ΚΕΠΛΗΝΕΤ Ηλείας

Πανελλήνιο Σχολικό Δίκτυο

Το Στέκι των Πληροφορικών

SaferInternet.gr

SafeLine.gr

 

Εφαρμογή Χαρτογράφησης Μονάδων Εκπαίδευσης Ν. Ηλείας

Ενημερωτικό Δελτίο «ΤΠΕ στην Εκπαίδευση» - ΚΕ.ΠΛΗ.ΝΕ.Τ. Ηλείας

25ος Πανελλήνιος Διαγωνισμός Πληροφορικής

2ος Πανελλήνιος Διαγωνισμός Εκπαιδευτικής Ρομποτικής WRO (World Robot Olympiad)

Ημέρα Ασφαλούς Διαδικτύου 2013

Ανακύκλωση Ηλεκτρικών και Ηλεκτρονικών Συσκευών

 

Ιστοσελίδες μονάδων

Αναφορά προβλημάτων

Διαδικτυακά εργαλεία τεχνικού ελέγχου

«Βιονικό Χέρι» από το 1ο Τ.Ε.Ε. Πύργου

Παρουσίαση του έργου «Βιονικό Χέρι»

των Νίκου Αδαμόπουλου και Θανάση Πανόπουλου

imageΤο «Βιονικό Χέρι» είναι ένας ηλεκτρομηχανικός βραχίονας, ελεγχόμενος είτε από Η/Υ είτε από χειριστήριο, που προσομοιάζει τις κινήσεις του ανθρώπινου χεριού. Είναι μια εποπτική κατασκευή που δείχνει αρχές λειτουργίας, υλικά και λογισμικό που χρησιμοποιούνται στη ρομποτική. Το χέρι μπορεί να κινείται πάνω - κάτω, αριστερά - δεξιά και με τα δάχτυλά του να παίζει μελωδίες σε παιδικό πιανάκι.

Το έργο δημιουργήθηκε κατά τη διάρκεια του σχολικού έτους 2005-6 από μαθητές των τομέων Ηλεκτρολογίας και Πληροφορικής με τη βοήθεια και την επίβλεψη των καθηγητών τους Θανάση Πανόπουλου και Νίκου Αδαμόπουλου αντίστοιχα. Η ομάδα του τομέα Ηλεκτρολογίας δημιούργησε την κατασκευή, ενώ η ομάδα του τομέα Πληροφορικής το λογισμικό ελέγχου.

Η χρηματοδότηση του έργου έγινε κατά το μεγαλύτερο μέρος από το πρόγραμμα «Δαίδαλος», στα πλαίσια της πράξης «Ανάπτυξη και Εφαρμογή Προγραμμάτων Επίδειξης και Βράβευσης Εκπαιδευτικών Έργων» Μαθητών των Δημοσίων ΤΕΕ και ΣΕΚ του Γ΄ ΚΠΣ με συγχρηματοδότηση κατά 75% από το Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο και κατά 25% από εθνικούς πόρους.

Το 1ο Τ.Ε.Ε. Πύργου συμμετείχε με το έργο αυτό σε διάφορους σχολικούς διαγωνισμούς και άλλες εκδηλώσεις όπου διακρίθηκε και έλαβε αρκετά βραβεία.

Ηλεκτρομηχανικά μέρη του βιονικού χεριού

Ακολουθεί μία συνοπτική περιγραφή των τμημάτων της ηλεκτρομηχανικής κατασκευής:

Σερβοκινητήρας. Χρησιμοποιείται για την κίνηση του χεριού αριστερά – δεξιά. Είναι ένα ηλεκτρικό μοτέρ από υαλοκαθαριστήρα αυτοκινήτου με γραναζομειωτήρα στροφών που στρέφει τον άξονά του σε επιθυμητή γωνία. Μέσω ηλεκτρονικού κυκλώματος καθορίζεται αυτή η γωνία με μία μεταβλητή αντίσταση. Ένας συγκριτής δίνει την κατάλληλη τάση στο μοτέρ που στρέφοντας τον άξονά του στρέφει μία δεύτερη μεταβλητή αντίσταση. Όταν εξισωθούν οι δύο μεταβλητές, ο κινητήρας σταματάει στην επιθυμητή γωνία.

