremljanje poteka izvajanja programa
(debugger), kar nam olajša iskanje napak v že zapisanem programu.
2.3 Elektronske komponente
Krmilnik eProDas-Rob1 z vso pripadajočo opremo in programsko okolje Bascom nista dovolj
za uporabnost nove konstrukcijske sestavljanke.
2.3.1 Servomotor
Za izvedbo obeh vaj, zapornice in mobilnega robota, ki ju bom predstavil v diplomskem delu,
potrebujemo elektromotorje. Ker imajo navadni elektromotorji vgrajene krtačke, ki zaradi
vrtenja v ohišju motorčka povzročajo tudi iskrenje in lahko tako poškodujejo vezje na
krmilniku eProDas-Rob1, je priporočljivo uporabljati navadne servomotorje (slika 2.5), ki jih
lahko kupimo v modelarskih in drugih tehničnih trgovinah ali prek spleta. Te servomotorje
uporabljajo tako v industriji kot v modelarstvu, zato je zaradi množične proizvodnje njihova
cena primerno nizka [11].
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
7
Slika 2.5: Servomotor
Za izvedbo vaje zapornice potrebujemo navaden servomotor, s katerim lahko zelo natančno
nastavimo oziroma spremljamo njegov položaj oziroma položaj vrteče se gredi. Zanj je
značilno, da končno gred motorja premika le v obsegu 180° (od –90° do +90°). Zaradi že
vgrajenih reduktorjev se odlikujejo po odličnih navorih. Poleg servomotorja dobimo v paketu
tudi več različnih nastavkov, kot sta dvo- in štirikraki nastavek, ki ju bomo z majhno
predelavo uporabljali tudi pri novi sestavljanki.
Motor za priklop potrebuje tri priključke, dva za napajanje (+, –) in priključek za servosignal.
Iz servomotorja vodijo tri žice (v mojem primeru črna, rdeča in rumena). Eno moramo
priključiti na negativni priključek GND (črna), drugo na pozitivni priključek +5 V (rdeča),
tretjo pa moramo priključiti za servosignal, ki je namenjen pošiljanju impulzov iz vmesnika
na servomotor (rumena). Kot je prikazano na sliki 2.6, je vmesnik eProDas-Rob1 z izhodi
TTL (od D0 do D7) popolnoma prilagojen vtiču servomotorja.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
8
Slika 2.6: Priklop servomotorja na TTL-izhode krmilnika eProDas-Rob1
2.3.2 Predelani servomotor
Za izvedbo vaje mobilni robot potrebujemo pogonske motorje, ki so večinoma dragi in
nimajo reduktorja, zato največkrat tudi niso uporabni. Zaradi cenovne ugodnosti je
priporočljivo uporabiti servomotor in ga predelati v navaden enosmerni motor z reduktorjem
[11]. Postopek predelave je po korakih opisan na spletnem naslovu www.pef.uni-
lj.si/narteh/robteh/Projekti/Servos/Predelava%20servo-motorja-2.doc.
Pri razumevanju delovanja mobilnega robota, ki samostojno sledi temni črti, je odločilnega
pomena predvsem enosmerni elektromotor, ki je v našem primeru kar predelani servomotor
(slika 2.7). Motor za priklop potrebuje dva priključka, enega za pozitivno napetost in drugega
za negativno napetost. Iz servomotorja vodita dve žici (v mojem primeru modra in oranžna).
Eno lahko priključimo na pozitivni priključek +5 V (oranžno), drugo na negativni priključek
GND (modro), lahko pa predelani servomotor priključimo tudi obratno – eno na pozitivni
priključek GND (oranžno), drugo na negativni priključek +5 V (modro). Za enosmerne
elektromotorje je značilno, da je smer vrtenja njihove gredi odvisna od smeri toka, torej od
polaritete priključkov vira napetosti. Predelana servomotorja lahko za potrebe delovanja
mobilnega robota priključimo na močnostne izhode (D0, D1, D2 in D3), tako da lahko
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
9
krmilimo vsak motor posebej. Kot je prikazano na sliki 2.8, moramo za pravilno delovanje
mobilnega robota pravilno priklopiti priključke obeh predelanih servomotorjev.
Slika 2.7: Predelani servomotor
Slika 2.8: Priklop obeh servomotorjev na krmilnik eProDas-Rob1
2.4 Svetlobni senzor
Senzor, ki mu pogovorno rečemo tudi čutilo ali tipalo, deluje po načelu zaznavanja svetlobe.
Fotodioda, ki jo uporabljajo tudi za svetlobne senzorje, ima v primerjavi s fotouporom boljšo
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
10
odzivnost, vendar je za delovanje mobilnega robota za svetlobni senzor dovolj uporabiti
fotoupor (slika 2.9). Fotoupor je nelinearni upor, katerega upornost je odvisna od osvetljenosti
[13].
Slika 2.9: Fotoupor
Fotoupor je najpreprosteje vezati v delilnik napetosti [14], in sicer ga vežemo zaporedno z
referenčnim uporom (slika 2.10 a). Tako ima večjo upornost, ko je zatemnjen, in manjšo, ko
je osvetljen. Za potrebe mobilnega robota je smiselno fotoupor vezati tako (slika 2.10 b), da je
prirejen za TTL-vhode (A4 do A7) krmilnika eProDas-Rob1 (slika 2.11).
(a) [14] (b)
Slika 2.10: Shema vezave fotoupora z referenčnim uporom (a) in spajkano vezje fotoupora (b)
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
11
Slika 2.11: Priklop fotoupora na krmilnik eProDas-Rob1
2.5 Gradniki konstrukcijske sestavljanke
Poleg zgoraj opisanega za celotno sestavljanko potrebujemo še sestavne elemente ali
gradnike, ki so načrtno narejeni iz materialov, ki jih lahko kupimo v najbližji tehnični ali
modelarski trgovini. Tako lahko učitelji kot tudi učenci ves potreben material za izdelavo
novih gradnikov kupijo v neposredni bližini šole oziroma v okolju, kjer bodo uporabljali
sestavljanko. Gradniki so iz dveh vrst materialov, lesa in umetne snovi penjenega PVC.
