ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ΜΗΧΑΤΡΟΝ...

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΥΦΥΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Π. Ράλλη κ Θηβών 250, 122 44 Αθήνα,

210 5381427, fax 2105451128, [email protected] ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ∆ΙΑΤΑΞΗ ΜΗΧΑΤΡΟΝ ΙΙ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΥΦΥΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ∆ΕΥΤΙΚΟ Ι∆ΡΥΜΑ ΠΕΙΡΑΙΑ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ

ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΜΕΡΟΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ∆ΙΑΤΑΞΗ ΜΗΧΑΤΡΟΝ ΙΙ Γ. Ε. ΧΑΜΗΛΟΘΩΡΗΣ

C:\DOCUMENTS AND SETTINGS\ORION\MY DOCUMENTS\MY WORK\WORK\206ΜΉΧΑΤΡΟΝ\ΕΚΠΑΙ∆ΕΥΤΙΚΌ ΥΛΙΚΌ\ASK0MTRXII.DOC STORE: December 2004

ΣΕΛΙ∆ΕΣ:

ΦΥΛΛΑ:

ΣΕΙΡΑ - ΗΜ/ΝΙΑ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗΣ: 01 - 9/12/2004 ΑΡΙΘΜΟΣ ΑΝΤΙΓΡΑΦΩΝ: Ν/Α

-2-

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ................................................................................................. 3

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ......................................................................................................... 5

Ζ1. ΕΞΟΙΚΕΙΩΣΗ ΜΕ ΤΟ BX24......................................................................... 6 Α. Βασική εγκατάσταση ..........................................................................................................................6 Β. ∆οκιµές προγραµµατισµού .................................................................................................................6 Γ. Προσαρµογή........................................................................................................................................7 ∆. Παραδοτέα ..........................................................................................................................................7

Ζ2. ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΕΝΗ ΚΙΝΗΣΗ ΤΟΥ Μ2 ................................................. 8 Α. Βασική εγκατάσταση ..........................................................................................................................8 Β. ∆οκιµές προγραµµατισµού .................................................................................................................8 Γ. Ερωτήµατα ..........................................................................................................................................9 ∆. Παραδοτέα ..........................................................................................................................................9

Ζ3. ΣΕΙΡΙΑΚΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΜΕ ΤΟ Μ2 ....................................................... 11 Α. Σκοπός ..............................................................................................................................................11 Β. ∆οκιµές Προγραµµατισµού ..............................................................................................................11

Ζ4. ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΟΡΤΙΟΥ ............................................. 12 Α. Σκοπός ..............................................................................................................................................12 Β. Το γήπεδο..........................................................................................................................................12 Γ. Η Αφετηρία .......................................................................................................................................13 ∆. Οι κάδοι ............................................................................................................................................13 Ε. Το Εργοστάσιο Επεξεργασίας...........................................................................................................14 ΣΤ. ∆ιαδικασία Εξέτασης - Κανονισµός ...............................................................................................14

Ζ5. ΠΥΡΟΣΒΕΣΗ ............................................................................................. 15 Α. Σκοπός ..............................................................................................................................................15 Β. Το Γήπεδο .........................................................................................................................................15 Γ. Η Αφετηρία .......................................................................................................................................16 ∆. Ο Στόχος ...........................................................................................................................................17 Ε. ∆ιαδικασία Εξέτασης - Κανονισµός .................................................................................................17

Ζ6. Η ΆΜΑΞΑ .................................................................................................. 18 Α. Σκοπός ..............................................................................................................................................18 Β. Το Φορτίο .........................................................................................................................................18 Γ. Το Τέρµα ...........................................................................................................................................18 ∆. Η Άµαξα............................................................................................................................................19 Ε. Η Αφετηρία .......................................................................................................................................19 ΣΤ. ∆ιαδικασία Εξέτασης - Κανονισµός ...............................................................................................19

-3-

Ζ7. Ο ΛΑΒΥΡΙΝΘΟΣ........................................................................................ 20 Α. Σκοπός ..............................................................................................................................................20 Β. Ο Λαβύρινθος ...................................................................................................................................20 Γ. Η Αφετηρία .......................................................................................................................................20 ∆. Το Τέρµα...........................................................................................................................................20 Ε. Οι Φάροι............................................................................................................................................20 ΣΤ. ∆ιαδικασία Εξέτασης - Κανονισµός ...............................................................................................21

Ζ8. ΚΥΝΗΓΟΣ ΚΑΙ ΘΗΡΑΜΑ .......................................................................... 22 Α. Σκοπός ..............................................................................................................................................22 Β. Το Γήπεδο .........................................................................................................................................22 Γ. Το Θήραµα ........................................................................................................................................22 ∆. ∆ιαδικασία Εξέτασης - Κανονισµός .................................................................................................23

-4-

Εισαγωγή

Το τεύχος σηµειώσεων µε τίτλο "Ασκήσεις και Εφαρµογές µε το Μ2" απευθύνεται στους διδάσκοντες, τους σπουδαστές και τους ερασιτέχνες που χρησιµοποιούν την εκπαιδευτική διάταξη "Μήχατρον ΙΙ" για εκπαίδευση ή πειραµατισµούς.

Πρόκειται για εφαρµογές που έχουν χρησιµοποιηθεί ή χρησιµοποιούνται στη διδασκαλία του µαθήµατος "Μηχατρονική" στο Τµήµα Αυτοµατισµού του ΤΕΙ Πειραιά και, εποµένως, έχουν δοκιµασθεί και λειτουργήσει στην πράξη. Όλες οι εφαρµογές χρησιµοποιούν την εκπαιδευτική διάταξη Μ2, το σύστηµα µικρο-ελεγκτή ΒΧ24 και, κατά περίπτωση, ορισµένα απλά πρόσθετα µηχανικά και ηλεκτρονικά εξαρτήµατα.

