Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα...

20
Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της Lego. Ευάγγελος Παπαδόπουλος Καθηγητής ΕΜΠ Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

description

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της Lego. Ευ άγγελος Παπαδόπουλος Καθηγητής ΕΜΠ Εργαστ ήριο Αυτομάτου Ελέγχου Σχολ ή Μηχανολόγων Μηχανικών Εθνικ ό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Τι θα μας απασχολ ήσει. O σημερινός Μηχανικός & δεξιότητες Εκπαίδευση Μηχανικών - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα...

Page 1: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της Lego.

Ευάγγελος ΠαπαδόπουλοςΚαθηγητής ΕΜΠ

Εργαστήριο Αυτομάτου ΕλέγχουΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Page 2: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10 2

Τι θα μας απασχολήσειΤι θα μας απασχολήσει

O σημερινός Μηχανικός & δεξιότητες

Εκπαίδευση Μηχανικών

Τα Lego Mindstorms

Εκπαίδευση με χρήση συστήματος Lego

Έρευνα με χρήση συστήματος Lego

Συμπεράσματα

Page 3: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

O O ΜηχανικόςΜηχανικός

3

Γνωρίζει τους Νόμους της Φυσικής

Χρησιμοποιεί τις δυνάμεις της Φύσης για παραγωγή

χρήσιμου Έργου για τον Άνθρωπο Έργο

Λύτης προβλημάτων (problem solver)

Σχεδιαστής (designer)

Καινοτόμος-Εφευρέτης

Page 4: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Πρόγραμμα Σπουδών ΜηχανικώνΠρόγραμμα Σπουδών Μηχανικών

Γνώσεις - Εξειδίκευση - Κατανόηση ++ Επίλυση προβλημάτων ++ Άλλες δεξιότητες ++

– Επικοινωνία– Ομαδική εργασία– ...

4

Page 5: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Ο Σημερινός ΜηχανικόςΟ Σημερινός Μηχανικός

Πρέπει να είναι έτοιμος για– Σωστή αντίληψη με διαθεματική προσέγγιση, – Καινοτομικές ιδέες και διαίσθηση,– Θεμελιωμένη θεωρητική γνώση, – Πρακτική εμπειρία.

Επιτυγχάνεται με– Ανάλυση– Σχεδιασμό– Κατασκευή– Έλεγχο λειτουργίας– Και Βελτιστοποίηση πραγματικού συστήματος

5

Page 6: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Εκπαίδευση Μηχανικών & Εκπαίδευση Μηχανικών & LegoLego

Οικονομικό σύστημα που καλύπτει δομικά στοιχεία, αισθητήρες, επενεργητές και «εξυπνάδα».

Επικέντρωση στη σύνθεση και την εφευρετικότητα Απομακρύνει τα προβλήματα συμβατότητας,

παραγωγής, κόστους Δεν απαιτεί πλήρες εργαστήριο Μάθηση και σχεδιασμός με διασκέδαση

Περιορισμένο σύστημα, όχι πραγματικό

6

Page 7: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Λίγα Λόγια για τα Λίγα Λόγια για τα Lego™Lego™

Τα τουβλάκια Lego δημιουργήθηκαν από τον Δανό μαραγκό Ole Kirk Christiansen, το 1949.

Από τα Δανικά leg godt, που σημαίνει παίξε καλά. Τουβλάκια από ABS: 1963 (σταθερότητα, αντοχή)

7

Page 8: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Λίγα Λόγια για τα Λίγα Λόγια για τα Mindstorms™Mindstorms™

Mindstorms: Κιτ με μικροελεγκτή, αισθητήρες, κινητήρες, δομικά στοιχεία, μεταδόσεις, κ.λπ.

Κατασκευές με κίνηση και «εξυπνάδα». Σε συνεργασία μεταξύ Lego και MIT Media Laboratory. Robolab GU: Tufts U., Labview της National Instruments.

8

Page 9: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Μικροελεγκτές Μικροελεγκτές Mindstorms™Mindstorms™

RCX: 8-bit H8/300

32KB RAM Infrared (IR) 3 αισθητήρες 3 κινητήρες NQC, κ.λπ.

9

NEXT: 32-bit ARM, +2

64KB RAM, 256KB flash Bluetooth, USB 4 αισθητήρες 3 σερβοκινητήρες LabView, κ.λπ.