Konstrukcijske palice so iz lesa smreke in balse – smreka (slika 2.12 a) ima gostoto 430
kg/m3, medtem ko ima balsa (slika 2.12 b) gostoto 130 kg/m
3 [15]. Zaradi različne gostote in s
tem različne teže (pri enako oblikovanih gradnikih) sta zaradi dobrih obdelovalnih lastnosti
zelo primerni za mešano uporabo. Smrekove palice uporabljamo večinoma za osnovne,
nosilne konstrukcije, palice iz balse pa za dodatne, nenosilne dele konstrukcije. Obe vrsti lesa
lahko zelo dobro oblikujemo, vendar sem imel pri balsi zaradi mehkosti nekaj težav z
razcefranostjo izvrtin. To lahko popravimo s krogelnimi pilami, s katerimi zgladimo površino
samega obdelovanca. Lepše oblikovane palice dobimo takrat, če izvrtine izžgemo z laserjem
(slika 2.13). Na pogled je gradnik smrekove palice zelo podoben gradniku palice iz balse,
razlika je le v teži in mehkosti samega materiala. Ker sem v okviru diplomskega dela sam
izdelal vse gradnike, sem jih za lažje prepoznavanje tudi poimenoval. Ime je sestavljeno iz
besede stick in številke, ki sledi in predstavlja število izvrtin na eni ploskvi. Tako se palici na
sliki 2.13 imenujeta stick-20.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
12
(a) (b)
Slika 2.12: Smrekova palica (a) in palica iz balse (b)
Slika 2.13: Gradniki palic oblikovani z laserjem (imenovani stick-20)
Za potrebe mobilnega robota sem izdelal tudi kolo, ki ima izvrtini premera 3 mm in povrtino
premera 10 mm popolnoma prilagojene štirikrakemu nastavku, ki je del kompleta
servomotorja. Kolo je narejeno iz smrekove valjaste palice premera 50 mm (slika 2.14).
Slika 2.14: Leseno kolo premera 50 mm
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
13
Konstrukcijski sestavni elementi, s katerimi skupaj spojimo sestavne palice in elektronske
komponente, so izdelani iz umetne snovi oziroma iz penjenega PVC, ki ga že vrsto let
uporabljajo pri rednem pouku tehnike in tehnologije, zato je tako učiteljem kot učencem zelo
dobro poznan. Poleg tega ga lahko zelo dobro oblikujemo z osnovnimi postopki obdelave.
V okviru diplomskega dela sem sam izdelal te gradnike in jih zaradi lažjega prepoznavanja
tudi poimenoval. Ime je sestavljeno iz besede sercon in črke, ki sledi in predstavlja obliko
samega sestavnega gradnika. Oblika in izvrtine so popolnoma prilagojene sestavnim palicam
ter elektronskim komponentam (servomotorju, nastavkom …). Na sliki 2.15 a je prikazan
poseben sestavni element imenovan sercon-C, na sliki 2.15 b pa poseben sestavni element
imenovan sercon-I.
(a) (b)
Slika 2.15: Sestavni element sercon-C (a) in sestavni element sercon-I (b)
Za konstrukcijsko sestavljanko potrebujemo tudi vezne elemente. Uporabil sem navadne
šestrobne vijake M5 s 35-milimetrskim desnim navojem s pripadajočimi šestrobnimi
maticami ter vijake z lečasto glavo in križno zarezo z 10-milimetrskim in 15-milimetrskim
desnim navojem ter pripadajoče šestrobne matice (slika 4.16 a). Za sestavo celotne
konstrukcije potrebujemo tudi orodje, in sicer navadni vijač, križni vijač ter navadni šestrobni
natični ključ premera 8 mm (slika 2.16 b).
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
14
(a) (b)
Slika 2.16: Šestrobni vijaki s pripadajočimi maticami (a) ter natični ključ in vijača (b)
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
15
3 KOMERCIALNE KONSTRUKCIJSKE SESTAVLJANKE
V slovenskih osnovnih šolah se učitelji odločajo za nakup opreme različnih proizvajalcev,
vendar ima večina šol komplete znamk Lego ali Fischertechnik. Tako Fischertechnik kot
Lego ponujata pestro izbiro konstrukcijskih kompletov, s katerimi lahko sestavimo enostavne
ali zelo dovršene konstrukcijske modele. Za kratek opis obeh sem si pri Fischertechniku izbral
pogosto uporabljeno zbirko Fischertechnik Profi E-Tec, pri Legu pa zbirko Lego Mindstorms
NXT.
3.1 Sestavljanka Fischertechnik Profi E-Tec
S sestavljankami Fischertechnik (priloga 1) lahko sestavljamo modele, ki realistično
prikazujejo delovanje robotov oziroma strojev [16]. Sestavljanka Fischertechnik Profi E-Tec
(slika 3.1) vsebuje sestavne gradnike, elektromotorje, različne senzorje, lučke in modul E-
TECH, v katerem je že vpisanih 8 različnih programov za krmiljenje. Za zahtevnejše
uporabnike je na voljo tudi vmesnik s programsko opremo. Vse to zbirko zelo podraži.
Učenci, študenti in raziskovalci lahko s pomočjo takšne sestavljanke pred končno realizacijo
projektov zelo dobro preizkusijo delovanje konstrukcijskih modelov. Tako sestavni gradniki
kot vključujoča oprema s krmilnikom so omejeni na združljivost le-tega znotraj same
sestavljanke, kar pomeni, da gradnikov, senzorjev in krmilja ne moremo uporabljati z
dopolnjevanjem katere druge komercialne sestavljanke. Sami gradniki, ki so oblike kvadra, so
popolnoma unikatno oblikovani in jih lahko spajamo na vseh šestih ploskvah le z gradniki iz
te zbirke. Prav tako je uporaba krmilnika iz zbirke Fischertechnik omejena zgolj na samo
zbirko.
Slika 3.1: Zbirka Fischertechnik Profi E-Tec [16]
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
16
3.2 Lego Mindstorms
S sestavljankami Lego (priloga 2) se otroci v slovenskih šolah srečujejo že v predšolskem
izobraževanju. Uporaba teh kock je zelo pogosta tudi v prvi in v dveh tretjinah druge triade,
saj so zaradi kakovostnih gradnikov uporabne več let in jih lahko brez težav uporabljamo
znotraj posameznih zbirk Lega. Pri izbirnem predmetu robotika v tehniki v slovenskih šolah
večinoma uporabljajo komplet Lego Mindstorms NXT (slika 3.2) [17]. Zbirka vsebuje veliko
kosov unikatnih kock Lego, s katerimi lahko sestavimo kar nekaj zanimivih modelov. Ker so
kocke, drugi gradniki in vmesnik unikatno oblikovani, smo tudi pri tej zbirki omejeni zgolj na
uporabo njenih sestavnih delov. Tako imamo tudi pri tej tako kot pri zbirki Fishertechnik
težavo, da vmesnika in gradnikov ne moremo združevati s komponentami preostalih zbirk.