Ο σκοπός του τεύχους είναι διττός:

• αφενός µεν να προσφέρει µια βασική "διδακτική διαδροµή" για τη σταδιακή εξοικείωση και ανάπτυξη γνώσεων και δεξιοτήτων στη χρήση της διάταξης Μ2

• αφετέρου δε να παρουσιάσει µια ένδειξη της ποικιλίας των εργαστηριακών εφαρµογών που µπορούν να υποστηριχθούν από τη διάταξη.

Καθώς η εργαστηριακή πρακτική της χρήσης της διάταξης Μ2 συνεχίζεται, στο Εργαστήριο Ευφυών Συστηµάτων και πέρα από αυτό, το τεύχος θα συνεχίσει να ωριµάζει και να εµπλουτίζεται µε νέες εφαρµογές και ασκήσεις.

-5-

Ζ1. Εξοικείωση µε το BX24

Σκοπός της άσκησης είναι η εξοικείωση µε τον τρόπο σύνδεσης των γραµµών τροφοδοσίας και επικοινωνίας του ΒΧ24 σε πρακτικό επίπεδο, µέσω της δοκιµαστικής σύνδεσης και χρήσης για προγραµµατισµό.

Α. Βασική εγκατάσταση

Προετοιµάστε στην πλακέτα δοκιµών τα βοηθητικά κυκλώµατα που υποστηρίζουν το ΒΧ24. Ειδικότερα, σε µια πλευρά της πλακέτα δοκιµών, προετοιµάστε ένα απλό κύκλωµα σταθεροποιηµένης τροφοδοσίας συνεχούς τάσης 6 Volt µε διακόπτη.

Συνδέστε την πλευρά GND της τροφοδοσίας σε έναν διακόπτη µε επαφή εργασίας (κ.α. µπουτόν) που θα χρησιµοποιηθεί ως πλήκτρο επανεκκίνησης (RESET) του επεξεργαστή του ΒΧ24

Συνδέστε το καλώδιο επικοινωνίας στη σειριακή θύρα (DB9) του υπολογιστή και ξεχωρίστε τις γραµµές RX, TX, DTR και GND (ακροδέκτες 2-5 της σειριακής θύρας).

Τοποθετείστε το ΒΧ24 στην πλακέτα δοκιµών και συνδέστε, όπως στο σχήµα Ζ2-1, τις γραµµές GND και +6V της τροφοδοσίας στους ακροδέκτες του ΒΧ24 µε αριθµό 23 και 24 αντίστοιχα. Επίσης συνδέστε την ελεύθερη γραµµή του διακόπτη RESET στον ακροδέκτη του ΒΧ24 µε αριθµό 22. Ακόµη, συνδέστε τις γραµµές RX, TX, DTR και GND της σειριακής επικοινωνίας στους ακροδέκτες του ΒΧ24 µε αριθµό 1,2,3 και 4 αντίστοιχα.

Σχήµα Ζ1-1. Βασικές συνδέσεις του ΒΧ24

Β. ∆οκιµές προγραµµατισµού

Κατασκευάστε και δοκιµάστε ένα απλό πρόγραµµα σε γλώσσα BasicXpess, ώστε η πράσινη ένδειξη του ΒΧ24 (on-board LED) να φωτοβολεί 100 φορές µε διαδοχικές λάµψεις µεταβαλλόµενης διάρκειας που κυµαίνεται βηµατικά από 60 ms αρχικά έως 860 ms στο τέλος της εκτέλεσης του προγράµµατος. Κάθε περίοδος φωτοβολίας ακολουθείται από ισόχρονη νεκρή περίοδο. Στο πρόγραµµα, η διαδικασία ενεργοποίησης της λάµψης (µια φωτεινή και µια νεκρή περίοδος) θα κωδικοποιείται ως χωριστό υποπρόγραµµα (Subroutine) µε παραµέτρους κλήσης τον αριθµό του ακροδέκτη, τη διάρκεια της φωτεινής περιόδου και τη διάρκεια της νεκρής περιόδου.

-6-

Σχήµα Ζ1-2. Το ΒΧ24 εκτός κυκλώµατος

Τοποθετείστε στην αρχή του κώδικα του προγράµµατος πλήρη κανονική τεκµηρίωση στην αγγλική γλώσσα, αποτελούµενη από τα εξής επιµέρους κεφάλαια:

Title

Operation

Hardware

Software

Library

Document

Γ. Προσαρµογή

Συνδέστε µεταξύ του ακροδέκτη του ΒΧ24 µε αριθµό 8 και του ακροδέκτη µε αριθµό 4 ή 23 µια εξωτερική φωτοεκποµπό δίοδο (LED) σε σειρά µε µια αντίσταση περιορισµού του ρεύµατος. Επίσης συνδέστε στον ακροδέκτη του ΒΧ24 µε αριθµό 9 ένα διακόπτη S µε κύκλωµα pull-down και αντίσταση περιορισµού του ρεύµατος, ο οποίος θα χρησιµοποιηθεί ως πλήκτρο έναρξης του κύκλου φωτοβολίας.

Σχήµα Ζ1-3. Πρόσθετα εξωτερικά στοιχεία

Προσαρµόστε το πρόγραµµα και την τεκµηρίωση ώστε ο κύκλος των 100 λάµψεων να εκτελείται από την αρχή µόνο κάθε φορά που πιέζεται το πλήκτρο S που αναφέρθηκε παραπάνω.

