Robotica is de verzamelnaam voor alles dat te maken heeft met robots.
Een robot is een programmeerbare machine die vaak niet alleen informatie verwerkt, maar ook verschillende taken uit kan voeren. Een voorbeeld van een robot is Google Car, deze kan zelf informatie verwerken en hiernaar handelen.
In de samenleving zijn er al diverse robots actief, zoals bijvoorbeeld in en rondom huis de robot stofzuiger en de robot grasmaaier.
Bij militaire doeleinden worden veel drones ingezet bij verkenningsmissies in het Midden-Oosten.
In de industrie worden robots ingezet om te helpen bij de productie, verpakking en distributie van producten.
In het ziekenhuis bij operaties wordt regelmatig een robot ingezet om te assisteren. Er is gebleken dat een robot preciezer kan werken dan een chirurg.
In de toekomst zal de rol van de zelfbesturende auto steeds groter worden.
Zelfrijdende Auto
Artificial Intelligence of Kunstmatige intelligentie is de intelligentie waarmee machines, software en apparaten zelfstandig problemen oplossen. Zij imiteren hierbij het denkvermogen van de mens.
Kunstmatige intelligentie (KI) zijn apparaten die reageren op data of impulsen uit hun omgeving, en op basis daarvan zelfstandig beslissingen nemen. Het gaat bij KI dus niet om de rekenkracht, maar om de mogelijkheid (zelfstandig) te leren en beslissingen te nemen.
De apparaten zijn zich echter niet bewust van de taken die ze uitvoeren. Ze volgen algoritmes en herkennen patronen. Door te leren van hun eigen fouten, leveren ze een beter resultaat. Je spreekt dan ook wel van Machine Learning. Een voorbeeld van Machine Learning zijn adviezen van webshops richting klanten gebaseerd op het zoekgedrag van die klanten.
Een ander voorbeeld is bij Facebook is het systeem DeepText. DeepText is een algoritme wat berichten herkent en ‘begrijpt’. Een voorbeeld hiervan is wanneer jij tegen een vriend via de Facebook Messenger vraagt of hij ook zin heeft in afhaalpizza, Facebook je direct advertenties laat zien van aanbieders van thuisbezorg pizza’s.
Er zijn zelfs robots die sociale signalen, zoals gezichtsuitdrukking en intonatie, kunnen lezen. Kismet is zo’n robot. Een dergelijke robot is bijna identiek aan de mens.
Wat is Robotica nu eigenlijk?
Een goede vraag wat robotica nu eigenlijk betekent? Er zijn veel betekenissen te vinden op internet, maar het gaat er ook om wat jij verstaat onder robotica.
Door informatie over robotica op te zoeken en te verzamelen leer je wat het woord betekent en wat er allemaal bij robotica hoort.
Niet alleen mensen zijn online, ook dingen. Denk aan machines, auto’s, de thermostaat en de koelkast. Ze vormen samen een groot ‘internet of things’.
Het internet of things biedt oneindig veel mogelijkheden. Smart homes zijn huizen waarin allerlei apparaten verbonden zijn met internet. Bewoners kunnen van afstand inloggen op hun beveiligingssysteem, de temperatuur regelen en alvast de wasmachine aanzetten.
Domotica
Tegenwoordig zie je veel slimme toepassingen in huis. Denk bijvoorbeeld aan slimme verlichting, slimme verwarming of een slimme thermosstaat. Deze apparaten kunnen hun omgeving waarnemen. Ze kunnen met sensoren voelen hoe licht of warm het bijvoorbeeld is. Of ze kunnen meten hoeveel energie je verbruikt. Deze gegevens sturen ze door naar een regelaar. Die bekijkt of hij op basis van die gegevens actie moet ondernemen. Of er wel of geen actie ondernomen moet worden, stuurt hij door naar een actuator. Een actuator beïnvloedt zijn omgeving. Bijvoorbeeld door het licht aan te doen, de verwarming aan te zetten of een piepje te geven als er teveel energie gebruikt wordt. Al deze slimme toepassingen in huis, noemen we domotica.