Slika 3.2: Zbirka Lego Mindstorms NXT [17]
3.3 Prednosti in slabosti zbirk Fischertechnik Profi E-Tec in Lego Mindstorms
NXT
Obe zbirki sta zelo dovršeni, saj so tako gradniki kot preostali sestavni deli in material
izdelani zelo kakovostno. Obe imata dobro podporo pri razvoju in sami prodaji ter sta zaradi
razširjenosti tako po svetu kot tudi v Sloveniji zelo primerni za različna tekmovanja v
robotiki. Vsaka zbirka ponuja tudi svojo programsko opremo in podporo, vendar so ta
programska okolja tako specifična, da njihova uporaba učencu ne nudi realnega vpogleda v
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
17
svet elektronike in konstruktorstva. Pri obeh zbirkah so sestavni deli in gradniki unikatno
oblikovani, kar učencu ponovno ne prikazuje realne uporabe pri gradnji pravih naprav in
robotov. Za sestavo dveh gradnikov iz omenjenih zbirk ne potrebujemo posebnih veznih
elementov oziroma vijakov, ki jih uporabljamo v realnem svetu, ampak so gradniki
oblikovani tako, da je ena ploskev prilagojena drugi ploskvi gradnika in ju lahko spojimo na
klik. Pri sestavljanki Fischertechnik imajo enosmerni elektromotorji sicer dva priključka,
zaradi česar zbirka omogoča vezavo dveh žičk. Učencem lahko prikažemo delovanje tega
motorja tako, da menjavamo polariteto na priključkih motorja(vrtenje gredi motorja). Tudi
uporaba drugih elektronskih sestavnih delov omogoča, da lahko te elektronske komponente
vežemo na druge krmilnike – na primer na eProDas-Rob1, ki so ga razvili prav za takšne
potrebe. Zelo dovršena zbirka Lego zaradi unikatnosti ne dopušča ničesar od tega, saj so celo
priključki elektronskih komponent čisto posebej oblikovani in posledično nezdružljivi z
drugimi krmilniki. To je mogoče doseči samo tako, da vezne žice prerežemo in pustimo samo
žičke ter tako omogočimo uporabo komponent Lego celo na krmilniku eProDas-Rob1, vendar
so potem za samo zbirko neuporabne.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
18
4 KONSTRUKCIJSKE NALOGE
4.1 Zapornica
Za sestavo konstrukcije zapornice, ki bi jo lahko s pomočjo vezja in zapisanega programa
krmilili, dvigali in spuščali, si pomagamo s predhodno izrisanimi in konstruiranimi sestavnimi
deli konstrukcije, ki so prikazani v 3D-tehniki v prostodostopnem programu Google Sketch
Up.
Sestavljeno konstrukcijo zapornice sem predhodno izrisal v prostodostopnem 3D-risarskem
programu Google Sketc Up (priloga 3), ki ga lahko brezplačno prenesemo s spleta in
preprosto naložimo na računalnik. V programu sem izrisal posamezne dele konstrukcijske
sestavljanke in jih nato tudi sestavil (slika 4.1).
Slika 4.1: Zapornica
S pomočjo programa Google Sketch Up lahko telo obračamo in vrtimo v vseh treh dimenzijah
(x, y, z). Ker je grafika vektorska, lahko posamezne dele sestavljanke poljubno približamo
oziroma povečamo ter tako še bolj poudarimo pomembne spojne dele konstrukcije. Tako
lahko približamo in poudarimo položaj ter število šestrobnih vijakov M5 s 35-milimetrskim
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
19
desnim navojem in pripadajočimi šestrobnimi maticami, ki jih potrebujemo za sestavo
konstrukcije (slika 4. 2).
Slika 4.2: Označenih 8 šestrobnih vijakov M5 s pripadajočimi šestrobnimi maticami
V programu lahko prikažemo, koliko vijakov z lečasto glavo in križno zarezo z 10-
milimetrskim desnim navojem ter pripadajočih matic in na katerih spojnih mestih jih
potrebujemo za sestavo konstrukcije (slika 4.3).
Slika 4.3: Označeni 4 vijaki z lečasto glavo in križno zarezo ter pripadajoče šestrobne matice
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
20
Za sestavo zapornice tako potrebujemo 5 palic, in sicer 1 par smrekovih palic s šestimi
izvrtinami (slika 4.4 a), 1 par smrekovih palic z osmimi izvrtinami (slika 4.4 b) ter eno
smrekovo palico z desetimi izvrtinami (slika 4.5). Če uporabimo daljšo zaporno palico, je
zaradi nižje teže priporočljivo uporabiti palico iz balse s petnajstimi izvrtinami (slika 4.6).
(a) (b)
Slika 4.4: Palici s šestimi izvrtinami (a) in palici z osmimi izvrtinami (b)
Slika 4.5: Smrekova palica z desetimi izvrtinami
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
21
Slika 4.6: Palica iz balse s petnajstimi izvrtinami
Prav tako za zbirko potrebujemo posebni vezni element imenovan sercon-I (slika 4.7) in
posebni vezni element imenovan sercon-C (slika 4.8) iz penjenega PVC.
Slika 4.7: Sestavni del sercon-I
Slika 4.8: Sestavni del sercon-C
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
22
Za delovanje zapornice potrebujemo tudi nepredelan servomotor (slika 4.9), ki ima tri
priključke in vrteči se rotor, na katerega priključimo oziroma nataknemo štirikraki propeler
(slika 4.10). Iz servomotorja vodijo tri žice (črna, rdeča in rumena). Eno moramo priključiti
na negativni priključek GND (črno), drugo na pozitivni priključek +5 V (rdečo), tretja pa
mora biti na priključku, ki je namenjen pošiljanju impulzov iz vmesnika v servomotor
(rumena).
Slika 4.9: Nepredelan servomotor
Slika 4.10: Štirikraki nastavek (propeler) za servomotor z izvrtinami premera 3 mm
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
23
Ko v prostodostopnem programu Google Sketch Up izrišemo celotno konstrukcijo, lahko
enostavno sestavimo konstrukcijo zapornice.
Za izvedbo vaje zapornice potrebujemo (slika 4.11): nepredelan servomotor, 2 palici s šestimi
utori premera 5 mm, 2 palici z osmimi utori premera 5 mm, 1 palico z desetimi utori premera
5 mm, 8 šestrobnih vijakov M5 s 35-milimetrskim desnim navojem ter osmimi pripadajočimi
maticami, 4 vijake z lečasto glavo in križno zarezo ter štiri pripadajoče šestrobne matice, 2
posebna dela iz penjenega PVC imenovana sercon-C in sercon-I ter predelan dvokraki
nastavek (propeler) za servomotor z izvrtinami premera 3 mm. Pri sestavljanju potrebujemo
tudi manjši križni vijač in šestrobni natični ključ premera 8 mm.