Πνευματικός μυς. Χρησιμοποιείται για την κίνηση του χεριού πάνω – κάτω. Πρόκειται για ένα κοινό μπαλόνι τοποθετημένο μέσα σε δικτυωτό πλέγμα, που φουσκώνει με πεπιεσμένο αέρα και συστέλλεται κατά μήκος με δύναμη. Μοιάζει πολύ με τη λειτουργία του ανθρώπινου μυ και πλεονεκτεί του κυλίνδρου-εμβόλου στα εξής: 1) Είναι μικρός, ελαφρύς και δυνατός (σηκώνει 400 φορές το βάρος του περίπου), 2) είναι εύκαμπτος (λειτουργεί και τυλιγμένος σε γωνίες), και 3) είναι στεγανός (λειτουργεί και μέσα στο νερό).

Ποδοκομπρεσέρ. Χρησιμοποιείται για την παροχή πεπιεσμένου αέρα στον πνευματικό μυ. Είναι ιδιοκατασκευή με πλαστικό μπουκάλι αναψυκτικού, στο οποίο αποθηκεύεται αέρας συμπιεζόμενος από απλή τρόμπα ποδιού στις 4 ατμόσφαιρες.

Ηλεκτροβαλβίδα. Χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της παροχής πεπιεσμένου αέρα στον πνευματικό μυ. Δίνοντας ηλεκτρική τάση στον ηλεκτρομαγνήτη που διαθέτει, έλκεται μία βαλβίδα που επιτρέπει τη δίοδο αέρα ή υγρού υπό πίεση.

Ηλεκτρομαγνήτες. Χρησιμοποιούνται για την κίνηση των δακτύλων πάνω – κάτω. Πρόκειται για 5 ιδιοκατασκευασμένους σωληνοειδείς ηλεκτρομαγνήτες που κινούν τα δάχτυλα τραβώντας τένοντες, όπως ακριβώς και οι ελκτικοί μύες των ανθρώπινων δακτύλων.

Χειριστήριο. Οι παραπάνω ηλεκτρικοί ενεργοποιητές, δηλαδή ο σερβοκινητήρας, η ηλεκτροβαλβίδα και οι 5 ηλεκτρομαγνήτες, ελέγχονται είτε από Η/Υ είτε από ιδιοκατασκευασμένο χειριστήριο μορφής παλάμης. Το χειριστήριο διαθέτει μεταβλητές αντιστάσεις σε κάθε δάχτυλο και στον κατακόρυφο άξονα που το στηρίζει, αλλά και μπουτόν για τον έλεγχο της ηλεκτροβαλβίδας.

Interface. Είναι το ηλεκτρονικό κύκλωμα που σχεδιάστηκε για τη σύνδεση της παράλληλης θύρας του Η/Υ με τους παραπάνω ενεργοποιητές. Από τις 8 ψηφιακές εξόδους της θύρας (ακροδέκτες 2 έως 9) παρέχεται τάση περίπου 3,5 ή 0 Volt, για το λογικό 1 ή 0 αντίστοιχα. Όπως φαίνεται και στο σχετικό σχηματικό διάγραμμα, η τάση αυτή ενεργοποιεί τα μικρά τρανζίστορ Τ1 που άγουν και έτσι ανάβουν τα Led2 μέσω των αντιστάσεων R2. Επίσης, πολώνεται η βάση των τρανζίστορ ισχύος Τ2 που άγουν και έτσι ενεργοποιούνται οι 5 ηλεκτρομαγνήτες L για την κίνηση των δακτύλων του χεριού, η ηλεκτροβαλβίδα V για το φούσκωμα του πνευματικού μυ και την ανύψωση του αντιβραχίου, και το ρελέ C για τον έλεγχο του σερβοκινητήρα και την κίνηση του χεριού αριστερά – δεξιά.

image

Λογισμικό ελέγχου & προγραμματισμού των κινήσεων του βιονικού χεριού

Για τον έλεγχο του χεριού μέσω Η/Υ αναπτύχθηκε εκ του μηδενός από την ομάδα του έργου κατάλληλο λογισμικό για χρήση του από το παραθυρικό περιβάλλον των Windows. Για αυτό το σκοπό χρησιμοποιήθηκε το προγραμματιστικό περιβάλλον της Visual Basic (βλ. το σχετικό θέμα «Δημιουργία σημάτων εξόδου στην παράλληλη θύρα του PC»).

Ο κώδικας του λογισμικού δεν ξεπερνάει τις 1000 γραμμές εντολών. Για τον έλεγχο της παράλληλης θύρας του Η/Υ χρησιμοποιήθηκε το αρχείο βιβλιοθήκης inpout32.dll, το οποίο μπορεί εύκολα να αναζητήσει κανείς από το διαδίκτυο, όπως και τη σχετική τεκμηρίωση για τον τρόπο χρήσης του.