Bij domotica toepassingen heb je een sensor, regelaar en actuator nodig. Maar wat doet elk onderdeel?
Deze 4 nieuwe toepassingen voor sensoren veranderen alles
Robotica iets is voor jou? Weet dat mensen als Bill Gates, Mark Zuckerberg en Steve Jobs het toejuichen als leerlingen op school bezig zijn me programmeren. Programmeren is een onderdeel van Computational thinking.
Misschien heb je deze woorden wel eens ergens gelezen of gehoord. Maar wat is dat Computational thinking? En wat heeft het met Robotica te maken.
Steve Jobs zei ooit: "Iedereen zou moeten leren om te programmeren, want zo kun je leren hoe je moet denken."
Computational thinking gaat niet over ingewikkelde problemen en ingewikkelde oplossingen. Nee! Het is een manier van denken, waarmee je grote uitdagingen klein kunt maken en moeilijke oplossingen simpel. Je kunt het gebruiken om mensen te helpen. Dat maakt het een van de belangrijkste vaardigheden van de 21e eeuw.
Met deze vaardigheid gaan wij in dit keuzedeel flink aan de slag.
Het is namelijk heel belangrijk dat je leert oplossingsgericht te denken.
Want een robot zal niks doen als deze niet geprogrammeerd is
Programmeren Algemeen
Programmeertaal
Stel je eens voor: op vakantie in Barcelona heb je afgelopen zomer Maria leren kennen. Jullie raakten meteen bevriend. Nu is ze naar Nederland gekomen en stuurt je een bericht in het Spaans. Je begrijpt er niks van, maar als je de tekst voorlegt aan de robot van Google Translate, krijg je de volgende vertaling:
"Hoe maak je toch zo'n lekkere boterham met hagelslag? Je vertelde er zo enthousiast over toen je zo'n heimwee had! Ik wil er graag één proeven, maar ik weet het recept niet. De ingrediënten heb ik al wel in huis en ik sta nu aan het aanrecht. Wil je me helpen?"
Natuurlijk wil je Maria graag kennis laten maken met deze Nederlandse lekkernij en je stuurt haar het recept.
Hagelslag en robots
Realiseer je je dat je net een programma hebt gemaakt voor een mens?
Dit recept schreven we in het Nederlands en Maria las het in het Spaans. Het maakt niet uit in welke menselijke taal we communiceren. Want ons brein en dat van Maria werken op precies dezelfde manier, met stroompjes tussen hersencellen.
Als het om computers gaat, spreken we over programmeertalen zoals Javascript of Python. Maar welke taal je ook kiest, net als bij ons verwerken ze instructies als universele signalen. Het brein van een robot bestaat echter uit bits en bytes.
Om een simpel gesprekje met Maria te voeren, hoef je niet te weten hoe haar hersenen werken. Hetzelfde geldt voor computers, ook daar kunnen tegenwoordig stees eenvoudiger mee communiceren.
Maar een robot heeft minder kennis van de wereld om ons heen. Daarom moeten onze instructies extra duidelijk zijn. Wat we daarmee bedoelen, ontdek je door het recept van een boterham met hagelslag aan te passen voor de Auto Robot.
Instructies voor een computer.
Programmeren is het schrijven van een programma met instructies voor een computer. Dat klinkt misschien ingewikkeld, maar dat hoeft het helemaal niet te zijn.
Want instructies geven doe je de hele dag door. Aan andere mensen, bijvoorbeeld als je aan iemand uitlegt hoe je die lekkere cupcakes bakt. Maar ook aan computers, bijvoorbeeld als je de oven instelt. In feite ben je in beide gevallen aan het programmeren.