Slika 4.11: Konstrukcijski material za izgradnjo zapornice
Najprej sestavimo ogrodje (slika 4.12), na katerega lahko položimo vmesnik eProDas-Rob1,
ki nam za celotno konstrukcijo zapornice predstavlja tudi delno obtežitev, ki je pomembna
zato, da se zapornica ne premika ali celo prevrne. Premično zaporno palico sestavimo z
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
24
dvokrakim nastavkom, vijakoma z lečasto glavo in križno zarezo ter pripadajočima
šestrobnima maticama. Oboje privijemo na poseben penjen PVC-del sercon-I in z vijaki M5
pritrdimo na palico z desetimi utori (slika 4.13). Nato na nepredelan servomotor z vijakoma z
lečasto glavo in 10-milimetrskim desnim navojem ter pripadajočima maticama privijemo
posebni PVC-del sercon-C (slika 4.14). Na to leseno konstrukcijo, sestavljeno iz dveh parov
različno dolgih smrekovih palic, prevrtanih z luknjami premera 15 mm in spojenih s
šestrobnima vijakoma M5 s 35-milimetrskim desnim navojem in pripadajočima maticama ter
posebnim penjenim PVC delom sercon-C, privijemo nepredelan servomotor (slika 4.15).
Slika 4.12: Osnovno ogrodje
Slika 4.13: Zaporna premična palica
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
25
Slika 4.14: Servomotor zapornice
Slika 4.15: Konstrukcija zapornice
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
26
Ko sestavimo ogrodje, nanj položimo vmesnik eProDas-Rob1 in na rotor servomotorja
pritrdimo še dvokraki propeler, na katerega smo s pomočjo vmesnega PVC-dela sercon-I
pritrdili palico z desetimi izvrtinami (slika 4.16 in slika 4.17). Vmesnik eProDas-Rob1, ki ga
napaja adapter (+7,5 V), preko LPT-priključka in USB-vodnika priključimo na prenosni
računalnik ter tako s pomočjo programa Bascom nanj prenesemo program (slika 4.16 in slika
4.18).
Slika 4.16: Sestavljeno ogrodje z baterijskim napajanjem
Slika 4.17: Ogrodje zapornice z vmesnikom eProDas-Rob1 in baterijskim napajanjem
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
27
Celotno sestavljeno konstrukcijo zapornice z vmesnikom lahko priključimo na sprotno
napajanje +7,5 V ali na baterijsko napajanje +9 V (slika 4.17). Pred tem smo na
mikrokrmilnik vmesnika preko USB-vodnika, povezanega z računalnikom, prenesli program
(slika 4.18), ki omogoča, da s pritiskom na tipko T1 (B0) zapornico postavimo v položaj
odprte zapornice (dvignjena zapornica) (slika 4.19 ) in s pritiskom na tipko T2 (B1) v položaj
zaprte zapornice (spuščena zapornica) (slika 4.20).
Slika 4.18: Prenos programa na mikrokrmilnik vmesnika
Slika 4.19: Dvignjena zapornica
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
28
Slika 4.20: Spuščena zapornica
Za delujočo zapornico (slika 4.17) poleg konstrukcijskega materiala za izgradnjo potrebujemo
tudi vmesnik in sprotno ali samostojno napajanje le-tega (slika 4.21). Za izvedbo zgornjih
manevrov zaženemo program BASCOM-AVR, v katerega vnesemo ukaze za krmiljenje
vmesnika. Zapisani program preko USB-vodnika prenesemo na vmesnik (slika 4.18).
Programiranje je prilagojeno potrebam zapornice in je zapisano na naslednji strani (priloga 4).
Slika 4.21: Kosovnica za sestavljanko zapornice
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
29
Program:
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
30
Kot prikazuje slika 4.22, moramo na tripinski priključek z oznako D0 priključiti nepredelan
servomotor, tako da je črna žička na mestu GND. Ker smo za napajanje vmesnika uporabili
baterijski vir napetosti, moramo s pozitivnega pola baterije priviti žičko na vmesniku na vhod
POW, z negativnega pola baterije pa na sosednji vhod GND.
Slika 4.22: Priključki na vmesniku
4.2 Mobilni robot
Pri sestavi konstrukcije oziroma modela mobilnega robota, ki ponazarja avtomobil, ki bi ga
lahko s pomočjo vezja, senzorja in zapisanega programa krmilili za samostojno vožnjo po
začrtani poti (črna črta na svetli podlagi), si pomagamo s predhodno izrisanimi in
konstruiranimi sestavnimi deli konstrukcije, ki so prikazani v prostodostopnem programu
Google Sketch Up.
Sestavljeno konstrukcijo oziroma model mobilnega robota sem predhodno izrisal v
prostodostopnem 3D-risarskem programu Google Sketc Up (priloga 3), ki ga brezplačno
prenesemo s spleta in enostavno naložimo na računalnik. V programu sem izrisal posamezne
dele konstrukcijske zbirke in nato s pomočjo izrisanega modela sestavljene konstrukcije
mobilnega robota tudi fizično sestavil konstrukcijo mobilnega robota (slika 4.23).
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
31
Slika 4.23: Mobilni robot
V programu Google Sketch Up lahko telo obračamo in vrtimo v vseh treh dimenzijah (x, y, z).
Ker je grafika vektorska, lahko posamezne dele sestavljanke poljubno približamo oziroma
povečamo ter tako še bolj poudarimo pomembne spojne dele konstrukcije. Tako lahko
približamo in poudarimo, koliko in na katerih spojnih mestih potrebujemo za sestavo
konstrukcije šestrobnih vijakov M5 s 35-milimetrskim desnim navojem in pripadajočih
šestrobnih matic (slika 4.24).
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
32
Slika 4.24: Označenih 9 šestrobnih vijakov M5 s pripadajočimi šestrobnimi maticami
Prikažemo lahko tudi, koliko in na katerih spojnih mestih potrebujemo za sestavo konstrukcije
vijakov z lečasto glavo in križno zarezo z 10-milimetrskim desnim navojem s pripadajočimi
maticami (slika 4.25).
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
33
Slika 4.25: Označeni 4 vijaki z lečasto glavo in križno zarezo ter pripadajoče šestrobne matice
Prikažemo lahko še, koliko in na katerih spojnih mestih potrebujemo za sestavo konstrukcije
vijakov z lečasto glavo in križno zarezo s 15-milimetrskim desnim navojem ter pripadajočimi
maticami (slika 4.26).
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
34
Slika 4.26: Označeni 4 vijaki z lečasto glavo in križno zarezo s 15-milimetrskim desnim navojem ter pripadajoče
šestrobne matice
Prikažemo lahko tudi, da potrebujemo za sestavo 5 palic, in sicer 1 par smrekovih palic s
šestimi izvrtinami (slika 4.27 a), 1 par smrekovih palic z osmimi izvrtinami (slika 4.27 b) ter
eno smrekovo palico s štirimi izvrtinami (slika 4.28).