Μέσω του λογισμικού είναι δυνατός ο έλεγχος όλων των δυνατών κινήσεων του χεριού, ενώ ταυτόχρονα αυτές απεικονίζονται με γραφικό τρόπο μέσα στο παράθυρο της εφαρμογής. Ο έλεγχος μπορεί να είναι χειροκίνητος ή αυτόματος με τους εξής τρόπους:

  1. Κάνοντας κλικ με το ποντίκι στα απεικονιζόμενα μέρη του χεριού οπότε και πραγματοποιείται αλλαγή της κατάστασής τους.
  2. Πατώντας πλήκτρα από το πληκτρολόγιο που αντιστοιχίζονται στα κινούμενα μέρη του χεριού.
  3. Συντάσσοντας και εκκινώντας πρόγραμμα ελέγχου το οποίο περιέχει κατάλληλες εντολές που έχουν σχεδιαστεί ώστε να είναι δυνατός ο εύκολος χρονοπρογραμματισμός όλων των δυνατών επιθυμητών κινήσεων των τμημάτων του χεριού.

Ειδικά μέσω της τελευταίας μεθόδου ελέγχου είναι δυνατή ακόμα και η εντελώς αυτόματη εκτέλεση από το βιονικό χέρι ενός μουσικού κομματιού πάνω σε ένα μικρό πιανάκι.

Υπάρχει δυνατότητα για αποθήκευση των προγραμμάτων ελέγχου ώστε να είναι δυνατή η επαναχρησιμοποίησή τους απλά ανοίγοντάς τα. Κατά τη διάρκεια εκτέλεσης ενός προγράμματος είναι δυνατή η προσωρινή διακοπή και η συνέχιση της εκτέλεσής του. Επίσης, η αλλαγή του ρυθμού της εκτέλεσης των εντολών που περιέχει.

image

Στο λογισμικό είναι δυνατός ο καθορισμός των εξής ρυθμίσεων: α) των πλήκτρων που θα αντιστοιχούν στην αλλαγή της κατάστασης των 8 ακροδεκτών εξόδου της παράλληλης θύρας (για τον χειροκίνητο έλεγχο των κινήσεων του χεριού μέσω του πληκτρολογίου), και β) της διεύθυνσης του ελεγκτή της παράλληλης θύρας (ανάμεσα στις $3BC, $378 και $278). Οι αλλαγές σε αυτές τις ρυθμίσεις αποθηκεύονται ώστε να μην απαιτείται κάθε φορά ο επανακαθορισμός τους.

Η χρησιμοποίηση του λογισμικού είναι δυνατή ακόμα και χωρίς την παρουσία της ηλεκτρομηχανικής κατασκευής του χεριού, αφού εξομοιώνει με οπτικό τρόπο τις αντίστοιχες κινήσεις του.

Δημιουργία προγραμμάτων ελέγχου

Ακολουθούν οι εντολές και οι παράμετροί τους που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στα πλαίσια ενός προγράμματος ελέγχου:

Πίνακας Εντολών Προγράμματος Ελέγχου
ΑΝΤΙΧΕΙΡΑΣ
ΔΕΙΚΤΗΣ
ΜΕΣΑΙΟΣ
ΠΑΡΑΜΕΣΟΣ
ΜΙΚΡΟΣ
ΠΑΝΩ
ΚΑΤΩ
ΚΑΤΩ ΓΙΑ #####
ΔΑΚΤΥΛΑ ΠΑΝΩ
ΚΑΤΩ
ΧΕΡΙ ΠΑΝΩ
ΚΑΤΩ
ΑΡΙΣΤΕΡΑ
ΔΕΞΙΑ
ΑΝΑΜΟΝΗ ΓΙΑ #####
ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ ## ΦΟΡΕΣ
ΕΠΟΜΕΝΗ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ
ΧΡΟΝΟΙ ΣΤΟ ###
ΠΑΥΣΗ
ΕΠΑΝΑΦΟΡΑ

Μέσα στο λογισμικό δημιουργήθηκε κατάλληλο εργαλείο διαμόρφωσης και επεξεργασίας των εντολών του προγράμματος ελέγχου, ώστε να μην απαιτείται από το χρήστη η απομνημόνευση της ακριβούς σύνταξής τους αλλά ούτε καν η πληκτρολόγησή τους.