∆. Παραδοτέα

Επιδείξτε τη λειτουργία του κυκλώµατος. Καταγράψτε στο φύλλο έργου το συνολικό κύκλωµα που υλοποιήσατε, σηµειώνοντας όλα τα στοιχεία, τις τιµές τους και τις συνδέσεις µεταξύ τους. Παραδώστε, µαζί µε το φύλο έργου, τον κώδικα του προγράµµατος που περιλαµβάνει και σχόλια και τεκµηρίωση.

BasicXpress: Fr-Next, Do-Loop, PutPin, GetPin, Sub, Call, Sleep, Delay, Dim, Const.

Ορολογία: pin, LED, resistor, pushbutton, transmit, receive, ground, loop, counter, duration, period, flash, on-board.

-7-

Ζ2. Προγραµµατισµένη κίνηση του Μ2

Σκοπός της άσκησης είναι ο προγραµµατισµός της κίνησης του Μήχατρον (M2) σύµφωνα µε ένα προκαθορισµένο «σενάριο». Το ΒΧ24 υλοποιεί ένα απλό σύστηµα ελέγχου κλειστού βρόχου, δηλαδή παράγει εντολές που απευθύνονται στο σύστηµα κίνησης του Μ2, λαµβάνοντας υπόψη πληροφορίες σχετικά µε την περιστροφή των δύο κινητήριων τροχών.

Σχήµα Ζ2-1. Ο βρόχος ελέγχου

Α. Βασική εγκατάσταση

Τοποθετείστε το ΒΧ24 στη βάση εξυπηρέτησης του Μ2. Βεβαιωθείτε ότι όλες οι συνδέσεις (ΒΧ24, τροφοδοσία, επικοινωνία, εντολές κίνησης) λειτουργούν. Εντοπίστε τις γραµµές της γέφυρας Η για κίνηση εµπρός, δεξιά, αριστερά και πίσω και συνδέστε τις µέσω αντιστάσεων περιορισµού του ρεύµατος σε τέσσερις ακροδέκτες του ΒΧ24.

Συνδέστε τα αισθητήρια κίνησης του αριστερού και του δεξιού τροχού του Μ2 στους ακροδέκτες του ΒΧ24 µε αριθµό 9 και 10 αντίστοιχα. Συνδέστε την τροφοδοσία των αισθητηρίων και δοκιµάστε τη λειτουργία τους (ΠΡΟΣΟΧΗ! µην περιστρέφετε τους κινητήρες µε το χέρι - υπάρχει µεγάλη πιθανότητα να καταστρέψετε τους οδοντωτούς τροχούς στο εσωτερικό του µειωτήρα).

Συνδέστε µεταξύ του ακροδέκτη του ΒΧ24 µε αριθµό 8 και του ακροδέκτη µε αριθµό 4 ή 23 µια εξωτερική φωτοεκποµπό δίοδο (LED) σε σειρά µε µια αντίσταση περιορισµού του ρεύµατος. Επίσης, συνδέστε ένα απλό κύκλωµα διακόπτη που να λειτουργεί ως πλήκτρο εκκίνησης της εκτέλεσης του προγράµµατος µε ελάχιστη µηχανική επαφή (απλό άγγιγµα του Μ2) ή χωρίς επαφή (αξιολογείται πρόσθετα).

Β. ∆οκιµές προγραµµατισµού

Προγραµµατίστε το ΒΧ24 έτσι ώστε το Μ2 να εκτελεί τις εξής κινήσεις:

• ευθεία µήκους 8 περιµέτρων τροχού και στροφή 90ο προς τα δεξιά


• ευθεία µήκους 5 περιµέτρων τροχού και στροφή 90ο προς τα αριστερά




-8-



• ευθεία µήκους 4,25 περιµέτρων τροχού και στροφή 45ο προς τα δεξιά

• ευθεία µήκους 4,5 περιµέτρων τροχού και στροφή 90ο προς τα δεξιά

Όλες οι στροφές γίνονται ‘κλειστές’ δηλαδή µε αντίθετη κίνηση των τροχών. Στην πρώτη στροφή (σηµείο A στο Σχήµα Z3-2) η φ/δ (στον ακροδέκτη 8) εκπέµπει ένα φωτεινό παλµό, στην επόµενη στροφή (σηµείο C) εκπέµπει δύο κ.ο.κ. έως και την ολοκλήρωση του σεναρίου κίνησης.

Μόλις αρχίσει η εκτέλεση του προγράµµατος, η πράσινη φ/δ του ΒΧ34 εκπέµπει 5 διαδοχικούς παλµούς διάρκειας 250 ms για να δηλώσει ετοιµότητα και το Μ2 αναµένει στην αρχική θέση την εντολή εκκίνησης. Η κίνηση αρχίζει όταν ενεργοποιηθεί το πλήκτρο εκκίνησης. Κατά τη διάρκεια της κίνησης και έως ότου ολοκληρώσει το σενάριο, το Μ2 αγνοεί τυχόν επόµενες ενεργοποιήσεις του πλήκτρου εκκίνησης.

Σχήµα Ζ2-2. Η τροχιά του Μ2

Στο πρόγραµµα, η παραγωγή εντολών προς το σύστηµα κίνησης (γέφυρα Η) θα κωδικοποιείται ως χωριστό υποπρόγραµµα (Subroutine) µε παραµέτρους κλήσης τη διεύθυνση περιστροφής κάθε κινητήρα και τον επιθυµητό αριθµό παλµών του αισθητηρίου κάθε κινητήρα.

