Ιστοσελίδες μονάδων

Αναφορά προβλημάτων

Διαδικτυακά εργαλεία τεχνικού ελέγχου

Παρουσίαση του έργου «Τηλερομπότ»

των Νίκου Αδαμόπουλου και Θανάση Πανόπουλου

Το «Τηλερομπότ» είναι ένας αυτοκινούμενος μηχανισμός, ελεγχόμενος ασύρματα είτε από Η/Υ είτε από χειριστήριο. Μπορεί να κινείται εμπρός - πίσω, να στρίβει αριστερά - δεξιά, να κάνει επιτόπου αναστροφή, να κινεί το χέρι πάνω - κάτω, να κινεί το κεφάλι αριστερά - δεξιά, να κάνει λήψη εικόνας και ήχου από το χώρο που κινείται και να τα μεταδίδει ασύρματα στο χειριστή του, αλλά και να εκφωνεί ηχητικά μηνύματα και εντολές. Είναι μια εποπτική κατασκευή που δείχνει τις αρχές ελέγχου ηλεκτρομηχανισμών ασύρματα και μέσω λογισμικού από Η/Υ.

Το έργο δημιουργήθηκε κατά τη διάρκεια του σχολικού έτους 2006-7 από ομάδες μαθητών των τομέων Ηλεκτρολογίας και Πληροφορικής του 1ου Τ.Ε.Ε./ΕΠΑ.Λ. Πύργου 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.

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.

Ηλεκτρομηχανικά μέρη

Για την κίνηση του Τηλερομπότ στο χώρο χρησιμοποιούνται 2 ηλεκτρικά μοτέρ από υαλοκαθαριστήρες αυτοκινήτου, τα οποία είναι προσαρμοσμένα ανεξάρτητα στις 2 ρόδες που το κινούν. Έτσι, επιτυγχάνεται πλήρης ελευθερία κινήσεων. Η κίνηση του χεριού επιτυγχάνεται μέσω ενός ξεχωριστού μοτέρ. Η κίνηση του κεφαλιού γίνεται μέσω ενός σερβομοτέρ στο οποίο στηρίζεται. Στο κεφάλι υπάρχει μικρή ασύρματη κάμερα η οποία μεταδίδει εικόνα και ήχο από το χώρο που κινείται στην οθόνη του χειριστή. Στο σώμα του Τηλερομπότ έχει ενσωματωθεί ένα ζεύγος κοινών αυτοενισχυόμενων ηχείων από Η/Υ. Έτσι, είναι δυνατή η εκφώνηση προηχογραφημένων ηχητικών μηνυμάτων μέσω του λογισμικού του Η/Υ, είτε ζωντανά από το χειριστή. Η μετάδοση του ήχου γίνεται μέσω ενός ζεύγους Walkie Talkie, στο ένα άκρο του οποίου συνδέεται η κάρτα ήχου του Η/Υ, ενώ στο άλλο τα ηχεία του Τηλερομπότ μέσω κατάλληλης προσαρμογής.

Για τον ασύρματο έλεγχο των κινήσεων του Τηλερομπότ ενσωματώθηκε σύστημα τηλεκατεύθυνσης που χρησιμοποιείται στον αερομοντελισμό. Ο δέκτης και τα σερβομοτέρ που τον συνοδεύουν προσαρμόστηκαν στο Τηλερομπότ και καθοδηγούν τα μοτέρ για τις 2 ρόδες, το μοτέρ του χεριού και το σερβομοτέρ του κεφαλιού. Ο έλεγχος τον κινήσεων γίνεται είτε χειροκίνητα μέσω των χειριστηρίων του πομπού, είτε μέσω του λογισμικού του Η/Υ.

Πιο αναλυτικά:

Interface: Ηλεκτρονικό κύκλωμα, που συνδέει την παράλληλη θύρα του Η/Υ με τον πομπό της τηλεκατεύθυνσης. Από τις 8 εξόδους της θύρας παρέχεται τάση περίπου 3,5 ή 0 Volt, για το λογικό 1 ή 0 αντίστοιχα. Όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα, η τάση αυτή ενεργοποιεί τα τρανζίστορ Τ1 που άγουν και τροφοδοτούν τα ρελέ με 12 V. Αυτά συνδέουν μεταβλητές αντιστάσεις στα χειριστήρια της τηλεκατεύθυνσης.