Ακολουθεί ένα μικρό παράδειγμα από τέτοιο πρόγραμμα ελέγχου:

ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ 3 ΦΟΡΕΣ
  ΑΝΤΙΧΕΙΡΑΣ ΚΑΤΩ
  ΑΝΑΜΟΝΗ ΓΙΑ 1000
  ΑΝΤΙΧΕΙΡΑΣ ΠΑΝΩ
  ΑΝΑΜΟΝΗ ΓΙΑ 1000
ΕΠΟΜΕΝΗ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ
ΠΑΥΣΗ
ΔΕΙΚΤΗΣ ΚΑΤΩ ΓΙΑ 2000
ΑΝΑΜΟΝΗ ΓΙΑ 4000
ΔΑΚΤΥΛΑ ΚΑΤΩ
ΑΝΑΜΟΝΗ ΓΙΑ 1000
ΔΑΚΤΥΛΑ ΠΑΝΩ
ΧΕΡΙ ΠΑΝΩ
ΑΝΑΜΟΝΗ ΓΙΑ 1000
ΧΕΡΙ ΚΑΤΩ
ΑΝΑΜΟΝΗ ΓΙΑ 1000
ΧΕΡΙ ΑΡΙΣΤΕΡΑ
ΧΕΡΙ ΠΑΝΩ
ΔΑΚΤΥΛΑ ΚΑΤΩ
ΑΝΑΜΟΝΗ ΓΙΑ 3000
ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ 10 ΦΟΡΕΣ
  ΜΕΣΑΙΟΣ ΚΑΤΩ
  ΑΝΑΜΟΝΗ ΓΙΑ 200
  ΜΕΣΑΙΟΣ ΠΑΝΩ
  ΑΝΑΜΟΝΗ ΓΙΑ 200
ΕΠΟΜΕΝΗ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ
ΕΠΑΝΑΦΟΡΑ
Δημιουργία υποστηρικτικού υλικού

Για τη δημιουργία της παρουσίασης του έργου χρησιμοποιήθηκε η εφαρμογή MS PowerPoint 2003. Για το σχεδιασμό των γραφικών αναπαραστάσεων του χεριού και των σχηματικών διαγραμμάτων του ηλεκτρονικού κυκλώματος χρησιμοποιήθηκε το MS Visio 2003. Για την ψηφιακή επεξεργασία των φωτογραφιών και τη δημιουργία του λογότυπου του έργου χρησιμοποιήθηκε το Corel Photo-Paint 12.

Για την προβολή και διάχυση των αποτελεσμάτων του έργου δημιουργήθηκαν τρία DVD (για το διαγωνισμό του ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ, για το πρόγραμμα «Δαίδαλος» και για το εκπαιδευτικό ταξίδι στην Πράγα), αφίσες, καθώς και ιστοσελίδα στο δικτυακό τόπο του σχολείου.

Συμπεράσματα και επίλογος

Με τη δημιουργία του έργου δόθηκε η ευκαιρία στους μαθητές να αναπτύξουν τη δημιουργικότητά τους, το ομαδικό πνεύμα εργασίας, τις ικανότητες έρευνας, συλλογής, αξιολόγησης και ορθής χρήσης της πληροφορίας. Επίσης, να έρθουν σε επαφή με πρακτικές εφαρμογές των γνώσεων που αποκτούν, να γνωρίσουν μεθόδους έρευνας και αναζήτησης τρόπων επίλυσης προβλημάτων, να αποκτήσουν εμπειρίες από την οργάνωση και διαχείριση ενός σχεδίου εργασίας (project), να αναλάβουν πρωτοβουλίες, να καλλιεργήσουν τις κλίσεις και τα ταλέντα τους, κ.ά.

Το έργο έτυχε μεγάλης δημοσιότητας από τα Μέσα Μαζικής Ενημέρωσης της περιοχής και κατέστη πολύ δημοφιλές στην τοπική κοινωνία.

Οι υπεύθυνοι του έργου θεωρούν ότι η καλή πορεία και το αποτέλεσμα του έργου είναι εφαλτήριο για τη συνέχιση της προσπάθειάς τους και ελπίζουν να παρακινήσουν κι άλλους μαθητές, αλλά και συναδέλφους εκπαιδευτικούς, στη συμμετοχή τους σε ανάλογες εκδηλώσεις.