Γ. Ερωτήµατα

Εάν το Μ2 ακολουθήσει επακριβώς την προγραµµατισµένη τροχιά, πόσο θα απέχει η τελική θέση Κ στην οποία θα σταµατήσει το Μ2 από την αρχική θέση εκκίνησης Α; Πόσο απέχει στην πράξη; Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν την απόσταση Α-Κ; Εξηγείστε.

Πώς µπορούµε να ενεργοποιήσουµε την εκκίνηση του προγράµµατος χωρίς καµιά απολύτως µηχανική επαφή; Σχεδιάστε, σε επίπεδο αρχής, ένα απλό κύκλωµα που θα µπορούσε να εξυπηρετήσει αυτό το στόχο.

∆. Παραδοτέα

Επιδείξτε τη λειτουργία του Μ2. Καταγράψτε στο φύλλο έργου το συνολικό κύκλωµα που υλοποιήσατε, σηµειώνοντας όλα τα στοιχεία, τις τιµές τους και τις συνδέσεις µεταξύ τους. Συµπεριλάβετε και το κύκλωµα της τελευταίας ερώτησης. Παραδώστε,

-9-

µαζί µε το φύλο έργου, τον κώδικα του προγράµµατος που περιλαµβάνει σχόλια και τεκµηρίωση.

BasicXpress: Public, Private, ByRef, ByVal, If-Then-Else, Select Case, And, Or, Xor.

Ορολογία: right, left, forward, back, turn, stop, rotation, count, pulse, transition.

-10-

Ζ3. Σειριακή επικοινωνία µε το Μ2

Α. Σκοπός

Σκοπός της άσκησης είναι ο τηλεχειρισµός του Μήχατρον (MXΤ) ώστε να εκτελεί απλές κινήσεις (µπρος, πίσω, αριστερά, δεξιά) σύµφωνα µε τις εντολές που δίνονται από το πληκτρολόγιο του υπολογιστή.

Β. ∆οκιµές Προγραµµατισµού

Το ΒΧ24 υλοποιεί ένα απλό σύστηµα ελέγχου ανοικτού βρόχου, δηλαδή παράγει εντολές που απευθύνονται στο σύστηµα κίνησης του Μ2 (γέφυρα Η L293D), λαµβάνοντας υπόψη πληροφορίες σχετικά µε χαρακτήρες (byte) που φθάνουν σε µια σειριακή θύρα.

F= κίνηση εµπρός

B= κίνηση πίσω

L= στροφή αριστερά

R= στροφή δεξιά

S= στάση (διακοπή της κίνησης, εάν υπήρχε)

A) Συνδέστε µε ένα καλώδιο τη σειριακή έξοδο του υπολογιστή (ακροδέκτης 3 του βύσµατος DB9) στον ακροδέκτη εισόδου της σειριακής θύρας COM1 του BX24 (και τη γραµµή GND). Αναπτύξτε και δοκιµάστε κώδικα γλώσσας BasicX για τη λειτουργία που περιγράφηκε πιο πάνω.

Β) Προσθέστε στο "ρεπερτόριο εντολών" δύο επιπλέον χαρακτήρες

U= αύξηση της ταχύτητας

D= µείωση της ταχύτητας

-11-

Ζ4. Εντοπισµός και µεταφορά φορτίου

Εξαµηνιαία Εργασία

Χειµερινό ∆ιδακτικό Εξάµηνο 2001-2002

Α. Σκοπός

Το Μ2 πρέπει να εντοπίσει, να µεταφέρει, και να αποθέσει σε µια προκαθορισµένη τοποθεσία (περιοχή απόθεσης µιας µονάδας επεξεργασίας), έναν αριθµό από αντικείµενα (κάδους µε απόβλητα) που βρίσκονται στο εσωτερικό ενός γηπέδου, στον ελάχιστο χρόνο.

Β. Το γήπεδο

Το γήπεδο σηµαδεύεται από µια κλειστή συνεχή µαύρη γραµµή πλάτους 20 mm. Το βασικό σχήµα του είναι τετράγωνο µε πλευρά 1,2 µέτρα. Το τετράγωνο έχει έναν αριθµό από ορθογώνιες «εσοχές» τοποθετηµένες σε τυχαίες θέσεις. Οι εσοχές έχουν πλάτος 80 mm και µήκος µικρότερο από 250 mm. Οι εσοχές τοποθετούνται µε την πλευρά των 80 mm στο σύνορο και την υπόλοιπη εσοχή προς το εσωτερικό του γηπέδου. Το γήπεδο, στην τελική του µορφή κατά την εξέταση, θα έχει το πολύ τρεις εσοχές συνολικά.

Η µία πλευρά του γηπέδου σηµειώνεται µε µια δεύτερη µαύρη γραµµή, παράλληλη στην περίµετρο του γηπέδου και σε όλο το µήκος της πλευράς. Μεταξύ των δύο γραµµών (περίµετρος και δεύτερη γραµµή) υπάρχει απόσταση 30 mm.

Το γήπεδο είναι επίπεδο και δεν έχει εµπόδια. Η επιφάνεια του είναι λευκή ή υπόλευκη (όχι στιλπνή) και δεν έχει άλλα σηµάδια εκτός από τις γραµµές που αναφέρθηκαν παραπάνω.