Page 10: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Εκπαίδευση: Μηχανοτρονικά ΣυστήματαΕκπαίδευση: Μηχανοτρονικά Συστήματα

Mechatronics: σύνθεση Μηχανολογίας, Ηλεκτρονικής, Ελέγχου και Λογισμικού για σχεδιασμό σύνθετων προϊόντων υψηλής ακρίβειας, π.χ. Σταθεροποίηση εικόνας φωτογραφικής μηχανής)

Μεταπτυχιακό μάθημα σε Mechatronics (25, όχι ομογενές) Ομάδες των 2-3 ατόμων Θέμα προτείνεται από την κάθε ομάδα. Με έγκριση. Εκπόνηση κατά τη διάρκεια του εξαμήνου. Με επίβλεψη. Παρουσίαση αποτελέσματος και υποβολή τεχνικής

έκθεσης.

10

Page 11: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Παραδείγματα ΘεμάτωνΠαραδείγματα Θεμάτων

11

Αποφυγή εμποδίων

Αδρανειακή πλατφόρμα

Όχημα υπερπήδησης εμποδίων

Page 12: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Παραδείγματα ΘεμάτωνΠαραδείγματα Θεμάτων

12

Page 13: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

ΠαρατηρήσειςΠαρατηρήσεις

Τα θέματα που επιλέγονται είναι πάντα ενδιαφέροντα Αποκτάται παράλληλη εμπειρία σε σχεδιασμό

– μηχανολογικό, – ηλεκτρονικό– λογισμικού

Εργασία σε ομάδες Διασκέδαση Πλήρης εργασία από το μηδέν έως τις παρουσιάσεις

και τις τεχνικές εκθέσεις Θετική η χρήση του συστήματος Lego.

13

Page 14: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Έρευνα στη Ρομποτική (ΙΕΕΕ)Έρευνα στη Ρομποτική (ΙΕΕΕ)

Lego robotic arm; Porter, Phil; Electronic Systems News; Volume: 1983 , Issue: 3

267 Δημοσιεύσεις σε Συνέδρια και Περιοδικά με κρίση μεταξύ 1983 και 2010 αναφέρονται σε Lego

85 Δημοσιεύσεις σε Συνέδρια και Περιοδικά με κρίση μεταξύ 1983 και 2010 με τη λέξη «Lego» στον τίτλο

8 Δημοσιεύσεις το 2010 με τη λέξη «Lego» στον τίτλο

14

Page 15: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Έρευνα στη Ρομποτική (ΕΑΕ)Έρευνα στη Ρομποτική (ΕΑΕ)

Enginnering: Σχεδιασμός με περιορισμούς

Ποιο είναι το μέγιστο που μπορούμε να επιτύχουμε με δομικούς, υπολογιστικούς και επικοινωνιακούς περιορισμούς.

Οι περιορισμοί της πλατφόρμας Lego ως ερευνητική έμπνευση

15

Page 16: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Project KandinskyProject Kandinsky

Προτάθηκε από τον Επικ. Καθ. της ΑΣΚΤ Μάνθο Σαντορινέο.

Η ζωγραφική του Kandinsky βασίζεται σε στοιχεία όπως γραμμές, κύκλους, τρίγωνα κ.λπ.

Στόχος: Κατασκευή ρομποτικού συστήματος ικανού να αντιληφθεί βασικά στοιχεία και να αλληλεπιδράσει με αυτά.

16

Page 17: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

Ρομποτικά ΟχήματαΡομποτικά Οχήματα

17

Εξερευνητής Ζωγράφος

Page 18: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

ΑποτελέσματαΑποτελέσματα

Αντίστροφη μηχανολογία

Αύξηση των δυνατοτήτων με παράκαμψη του O/S

Βέλτιστος μηχανολογικός σχεδιασμός οχημάτων

Σχεδιασμός νέων αισθητήρων και διεπαφών

Ταχείς αλγόριθμοι αναγνώρισης απλών στοιχείων

Αμφίδρομη επικοινωνία ρομπότ με τρίτο υπολογιστή

Αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν σε διεθνές περιοδικό της ΙΕΕΕ

18

Page 19: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10

ΠείραμαΠείραμα

19

Page 20: Έρευνα στη Ρομποτική  και Εκπαίδευση Μηχανικών  με τα Mindstorms της Lego.

Εθνικό Μετσόβιο ΠολυτεχνείοΣχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Έρευνα στη Ρομποτική και Εκπαίδευση Μηχανικών με τα Mindstorms της LegoΚαθ. Ε. Παπαδόπουλος

Αθλητικό Κέντρο Δήμου Αθηναίων 12-06-10 20

ΣυμπεράσματαΣυμπεράσματα

Η εκπαίδευση των σημερινών μηχανικών γενικά και ειδικά στη ρομποτική απαιτεί συνδυασμό – διαθεματικής γνώσης, – εμπειρίας και – συνεργασίας

για σύνθεση σύνθετων συστημάτων.

Η πλατφόρμα Lego μπορεί να χρησιμοποιηθεί γαι το σκοπό αυτό.

Με προσοχή, εφόσον είναι μία προσέγγιση της πραγματικότητας