Robotické zařízení: podvozek a sestava

Žáci v pracovní dílně sestaví přiměřeně složité robotické zařízení jako fyzický celek: podvozek, kola, hnací jednotku a držák čidla. Cílem je, aby se konstrukce po zapnutí pohonu pohybovala po podlaze, jela přiměřeně rovně a spoje se za jízdy neuvolnily. Program, algoritmus ani informatické ovládání sem nepatří; práce zůstává u rukou, nářadí a zkoušky jízdy. Výstup CSP-TCH-003-ZV9-005 se naplňuje sestavením a úpravou zařízení při dodržení hygieny a bezpečnosti.

Podvozek nese motory a kola, drží osu a rozvor a musí odolat otřesům. Kola na společné ose mají stejný průměr a souosost, jinak zařízení táhne ke straně. Motor se upevní tak, aby se točivý moment přenesl na kolo a těleso motoru se v rámu netočí. Držák čidla se přišroubuje na místo, kde čidlo „vidí“ dráhu, ale vlastní zapojení a automatizaci řeší až následující celek.

Po první jízdě žáci utahují spoje, srovnávají osy, vyvažují zatížení a případně mění rozvor. Úspěch se pozná podle toho, že zařízení dojede určený úsek bez rozpadnutí a bez výrazného stáčení. Úklid nářadí, odpojení napájení a kontrola prstů u točících se kol patří k práci stejně jako samotná sestava.

Předpoklady

• Bezpečnost a hygiena při konstrukci, včetně točících se kol a napájení.
• Náčrtek a návrh, podle kterého se skládá podvozek a umístění motoru.
• Nosné spoje, které unesou otřesy jízdy.
• Sestavení složitější konstrukce podle dílů a pořadí montáže.

Klíčové pojmy

Podvozek

Nosný rám, který drží kola, osy a motor v stálé vzdálenosti a přenáší otřesy jízdy do spojů, ne do volných dílů.

Rozvor a rozchod

Vzdálenost os a vzdálenost kol na ose; při nestejných hodnotách nebo zkřížených osách zařízení stáčí.

Hnací kolo a volné kolo

Kolo spojené s motorem pohání, ostatní se otáčejí; prokluz nebo zablokované volné kolo kazí přímou jízdu.

Uložení motoru

Těleso motoru je připevněno k rámu tak, aby se netočí; točí se jen hřídel a kolo.

Souosost kol

Kola na jedné ose mají společnou osu otáčení a stejný průměr, jinak jedno táhne a druhé brzdí.

Držák čidla

Pevný úchyt na podvozku v místě, kde bude čidlo snímat dráhu; čidlo se sem jen připraví, neprogramuje se.

Zkouška přímé jízdy

Krátký úsek po rovné podlaze ukáže stáčení, prokluz a uvolněné spoje dřív, než se zařízení předá dál.

Časté miskoncepce

• Častá chyba

  „To je informatika, musíme to naprogramovat, jinak to není robot.“

  Jak na to

  U stolu ukázat hotový podvozek bez programu: zapnout pohon, dojet čáru na podlaze. Říct nahlas, že robotické zařízení v tomto celku znamená sestavený celek s motorem a koly; program sem nepatří.

• Častá chyba

  „Nejede rovně, tak je špatný motor — vyměníme ho nebo to nějak „chytřeji“ zapneme.“

  Jak na to

  Nechat stejný motor a nechat žáka změřit rozvor, srovnat osy a dotáhnout kola. Teprve když po srovnání os stále táhne, hledat prokluz nebo nestejný průměr kol.

• Častá chyba

  „Šrouby stačí „na ruku“, ať to jde rychle rozložit.“

  Jak na to

  Po první jízdě obejít skupiny a ukázat uvolněný spoj, který se povolil otřesem. Nechat dotažení klíčem / křížovým šroubovákem a jet znovu stejný úsek.

• Častá chyba

  „Držák čidla dáme kamkoliv dozadu, hlavně ať je na kitu.“

  Jak na to

  Postavit zařízení na dráhu a zeptat se, kam čidlo „kouká“. Přemístit držák dopředu na osu jízdy a přišroubovat napevno, i když se čidlo teprve přidělá.

Jak učit

2–3 hodiny

1. Evokace: položit na lavici rozložené díly podvozku a zeptat se, co musí držet, aby to po zapnutí motoru jelo a nerozpadlo se.
2. Jádro: podle náčrtku smontovat rám, osy, kola, motor a držák čidla; po první jízdě dotahovat spoje a srovnávat osy.
3. Reflexe: každá skupina ukáže, jestli zařízení dojeto rovně a který spoj nebo osa se musela upravit.

Nápady na aktivity

• Sestava podle náčrtku: skupiny smontují stejnou sadu dílů, označí hnací kolo a držák čidla a předají zařízení ke zkoušce jízdy.
• Zkouška rovné čáry: na podlaze páska dva metry; po dojezdu žáci zapíší, na kterou stranu stáčelo a který spoj nebo osu opravili.

Hodnocení

Zařízení po zapnutí pohonu ujede určený úsek, spoje se neuvolní a kola se netočí nakřivo.