-12-

Σχήµα Ζ4-1: το γήπεδο

Γ. Η Αφετηρία

Το Μ2 βρίσκεται αρχικά στο εξωτερικό του γηπέδου, στη θέση “1” ή στη θέση “2”. Ο αρχικός προσανατολισµός του είναι προς το εσωτερικό του γηπέδου, όπως δείχνει το Σχήµα 1. Η αρχική θέση και ο προσανατολισµός του Μ2 είναι κοινά για όλες τις οµάδες και θα γνωστοποιηθούν την ώρα της εξέτασης. Όταν τοποθετηθεί στην αφετηρία, το Μ2 πρέπει να εγγράφεται σε ένα τετράγωνο µε πλευρά διπλάσια από τη διάµετρό του, όπως δείχνει το Σχήµα 2. Αυτός ο περιορισµός αφορά τη διαµόρφωση πριν την εκκίνηση και δεν αποκλείει τυχόν ανάπτυξη των τµηµάτων του Μ2 σε µεγαλύτερη έκταση (π.χ. µε συλληπτήρια όργανα η κεραίες ή άλλα αισθητήρια) µετά την έναρξη της δοκιµασίας.

Σχήµα Ζ4-2: Η αρχική διαµόρφωση του Μ2

∆. Οι κάδοι

Κάθε κάδος έχει κυλινδρική µορφή µε ύψος περίπου 35 mm και διάµετρο περίπου 25 mm. Όπως δείχνει το Σχήµα 3, ο κάδος φέρει δύο δίσκους στα άκρα, ώστε να διευκολύνεται η σύλληψή του. Η µορφή και οι διαστάσεις αυτές είναι προσεγγιστικές

-13-

και θα καθορισθούν µε ακρίβεια δυο εβδοµάδες πριν την εξέταση, οπότε θα διατεθούν στις οµάδες και δείγµατα για τις τελικές δοκιµές. Η µάζα του κάδου είναι µικρότερη από 15 γραµµάρια. Στο εσωτερικό του γηπέδου βρίσκονται 5-7 κάδοι τοποθετηµένοι σε διάφορες θέσεις. Η τοποθέτηση των κάδων θα είναι κοινή για όλες τις οµάδες.

Σχήµα Ζ4-3: ∆ιαµόρφωση του κάδου

Ε. Το Εργοστάσιο Επεξεργασίας

Η θέση της µονάδας επεξεργασίας σηµειώνεται από έναν ποµπό υπέρυθρου φωτός, τοποθετηµένο στο µέσο της πλευράς απόθεσης (διπλή γραµµή) και σε αρκετή απόσταση από το σύνορο του γηπέδου, όπως το σηµείο “Α” στο Σχήµα 1. Ο ποµπός αποτελείται από φωτοεκποµπές διόδους (LED) που εκπέµπουν διαµορφωµένη παλµική ακτινοβολία συχνότητας 5 kHz. Η τοποθέτηση και η ισχύς των διόδων είναι τέτοια ώστε η ακτινοβολία του ποµπού να φθάνει σε όλα τα σηµεία του γηπέδου.

ΣΤ. ∆ιαδικασία Εξέτασης - Κανονισµός

Ο εξεταστής τοποθετεί το Μ2 της εξεταζόµενης οµάδας στην αφετηρία, δίνει το σήµα εκκίνησης και ενεργοποιεί τη µέτρηση του χρόνου. Η οµάδα θέτει σε λειτουργία το Μ2 το οποίο ενεργεί αυτόµατα (χωρίς παρέµβαση) καθ'όλη την υπόλοιπη διάρκεια της δοκιµασίας. Είναι επιθυµητό το ΜΧT να ξεκινήσει χωρίς µηχανική επαφή (π.χ. µε ήχο ή µε φωτεινό σήµα). Σε αντίθετη περίπτωση, η επίδοση µειώνεται κατά 20%.

Το ΜΧT πρέπει να εντοπίσει όλους τους κάδους και να τους µεταφέρει στην περιοχή απόθεσης. Η επίδοση υπολογίζεται µε βάση το αντίστροφο του χρόνου Τx που µεσολαβεί από την εκκίνηση έως τη στιγµή που ο τελευταίος κάδος εισέρχεται στην περιοχή απόθεσης (περνά τη διπλή γραµµή). Εάν µετά από παρέλευση 20 λεπτών, αποµένουν Ν κάδοι στο γήπεδο, ο χρόνος Tx υπολογίζεται ως γινόµενο 1000 sec επί Ν.

Κάθε οµάδα θα διαθέτει το γήπεδο, σε διαµόρφωση και σε συνθήκες παρόµοιες µε την τελική δοκιµασία, ώστε να εκτελέσει τουλάχιστον δύο δοκιµαστικές διαδροµές.

-14-

Ζ5. Πυρόσβεση


Εαρινό ∆ιδακτικό Εξάµηνο 2001-2002

Α. Σκοπός

Το Μ2 πρέπει να εντοπίσει και να κατασβέσει µια εστία φωτιάς (ένα κερί) που βρίσκεται στο εσωτερικό ενός γηπέδου, στον ελάχιστο χρόνο.

Β. Το Γήπεδο

Το Σχήµα 1 παρουσιάζει µια ενδεικτική διαµόρφωση του γηπέδου. Στο παράδειγµα του σχήµατος, το Μ2 βρίσκεται αρχικά στη θέση πάνω δεξιά και το κερί κάτω αριστερά.

Σχήµα Ζ5-1: το γήπεδο

Το γήπεδο σηµαδεύεται από µια κλειστή συνεχή µαύρη γραµµή πλάτους 20 mm. Το βασικό σχήµα του είναι ορθογώνιο µε γενικές εξωτερικές διαστάσεις 450 Χ 900 mm.