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
35
(a) (b)
Slika 4.27: Smrekovi palici s šestimi izvrtinami (a) in smrekovi palici z osmimi izvrtinami (b)
Slika 4.28: Smrekova palica s štirimi izvrtinami
Poleg tega za zbirko potrebujemo tudi posebna nastavka imenovana sercon-C iz penjenega
PVC (slika 4.29).
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
36
Slika 4.29: Sestavna dela sercon-C
Za delovanje mobilnega robota potrebujemo tudi predelana servomotorja (slika 4.30), ki v
osnovi delujeta kot navadna enosmerna elektromotorja. Vsak izmed predelanih servomotorjev
ima po dva priključka in vrteči se rotor, na katerega priključimo oziroma nataknemo štirikraki
nastavek (propeler) za servomotor z izvrtinami premera 3 mm, ki je z vijakoma z lečasto
glavo in križno zarezo s 15-milimetrskim desnim navojem ter pripadajočima šestrobnima
maticama spojen z valjastim kolesom (slika 4.31). Iz servomotorja vodita dva vodnika
(oranžen in moder), od katerih moramo enega priključiti na negativni priključek GND,
drugega pa na izhod (pin), ki je namenjen pošiljanju impulzov iz vmesnika v servomotor.
Lahko naredimo tudi tako, da oba priključimo na izhoda vmesnika.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
37
Slika 4.30: Predelan servomotor (kot navaden enosmerni elektromotor)
Slika 4.31: Štirikraki nastavek (propeler) za servomotor z izvrtinami premera 3 mm
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
38
Ko izrišemo celotno konstrukcijo v prostodostopnem programu Google Sketch Up, je sestava
naše konstrukcije mobilnega robota enostavnejša.
Za izvedbo vaje mobilni robot potrebujemo (slika 4.32): predelan servomotor (enosmerni
elektromotor), 2 palici s šestimi utori premera 5 mm, 2 palici z osmimi utori premera 5 mm, 1
palico s štirimi utori premera 5 mm, devet šestrobnih vijakov M5 s 35-milimetrskim desnim
navojem ter osmimi pripadajočimi maticami, štiri 10-milimetrske vijake z lečasto glavo in
križno zarezo ter štiri pripadajoče šestrobne matice, štiri 15-milimetrske vijake z lečasto glavo
in križno zarezo ter štiri pripadajoče šestrobne matice, 2 posebna dela iz PVC imenovana
sercon-C in predelana štirikraka nastavka (propeler) za servomotor z izvrtinami premera 3
mm ter dve leseni valjasti kolesi. Pri sestavljanju potrebujemo tudi manjši križni vijač in
šestrobni natični ključ premera 8 mm.
Slika 4.32: Konstrukcijski material za izgradnjo zapornice
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
39
Najprej sestavimo ogrodje (slika 4.33), na katerega nato položimo vmesnik eProDas-Rob1, ki
nam za celotno konstrukcijo mobilnega robota predstavlja tudi delno obtežitev, da ima
mobilni robot dober oprijem s podlago, po kateri se premika. Nato na predelana servomotorja
z vijakoma z lečasto glavo z 10-milimetrskim desnim navojem ter pripadajočima maticama
privijemo posebna PVC-dela sercon-C (slika 4.34). Z vijakoma z lečasto glavo in 15-
milimetrskim desnim navojem ter pripadajočima maticama spojimo tudi štirikraki nastavek
(propeler) za servomotor z izvrtinami premera 3 mm in valjasti kolesi (slika 4.34). Na to
leseno konstrukcijo, sestavljeno iz dveh parov različno dolgih smrekovih palic, prevrtanih z
luknjami premera 15 mm, in spojeno s šestrobnima vijakoma M5 s 35-milimetrskim desnim
navojem in pripadajočima maticama, ter palico s štirimi izvrtinami, ki služi za ravnotežje
celotne konstrukcije, privijemo predelana servomotorja ter nanju pritrdimo sestavljeni kolesi
(slika 4.35).
Slika 4.33: Osnovno ogrodje
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
40
Slika 4.34: Osnovni sestavi konstrukcije mobilnega robota
Slika 4.35: Osnovno ogrodje s servomotorjema in kolesoma
V nadaljevanju skozi sprednje izvrtine na palici napeljemo žičke od servomotorjev ter jih
povežemo z izhodi C0, C1, C2 in C3 na vmesniku (slika 4.36). Modro žičko desnega kolesa
povežemo z vhodom C0, oranžno žičko desnega kolesa z vhodom C1. Modro žičko levega
kolesa povežemo z vhodom C3, oranžno žičko levega kolesa z vhodom C2. Skozi sprednji
sredinski izvrtini na palici napeljemo svetlobni senzor, ki mora segati čim bližje podlagi, po
kateri se bo premikal mobilni robot.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
41
Slika 4.36: Priključitev servomotorjev in svetlobnega senzorja
Na koncu dodamo vir napetosti, ki je lahko sprotno napajanje +7,5 V ali baterijsko napajanje
+9 V (slika 4.37). Ker smo za napajanje vmesnika uporabili baterijski vir napetosti, moramo s
pozitivnega pola baterije žičko na vmesniku priviti na vhod POW, z negativnega pola baterije
pa na sosednji vhod GND (slika 4.38).
Slika 4.37: Baterijsko napajanje
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
42
Slika 4.38: Priključki na vmesniku delujočega mobilnega robota
Predhodno smo na mikrokrmilnik vmesnika preko USB-vodnika, povezanega z računalnikom,
prenesli program (slika 4.18), ki omogoča, da mobilni robot s pomočjo svetlobnega senzorja
odčitava, kdaj je na svetlem (belo) (slika 4.39) ali na temnem (črno) (slika 4.40) območju.
Slika 4.39: Senzor zazna svetlo (belo) podlago
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
43
Slika 4.40: Senzor zazna temno (črno) podlago
Za sestavo delujočega mobilnega robota (slika 4.38) poleg konstrukcijskega materiala za
izgradnjo mobilnega robota potrebujemo tudi vmesnik in sprotno ali samostojno napajanje le-
tega (slika 4.41). Za izvedbo zgornjih manevrov mobilnega robota zaženemo program
BASCOM-AVR, v katerega vnesemo ukaze za krmiljenje vmesnika. Zapisani program preko
USB-vodnika prenesemo na vmesnik (slika 4.18). Programiranje je prilagojeno potrebam
mobilnega robota, ki sledi črni črti, in je zapisano na strani 45 (priloga 4).
