تعد VEX V5 Workcell مقدمة إلى عالم الروبوتات الصناعية.
هذا النموذج، صغير بما يكفي لوضعه على مكتب الفصل الدراسي، يجعل VEX V5 Workcell متاحًا في مجموعة متنوعة من الإعدادات التعليمية. بالإضافة إلى ذلك، فإن مزايا استخدام VEXcode V5 كلغة برمجة، تقلل من حاجز دخول الذراع الآلية الصناعية لكل من الطلاب والمعلمين. توفر V5 Workcell مع VEXcode V5 للطلاب الفرصة لتطوير المهارات التقنية ومهارات حل المشكلات من خلال بناء وبرمجة خلية عمل تصنيعية محاكاة باستخدام روبوت ذو خمسة محاور.
عرض المقالة البحثية التالية حول V5 Workcell >
ما هي خلية العمل V5؟
بنيات متعددة
تستخدم V5 Workcell ذراعًا آلية وأنظمة ناقل متصلة بـ V5 Workcell، والتي يبنيها الطلاب من أجزاء مصممة للعمل مع نظام VEX V5. توجد تصميمات متعددة كجزء من V5 Workcell، بدءًا من الذراع الآلي المتصل بلوحة القاعدة فقط، ويتم تحويلها إلى محاكاة لخلية عمل احترافية مزودة بأجهزة استشعار وناقلات.
الذراع الروبوتية
تتكون V5 Workcell من ذراع آلية يمكنها استيعاب:
لا توجد أداة في نهاية الذراع. لا يستخدم تصميم V5 Workcell أي أداة في نهاية الذراع عند استكشاف أنواع مختلفة من الحركات على طول نظام الإحداثيات الديكارتية. يُظهر هذا الرسم المتحرك الذراع وهي تتحرك بدون أداة.
مغناطيس كهربائي لالتقاط ووضع الأقراص، كما هو موضح في هذا الرسم المتحرك.
ملحق قلم السبورة البيضاء، كما هو موضح في هذا الرسم المتحرك. يُستخدم هذا للرسم على السبورة البيضاء المثبتة على اللوحة الأساسية لـ V5 Workcell.
النظام بأكمله
تتكون V5 Workcell أيضًا من معادن وبلاستيك وإلكترونيات وأجهزة استشعار أخرى لبناء أنظمة النقل المرتبطة بـ V5 Workcell.
يتم تصنيع الناقلات والمحولات من قطع معدنية ووصلات مداس ومحركات.
يشتمل النظام أيضًا على العديد من المكونات الإلكترونية وأجهزة الاستشعار لأتمتة V5 Workcell وتقليد عمليات التصنيع الحقيقية، مثل الفرز والتحزيم على منصات نقالة بناءً على الظروف المختلفة لأجهزة الاستشعار. أجهزة الاستشعار المستخدمة مع نظام الناقل هي أجهزة تتبع الخط وأجهزة الاستشعار البصرية.
يتم استخدام المستشعر البصري وأجهزة تعقب الخط لبرمجة V5 Workcell لفرز الأقراص حسب لونها. شاهد هذا الفيديو للاطلاع على مثال لفرز الألوان باستخدام أجهزة الاستشعار.
لماذا V5 Workcell؟
فعالة من حيث التكلفة (الأجهزة)
إن تعريف الطلاب بالروبوتات الصناعية في بيئة تعليمية لا يثير اهتمامهم بالمجالات المهنية للبرمجة والهندسة فحسب، بل يساعدهم أيضًا على تطوير مهارات حل المشكلات ويسمح لهم بإضفاء الحيوية على المفاهيم المجردة باستخدام الروبوت.
ومع ذلك، فإن إدخال الروبوتات الصناعية في الفصول الدراسية لا يخلو من التحديات. نظرًا لقيود المساحة والتكلفة والسلامة، تتجه المؤسسات التعليمية إلى نماذج روبوتات صناعية أصغر حجمًا وأكثر أمانًا وفعالية من حيث التكلفة. إن VEX V5 Workcell صغير بما يكفي لوضعه على مكتب الفصل الدراسي، ومع نسبة ثلاثة طلاب موصى بها إلى روبوت واحد، يتمتع الطلاب بفرصة المشاركة العملية مع الروبوت في كل فصل. تعد V5 Workcell أكثر أمانًا نظرًا لكونها أصغر حجمًا، فضلاً عن قدرتها على برمجة مفتاح مصد الصدمات الذي يعمل بمثابة توقف للطوارئ إذا لزم الأمر.
