Parkeerassistent

Vaardigheden
StemComputer Algoritme en procedure
StemComputer Decompositie van het probleem
StemComputer Simulatie en modelleren
Leeftijd
10 - 12 jaar
Materiaal
Plugged: LEGO Mindstorm EV3

Auto's kunnen steeds meer, maar hoe parkeren ze vanzelf?

Auto's kunnen steeds meer.  De media wordt overspoeld met reclame over nieuwe technologieën in auto's.  Waar het ene merk de nadruk legt op zuinigheid, de andere op CO-uitstoot of snelheid gaat het vaak over 'snufjes' zoals automatisch parkeren.

In deze activiteit wordt dieper ingegaan op wat er achter het programma zit om automatisch te parkeren

Katholiek onderwijs

  • De leerlingen kiezen mediamiddelen, gebruiken en combineren in functie van een beoogd doel : Binnen voor hen relevante contexten, ICT gebruiken bij het uitvoeren van complexe opdrachten (MEge2)
  • De leerlingen ervaren en illustreren de functie en de waarde van media in de eigen leefwereld: Inzien welke rol media in de samenleving spelen en welke impact ze hebben op het maatschappelijk leven ( MEge5 )
  • De leerlingen kunnen onderzoeksvragen formuleren, naar een antwoord zoeken en bevindingen formuleren: Onderzoekend leren ( IVoc3)
  • De leerlingen herkennen in de toepassingsgebieden van techniek eenvoudige technische systemen, het technisch proces, hulpmiddelen en keuzes: Binnen de verschillende toepassingsgebieden van techniek technische systemen, het technisch proces, hulpmiddelen en keuzes onderzoeken en illustreren (OWte6)
  • De leerlingen kunnen logisch en algoritmisch denken: Een eenvoudig algoritme opstellen, toepassen, controleren en bijsturen om een specifieke taak op te lossen of een doel te bereiken zoals bij programmeren (WDlw7)

Gemeenschapsonderwijs

Leerplan media

  • De leerlingen ontwikkelen technische vaardigheden i.f.v. het hanteren van media (7.3.1)

Leerplan wiskunde 

  • De leerlingen hanteren algemeen bruikbare oplossingsmethodes en houdingen, waarvan de toepassingsmogelijkheden niet beperkt blijven tot de wiskunde (3.4.03)

Leerplan wereldoriëntatie

 

  • De leerlingen illustreren van veel voorkomende en zelf vaak gebruikte technische systeme hoe ze ondermeer gebaseerd zijn op kennis van een aantal gebruikte technische principes. Besturingssystemen (3.3.2.9) Voorbeelden: zie bijlage 6 (p. 82)
  • De leerlingen kunnen van veel voorkomende en zelf vaak gebruikte technische systemen de stappen van het technische proces herkennen in concrete ervaringen. Herken je in deze concrete ervaring: het probleem? het zoeken naar oplossingen? het maken een technisch systeem? het in gebruik nemen? het evalueren? (3.3.2.18)
  • De leerlingen kunnen na evaluatie of tussentijds evalueren, op het einde van het technisch proces, het ontwerp aanpassen (3.3.3.11) 
  • De leerlingen illustreren de effecten van technische systemen op het dagelijks leven en de samenleving. Welke effect heeft het technisch systeem op ons dagelijks leven, op de samenleving? (3.3.5.1)

Onderwijskoepel van steden en gemeenten

  • DL-WO-TEC-01.17
  • DL-WO-TEC-02.10
  • DL-WO-TEC-02.26
  • DL-WO-TEC-02.29
  • LOD-ICT-04.03

Herhaling van de basisblokken van het Mindstorms programma.

We frissen de programmeerblokken van Lego Mindstorms op.

Vooruit rijden, achteruit rijden, draaien op twee manieren (tankbesturing of stuurtje).

Per twee leerlingen worden deze stappen herhaald, programmeerblok per stap. In de volgende fase worden deze vaardigheden samengevoegd tot één programma.

Een compleet programma zonder sensoren

De leerlingen werken nog steeds in duo's.  Op papier (A3) staan twee auto's geparkeerd (tekening).  Indien mogelijk mag het met echte grote speelgoedauto's.

De ultrasone sensor

Bij de vorige opdracht plaatsten we de robotauto zo dat bij het uitvoeren van het programma de auto steeds op de goede plek terechtkwam.  Deze keer laten we de auto zelf 'zien' waar de vrije parkeerplaats begint bij het achteruit rijden.

De ultrasone sensor bij dieren (filmfragment).

Een extra programmeerblok

Bij de oranje blokken staat een zandloper.  Deze programmeersteen is 'Als... dan...'.  Pas als aan de voorwaarde voldaan is, gaat het programma verder.

We bouwen de ultrasone sensor aan de zijkant van de robot.  We kiezen deze ook op de programmeersteen: Als de robotauto een vrije parkeerplaats ziet (meer dan 20 cm diep gat), dan begint het indraaiprogramma (zie vorige stap).

De lichtsensor

Met de lichtsensor vooraan kunnen we de robot na het programma laten vooruit rijden tot op een paar centimeter van de auto die voor hem geparkeerd staat.

Als... dan... maar dan met de lichtsensor.

Materiaal

Per groepje van 2:

  • 1 tablet met de LEGO® EV3 Mindstorms software
  • 1 LEGO® EV3 Mindstormsrobot
  • 1 plattegrond met parkeerplaatsen en speelgoedauto’s  (kunnen ook voorgesteld worden door doosjes)

Begeleiding

Motivatie:

In deze workshop programmeren de kinderen een ‘auto’ die automatisch kan parkeren.