In deze praragraaf gaan we aan de slag met instructies voor een computer aan de hand van een dagelijks en menselijk voorbeeld. We leggen namelijk aan Olaf de Robot uit hoe je een oer-Hollandse boterham met hagelslag smeert.
Zo leer je de belangrijkste verschillen én overeenkomsten tussen het geven van instructies aan een persoon versus een computer. Ondertussen maak je kennis met de vijf belangrijkste begrippen die komen kijken bij programmeren. Net zoals het handig is om wegwijs te zijn in de keuken voordat je leert koken.
De vijf begrippen die we in deze module behandelen zijn:
Programmeertaal
Algoritme
Statement
Runnen
Debuggen
Laat je niet van de wijs brengen door de moeilijke woorden, want je zult zien dat wij mensen een stuk slimmer zijn dan onze smeerrobot
Oefening: Hoe smeer je een boterham met hagelslag?
Gefeliciteerd, je hebt net je eerste programma geschreven voor een computer!
Merk je op, dat er in essentie weinig verschil is tussen de twee programma's? Beide recepten zijn opgedeeld in stappen. Die voor Olaf de Robot zijn alleen wat gedetailleerder. En als we een recept schrijven voor een computer noemen we dat een algoritme. De stappen waar het uit bestaat heten statements.
Wat vind je van het programma? Denk je dat Olaf de Robot met deze instructie succesvol een boterham met hagelslag kan smeren? Of voorzie je onderdelen in het recept waar Olaf wellicht niet goed mee uit de voeten kan?
Laten we ons programma eensrunnen om te testen hoe het onze robot vergaat. Dat betekent dat we de set instructies uitvoeren, in dit geval door de video te starten. Kijk maar wat er gebeurt.
Belangrijke begrippen
Belangrijke begrippen en filmpjes over de toekomst
Abstractie: het verminderen van het aantal programmeercodes om zodoende de programmering overzichtelijk te houden.
Algoritme: een reeks opeenvolgende opdrachten om een probleem op te lossen of doel te bereiken, vergelijkbaar met een recept om een maaltijd te bereiden.
Debuggen: het opsporen en oplossen van fouten in een computerprogramma.
Error: treedt op wanneer een computer onverwacht of onjuist gedrag vertoont, doordat de instructies niet helemaal kloppen.
Herhaling: een deel van een computerprogramma dat meerdere keren herhaald wordt, ook wel lus of iteratie genoemd.
Patroon: een beschrijving, of weergave van een probleem of oplossing die meerdere keren herhaald of hergebruikt kan worden .
Programmeertaal: formele taal die gebruikt wordt om instructies te communiceren aan een computer.
Representatie: de weergeven van een probleem of oplossing in een andere vorm, bijvoorbeeld een tekening, tekst, reeks symbolen of instructies.
Runnen: het uitvoeren van een computerprogramma.
Variabele: wordt gebruikt om informatie te bewaren, met een naam en een waarde, zoals "leeftijd" in combinatie met "8".
Voorwaarde: een vergelijking om te bepalen of iets wel of niet gedaan moet worden, bijvoorbeeld "als... dan ..." of "zolang ... doe... " of "herhaal ... tot ....".
Solderen
Solderen en wiskunde: een tetraëder gemaakt van lasdraad!
Solderen is net als het strikken van je veters: Niet moeilijk, maar je moet even leren hoe je het doet.
Tijdens workshops leren we leerlingen hoe ze moeten solderen. Leren solderen is vooral een kwestie van doen en een paar slimmigheidjes. In de video hieronder solderen we een driehoekje van lasdraad.
Later maken we van het driehoekje een piramide (iets preciezer: een regelmatig viervlak, ook wel tetraëder).
Een goede zijkniptang, zoals deze. Niet erg goedkoop, maar kinderen hebben een scherpe tang nodig om het lasdraad zelf te kunnen knippen. Met een minder goede tang kost het teveel kracht.