لا تعد V5 Workcell بديلاً أصغر حجمًا وأرخص وأكثر أمانًا فحسب، بل إنها تسمح أيضًا للطلاب بالمشاركة في تجربة بناء لم تكن ممكنة لولا ذلك. يكتسب الطلاب الذين يتعاملون مع أذرع روبوتية ذات حجم احترافي خبرة في برمجتها، لكنهم قد لا يفهمون كيفية تحركها وتشغيلها لأنهم لم يشاركوا في عملية البناء. تتيح المشاركة في عملية البناء للطلاب الفرصة لإنشاء اتصال أقوى بين الأجهزة والبرامج، وتسمح للطلاب باكتساب المزيد من المعرفة الأساسية حول كيفية عمل الروبوت جسديًا. يقوم الطلاب ببناء V5 Workcell من أجزاء من نظام VEX Robotics V5.
يوفر VEX V5 Workcell للمؤسسات التعليمية خيار نموذج روبوت صناعي أصغر حجمًا وأكثر أمانًا وفعالية من حيث التكلفة ومتعدد الاستخدامات في قدرات البناء، ويوفر للطلاب تجربة تعليمية عملية أكثر استقلالية مقارنة بالأذرع الآلية ذات الدرجة الاحترافية.
حاجز دخول منخفض لمبتدئي البرمجة (البرمجيات)
عند إدخال الروبوتات الصناعية، أو أي نوع من الروبوتات، في بيئة تعليمية، فإن البرمجة هي أحد أكبر عوائق الدخول. قد يخجل الطلاب، وحتى المعلمون، وهم مبرمجون مبتدئون، من الرغبة في تدريس وتعلم الروبوتات لأنهم ليسوا مبرمجين واثقين من أنفسهم، أو ليس لديهم خبرة، أو لا يشعرون بدعم جيد.
علاوة على ذلك، غالبًا ما يكون هناك قدر كبير من المعرفة والمهارة والخبرة البرمجية المطلوبة للعمل مع الروبوتات الصناعية. عند برمجة ذراع آلية، قد يضطر المبرمج إلى استخدام معرفته بكيفية تحرك الذراع في الفضاء ثلاثي الأبعاد، واستخدام أجهزة استشعار معينة، وبرمجة الحركة الدقيقة. كل هذا من شأنه أن يرفع مستوى جلب الروبوتات الصناعية إلى الفصول الدراسية بعيدا عن متناول الجميع. يجعل V5 Workcell هذه المهمة الشاقة قابلة للإدارة باستخدام VEXcode V5. يجعل VEXcode V5 البرمجة نموذجًا آليًا صناعيًا في متناول الطلاب والمعلمين بغض النظر عن خبرتهم في البرمجة.
يرفع VEXcode V5 أيضًا السقف مع نمو الطلاب في خبرتهم في البرمجة وثقتهم وكفاءتهم. لا يدعم VEXcode V5 الترميز القائم على الكتلة فحسب، بل يدعم أيضًا C++ وPython. يتيح ذلك للطلاب الانتقال من الترميز القائم على الكتل إلى الترميز المستند إلى النص عن طريق تحديد زر واحد بسهولة. لا يوفر VEXcode V5 للمبرمجين المبتدئين حاجزًا منخفضًا للدخول والدعم المدمج فحسب، بل إنه يرفع أيضًا السقف ويوفر للمستخدمين السقالات والدعم ليشعروا بالثقة والنمو.
من المعلومات حول VEXcode V5، راجع نظرة عامة على VEXcode.
يركز على الأفكار الكبيرة
تتمثل إحدى أكبر مزايا V5 Workcell في منح الطلاب الفرصة للتعلم والتركيز على مفاهيم ومهارات أكبر لا تعتبر أساسية للبرمجة فحسب، بل أيضًا للهندسة والمجال المهني للروبوتات الصناعية.
سيقوم الطلاب بالتحقيق في مفاهيم مختلفة مثل البناء باستخدام المعادن والإلكترونيات، ونظام الإحداثيات الديكارتية، وكيفية تحرك الذراع الآلية في الفضاء ثلاثي الأبعاد، وإعادة استخدام الكود، والمتغيرات، والقوائم ثنائية الأبعاد، وردود فعل المستشعر للأتمتة، وأنظمة النقل، وغيرها الكثير.