  • Fase 1: Herhaling van basisblokken Minstorms 
  • Fase 2: Achteruit rijden en draaien.
  • Fase 3: Ultrasone sensor gebruiken om niet tegen het voertuig te botsen dat ervoor staat geparkeerd.

Toon: https://www.youtube.com/watch?v=tXTvXLIjI7c

 

Fase 1: Herhaling van de basisblokken Mindstorms.

Toon nogmaals eerste filmpje op dertig seconden (of deze afbeelding: )

Afbeelding verwijderd.parkeerassisent afbeelding

Wat moet de auto allemaal kunnen?  Deel het parcours op in programmeerbare stukjes (achteruit, stukje indraaien, achteruit, stukje draaien omgekeerd, stukje achteruit)

 

Met volgende opdrachten worden de programmeerblokken van Minstorms opgefrist:

Per twee schrijven de kinderen afwisselend een programma voor:

-2 seconden, snelheid 15 vooruit rijden

-3 seconden achteruit rijden

-precies 90 graden draaien op twee manieren (ofwel beide wielen tegenovergesteld laten draaien (tankbesturing), ofwel met het programmeerblok ‘Stuurtje’.

 

Organisatie

Per twee worden deze stappen herhaald.  Telkens een nieuwe stap en een nieuw programma.  Later worden deze vaardigheden samengevoegd tot 1 programma.

 

Fase 2: Compleet programma

Organisatie

De kinderen werken nog steeds in duo’s.  Er staan twee auto’s op een A3 met getekende parkeerplaatsen.

Bij een grote klas kunnen deze A3 bladen per duo worden voorzien (maar dan met getekende auto’s)

Per groepje:

  • 1 tablet met de gratis LEGO® EV3 Mindstorms software (link van opnemen)
  • 1 LEGO® EV3 Mindstorms robot
  • 1 plattegrond

 

Opdracht

  • Schrijf 1 programma waarbij de auto achteruit parkeert.
eerste blok, achteruit rijden
Eerste blok, achteruit rijden voor 1 seconde

 

achteruit en indraaien
Achteruit rijden en indraaien

 

Begeleiding

De leerkracht/begeleider gaat rond en helpt bij problemen door doorvragen.

Voorbeeldvragen

  • Wat moet je doen?
  • Wat ken je al uit het programma?
  • Wat heb je ingevoerd?
  • Wat zie je gebeuren?
  • Wat zou er moeten gebeuren?
  • Hoe kan je dat programmeren?
  • Welke stenen kan je nog gebruiken?
  • Wat doet die steen juist?

Het programma is een voorspelling van wat de robot zal doen.

Klopte de voorspelling?

Test telkens 1 stap en ga daarna naar de volgende stap!

 

Differentiatie:

Sommige kinderen zijn snel klaar, voor anderen kan het iets langer duren.  Een verbredende opdracht kan zijn: parkeer de auto nu dwars (auto’s nu niet achter elkaar maar naast elkaar parallel.  OF laat de auto nu ook weer uitrijden.

 

Fase 3: Ultrasone sensor

Bij vorige opdracht programmeerden we nog zelf wanneer de robot indraaide. Een laatste stap is: programmeer de auto zodat hij vanzelf merkt wanneer er een parkeerplaats is.

Er komt dus 1 stap bij: achteruit rijden tot de sensor meer dan 8 cm aangeeft (>8 cm = start indraaien).  Merk op dat het eerste blok is veranderd in 'aan' in plaats van 'aantal seconden aan'

Als ... dan ... met de ultrasone sensor
Als ... dan ... met de ultrasone sensor

 

 

 

Uitleg:

Een ultrasone sensor stuurt een hoog geluid uit (niet te verwarren met de ‘piep’ in de auto), de ontvanger meet hoe lang het duurt voor het geluid terugkeert.  Op die manier berekent de computer hoe ver het voorwerp is.

In de natuur vinden we dit terug bij vleermuizen en dolfijnen (sonar, onderwater)

Toon: https://www.youtube.com/watch?v=KId2hIZhN84

 

Materiaal

Per groepje:

  • 1 tablet met de LEGO® EV3 Mindstorms software
  • 1 LEGO® EV3 Mindstormsrobot
  • 1 plattegrond met parkeerplaatsen en speelgoedauto’s  (kunnen ook voorgesteld worden door doosjes)
  •  

Extra programmeersteen

De ‘Als…dan…’ programmeersteen

Sleep dit blok achter je programma.

Tik het blok aan en kies: ultrasone sensor, afstand, vergelijken.

De voorwaarde moet zijn ‘Als de sensor een afstand van <3 cm meet, stop (motor uit)’

 

Voorbeeldvragen

  • Wat moet je doen?
  • Wat ken je al uit het programma?
  • Wat heb je ingevoerd?
  • Wat zie je gebeuren?
  • Wat zou er moeten gebeuren?
  • Hoe kan je dat programmeren?
  • Welke stenen kan je nog gebruiken?
  • Wat doet die steen juist?

De kinderen mogen experimenteren, er is niet één enkele juiste oplossing.

 

Differentiatie

Een geluid programmeren of zelf opnemen ‘auto is geparkeerd’

 

Afronding

Korte bespreking van wat goed en minder goed ging