Lasdraad, 1,6 mm dik. Lasdraad is ijzerdraad met een dun laagje koper. Het laat zich prima solderen. Lasdraad is heel geschikt om constructies mee te maken.
Leren solderen - maak een piramide (tetraëder) van lasdraad
In de video hieronder zie je de dingen die hierboven staan weer terug.
Het maken van de piramide duurde alles bij elkaar 40 minuten.
Het meisje in de video is 14 jaar en zit in havo.
Wat gebeurt er als je soldeert?
Solderen is eigenlijk lijmen met vloeibaar metaal (tin).
Tin wordt vloeibaar (het smelt) bij ongeveer 230 °C.
De onderdelen die aan elkaar worden gesoldeerd moeten zo heet worden dat het vloeibare tin er overheen kan vloeien. Eenmaal afgekoeld zit er een dun laagje tin over en tussen de onderdelen. Dat laagje tin is de verbinding tussen de onderdelen.
Handig om van te voren te weten!
Een soldeerbout is heet. Probeer ‘m niet te vangen als hij valt.
Zet de soldeerbout direct terug in de houder als je hem niet gebruikt.
Zet de soldeerbout op 400 °C voor het solderen van lasdraad.
Elektronica solderen werkt het beste met 320 °C.
Hard duwen helpt niet. Leg de soldeerbout rustig op de onderdelen die je wilt solderen.
Als je de soldeerbout te hard tegen de onderdelen duwt verschuiven ze.
Doe van te voren een klein beetje soldeertin op de punt van de soldeerbout.
Dan is het gemakkelijker om contact te maken met de onderdelen van het werkstuk.
De belangrijkste: Leg de punt van de soldeerbout in één keer tegen alle onderdelen aan die je wilt verbinden. De onderdelen moeten tegelijk heet gemaakt worden.
Wacht met het soldeertin tot je werkstuk heet is. Eerst verhitten met de soldeerbout, dan pas tin toevoegen. Dat verhitten duurt een paar seconden als de soldeerbout goed contact maakt.
Kijk goed naar de punt van je soldeerbout. Als je het goed doet zie je dat het tin gaat vloeien. Het gesmolten tin vloeit dan van de soldeerbout over de onderdelen. Als je dat ziet gebeuren zit je goed.
Haal eerst het soldeertin weg van je werkstuk, daarna pas de soldeerbout.
Samenvatting
Solderen is erg leuk en moet je vooral doen.
Na een kwartiertje proberen krijgen leerlingen het echt onder de knie en kunnen ze dingen maken die ze niet voor mogelijk hielden
Solderen van electrodraden
Bekijk het van 2:57 tot 6:14
Elektrodraden solderen
Introductie
Wat leuk dat je bent begonnen aan de introductie van van onze module Robotica.
Aan het eind van deze lessenserie heb jij je eigen Auto Robot gebouwd, maar omdat te kunnen ga je eerst starten met de basis van Robotica.
Wat hebben jij en ik daar eigenlijk met Robotica te maken?
Meer dan je denkt! Kijk maar eens naar de volgende video.
Wat is Robotica nu eigenlijk?
Een goede vraag wat robotica nu eigenlijk betekent? Er zijn veel betekenissen te vinden op internet, maar het gaat er ook om wat jij verstaat onder robotica.
Door informatie over robotica op te zoeken en te verzamelen leer je wat het woord betekent en wat er allemaal bij robotica hoort.
Opdracht:
Informatie over Robotica
1. Zoek op internet, zoals Wikipedia, informatie over robotica.
2. Maak aantekeningen en bewaar informatie wat voor jou duidelijk uitlegt wat robotica inhoud.
3. Maak een mindmap aan de hand van je gevonden informatie en aantekeningen. Doe dit op www.mindmup.com.
4. Lever je mindmap in via It's Learning bij "Mindmap Robotica"
Basisbegrippen ELEKTRO
Om een robot te kunnen bouwen is het wel handig om een paar basisbegrippen te kennen.