سوف يكتسب الطلاب المعرفة التأسيسية لهذه المفاهيم التي يمكن تطبيقها لاحقًا في مجموعة واسعة من المجالات مثل الرياضيات والبرمجة والهندسة والتصنيع. أثناء الحصول على مقدمة لهذه المفاهيم، يصبح الطلاب قادرين بشكل فعال على حل المشكلات والتعاون والإبداع وبناء المرونة. وكلها مهارات مهمة في أي بيئة.
مختبرات STEM لتعليم V5 Workcell
في VEX Robotics، نجعل من السهل البدء في التدريس باستخدام V5 Workcell، بغض النظر عن مستوى الخبرة أو القدرة، من خلال VEX V5 Workcell STEM Labs. توفر V5 Workcell STEM Labs جميع الموارد والدعم الذي يحتاجه المعلمون لتدريس جميع المفاهيم الروبوتية الصناعية الأساسية لـ V5 Workcell بنجاح لطلابهم.
تم تصميم STEM Labs لتكون دليل المعلم عبر الإنترنت لـ V5 Workcell. مثل دليل المعلم المطبوع، يوفر المحتوى الذي يواجه المعلم في مختبرات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM Labs) جميع الموارد والمواد والمعلومات اللازمة لتكون قادرًا التخطيط والتدريس وتقييم. يرى الطلاب نسخة الطالب من المختبر بينما يقوم المعلم بتسهيل الأمر، بينما تحتوي نسخة المعلم من المختبر على جميع مطالبات المناقشة وخطوات النشاط واستراتيجيات التيسير في متناول المعلم.
بالنسبة ، يمكن للمدرسين قراءة ومراجعة المفاهيم والأنشطة واستراتيجيات التيسير ومطالبات المناقشة الخاصة بمختبر العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. ، يمكن للمدرسين مطالبة الطلاب باتباع الخطوات الموجودة في المختبر أثناء قيامهم بتسهيل الأنشطة والمحادثات. من أجل تقييم، يتم توفير العديد من مطالبات المناقشة المختلفة ونماذج التقييم وأسئلة التقييم التلخيصية في المختبر نفسه، إلى جانب استراتيجيات التيسير حول كيفية تنفيذها بفعالية في الفصل الدراسي.
يوجد اثني عشر مختبرًا V5 Workcell STEM Labs تتبع التقدم، سواء من منظور الهندسة أو البرمجة.
في المعملين 1 و2، يقوم الطلاب ببناء V5 Workcell لأول مرة، واكتساب بعض مهارات البناء، والتعرف على السلامة.
في المعملين 3 و4، يبدأ الطلاب في استكشاف كيفية تحرك ذراع Workcell في الفضاء ثلاثي الأبعاد يدويًا وبرمجيًا. كما تم تعريفهم أيضًا بكيفية ربط علامة بذراع Workcell، لمحاكاة أداة صناعية في نهاية ذراع الروبوت.
في المعملين 5 و6، سيستمر الطلاب في البناء على مفهوم الحركة من خلال برمجة الذراع للتحرك باستخدام المتغيرات والقوائم ثنائية الأبعاد.
في المعملين 7 و8، بعد دراسة كل من الحركات اليدوية والآلية، سيغوص الطلاب بعد ذلك في المزيد من محاكاة التصنيع عن طريق التقاط الأقراص ووضعها باستخدام مغناطيس كهربائي وردود فعل أجهزة الاستشعار.
في المعملين 9 و10، يتعرف الطلاب على أنظمة النقل وكيف يمكن استخدام ردود أفعال المستشعر في معالجة المواد.
في المعملين 11 و12، تختتم مختبرات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات بالسماح للطلاب بدمج وتطبيق ما تعلموه من جميع المعامل السابقة للتحقيق في الأنظمة التعاونية وكيفية جعل Workcell خاصة بهم للتحضير للمنافسة.
يوفر VEX V5 Workcell حلاً شاملاً لتعريف الطلاب بالروبوتات الصناعية في بيئة تعليمية فعالة من حيث التكلفة، وتقلل من حاجز البرمجة أمام الدخول، وتركز على الأفكار الكبيرة التي تساعد الطلاب على تطوير مهارات مهمة.