‫פיתוח חשיבה לוגית
הנדסית רב‬
‫תחומית באמצעות רובוטיקה‬
‫תרגילי עזר למורה‬
‫מאיר סלע‬
‫‪ 2‬מאמארובוט‪ :‬פיתוח חשיבה לוגיתהנדסית רבתחומית באמצעות רובוטיקה‬
‫פיתוח חשיבה לוגית
הנדסית רב תחומית באמצעות רובוטיקה‬
‫תרגילי עזר למורה‬
‫מהדורה ראשונה ‪2011‬‬
‫הדפסה ‪1‬‬
‫כל הזכויות שמורות‬
‫עיט מדעי המחשב‬
‫אתר אינטרנט‪www.eytam.com :‬‬
‫פניות בדואר אלקטרוני‪http://www.eyta.com/contact :‬‬
‫אי להעתיק‪ ,‬לשכפל או לצל ספר זה או קטעי ממנו‪ ,‬בשו צורה ובשו אמצעי אלקטרוני‪,‬‬
‫אופטי או מכני לכל מטרה שהיא‪ ,‬ללא אישור בכתב מההוצאה לאור‪.‬‬
‫מאמארובוט‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪3‬‬
‫תוכ ענייני‬
‫‪4‬‬
‫‪5‬‬
‫תצוגה וצלילי‬
‫הדפסה למס‬
‫‪5‬‬
‫צלילי‬
‫‪5‬‬
‫‪6‬‬
‫תנועה‬
‫תנועה קדימה‬
‫‪6‬‬
‫תנועה לאחור‬
‫‪6‬‬
‫תנועה ע תאוצה‬
‫‪6‬‬
‫תנועה במעגל‬
‫‪6‬‬
‫תנועה סיבובית במקו‬
‫‪6‬‬
‫הלו ושוב‬
‫‪6‬‬
‫תנועה על מסלול מאולתר‬
‫‪7‬‬
‫חנייה‬
‫‪7‬‬
‫‪8‬‬
‫חישה‬
‫זיהוי מגע‬
‫‪8‬‬
‫חייש אור‬
‫‪8‬‬
‫חייש עצ‬
‫‪8‬‬
‫ספירת קווי‬
‫‪8‬‬
‫עצירה מיידית של הרובוט בזיהוי קו שחור‬
‫‪9‬‬
‫בקרה‬
‫מעקב"אחר"קו‬
‫הכנה לתחרות רובוטיקה‬
‫‪10‬‬
‫‪10‬‬
‫‪11‬‬
‫בקרת רמזור‬
‫‪11‬‬
‫בקרת רמזור ‪2‬‬
‫‪13‬‬
‫משימות מתקדמות " ערכת משאבי‬
‫‪14‬‬
‫חייש טמפרטורה‬
‫‪14‬‬
‫חייש אור אנלוגי‬
‫‪14‬‬
‫זיהוי קו באמצעות חייש אור אנלוגי‬
‫‪15‬‬
‫מעקב אחר קו באמצעות חייש אור אנלוגי‬
‫‪15‬‬
‫זרועות‬
‫‪15‬‬
‫עיט מדעי המחשב‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪ 4‬מאמארובוט‪ :‬פיתוח חשיבה לוגיתהנדסית רבתחומית באמצעות רובוטיקה‬
‫מאמארובוט‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪5‬‬
‫תצוגה וצלילי‬
‫הדפסה למס‬
‫כתבו תכנית המדפיסה למס את משולש פסקל הבא‪:‬‬
‫הסבר‪ :‬במשולש פסקל הוא סידור מספרי במשולש שבו בקודקוד העליו המספר ‪ ,1‬וכל מספר‬
‫במשולש הוא סכו שני המספרי שמעליו‪.‬‬
‫הדרכה‪ :‬בצעו את ההדפסות תו ריווחי מתאימי‪ .‬יש להדפיס את השורות תו המתנה של‬
‫‪ 0.5‬שניה בי שורה לשורה‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬הדפסת
משולש
פסקל‬
‫צלילי‬
‫כתבו תכנית שתשמיע את הצלילי של סול תווי של‪.‬‬
‫הדרכה‪ :‬יש לתת לזמז את התדרי של סול הצלילי‪ .‬להל התדרי המתאימי‪:‬‬
‫דו=‪ ,523‬רה=‪ ,587‬מי=‪ ,659‬פה=‪ ,698‬סול=‪ ,784‬לה=‪ ,880‬סי=‪ ,988‬דו=‪1047‬‬
‫יש לתת השהיה בי תו לתו של כעשירית שנייה‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬סול
צלילי‬
‫עיט מדעי המחשב‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪ 6‬מאמארובוט‪ :‬פיתוח חשיבה לוגיתהנדסית רבתחומית באמצעות רובוטיקה‬
‫תנועה‬
‫תנועה קדימה‬
‫כתבו תכנית שתגרו לרובוט לנוע קדימה בשיא מהירותו במש שלוש שניות ולעצור‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬תנועה
מהירה
שלוש
שניות‬