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
44
Slika 4.41: Kosovnica za sestavljanko mobilnega robota
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
45
Program:
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
46
5 TEHNOLOGIJA IZDELAVE GRADNIKOV
KONSTRUKCIJSKE SESTAVLJANKE
5.1 Izdelava posameznih gradnikov
Za izdelavo konstrukcijske zbirke sem uporabil palice iz lesa balse in smreke kvadratnega
preseka 15 x 15 mm, ki so dolge 1 m in jih lahko kupimo v katerikoli modelarski trgovini.
Nato sem jih razrezal na primerne dolžine 225 mm ter s pomočjo risalnega orodja (svinčnik,
kotno ravnilo, geotrikotnik …) izrisal srednjico in na srednjici na razdalji vsakih 15 mm
označil in zatočkal mesta, kjer sem naredil izvrtine premera 5 mm (slika 5.1).
Slika 5.1: Vrtanje izvrtin premera 5 mm
Iz večjih kosov umetne mase debeline 3 mm (penjeni PVC) sem z vibracijsko žago izrezal
primerne kose širine 15 mm in dolžine 225 mm (slika 5.2 a). Na te palice sem s pomočjo
osnovne geometrije zarisal in zatočkal mesta, kjer sem naredil izvrtine premera 5 mm (slika
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
47
5.2 b). Pri vrtanju sem moral paziti predvsem na intenzivnost pritiska svedra na samo plastiko,
saj lahko ob prevelikem pritisku takšen kos plastike hitro poči.
(a) (b)
Slika 5.2: Rezanje z vibracijsko žago (a) in vrtanje lukenj premera 5 mm (b)
Za konstrukcijsko sestavljanko potrebujemo še dodatne sestavne dele, ki sem jih predhodno
načrtoval v konstruktorskem programu Google Sketch Up 8 in programu CicCAD 2.5. Nato
sem ponovno s pomočjo osnovne geometrije nanesel načrt na večje kose penjenega PVC, iz
katerih sem z vibracijsko žago nato izrezal nove sestavne dele, na katere sem izvrtal še
izvrtine premera 3 mm in 5 mm (slika 5.3 a in b).
(a) (b)
Slika 5.3: Rezanje z vibracijsko žago (a) in končni izdelek (b)
Potrebujemo tudi servomotor (slika 5.4 a), ki ima (že ob nakupu) priložene sestavne oz.
dodatne dele ali nastavke. Štirikraki nastavek, ki ga pritrdimo na rotor motorja in na del, ki ga
želimo vrteti, ima industrijske izvrtine premera 1,5 mm, medtem ko sem za svojo
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
48
konstrukcijsko zbirko potreboval na vsakem izmed štirih krakov le eno izvrtino premera 3
mm (slika 5.4 b).
(a) (b)
Slika 5.4: Nepredelan servomotor (a) in štirikraki nastavek z izvrtinami premera 3 mm (b)
Poleg sestavnih delov konstrukcijske zbirke, ki sem jih izdelal sam in so nastale na podlagi
mojih idej, sem za zbirko potreboval tudi vezne elemente, ki sem jih kupil v najbližji tehnični
trgovini z orodjem. Tako sem za vezne sestavne člene uporabil vijake premera 3 mm in 5 mm
ter dolžine 10 mm, 15 mm, 35 mm in 50 mm. V zbirki potrebujemo še šestrobne vijake M5 z
desnim navojem dolžine 35 mm, vijake M5 z desnim navojem dolžine 50 mm in pripadajoče
šestrobne matice ter vijake z lečasto glavo in križno zarezo M3 z desnim navojem dolžine 10
mm in 15 mm (slika 5.5).
Slika 5.5: Vijaki kot vezni elementi
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
49
Za izdelavo sestavljanke zapornice in mobilnega robota sem potreboval palice dolžin 90 mm,
120 mm in 150 mm.
V programu CiciCad 2.5 načrtujemo in kotiramo (priloga 5), s prostodostopnim programom
Google Sketch Up pa konstrukcijske dele načrtamo v 3D-tehniki, in sicer najprej narišemo
model palice, katere kvadrat je 15 x 15 mm in meri v dolžino 90 mm, 120 mm in 150 mm. Na
palicah izvrtamo luknje premera 5 mm, pri čemer so središča izvrtin enakomerno
porazdeljena po celotni palici v razmiku 15 mm. Na slikah 5.6, 5.7 in 5.8 so prikazani izrisi
palic dolžin 90 mm, 120 mm in 150 mm v programu Google Sketch Up.
Slika 5.6: Izris konstrukcijske palice dolžine 90 mm
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
50
Slika 5.7: Izris konstrukcijske palice dolžine 120 mm
Slika 5.8: Izris konstrukcijske palice dolžine 150 mm
Na slikah 5.9, 5.10 in 5.11 je prikazan načrt tehnične risbe s kotiranjem v programu CiciCad
2.5.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
51
Slika 5.9: Tehnična risba s kotiranjem za palico dolžine 90 mm
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
52
Slika 5.10: Tehnična risba s kotiranjem za palico dolžine 120 mm
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
53
Slika 5.11: Tehnična risba s kotiranjem za palico dolžine 150 mm
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
54
Pred izdelavo konstrukcijske zbirke narišemo načrt s pomočjo programa CiciCad 2.5, v
katerem načrtujemo in kotiramo, nato v prostodostopnem programu Google Sketch Up
načrtamo konstrukcijske dele v 3D-tehniki. Najprej narišemo model palice, katere kvadrat je
15 x 15 mm in meri v dolžino 225 mm. Na njej izvrtamo 15 lukenj premera 5 mm, središča
izvrtin so enakomerno porazdeljena po celotni palici v razmiku 15 mm. Na sliki 5.12 je
prikazan izris palice dolžine 225 mm v programu Google Sketch Up.
Slika 5.12: Izris konstrukcijske palice dolžine 225 mm
Na sliki 5.13 je prikazan načrt tehnične risbe s kotiranjem v programu CiciCad 2.5.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
55
Slika 5.13: Tehnična risba s kotiranjem za palico dolžine 225 mm
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
56
Za sestavo zbirke zapornice potrebujemo tudi posebne sestavne dele, ki bodo povezovali
posamezne dele med seboj. S pomočjo programa CiciCad 2.5 sem načrtoval in kotiral, s
prostodostopnim programom Google Sketch Up sem konstrukcijske dele načrtal v 3D-tehniki
ter narisal in skonstruiral načrt za izdelavo posebnega dela penjenega PVC, ki bo služil kot
sestavni del za pritrditev štirikrakega propelerja na palico dolžine 150 mm ali 225 mm. Ta del,
ki sem ga poimenoval sercon-I (slika 5.14), je popolnoma prilagojen obliki predelanega
štirikrakega propelerja in njegovim izvrtinam ter palici. Oboje sem potem pritrdil na rotor
servomotorja.