Žák ukáže na podvozku hnací kolo, uložení motoru a držák čidla a řekne, kterou osu nebo spoj po zkoušce upravil.

Související témata

• Bezpečnost a hygiena při konstrukci
• Spoje a nosná konstrukce
• Sestavení složitější konstrukce
• Pracovní model s mechanismem
• Čidlo a jednoduchá automatizace
• Úprava konstrukce po zkoušce

Zdroje

• Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání — výstup CSP-TCH-003-ZV9-005

Co pro vás ScioBot připraví k tématu Robotické zařízení: podvozek a sestava

Interaktivní aktivity, které žáci spustí na tabletu či tabuli, tisknutelné kartičky a hry pro celou třídu – každý formát na téma Robotické zařízení: podvozek a sestava jedním klikem.

Základní materiály

• Příprava na hodinu

  Kompletní příprava s cíli, průběhem a aktivitami.

• Pracovní list

  List s úlohami, klíčem a variantou.

• Písemka

  Časovaná písemka s body a variantami.

• Aktivita

  Aktivita do hodiny, kterou žáci hned spustí.

• Prezentace

  Sada slajdů k výkladu a procvičení.

• Kartičky

  Materiál k tisku (kartičky, plakát, pracovní list).

• QR hra

  Interaktivní hra k procvičení tématu.

Interaktivní aktivity 14

• Křížovka s tajenkou

  Legendová křížovka, kde se ve sloupci skrývá tajenka. Skvělá na opakování pojmů.

  10–20 min

• Kartičky

  Sada oboustranných kartiček na učení pojmů a definic. Žáci si je procvičí překlápěním.

  5–20 min

• Pexeso a spojovačka

  Dvojice kartiček s obrázky, pojmy nebo příklady. Spojovačka, pexeso i volné třídění – ideální na slovní zásobu i opakování.

  10–25 min

• Rozhodovačka

  Rychlé rozhodování mezi možnostmi s okamžitou zpětnou vazbou.

  5–12 min

• Otázky

  Sada otázek s výběrem odpovědí; jedna nebo více správných. Okamžitá sebekontrola.

  5–15 min

• Vpisování

  Žáci dopisují krátké odpovědi a ihned vidí, zda se trefili.

  5–15 min

• Rozřazovačka

  Žáci přetahují kartičky do správných kategorií.

  5–15 min

• Rozbory

  Žák přiřazuje značky k částem věty nebo výrazu — větné členy, slovní druhy, větné rozbory. Sebevyhodnocovací procvičování.

  10–20 min

• Označování

  Žáci označují správná slova přímo v textu.

  5–15 min

• Doplňování textu

  Žáci doplňují chybějící slova přímo do vět nebo krátkého textu.

  5–15 min

• Krok po kroku

  Žáci řadí kroky procesu do správného pořadí.

  5–15 min

• Popis obrázku

  Diagram s očíslovanými špendlíky. Žáci přiřazují popisky k částem obrázku — biologie, zeměpis, anatomie.

  5–15 min

• Přesouvání

  Žáci přetahují kartičky do přesně určených slotů.

  5–15 min

• Čtení s porozuměním

  Žáci čtou krátký text a odpovídají na otázky k jeho obsahu.

  10–25 min

K tisku a rozstříhání 8

• Páry

  Kartičky se dvěma polovinami, které k sobě patří (např. datum–událost). Žáci je vystřihnou a párovají.

  10–20 min

• Výběr z možností (s tajenkou)

  Kartičky s úlohami a třemi možnostmi. Písmena u správných odpovědí složí tajenku — žák si tak řešení zkontroluje sám.

  10–20 min

• Doplňování do vět

  Věty s výběrem ze dvou možností uvnitř — žák zakroužkuje správnou.

  10–20 min

• Hra Riskuj

  Kvízová hra se třemi podtématy a otázkami různé hodnoty — klasický formát Riskuj / Jeopardy.

  15–30 min

• Hra AZ kvíz

  28 otázek na hexagonální hrací pole — cílem je spojit všechny tři strany.

  15–35 min

• Označ správnou možnost

  Kartičky s otázkou a čtyřmi možnostmi — žák označí správnou (např. kolíčkem).

  10–20 min

• Já mám, kdo má …?

  Kartičky s tvrzením a otázkou — žáci je čtou v kruhu a hledají navazující odpověď.

  10–25 min

• Hádej, kdo jsem

  Kartičky s popisem osobnosti, věci nebo zvířete v 1. osobě — žáci tipují, o koho/co jde.

  10–25 min

Hry pro celou třídu 4

• AZ kvíz

  28 otázek na hexagonálním hracím poli — cílem je spojit všechny tři strany. Včetně náhradních ANO/NE otázek.

  15–35 min

• Riskuj

  Klasická hra se 5 kategoriemi a otázkami za 100–500 bodů — týmy soutěží o nejvyšší skóre.

  15–40 min

• Pexeso

  Klasické pexeso s 10 dvojicemi (pojem ↔ popis) — dva týmy se střídají a hledají shody.

  10–25 min

• Šarády

  Šarády se 12 úkoly (mluvení, kreslení, pantomima) — dva týmy hádají, kdo uhodne první, dostane bod.

  15–30 min

Očekávané výstupy