-15-

Το ορθογώνιο έχει έναν αριθµό από «εσοχές» τοποθετηµένες σε τυχαίες θέσεις. Οι ορθογώνιες εσοχές έχουν διαστάσεις 220 Χ 75 mm και οι τετράγωνες έχουν πλευρά 75 mm, όπως δείχνει το Σχήµα 2. Οι εσοχές τοποθετούνται µε την πλευρά των 75 mm στο περίγραµµα και την υπόλοιπη εσοχή προς το εσωτερικό του γηπέδου. Το γήπεδο, στην τελική του µορφή κατά την εξέταση, θα έχει το πολύ δύο εσοχές από κάθε είδος.

Σχήµα Ζ5-2: οι εσοχές

Το γήπεδο είναι επίπεδο και δεν έχει εµπόδια. Η επιφάνεια του είναι λευκή ή υπόλευκη (όχι στιλπνή) και δεν έχει άλλα σηµάδια εκτός από τη γραµµή που αναφέρθηκε παραπάνω.


Η αρχική θέση του Μ2 σηµειώνεται στο γήπεδο µε έναν οδηγό (καλίµπρα) στον οποίο προσαρµόζονται οι τροχοί. Όταν το Μ2 τοποθετηθεί στην αφετηρία, ο οδηγός αφαιρείται και δεν αφήνει ίχνη στο γήπεδο. Η αρχική θέση και ο προσανατολισµός του ΜΧ είναι κοινά για όλες τις οµάδες και θα γνωστοποιηθούν την ώρα της εξέτασης. Η αφετηρία του ΜΧ δεν απέχει λιγότερο από Χ=100 mm από το όριο του γηπέδου, όπως δείχνει το Σχήµα 3.

Σχήµα Ζ5-3: Τοποθέτηση της αφετηρίας και του στόχου

-16-

∆. Ο Στόχος

Το κερί έχει ύψος Η=60 mm περίπου και βρίσκεται στο κέντρο ενός κύκλου ακτίνας R=60 mm, όπως δείχνει το Σχήµα 3. Ο κύκλος σηµειώνεται µε µαύρη γραµµή, όµοια µε εκείνη που περιγράφει το όριο του γηπέδου. Το κέντρο του απέχει τουλάχιστον X=100 mm από το όριο του γηπέδου.

Ε. ∆ιαδικασία Εξέτασης - Κανονισµός

Ο εξεταστής τοποθετεί το Μ2 της εξεταζόµενης οµάδας στην αφετηρία χρησιµοποιώντας τον οδηγό. Έπειτα ο οδηγός αφαιρείται και ο εξεταστής δίνει το σήµα εκκίνησης και θέτει σε λειτουργία τη µέτρηση του χρόνου.

Η οµάδα θέτει σε λειτουργία το Μ2 το οποίο ενεργεί αυτόµατα (χωρίς παρέµβαση) καθ’ όλη την υπόλοιπη διάρκεια της εξέτασης. Είναι επιθυµητό το Μ2 να ξεκινήσει χωρίς µηχανική επαφή (π.χ. µε ήχο ή µε φωτεινό σήµα).

Το Μ2 πρέπει να εντοπίσει το στόχο, να τον προσεγγίσει χωρίς να βγει από το γήπεδο και να σβήσει τη φλόγα χωρίς επαφή µε το σώµα του κεριού (και εννοείται χωρίς να το ανατρέψει). Το Μ2 θεωρείται ότι βγήκε από το γήπεδο εάν και οι δύο τροχοί πατούν στο εξωτερικό της µαύρης γραµµής.

Ο πίνακας κατωτέρω συνοψίζει ορισµένες συµπεριφορές του Μ2 και την επίπτωση κάθε µιας στη βαθµολόγηση της εξέτασης:

Συµπεριφορά του Μ2 Επίπτωση

ένα λεπτό µετά την εκκίνηση εξακολουθεί να βρίσκεται στην αφετηρία

- 3 βαθµοί ανά 1’

είκοσι λεπτά µετά την εκκίνηση δεν έχει σβήσει το κερί -8 βαθµοί ανά 20’

ξεκινά µε µηχανική επαφή π.χ. µε χειροκίνητο διακόπτη -2 βαθµοί

µετά την εκκίνηση, συλλαµβάνει εξωτερικό σήµα οποιουδήποτε είδους (ηχητικό, φωτεινό, ράδιο ή άλλο)

αποκλεισµός

αγγίζει το κερί µε κεραία, µε το σώµα του ή µε άλλο µηχανικό µέρος (κάθε φορά)

-2 βαθµοί

ανατρέπει το κερί (κάθε φορά) -5 βαθµοί

ο ένας τροχός του βρίσκεται έξω από τα όρια του γηπέδου καµιά επίπτωση

και οι δύο τροχοί του βρίσκονται ταυτόχρονα έξω από τα όρια του γηπέδου


Κάθε οµάδα θα διαθέτει το γήπεδο, σε διαµόρφωση και σε συνθήκες παρόµοιες µε την τελική εξέταση, ώστε να εκτελέσει τουλάχιστον δύο δοκιµαστικές διαδροµές. Η τελική εξέταση βαθµολογείται στην κλίµακα 0-20 µε βάση το αντίστροφο της διάρκειας της διαδροµής (δηλαδή Βx=Το/Τx). Ο βαθµός 20 αντιστοιχεί σε ένα ‘ιδανικό µέσο’ χρόνο Το, που θα καθοριστεί αργότερα.