Έλεγχος κινήσεων: Όπως φαίνεται και στο παρακάτω ηλεκτρικό κύκλωμα, το μοτέρ της κάθε ρόδας (από υαλοκαθαριστήρα αυτοκινήτου) τροφοδοτείται με 6 ή 12V για χαμηλή και υψηλή ταχύτητα αντίστοιχα. Αντιστρέφοντας την πολικότητα έχουμε οπισθοπορεία. Για στροφή αριστερά, η δεξιά ρόδα γυρνά ταχύτερα από την αριστερή. Για αναστροφή, π.χ. δεξιά επιτόπου, η δεξιά ρόδα γυρνά όπισθεν και η αριστερή μπροστά.

Λήψη εικόνας και ήχου: Γίνεται από ασύρματη κάμερα που μεταδίδει στην οθόνη του δέκτη.

Mετάδοση ήχου: Η ομιλία του χειριστή (ή ηχογραφημένα ηχητικά μηνύματα από το PC) μεταδίδεται με τον πομπό Walkie Talkie του χειριστή στο δέκτη Walkie Talkie του Τηλερομπότ. Το σήμα (από το μεγαφωνάκι του δέκτη) ενισχύεται στα δυναμικά μεγάφωνα.

Λογισμικό ελέγχου των κινήσεων

Για τον έλεγχο του Τηλερομπότ μέσω Η/Υ αναπτύχθηκε από την ομάδα του έργου πρωτότυπο λογισμικό χρησιμοποιώντας το προγραμματιστικό περιβάλλον της Visual Basic (βλ. το σχετικό θέμα «Δημιουργία σημάτων εξόδου στην παράλληλη θύρα του PC»).

Μέσω του λογισμικού είναι δυνατός ο έλεγχος όλων των δυνατών κινήσεων, ενώ ταυτόχρονα αυτές απεικονίζονται με γραφικό τρόπο μέσα στο παράθυρο της εφαρμογής. Ο έλεγχος μπορεί να γίνεται χειροκίνητα, κάνοντας κλικ στα απεικονιζόμενα μέρη του χεριού ή πατώντας πλήκτρα, αλλά και αυτόματα, συντάσσοντας και ενεργοποιώντας προγράμματα ελέγχου.

Δημιουργία προγραμμάτων ελέγχου

Τα προγράμματα ελέγχου περιέχουν κατάλληλες εντολές και παραμέτρους (βλ. σχετικό πίνακα) που έχουν σχεδιαστεί ώστε να είναι δυνατός ο εύκολος χρονοπρογραμματισμός όλων των δυνατών κινήσεων του Τηλερομπότ και η εκφώνηση ηχητικών μηνυμάτων.

Μέσα στο λογισμικό δημιουργήθηκε κατάλληλο εργαλείο διαμόρφωσης και επεξεργασίας αυτών των εντολών ώστε να μην απαιτείται από το χρήστη η απομνημόνευση της ακριβούς σύνταξής τους και ούτε καν η πληκτρολόγησή τους. Ακολουθεί ένα μικρό παράδειγμα από τέτοιο πρόγραμμα ελέγχου:

ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ 3 ΦΟΡΕΣ
  ΧΕΡΙ ΠΑΝΩ
  ΠΟΡΕΙΑ ΕΜΠΡΟΣ ΓΙΑ 10000    
  ΠΑΥΣΗ ΓΙΑ 10000
  ΚΕΦΑΛΙ ΔΕΞΙΑ
  ΣΤΡΟΦΗ ΕΜΠΡΟΣ ΔΕΞΙΑ ΓΙΑ 3000    
  ΠΑΥΣΗ ΓΙΑ 3000
  ΚΕΦΑΛΙ ΑΡΙΣΤΕΡΑ
  ΣΤΡΟΦΗ ΠΙΣΩ ΑΡΙΣΤΕΡΑ ΓΙΑ 3000
  ΠΑΥΣΗ ΓΙΑ 3000 
  ΧΕΡΙ ΣΤΟΠ  
  ΚΕΦΑΛΙ ΕΥΘΕΙΑ
  ΗΧΟΣ Κάντε_Άκρη.wav  
  ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΔΕΞΙΑ ΓΙΑ 4000
  ΠΑΥΣΗ ΓΙΑ 4000
ΕΠΟΜΕΝΗ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ
ΗΧΟΣ Αποστολή_Εξετελέσθη.wav
ΕΠΑΝΑΦΟΡΑ