Slika 5.14: Sestavni del sercon-I
Na sliki 5.15 je prikazan načrt tehnične risbe s kotiranjem v programu CiciCad 2.5.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
57
Slika 5.15: Tehnična risba s kotiranjem za sestavni del sercon-I
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
58
V programu CiciCad 2.5 sem načrtoval in kotiral, s prostodostopnim programom Google
Sketch Up sem konstrukcijske dele načrtal v 3D-tehniki. Narisal in skonstruiral sem načrt za
izdelavo posebnega dela iz penjenega PVC, ki bo služil kot sestavni del za pritrditev
servomotorja na del sestavljene konstrukcije. Ta del, ki sem ga poimenoval sercon-C (slika
5.16), je popolnoma prilagojen obliki servomotorja, predvsem njegovim izvrtinam in
izvrtinam na sestavnih palicah.
Slika 5.16: Sestavni del sercon-C
Na sliki 5.17 je prikazan načrt tehnične risbe s kotiranjem v programu CiciCad 2.5.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
59
Slika 5.17: Tehnična risba s kotiranjem za sestavni del sercon-C
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
60
Predelati sem moral tudi štirikraki propeler, ki je v osnovi sestavni del servomotorja. Prirediti
sem ga moral tako, da sem tovarniške izvrtine premera 1,5 mm (slika 5.18) povečal oziroma
povrtal v izvrtine premera 3 mm (slika 5.19). Tako sem lahko nato z vijaki z lečasto glavo in
križno zarezo M3 z desnim navojem, dolžine 10 mm in 15 mm, privil štirikraki nastavek
(propeler) z vmesnim PVC-delom sercon-I na palico dolžine 150 mm ali 225 mm in z
vmesnim delom sercon-C na valjasta lesena kolesa.
Slika 5.18: Štirikraki nastavek (propeler) za servomotor (nespremenjen)
Slika 5.19: Štirikraki nastavek (propeler) za servomotor z izvrtinami premera 3 mm
V prostodostopnem programu Google Sketch Up sem izrisal tudi vijake in matice (slika 5.20),
ki služijo kot vezni elementi. Izrisal sem tudi model servomotorja (slika 5.21), saj lahko tako
učencem prikažemo čim bolj realno skico ali risbo oziroma načrt sestavljanke zapornice. Tako
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
61
bodo učenci s pomočjo načrta v programu Google Sketch Up hitreje razumeli, kako morajo
sestaviti zapornico.
Slika 5.20: Vijaki in matice kot vezni elementi
Slika 5.21: Servomotor
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
62
6 TESTIRANJE
Mednarodna poletna šola robotike in elektronike 2012 (INFIRO)
V sodelovanju z društvom DRTI [6] in Zvezo za tehnično kulturo Slovenije [7] smo na
Mednarodni poletni šoli robotike in elektronike v Rabcu na Hrvaškem preizkusili novo
konstrukcijsko sestavljanko s krmilnikom eProDas-Rob1. Pripravili smo 14 kompletov
sestavljank (slika 6.1), s katerimi lahko sestavimo zapornico ali mobilni robot. V skupini 11
udeležencev, otrok starih med 11 in 17 let, smo v prvih treh dneh tabora spoznali osnove
robotike, preizkusili zmožnosti krmilnika ter sestavili konstrukcijo zapornice in mobilnega
robota (slika 6.2). Udeleženci delavnice robotike so oba modela sestavili po navodilih
mentorja in s pomočjo prikaza v programu Google Sketch Up.
Slika 6.1: Sestav 14 kompletov sestavljank
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
63
Slika 6.2: Sestavljena modela zapornice in mobilnega robota
Zadnja dva dneva delavnic so imeli otroci proste roke pri izgradnji želenih modelov (priloga
6). S pomočjo nas mentorjev so v dveh dneh sestavili dva zelo obsežna projekta. Namen
oblikovanja samo dveh skupin je bil predvsem timsko povezovanje posameznikov znotraj
skupine in avtonomnost izdelave posameznih sklopov modelov končnih konstrukcij. Tako je
skupina štirih otrok sestavila tank z vrtljivo kupolo, ki je samostojno sledil začrtani poti (slika
6.3), druga skupina sedmih otrok pa je sestavila dva mobilna robota, ki sta sledila začrtani
poti, model semaforiziranega križišča in zapornico. Vse skupaj je delovalo kot pametno
križišče, saj sta se mobilna robota ustavljala pri rdeči luči in skozi križišče odpeljala pri
prižgani zeleni luči. Mobilni robot je skozi zapornico lahko zapeljal le, če je na
semaforiziranem križišču gorela zelena luč, kar je pomenilo, da je bila zapornica takrat odprta
(slika 6.4).
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
64
Slika 6.3: Mobilni tank s kupolo
Slika 6.4: Pametno križišče z zapornico in mobilnima robotoma
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
65
7 ZAKLJUČEK
Pri izbirnem predmetu robotika v tehniki lahko učitelj tretjino ur nameni projektu, ki ga
učenci samostojno izberejo glede na svoj nivo znanja in interese. Obe predstavljeni
komercialni zbirki omogočata izdelavo zelo dovršenih in zapletenih konstrukcij oziroma
projektov. Razvita konstrukcijska sestavljanka daje tako učitelju kot učencem nove možnosti
pri snovanju želenih projektov. Nova konstrukcijska sestavljanka je prav tako primerna za
izpeljavo prvih dveh tretjin izbirnega predmeta robotika v tehniki, saj lahko s konstrukcijo
zapornice in mobilnega robota ter z nekaj dodatnimi gradniki zadostimo večini učnih ciljev.
Vsaka zbirka ponuja svojo programsko opremo in podporo, vendar so ta programska okolja
tako specifična, da njihova uporaba učencu ne nudi realnega vpogleda v svet elektronike in
konstruktorstva. Podobno je s pripadajočimi gradniki, saj se spajajo na klik, kar nima veliko
skupnega s spajanjem raznih elementov v realnem konstruktorstvu. Sestavne elemente in
gradnike v novi konstrukcijski sestavljanki spajamo s standardiziranimi vijaki in
pripadajočimi maticami ter natičnimi ključi in vijači. To je pomembno predvsem za učence, ki
se tako spoznajo z uporabo desnosučnega vijaka, ki ga zelo pogosto uporabljamo pri gradnji
robotov in v konstruktorstvu.
Učenci lahko pri izdelavi želenega projekta konstrukcijo popolnoma prilagodijo svojim
potrebam in željam, saj lahko lesene in PVC-gradnike z osnovnimi obdelovalnimi postopki
preprosto obdelajo in preoblikujejo. V pomoč so jim priložene izvorne datoteke
konstrukcijskih načrtov (priloga 5).