‫תנועה לאחור‬
‫כתבו תכנית שתגרו לרובוט לנוע לאחור במהירות ‪ 70‬במש ‪ 5‬שניות‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬תנועה
לאחור‬
‫תנועה ע תאוצה‬
‫כתבו תכנית בה הרובוט נוסע במהירות ‪ 70‬במש ‪ 3‬שניות‪ ,‬ואז מאי* במש ה ‪ 3‬שניות הנותרות‬
‫בכל שניה ב ‪ 10‬בדיוק‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬תנועה
ע
תאוצה‬
‫תנועה במעגל‬
‫כתבו תכנית שתגרו לרובוט לבצע תנועה במעגל ולחזור למקומו המקורי‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬תנועה
מעגל‬
‫תנועה סיבובית במקו‬
‫כתבו תכנית שתגרו לרובוט לבצע שלושה סיבובי במקו )סביב עצמו(‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬תנועה
שלושה
סיבובי‬
‫הלו ושוב‬
‫כתבו תכנית שבה הרובוט נע קדימה ‪ 50‬ס"מ‪ ,‬פונה בחזרה ב ‪ 180‬מעלות‪ ,‬חוזר לנקודת‬
‫ההתחלה‪ ,‬ופונה שוב ב ‪ 180‬מעלות בכדי לחזור למצבו ההתחלתי‪.‬‬
‫מאמארובוט‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪7‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬הלו
ושוב‬
‫תנועה על מסלול מאולתר‬
‫ראשית‪ ,‬מציירי מסלול המורכב מקו ישר‪ ,‬ואז קו נוס‪ .‬מחובר אליו בזווית כהה‪ .‬כתבו תכנית‬
‫שתניע את הרובוט קרוב ככל האפשר על המסלול שצויר‪:‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬תנועה
על
מסלול‬
‫חנייה‬
‫לצור התרגיל מסמני בשני קווי את מקו החנייה הרצוי‪ .‬הרובוט ממוק ב ‪ 90‬מעלות‬
‫לנקודת החניה במרחק קצר ממנה‪:‬‬
‫כתבו תכנית שתניע את הרובוט כ שיבצע חניה לאחור בי שני הקווי‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬חניה
ברוורס‬
‫עיט מדעי המחשב‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪ 8‬מאמארובוט‪ :‬פיתוח חשיבה לוגיתהנדסית רבתחומית באמצעות רובוטיקה‬
‫חישה‬
‫זיהוי מגע‬
‫מקמו את חייש המגע בחזית הרובוט‪.‬‬
‫כתבו תכנית שתגרו לרובוט להשמיע צליל‪ ,‬לחזור לאחור ולפנות שמאלה בכל התנגשות בעצ‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬זיהוי
מגע‬
‫חייש אור‬
‫מקמו את חייש האור בחזית הרובוט ע הפני כלפי הקרקע‪.‬‬
‫כתבו תכנית שתגרו לרובוט לנסוע על משטח הנסיעה האישי ישר‪ ,‬ושידפיס למס את צבע‬
‫הקרקע הנוכחי לב או שחור‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬הדפסת
צבע
קרקע‬
‫חייש עצ‬
‫מקמו את החייש לזיהוי עצ בחזית הרובוט‪.‬‬
‫כתבו תכנית לרובוט שתגרו לו להתחמק מעצמי שיזוהו באמצעות חייש העצ‪ .‬בכל זיהוי‬
‫עצ יש לבצע חזרה לאחור‪ ,‬לפנות שמאלה ולהדפיס למס את מספר הפעמי שעצ זוהה‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬זיהוי
עצמי‬
‫ספירת קווי‬
‫מקמו את חייש האור בחזית הרובוט ע הפני כלפי הקרקע‪.‬‬
‫מאמארובוט‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪9‬‬
‫כתבו תכנית שתגרו לרובוט להתקד ישר מעל משטח לב ולספור את מספר הקווי השחורי‬