Via wh.electude.eu kom je bij een lessenserie die je de basisbegrippen van elektro uitlegt.
Om in te loggen heb je een account nodig.
Log in als leerling met de onderstaande gegevens:
Vraag aan je docent de juiste inloggegevens.
Aan de linkerkant staat de lesstof die beschikbaar is onder het kopje “mijn individuele leerstof”
Hier vind je ook basis elektronica.
Het programma werkt interactief en je het juiste antwoord geven op de vraag voordat je verder kunt met de volgende vraag.
Maak de volgende opdrachten van de module basis elektronica.
Vul het onderstaande formulier in en laat het goedkeuren bij je docent.
Klik vervolgens op Links op Circuits en dan op links boven in Create new Circuit.
Nu kun je zelf aan de slag.
Opdrachten. Tinckercad
Maak nu zelf een schakeling met daarin:
batterij 9 Volt, weerstand van 1Ω, schakelaar en een led.
Zoals de afbeelding.
Als je dit hebt gedaan klik je op Start Simulation.
Programmeren van de ARDUINO UNO
Wat handig is aan het softwareprogramma van de arduino is dat als je een commando niet juist intypt, de kleur dan ook niet verandert. Ook als je een andere fout maakt wordt dat duidelijk bij het verifiëren of het uploaden.
In afbeelding 15 kun je dit zien. Het woord digitalwrite is niet juist geschreven in regel 19 daarom is deze regel ook rood.
Het woord digitalwrite moet in de arduino geschreven als “digitalWrite” geschreven worden en als het juist geschreven is veranderd ook de kleur van het woord.
Hierdoor is het eenvoudiger om fouten op te sporen in het programma.
Dit is handig om te weten, als je straks verder gaat met BAS ON TECH
BAS ON TECH
Opdrachten BAS ON TECH
Voor het programmeren van je arduino in het handig om je scherm op te splitsen zodat je de uitleg van BAS ON TECH en de arduino software gelijk kunt zien.
Zoals in de afbeelding hieronder.
Op de website van BAS ON TECH https://arduino-lessen.nl/ staan 26 lessen die je kunt maken.
De lessen die je verplicht moet doen zijn:
Je gaat nu je eigen robot maken. Belangrijk is om eerst te bedenken waar de onderdelen van de robot moeten komen. Deze onderdelen ga je tekenen op onderstaande tekening.
Heb je genoeg ruimte voor het plaatsen van de USB kabel of de voeding? Voordat je onderdelen gaat vastzetten laat je de docent zien op de tekening waar jij de onderdelen wilt plaatsen. Dus eerst tekenen dan echt bouwen.
Voor veel onderdelen staan er in TINKERCAD leuke houders. Vraag aan je docent of je deze mag printen met de 3D printer. Veel plezier.
Gebruik de tekening hieronder om aan te geven waar je de onderdelen wilt plaatsen.
Om tot een eindproduct te komen kun je ook gebruiken van verschillende internetsites. Hier kun je ook de codes vinden die je kunt downloaden voor de software van de arduino.
Nadat je de robot hebt gebouwd en de software hebt gedownload, kun je kijken of jouw robot auto rijdt. Misschien zijn er nog een paar dingen niet goed.
Extra opdracht
Als je robot het doet, is er nog een extra uitdaging voor de liefhebber.
Programmer je robot nu zo dat de wielen worden aangestuurd via PWM aansturing waardoor de motoren langzaam worden aangestuurd en steed harder gaan draaien.
SUCCES!!
Eindopdracht
Eindproduct: Je maakt een presentaie over je ontwerp van je robot auto.
Beoordeling: Je docent beoordeelt je op:
De inhoud: hoe heb je je eindproduct gemaakt?
De omvang: gaat de presentatie niet langer duren dan tien minuten?
De vorm: zijn de stappen in de presentatie logisch en vormen ze een duidelijk verhaal met een kop, midden en staart?