Δημιουργία υποστηρικτικού υλικού

Για τη συμμετοχή του έργου σε διάφορους διαγωνισμούς δημιουργήθηκαν από τους μαθητές παρουσιάσεις με το MS PowerPoint, σχεδιάστηκαν γραφικές αναπαραστάσεις των κατασκευών και σχηματικά διαγράμματα των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων με το MS Visio, έγινε ψηφιακή επεξεργασία φωτογραφιών και επεξεργασία βίντεο. Για την προβολή και διάχυση των αποτελεσμάτων δημιουργήθηκαν DVD, αφίσες, καθώς και ιστοσελίδες στο δικτυακό τόπο του σχολείου.

Επίλογος

Το έργο αποτέλεσε μια ευκαιρία «ανοίγματος» του σχολείου προς την τοπική κοινωνία, με άρθρα στον τοπικό και αθηναϊκό τύπο, παρουσιάσεις από τους τοπικούς τηλεοπτικούς σταθμούς, αλλά και διάχυση των αποτελεσμάτων στην εκπαιδευτική και ακαδημαϊκή κοινότητα της χώρας.

Ελπίζουμε η δημιουργία του έργου να παρακινήσει κι άλλους μαθητές και συναδέλφους εκπαιδευτικούς στη συμμετοχή τους σε ανάλογες διαδικασίες. Από την πλευρά της πολιτείας και των επιστημονικών φορέων, είναι αναγκαία η ανάληψη δράσεων οι οποίες θα στηρίζουν και θα ενθαρρύνουν τέτοιες προσπάθειες.

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

Συμμετοχή σε διαγωνισμούς και εκδηλώσεις

Το 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 σχολείων της περιφέρειας Δυτικής Ελλάδας, όπου το «Τηλερομπότ» διακρίθηκε με το 1ο βραβείο.

Ο διαγωνισμός πραγματοποιήθηκε τον Απρίλιο 2007 στην Πάτρα, στις εγκαταστάσεις του Ερευνητικού Ινστιτούτου Χημικής Μηχανικής και Χημικών Διεργασιών Υψηλής Θερμοκρασίας (ΕΙΧΗΜΥΘ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ).

Έκθεση του προγράμματος «Δαίδαλος». Η ομάδα έλαβε μέρος στην Περιφερειακή Έκθεση Δυτικής Ελλάδας που έγινε στην Πάτρα το Μάιο 2007.

Αναφορές σε συνέδρια & ημερίδες

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

• Συμμετοχή του 1ου ΕΠΑ.Λ. Πύργου στο πρόγραμμα «Δαίδαλος», Ν. Αδαμόπουλος, Α. Πανόπουλος, Διημερίδα «Ενημέρωση και Ευαισθητοποίηση Εκπαιδευτικών Τ.Ε.Ε. Ν. Ηλείας για τις Πράξεις του Επιχειρησιακού Σχεδίου Δράσης της Ε.Ε.», Πύργος, 7-8 Φεβρουαρίου 2008
• «Βιονικό Χέρι» και «Τηλερομπότ»: Υλοποίηση Συνθετικών Εργασιών στα πλαίσια Διαθεματικής Συνεργασίας των Τομέων Πληροφορικής & Ηλεκτρολογίας των Τ.Ε.Ε., Ν. Αδαμόπουλος, Α. Πανόπουλος, 4ο Πανελλήνιο Συνέδριο «Διδακτική της Πληροφορικής», Πάτρα, 28-30 Μαρτίου 2008
• Η εργασία από τα πρακτικά του συνεδρίου
• Μια μελέτη περίπτωσης διαθεματικής συνεργασίας του Τομέα Πληροφορικής με άλλους Τομείς της Επαγγελματικής Εκπαίδευσης για την υλοποίηση έργων, Ν. Αδαμόπουλος, Α. Πανόπουλος, 2η Πανελλήνια Διημερίδα Καθηγητών Πληροφορικής Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης «Η Πληροφορική στην Εκπαίδευση – Το σχολείο της διαθεματικότητας και της ευρυζωνικότητας», Ρόδος, 11-12 Απριλίου 2008
• Η εργασία από τα πρακτικά της διημερίδας

Βίντεο επίδειξης λειτουργίας