-17-

Ζ6. Η Άµαξα



Α. Σκοπός

Το Μ2 πρέπει να µεταφέρει και να εναποθέσει ένα φορτίο σε µια προκαθορισµένη περιοχή, χρησιµοποιώντας ένα "καρότσι".

Β. Το Φορτίο

Το φορτίο είναι ένας κύλινδρος µε ύψος περίπου 35 mm και διάµετρο περίπου 25 mm. Η µορφή και οι διαστάσεις αυτές είναι προσεγγιστικές και θα καθορισθούν µε ακρίβεια κατά την έναρξη της περιόδου της εξαµηνιαίας δοκιµασίας, οπότε θα διατεθούν στις οµάδες και δείγµατα για τις τελικές δοκιµές. Η µάζα του φορτίου είναι µικρότερη από 50 γραµµάρια.

Σχήµα Ζ6-1: ∆ιαµόρφωση του φορτίου

Γ. Το Τέρµα

Το γήπεδο σηµαδεύεται από µια κλειστή συνεχή µαύρη γραµµή πλάτους 20 mm. Το βασικό σχήµα του είναι τετράγωνο µε πλευρά περίπου 1 µέτρο. Στο εσωτερικό του γηπέδου βρίσκεται το τέρµα στο οποίο πρέπει να εναποτεθεί το φορτίο. Η περιοχή έχει κυκλικό σχήµα, διαµέτρου περίπου 150 mm και είναι υπερυψωµένη σε σχέση µε το γήπεδο κατά 8-10 mm (περιοχή "G" στο σχήµα).

Σχήµα Ζ6-2: Η περιοχή-στόχος

-18-

Το κέντρο του τέρµατος σηµειώνεται µε ποµπό υπέρυθρης ακτινοβολίας συχνότητας 36 Khz.Το γήπεδο και το τέρµα είναι επίπεδα και δεν έχουν εµπόδια. Η επιφάνειά τους είναι λευκή ή υπόλευκη (όχι στιλπνή) και δεν έχει άλλα σηµάδια εκτός από τις γραµµές που αναφέρθηκαν παραπάνω.

∆. Η Άµαξα

Το καρότσι αποτελείται από µια ράβδο και από δύο ελεύθερους τροχούς. Η ράβδος συνδέεται µε το MXT µε µια απλή άρθρωση και έχει µήκος 100 mm (από τον άξονα ως στην άρθρωση). Ο άξονας φέρει δύο τροχούς, όµοιους µε εκείνους του Μ2. Το καρότσι πρέπει να διαθέτει κάποια διάταξη υποδοχής (και ίσως και συγκράτησης) του φορτίου.

Σχήµα Ζ6-3: Η σύνδεση µε το καρότσι

Ε. Η Αφετηρία

Το Μ2 βρίσκεται αρχικά στο εσωτερικό του γηπέδου, σε µια από τις γωνίες του, µε αρχικό προσανατολισµό προς το εξωτερικό του γηπέδου και µε τη ράβδο στη διεύθυνση της κίνησης του Μ2. Η αρχική θέση και ο προσανατολισµός του Μ2 είναι παρόµοια για όλες τις οµάδες.


Ο εξεταστής τοποθετεί το Μ2 (µαζί µε το καρότσι και το φορτίο) της εξεταζόµενης οµάδας στην αφετηρία, δίνει το σήµα εκκίνησης και ενεργοποιεί τη µέτρηση του χρόνου. Η οµάδα θέτει σε λειτουργία το Μ2 το οποίο ενεργεί αυτόµατα (χωρίς παρέµβαση) καθ' όλη την υπόλοιπη διάρκεια της δοκιµασίας. Είναι επιθυµητό το Μ2 να ξεκινήσει χωρίς µηχανική επαφή (π.χ. µε ήχο ή µε φωτεινό σήµα). Σε αντίθετη περίπτωση, η επίδοση µειώνεται κατά 10%.

Το Μ2 πρέπει να αποθέσει το φορτίο στο τέρµα κινούµενο προς το φορτίο (ωθώντας όχι έλκοντας). Η επίδοση υπολογίζεται µε βάση το αντίστροφο του χρόνου Τ που µεσολαβεί από την εκκίνηση έως τη στιγµή που το φορτίο τοποθετηθεί στο κέντρο. Η µέγιστη διάρκεια της εξέτασης είναι 20 λεπτά.


-19-

Ζ7. Ο Λαβύρινθος


Εαρινό ∆ιδακτικό Εξάµηνο 2002-2003

Α. Σκοπός

Το Μ2 πρέπει να διασχίσει ένα λαβύρινθο αποτελούµενο από συνδεδεµένους διαδρόµους, στον έλαχιστο δυνατό χρόνο.

Β. Ο Λαβύρινθος

Οι διάδροµοι σχηµατίζονται από δύο περίπου παράλληλες µαύρες γραµµές πλάτους 18 mm. Η απόσταση µεταξύ των γραµµών (µετρηµένη στην εσωτερική πλευρά) κυµαίνεται µεταξύ 150 και 190 mm. Οι εξωτερικές διαστάσεις του γηπέδου είναι 1,8X1,6m2.


Το Μ2 βρίσκεται αρχικά στο εξωτερικό του λαβυρίνθου, στην "είσοδό" του και προσανατολισµένο προς το εσωτερικό του λαβύρινθου.

∆. Το Τέρµα

Το τέρµα ή "έξοδος" του λαβύρινθου σηµειώνται µε δύο διαδοχικές µαύρες γραµµές που έχουν απόσταση (µετρηµένη στην εσωτερική πλευρά) ίση µε το πλάτος τους δηλαδή 18 mm.

