De fabrieksrobot

1. Voorbereiding

• Lees het materiaal voor de leerlingen in de EV3 Classroom-app goed door.
• Verzamel informatie over de taken die autonome robots op wielen in fabrieken en magazijnen uitvoeren.
• Je hebt zwarte tape, stiften, een meetlint en een groot voorwerp nodig om een fabriekspad mee te maken.
• Het wordt aanbevolen de leerlingen eerst de andere lessen in deze module te laten voltooien, voordat ze met deze uitdaging aan de slag gaan.
• Om deze les af te kunnen ronden moeten de leerlingen de rijbasis bouwen. Hier zullen ze ongeveer 30 minuten voor nodig hebben.
• Als je geen blokuur hebt, kun je deze les over meerdere sessies verspreiden.

Deel A

2. Activeren (10 min.)

• Maak gebruik van de ideeën in het deel Start een gesprek hieronder om je leerlingen te betrekken bij een gesprek over deze les.
• Verdeel je leerlingen in tweetallen.

3. Onderzoeken (35 min.)

• Laat je leerlingen brainstormen over hoe ze hun rijbasis zo kunnen uitbreiden dat deze de kubus vastpakt en hem in de doelcirkel (de afgiftezone) weer loslaat.
• Moedig ze aan om meerdere prototypes te maken om zowel het bouwen als het programmeren uit te proberen.
• Geef de leerlingen de tijd hun oplossingen te bouwen en te testen.

Deel B

4. Uitleggen (10 min.)

• Breng een gesprek op gang over de belangrijkste kenmerken die de robot moet hebben om de lijn te kunnen volgen en voor het grote voorwerp te kunnen stoppen.

5. Uitbreiden (35 min.)

• Laat je leerlingen brainstormen over hoe ze hun rijbasis zo kunnen uitbreiden dat deze de lijn volgt en zo dicht mogelijk bij het grote voorwerp stopt.
• Laat ze verder werken aan hun robots tot ze klaar zijn om de uitdaging te voltooien.
• Zorg dat er ook nog tijd overblijft voor het opruimen.

6. Evalueren

• Geef elke leerling feedback over zijn of haar prestaties.
• Beoordeel de mate van creativiteit van de oplossing en hoe goed het team heeft samengewerkt.
• Je kunt gebruikmaken van de evaluatierubrieken om dit te vereenvoudigen.

Een van de taken die de autonome robots op wielen in de LEGO^® fabriek moeten uitvoeren, is het verplaatsen van dozen tussen verschillende werkstations. Deze volledig autonome robots weten zelfs wanneer ze naar het oplaadpunt moeten om hun accu op te laden! Ze voeren hun taken efficiënt uit en botsen hierbij niet tegen muren, mensen of andere robots.

Stel je leerlingen de volgende vragen om ze te betrekken bij een gesprek over hoe de rijbasis soortgelijke taken als de robots in de LEGO fabriek zou kunnen uitvoeren:

• Denk je dat de rijbasis soortgelijke taken als de robots in de LEGO fabriek kan uitvoeren?
• Welke uitbreidingen uit de andere lessen zouden bij deze taken van pas kunnen komen?

Projectplan
Ontwerp en bouw uitbreidingen voor je rijbasis en programmeer hem zo dat hij:

• De kubus kan vastpakken en deze zo dicht mogelijk bij het midden van de doelcirkel kan loslaten.
• De lijn kan detecteren en volgen, en zo dicht mogelijk bij het grote voorwerp kan stoppen, zonder deze aan te raken.

Oplossingen met een open einde
Dit project is zo ontwikkeld dat elke leerling of team een eigen oplossing kan vinden. Stel de teams de volgende vragen om hen te helpen bij het bedenken van oplossingen voor het projectplan:

• Hoe kan de robot naar het midden van de afgiftezone navigeren?
• Hoe kan de robot de lijn volgen en vervolgens zo dicht mogelijk bij het grote voorwerp stoppen?

Het fabriekspad maken
Om het pad te maken dat hieronder is afgebeeld, hebben de leerlingen zwarte tape, stiften, een meetlint en de kubus nodig, en een groot voorwerp dat ze op het einde van de zwarte lijn kunnen plaatsen. De gegeven metingen zijn een suggestie; hier mag van worden afgeweken. Houd er wel rekening mee dat de voorbeeldoplossing en het voorbeeldprogramma op deze metingen zijn gebaseerd.

Voorbeeldoplossing
De voorbeeldoplossing bestaat uit de volgende uitbreidingen:

• Rijbasis
• Medium motor – rijbasis
• Ultrasone sensor – rijbasis
• Kleursensor omlaag – rijbasis
• Gyrosensor – rijbasis

De gyrosensor gebruiken
De gyrosensor mag niet bewegen wanneer je deze op de EV3-steen aansluit en tijdens het opstarten van de EV3-steen. Als de hoekmetingen van de gyrosensor veranderen terwijl de rijbasis stilstaat, moet je de sensor loskoppelen en weer aansluiten.

Programma voor de oplossing

Vereenvoudig deze les door:

• Je leerlingen te helpen uitzoeken hoe ze ervoor kunnen zorgen dat de robot stopt met het volgen van de lijn zodra hij het grote voorwerp detecteert
• Je leerlingen aan te moedigen de andere lessen in deze module te raadplegen
• Je leerlingen naar het grote voorwerp te laten rijden zonder de lijn te volgen
• Samen leren en elkaar ondersteunen aan te moedigen

Maak deze les wat moeilijker door:

• De leerlingen uit te dagen precies 84 cm vooruit te rijden nadat ze de kubus hebben opgepakt en vervolgens de gyrosensor te gebruiken om de robot naar de doelcirkel te laten rijden
• Een andere kleur tape te gebruiken dan die in de les Kleuren en lijnen is gebruikt

Observatiechecklist docent
Maak naar eigen inzicht een schaalverdeling, bijvoorbeeld:

1. Gedeeltelijk uitgevoerd
2. Volledig uitgevoerd
3. Boven verwachting uitgevoerd

Gebruik de volgende criteria om de voortgang van je leerlingen te beoordelen:

• Leerlingen hebben een robot ontworpen die aan de vereisten van het projectplan voldoet.
• Leerlingen hebben creatieve oplossingen bedacht en verschillende soorten oplossingen in overweging genomen.
• Leerlingen hebben als team samengewerkt om de uitdaging te voltooien.

Zelfevaluatie
Laat alle leerlingen het niveau kiezen dat volgens hen het best hun prestatie weergeeft.

• Brons: Ik heb mijn best gedaan onder erg moeilijke omstandigheden.
• Zilver: Ik heb wat tegengeslagen gehad, maar toch heb ik een van de taken uitgevoerd.
• Goud: Ik heb beide taken uitstekend uitgevoerd.
• Platina: Ik heb niet alleen beide taken uitgevoerd, maar ook andere originele en efficiënte functies toegevoegd.

Laat de leerlingen voor de ontwikkeling van hun taalvaardigheid:

• Een presentatie of video maken over de beste functies en prestaties van hun robot
• Een presentatie maken waarin ze een aantal belangrijke kenmerken van hun programma bespreken

Opmerking: Hiermee wordt de les langer.

Leerlingen die deze les leuk vonden, zijn misschien geïnteresseerd in een van de studierichtingen:

• Informatietechnologie (computerprogrammering)
• Productie en techniek (pre-engineering)
• Wetenschap, technologie, techniek en wiskunde (techniek en technologie)