Z diplomskim delom sem slovenskemu šolstvu ponudil možnost uporabe alternativne
nekomercialne konstrukcijske sestavljanke, ki je popolnoma združljiva z uporabo vmesnika
eProDas-Rob1, ki so ga že pred leti na Pedagoški fakulteti Univerze v Ljubljani izdelali kot
odprti sistem za krmiljenje (modelov) robotskih sistemov in ga lahko uporabljamo v stalni
povezavi z računalnikom ali samostojno. Sestavljanko lahko dograjujejo in dopolnjujejo tako
učitelji kot tudi učenci. Učenci lahko s pomočjo 3D-modelov, izrisanih v računalniškem
programu Google Sketch Up, brez težav samostojno sestavijo konstrukcijo zapornice in
mobilnega robota.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
66
Sestavljanko smo preizkusili tudi na Mednarodni poletni šoli robotike in elektronike, kjer smo
dobili zelo spodbudne povratne informacije glede uporabnosti in vzdržljivosti. Gradniki in
sestavni deli sestavljanke se pri uporabi na poletni šoli INFIRO niso poškodovali, s čimer smo
dokazali, da je sestavljanka primerna za večkratno uporabo, saj jo lahko vedno znova
sestavimo in razstavimo. To je ključnega pomena za didaktično sestavljanko, ki mora biti
vzdržljiva in uporabna več let.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
67
8 VIRI IN LITERATURA
[1] Kocijančič, S. in drugi. Učni načrt za izbirni predmet Robotika v tehniki.
Ljubljana: Ministrstvo za šolstvo, znanost in šport, 2002.
[2] Lego Mindstorms. http://mindstorms.lego.com/en-
us/default.aspx?icmp=COUSFR31MINDSTORMS (15. 8. 2012).
[3] Fischertechnik. http://www.fischertechnik.de/home.aspx (15. 8. 2012).
[4] Projekt ComLab-2. http://e-prolab.com/si/index.html (15. 8. 2012).
[5] Download Bascom. http://www.mcselec.com/ (10. 8. 2012).
[6] Društvo za razvoj tehniškega izobraževanja. http://www.drti.si/ (22. 6. 2012).
[7] Zveza za tehnično kulturo Slovenije. http://www.zotks.si/www/portal/sl/ (22. 6. 2012).
[8] Splošno o krmilniku eProDas-Rob1 z opremo. http://www.pef.uni-
lj.si/narteh/robteh/splosno_o_opremi.html (18. 6. 2012).
[9] Technical datasheet ATmega16.
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/atmel/2466S.pdf (19. 6. 2012).
[10] Programiranje vmesnika eProDas-Rob1 v programskem okolju BASCOM.
http://www.pef.uni-lj.si/narteh/robteh/Vmesnik-BASCOM/Bascom_course.html (20. 6.
2012).
[11] Predelava servo-motorja v pogonski motor, krmiljen s servo-impulzi . www.pef.uni-
lj.si/narteh/robteh/Projekti/Servos/Predelava%20servo-motorja-2.doc (7. 7. 2012).
[12] ELEKTROTEHNIKA, študijsko gradivo za študente PeF UL. http://www.pef.uni-
lj.si/slavkok/studgrad/ElTeh-2010.pdf (17. 7. 2012).
[13] ELEKTRONIKA 1, študijsko gradivo za študente PeF UL. http://www.pef.uni-
lj.si/slavkok/studgrad/Elektronika1_2010.pdf (17. 7. 2012).
[14] ELEKTRONIKA 2, študijsko gradivo za študente PeF UL. http://www.pef.uni-
lj.si/slavkok/studgrad/Elektronika2.pdf (18. 7. 2012).
[15] Gostota lesa. http://les.bf.uni-lj.si/uploads/media/02_Gostota_in_poroznost_03.pdf
(20. 3. 2012).
[16] Zbirka Fischertechnik Profi E-Tec. http://www.fischertechnik.de/en/Home.aspx (23. 5.
2012).
[17] Zbirka Lego in Mindstorms NXT. http://www.lego.com/en-us/default.aspx (24. 5. 2012).
[18] Željko Gorišek, Mirko Geršak, Vinko Velušček, Tomislav Čop in Ciril Mrak. Sušenje
lesa. Ljubljana: Lesarska založba, 1994.
Nejc Žagar: Razvoj konstrukcijske sestavljanke za izbirni predmet robotika v tehniki
68
[19] Rihtaršič, David, Kušar, Tomaž. Doseganje učnih ciljev pri predmetu robotika v tehniki.
V: Bačnik, Andreja (ur.). Mednarodna multikonferenca Splet izobraževanja in raziskovanja z
IKT - SIRIKT 2012, Kranjska Gora, 21.–24. marec 2012. [Zbornik]. Ljubljana: Arnes, 2012,
str. 1187–1193.
[20] Rihtaršič, David, Kocijančič, Slavko. First steps into robotics based on eProDas
hardware. V: Kocijančič, Slavko (ur.), Kušar, Tomaž (ur.), Rihtaršič, David (ur.).
Computerised laboratory in science and technology education : proceedings. Ljubljana:
Pedagoška fakulteta, 2007, str. 5.
[21] Kocijančič, Slavko, Rihtaršič, David. Poletna šola robotike, integriran pristop k uporabi
IKT v tehniškem izobraževanju. V: Orel, Mojca (ur.). Nova vizija tehnologij prihodnosti :
[zbornik celotnih prispevkov]. Ljubljana: Evropska hiša, 2009, str. 290–298.
http://www2.arnes.si/~morel/zivljenje/Zbornik%20celotnih%20prispevkov%20mednarodne%
20konference%20InfoKomTeh%202009%201.pdf (15. 12. 2012).
[22] 3D-modelirni program. http://www.sketchup.com/intl/en/index.html (7. 2. 2012).
I
9 PRILOGE
Na priloženem DVD najdete mape:
priloga 1: Promocijski material komercialnih zbirk Fischertechnik [FISCHERTECHNIK],
priloga 2: Promocijski material komercialnih zbirk Lego [LEGO],
priloga 3: Izrisan model mobilnega robota in zapornice v programu Google Sketch Up
[SKETCH UP],
priloga 4: Programa zapisana v programskem okolju Bascom [BASCOM],
priloga 5: Načrt tehnične risbe v programu CiciCad [CICICAD],
priloga 6: Slike z Mednarodne poletne šole robotike in elektronike 2012 INFIRO [INFIRO],
priloga 7: Razne slike in videoposnetki [SLIKE IN VIDEO].
Recommended