Originaliteit: heb je iets bedacht om je presentatie spannend of verrassend te maken?
Leerdoelen
Na deze opdracht kun je:
· een boeiende presentatie voorbereiden met een goede indeling en afwisseling.
· de presentatie geven met behulp van een Powerpoint, Prezi of een poster.
Uitleg Powerpoint en Prezi
Powerpoint is erg bekend.
Bijna iedereen heeft er wel eens mee gewerkt.
Je maakt dia's met tekst en foto's, daarbij geef je uitleg.
Voordelen: Je kunt je verhaal stap voor stap opbouwen: één dia per stapje. Je kunt mooie sjablonen gebruiken, waardoor je presentatie er goed uitziet.
Nadelen: Je hebt tijdens het kijken geen overzicht van het hele onderwerp.
Prezi gebruik je online - je hoeft niets te downloaden, maar moet wel een account aanmaken opwww.prezi.com . Je kunt je presentatie dan online bewaren en delen.
Voordelen: Bij Prezi kun je alle tekstjes, plaatjes, filmpjes die je laat zien, op een soort poster rangschikken. Je hebt dan een totaaloverzicht van je onderwerp. Bij Prezi kun je ver inzoomen op tekst en weer terug. Het inzoomen geeft een mooi effect. Een prezi zit vol beweging en trekt aandacht. Je kunt prezi's gemakkelijk delen via Twitter of Facebook.
Nadelen: Prezi moet je eerst even leren. Je moet goed nadenken over de totaalposter.
Hoe deel ik mijn presentatie in
In een presentatie kun je veel meer doen dan alleen een verhaal vertellen.
Maak je publiek actief en laat het niet alleen bij woorden.
Ook moet je presentatie er goed uitzien en op de juiste manier de aandacht trekken door kleuren en lettertypes. Houd het rustig en leg accenten op de goede plaats.
Een presentatie moet je op een logische manier opbouwen.
Je begint met de inleiding: je vertelt het publiek waarover de presentatie gaat.
De dia's van het midden bevatten de informatie die je wilt vertellen.
In de afsluiting vertel je je conclusie en geef je aan welke bronnen je hebt gebruikt.
Presenteren
Je moet een presentatie maken over de auto robot.
Die informatie presenteer je met een Power Pointpresentatie, Prezi of een poster.
Je gebruikt tekst, afbeeldingen en/of video's om je verhaal te ondersteunen.
De tekst moet kort en krachtig zijn. Gebruik daarom losse woorden of hele korte zinnen.
Plaats de woorden en zinnen puntsgewijs onder elkaar en druk de tekst zo groot (20-puntsletter) af dat iedereen het kan lezen.
Met afbeeldingen of video's kleed je je presentatie verder aan.
Bedenk: een goede afbeelding zegt meer dan 1000 woorden.
Een presentatie moet je op een logische manier opbouwen.
Je begint met de inleiding: je vertelt waarover de presentatie gaat.
De dia's in het middenstuk bevatten de informatie die je wilt vertellen.
In de afsluiting of slot vertel je je conclusie en geef je aan welke bronnen je hebt gebruikt.
Zorg voor een goede inleiding!
Zo bereid je een presentatie voor.
Maak een indeling van je presentatie: inleiding, middenstuk en slot.
Bedenk vervolgens wanneer je welke informatie vertelt.
· Maak je Power Pointpresentatie, Prezi of poster
· Oefen je presentatie thuis voor je ouders.
· Check of alle hulpmiddelen goed werken.
Tips voor de opening
Een top afsluiting!
Wisselbeker Robotica.
De klas kiest samen met de docent de beste presentatie uit door middel van stemmen. De winnaar ontvangt de Wisselbeker Robotica.
Het arrangement Robotica is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Elleke Zandstra
Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
Laatst gewijzigd
2018-10-18 20:05:49
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Planning robotica