Ε. Οι Φάροι

Οι διαγωνιζόµενοι µπορούν να τοποθετήσουν δύο ποµπούς ("φάρους") υπερύθρων δικής τους κατασκευής στις δύο γωνίες του γηπέδου που αντιστοιχούν στην πλευρά της εξόδου από το λαβύρινθο. Η τοποθέτηση γίινεται πριν την έναρξη της δοκιµασίας.

-20-


Ο εξεταστής τοποθετεί το Μ2 της εξεταζόµενης οµάδας στην αφετηρία, δίνει το σήµα εκκίνησης και ενεργοποιεί τη µέτρηση του χρόνου. Η οµάδα θέτει σε λειτουργία το Μ2 το οποίο ενεργεί αυτόµατα (χωρίς παρέµβαση) καθ'όλη την υπόλοιπη διάρκεια της δοκιµασίας. Είναι επιθυµητό το Μ2 να ξεκινήσει χωρίς µηχανική επαφή (π.χ. µε ήχο ή µε φωτεινό σήµα). Σε αντίθετη περίπτωση, η επίδοση µειώνεται κατά 10%.

Πριν τη δοκιµασία, κάθε οµάδα παρουσιάζει τη λογική προγραµµατισµού που εφάρµοσε. Οι λύσεις που στηρίζονται στη µονόπλευρη παρακολούθηση µιας γραµµής (µέθοδος "τοιχο-τοίχο") θα βαθµολογούνται µε χαµηλότερη κλίµακα.

Εάν µετά από παρέλευση 20 λεπτών, το Μ2 εξακολουθεί να βρίσκεται στο εσωτερικό του λαβύρινθου, ο χρόνος διέλευσης υπολογίζεται ως 1000 sec.


-21-

Ζ8. Κυνηγός και θήραµα



Α. Σκοπός

Το Μ2 (ο "κυνηγός") πρέπει να εντοπίσει και αγγίξει ένα κινούµενο στόχο ("το θήραµα") που βρίσκεται στο εσωτερικό ενός γηπέδου, στον ελάχιστο χρόνο.

Β. Το Γήπεδο

Το γήπεδο έχει διαστάσεις περίπου 2 X 2 m, έχει προσεγγιστικά ορθογώνιο σχήµα µε εσοχές, και περιγράφεται από µια µαύρη γραµµή πλάτους 20 mm.

Το Μ2 τοποθετείται αρχικά κοντά σε µια γωνία του γηπέδου (όχι πάνω στις γραµµές). Μετά από µια εντολή εκκίνησης, κατά προτίµηση χωρίς µηχανική επαφή, το Μ2 ενεργεί αυτόνοµα για να εντοπίσει και να προσεγγίσει το στόχο.

Γ. Το Θήραµα

Ο στόχος εκπέµπει ηχητικούς παλµούς συχνότητας 1000 Hz και διαρκείας 200 ms. Ακολουθεί εκποµπή συχνότητας 2500 Hz για άλλα 200 ms και κατόπιν παύση διάρκειας 600 ms. Ο κύκλος εκποµπή - εκποµπή - παύση επαναλαµβάνεται συνεχώς.

Συχνότητα (kHz) 1 2.5 1 2.5 ∆ιάρκεια (ms) 600 200 200 600 200 200

Επίσης, ο στόχος φέρει περιφερειακά ένα µεταλλικό δακτύλιο σε ύψος περίπου 30 mm από το έδαφος. Η δοκιµασία ολοκληρώνεται όταν ο κυνηγός πλησιάσει και, µε το σώµα του Μ2, "πιέσει" µηχανικά το δακτύλιο.

-22-

∆. ∆ιαδικασία Εξέτασης - Κανονισµός

Ο πίνακας κατωτέρω συνοψίζει ορισµένες συµπεριφορές του Μ2 και την επίπτωση κάθε µιας στη βαθµολόγηση της εξέτασης:

Συµπεριφορά του Μ2 Επίπτωση

ένα λεπτό µετά την εκκίνηση, ο κυνηγός εξακολουθεί να βρίσκεται στην αφετηρία

- 3 βαθµοί ανά 1’

είκοσι λεπτά µετά την εκκίνηση δεν έχει βρει το θήραµα -8 βαθµοί ανά 20’

ο κυνηγός ξεκινά µε µηχανική επαφή π.χ. µε χειροκίνητο διακόπτη

-2 βαθµοί

µετά την εκκίνηση, ο κυνηγός καθοδηγείται από εξωτερικό σήµα οποιουδήποτε είδους (ηχητικό, φωτεινό, ράδιο ή άλλο)


ένας ή περισσότεροι τροχοί του κυνηγού βρίσκονται έξω από τα όρια του γηπέδου

καµιά επίπτωση

Κάθε οµάδα θα διαθέτει το γήπεδο, σε διαµόρφωση και σε συνθήκες παρόµοιες µε την τελική εξέταση, ώστε να εκτελέσει τουλάχιστον δύο δοκιµαστικές διαδροµές. Η τελική εξέταση βαθµολογείται στην κλίµακα 0-20 µε βάση το αντίστροφο της διάρκειας του κυνηγιού (δηλαδή Βx=Το/Τx). Ο βαθµός 20 αντιστοιχεί σε ένα ‘ιδανικό µέσο’ χρόνο Το, που θα καθοριστεί αργότερα.

-23-

<Κενή σελίδα>

-24-

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ΜΗΧΑΤΡΟΝ...

Documents

Transcript of ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ΜΗΧΑΤΡΟΝ...