URLs:
http://1epal-pyrgou.ilei.sch.gr
http://www.my.ein.gr/daidalos
http://www.iceht.forth.gr/sxolikovraveio

Συμμετοχή σε διαγωνισμούς και εκδηλώσεις

imageΤο έργο συμμετείχε στους παρακάτω σχολικούς διαγωνισμούς και εκδηλώσεις:

Διαγωνισμός του ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ. Η ομάδα έλαβε μέρος στο διαγωνισμό με τίτλο «Επιστημονικές & Τεχνολογικές Εργασίες» για μαθητές Ενιαίων Λυκείων και ΤΕΕ των εκπαιδευτικών περιφερειών Δυτικής Ελλάδας, Πελοποννήσου & Ιονίων Νήσων, όπου το «Βιονικό Χέρι» διακρίθηκε με το 1ο βραβείο.

Ο διαγωνισμός πραγματοποιήθηκε στις 15 Απριλίου 2006 στην Πάτρα, στις εγκαταστάσεις του Ερευνητικού Ινστιτούτου Χημικής Μηχανικής και Χημικών Διεργασιών Υψηλής Θερμοκρασίας (ΕΙΧΗΜΥΘ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ).

Εκθέσεις του προγράμματος «Δαίδαλος». Η ομάδα έλαβε μέρος στην Περιφερειακή Έκθεση Δυτικής Ελλάδας που έγινε στην Πάτρα στις 8 και 9 Μαΐου 2006. Το «Βιονικό Χέρι» ήταν ένα από τα 7 έργα που βραβεύθηκαν και προκρίθηκαν για την τελική φάση.

imageΣτην Πανελλήνια Έκθεση, η οποία έγινε και πάλι στην Πάτρα από 11 έως 13 Μαΐου 2006, συμμετείχαν τα 78 καλύτερα έργα που επιλέχθηκαν, μέσω των Περιφερειακών Εκθέσεων που έγιναν σε όλη την Ελλάδα, από τα 825 συνολικά που συμμετείχαν στο πρόγραμμα. Το «Βιονικό Χέρι» κέρδισε τις εντυπώσεις και διακρίθηκε μία ακόμα φορά.

Οι εκθέσεις λειτουργούσαν στο χώρο του Παμπελοποννησιακού Σταδίου και τις επισκεφθήκαν το σύνολο σχεδόν των σχολείων της Αχαΐας, αλλά και μεγάλος αριθμός επισκεπτών, αφού συμπεριλαμβάνονταν στο πρόγραμμα των εκδηλώσεων της Πάτρας ως Πολιτιστική Πρωτεύουσα της Ευρώπης.

Εκπαιδευτική επίσκεψη στην Πράγα. Η ομάδα του έργου συμμετείχε σε εκπαιδευτική επίσκεψη στην Πράγα της Τσεχίας, που πραγματοποιήθηκε από 4 έως 8 Ιουλίου 2006. Το ταξίδι αποτελούσε βραβείο για 10 ομάδες σχολείων από όλη την Ελλάδα που τα έργα τους διακρίθηκαν στο πρόγραμμα «Δαίδαλος».

imageΟι 54 συνολικά μαθητές και συνοδοί καθηγητές τους ξεναγήθηκαν στην Πράγα και επισκέφθηκαν μεταξύ άλλων το κάστρο Χράντσανυ με το παλάτι και τη γοτθική μητρόπολη του Αγίου Βίτου, το Δρόμο των Αλχημιστών, τη βασιλική του Αγίου Γεωργίου, τη Γέφυρα του Καρόλου με τα 30 αγάλματα, το δημαρχείο στην Πλατεία της Παλιάς Πόλης, η οποία θεωρείται μια από τις ωραιότερες της Ευρώπης με το φημισμένο Αστρονομικό Ρολόι του 15ου αιώνα, τη Μάλα Στράνα, το Εθνικό Μουσείο, και την όμορφη πόλη Κάρλοβυ Βάρυ.

Τα μέλη των ομάδων απέκτησαν ενδιαφέρουσες και πρωτόγνωρες εμπειρίες από το ταξίδι και επέστρεψαν κατενθουσιασμένα.

Έκθεση στην Κουρούτα. Η ομάδα έλαβε, επίσης, μέρος σε έκθεση στην Κουρούτα της Αμαλιάδας, στις 9 Αυγούστου 2006, στα πλαίσια της Πολιτιστικής Εβδομάδας Έκφρασης και Δημιουργίας του 1ου Φεστιβάλ Νεολαίας Ηλείας.

Αναφορές σε συνέδρια & ημερίδες

Η εμπειρία και τα αποτελέσματα από τη δημιουργία του έργου παρουσιάσθηκαν στις εξής εισηγήσεις:

Βίντεο επίδειξης λειτουργίας