‫שהוא חוצה‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬ספירת
קווי‬
‫עצירה מיידית של הרובוט בזיהוי קו שחור‬
‫)בהמש להתנסות ‪ 2‬מפרק ‪(5‬‬
‫יש לשי לב שבעצירת המנועי ע"י מת ער ‪ 0‬לשניה‪ ,‬הבקר מפסיק להזרי לה זר תנועה‪,‬‬
‫א מכוח האנרציה של הרובוט ה עשויי לנוע עוד מעט קדימה‪ .‬בכדי לבצע עצירה מיידית של‬
‫הרובוט‪ ,‬יש להפעיל את המנועי לאחור )ממש בדומה לאופ בו מטוס מבצע עצירה( למש זמ‬
‫קצר )כ ‪ 0.1‬שניה(‪.‬‬
‫כתבו תכנית שתגרו לרובוט לבצע עצירה מיידית בזיהוי קו שחור‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬נסיעה
ועצירה
לפני
קו‬
‫עיט מדעי המחשב‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪ 10‬מאמארובוט‪ :‬פיתוח חשיבה לוגיתהנדסית רבתחומית באמצעות רובוטיקה‬
‫בקרה‬
‫מעקב
אחר
קו‬
‫כתבו תכנית שתגרו לרובוט לעקוב אחר קו שחור‪ .‬יש לעשות שימוש בשני חיישני אור בלבד‪.‬‬
‫פתרו‪ :‬מעקב
אחר
קו‬
‫מאמארובוט‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪11‬‬
‫הכנה לתחרות רובוטיקה‬
‫רמזור בודד‬
‫לש תרגיל זה‪ ,‬יש לקחת מערכת הכיתה עמוד רמזור יחיד‪ ,‬חייש רמזור‪ ,‬בקר‪ ,‬ערכת סוללה‬
‫ומוט בודד באור ‪ 10‬ס"מ )מערכת המשאבי או מוט צידי של רובוט כלשהו(‪ .‬יש לתלות את‬
‫המוט על עמוד הרמזור‪ ,‬ואת חייש הרמזור על המוט‪ .‬כעת יש לחבר את חייש הרמזור לבקר‬
‫הרמזור‪.‬‬
‫כתבו תכנית שתגרו לרמזור להיות אדו למש ‪ 10‬שניות וירוק למש ‪ 10‬שניות לסירוגי‪ .‬העלו‬
‫את התכנית לבקר ובדקו שאכ הרמזור פועל כמתוכנ‪.‬‬
‫כתבו תכנית לרובוט כ שייסע ישר לכיוו הרמזור‪ ,‬בזיהוי רמזור אדו יעצור ובזיהוי רמזור‬
‫ירוק ייסע‪.‬‬
‫הדרכה‪ :‬לקליטה מיטבית יש להציב שני חיישני אור בחזית הרובוט המכווני בזווית כלפי חייש‬
‫הרמזור‪ .‬ג חייש הרמזור יוטה מעט בזווית לכיוו נסיעת הרובוט‪.‬‬
‫עיט מדעי המחשב‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪ 12‬מאמארובוט‪ :‬פיתוח חשיבה לוגיתהנדסית רבתחומית באמצעות רובוטיקה‬
‫תכנית פתרו )רמזור(‪ :‬רמזור
בודד‬
‫תכנית פתרו )רובוט(‪ :‬זיהוי
רמזור
אדו‬
‫בקרת רמזור‬
‫בתרגיל זה יש לעשות שימוש במשטח הכיתתי‪:‬‬
‫כתבו תכנית שתבקר את פעולת הרמזורי בתחרות רובוטתנועה‪ .‬נתו בקר שאליו מחוברי‬
‫רמזורי ‪ 14‬לערוצי ‪ 14‬בהתאמה‪ .‬יש לוודא שרק מסלול אחד מקבל אור ירוק בכל רגע נתו‪.‬‬
‫הערות‪:‬‬
‫• אור ירוק מזוהה על ידי שידור ‪ ,0‬אור אדו מזוהה על ידי שידור ‪1‬‬
‫• בהתחלה כל הרמזורי אדומי‬
‫מאמארובוט‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪13‬‬
‫• יש לאפשר זמ הפרדה בהחלפת אור ירוק ממסלול אחד לאחר‬
‫תכנית פתרו‪ :‬בקרת
רמזור‬
‫בקרת רמזור ‪2‬‬
‫בחנו שוב את מסלול הנסיעה של הרובוטי על משטח התחרות הכיתתי הא נית לספק‬
‫בצומת אור ירוק ליותר ממסלול אחד מבלי שתהיה סכנת התנגשות?‬
‫תכנית פתרו‪ :‬בקרת
רמזור‪2‬‬
‫עיט מדעי המחשב‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪ 14‬מאמארובוט‪ :‬פיתוח חשיבה לוגיתהנדסית רבתחומית באמצעות רובוטיקה‬
‫משימות מתקדמות ערכת משאבי‬
‫חייש טמפרטורה‬
‫כתבו תכנית שתדפיס את הטמפרטורה הנוכחית בחדר‪ .‬שנו מיקו )למקו ח יותר ע שמש‪,‬‬
‫או למקו קר יותר כמו מזג או מקרר( וודאו שהטמפרטורה משתנית בהתא‪.‬‬
‫הדרכה‪ :‬חייש הטמפרטורה מציג שינויי טמפרטורה במעלות צלסיוס הוא מחזיר ער אנלוגי‬
‫בי ‪ 0‬ל ‪ .100‬ראשית‪ ,‬יש לכייל אותו על ידי מד טמפרטורה חיצוני בדקו את הטמפרטורה‬
‫הנוכחית בחדר‪ .t0 ,‬כעת בדקו את ער חייש הטמפרטורה‪ .t1 ,‬שמרו את ההפרש ‪.dt=t0-t1‬‬
‫כעת בכל הדפסה של הטמפרטורה יש להוסי‪ .‬את הער ‪ dt‬לער החייש‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬חייש
טמפרטורה‬
‫חייש אור אנלוגי‬
‫כתבו תכנית שתדפיס את ערכי חייש האור האנלוגי‪ .‬חייש זה מחזיר ער בי ‪ 0‬ל ‪ 100‬המציי‬
‫את כמות האור הנקלטת‪ .‬העבירו את החייש בי מקומות שוני בחדר וודאו שאכ הערכי‬
‫המודפסי תואמי את כמות האור‪.‬‬
‫הערה‪ :‬יש לשי לב שא מחברי חיישני אנלוגיי לערוצי ‪ 1‬או ‪ ,2‬אזי יש להגדיר את‬
‫הערוצי כאנלוגיי על ידי לחיצה על הכפתור "הגדרת ערוצי‪ "..‬שבסרגל הכלי‪.‬‬
‫מאמארובוט‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬
‫‪15‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬חייש
אור
אנלוגי‬
‫זיהוי קו באמצעות חייש אור אנלוגי‬
‫כתבו תכנית שתגרו לרובוט לזהות קו באמצעות חייש אור אנלוגי‪ .‬הרובוט ייסע יישר ובזיהוי‬
‫קו שחור ישמיע צליל ויעצור‪.‬‬
‫הערה‪ :‬יש לשי לב שא מחברי חיישני אנלוגיי לערוצי ‪ 1‬או ‪ ,2‬אזי יש להגדיר את‬
‫הערוצי כאנלוגיי על ידי לחיצה על הכפתור "הגדרת ערוצי‪ "..‬שבסרגל הכלי‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬זיהוי
קו
חייש
אור
אנלוגי‬
‫מעקב אחר קו באמצעות חייש אור אנלוגי‬
‫כתבו תכנית שתגרו לרובוט לעקוב אחר קו באמצעות חיישני אור אנלוגיי‪.‬‬
‫הדרכה‪ :‬יש לבצע כיול של הער המפריד בי שחור ולב בתחילת התכנית‪ ,‬על ידי בקשה‬
‫מהמשתמש ללחו* על הכפתור מעל קו שחור וכ מעל רקע לב‪ .‬ער הביניי יהיה הער המפריד‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬מעקב
קו
אנלוגי‬
‫זרועות‬
‫כתבו תכנית שתבצע פתיחה וסגירה של הזרועות הרובוטיות בכל לחיצה על הכפתור השחור שעל‬
‫הרובוט‪.‬‬
‫הדרכה‪ :‬יש לחבר את כבל הזרועות אל ערו* "נוס‪ ".‬שבפינה השמאליתתחתונה של הבקר‪ .‬את‬
‫הזרועות פותחי וסוגרי על ידי מת ער זווית מתאי‪ .‬די ב ‪ 80‬מעלות בכדי לפתוח את‬
‫הזרועות‪.‬‬
‫שימו לב‪ :‬אי לסגור את הזרועות או לפתוח אות בבת אחת פעולה פתאומית זו עלולה לגרו‬
‫נזק לזרועות או לרכיבי אחרי‪ .‬יש לבצע שינוי ער זווית הדרגתי לדוגמא‪ ,‬בסגירת הזרועות‪:‬‬
‫מת ער זווית קט במעלה אחת בכל חזרה בלולאה‪ ,‬והמתנה למש זמ קצר‪.‬‬
‫תכנית פתרו‪ :‬הפעלת
זרועות‬
‫עיט מדעי המחשב‬
‫‪http://www.eytam.com‬‬