Introduzione alla cella di lavoro VEX V5 – Biblioteca VEX

La VEX V5 Workcell è un'introduzione al mondo della robotica industriale.

Schema di un cartello di uscita rosso per una cella di lavoro V5, che illustra i protocolli di sicurezza negli ambienti CTE (istruzione professionale e tecnica).

Questo modello, sufficientemente piccolo da poter essere posizionato sul banco di una classe, rende la VEX V5 Workcell accessibile in una varietà di contesti educativi. Inoltre, i vantaggi derivanti dall’utilizzo di VEXcode V5 come linguaggio di programmazione riducono la barriera di ingresso per un braccio robotico industriale sia per gli studenti che per gli insegnanti. La cella di lavoro V5 insieme a VEXcode V5 offre agli studenti l'opportunità di sviluppare capacità tecniche e di risoluzione dei problemi costruendo e programmando una cella di lavoro di produzione simulata con un robot a cinque assi.

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Cos'è la Workcell V5?

Costruzioni multiple

La Workcell V5 utilizza un braccio robotico e sistemi di trasporto collegati alla Workcell V5, che gli studenti costruiscono con parti progettate per funzionare con il sistema VEX V5. Esistono molteplici costruzioni come parte della cella di lavoro V5, a partire dal solo braccio robotico collegato alla piastra di base, per poi trasformarsi in una cella di lavoro professionale simulata con sensori e trasportatori.

Schermata di una configurazione di Workcell V5 in un contesto di istruzione professionale e tecnica, che illustra vari componenti e la loro disposizione per scopi didattici.

Schema della configurazione delle celle di lavoro dei laboratori 11 e 12 per l'insegnamento con V5, che illustra i componenti e il layout per l'istruzione professionale e tecnica.

Il braccio robotico

La Workcell V5 è composta da un braccio robotico in grado di ospitare:

Nessun utensile all'estremità del braccio. La build V5 Workcell non utilizza alcuno strumento all'estremità del braccio quando esplora diversi tipi di movimenti lungo il sistema di coordinate cartesiane.

Un elettromagnete per raccogliere e posizionare i dischi.

Un allegato pennarello per contenere un pennarello cancellabile a secco. Viene utilizzato per disegnare sulla lavagna attaccata alla piastra di base della Workcell V5.

L'intero sistema

La Workcell V5 è composta anche da altri metalli, plastica, componenti elettronici e sensori per costruire i sistemi di trasporto collegati alla Workcell V5.

Diagramma delle didascalie hardware per V5 Workcell, che illustra i vari componenti e le loro funzioni, utilizzati nell'istruzione professionale e tecnica per insegnare concetti di robotica e ingegneria.

I trasportatori e il deviatore sono costruiti con pezzi metallici, collegamenti del battistrada e motori.

Diagramma dei componenti della V5 Workcell, in cui sono evidenziati vari sensori e le relative didascalie, utilizzati per l'insegnamento in contesti di istruzione professionale e tecnica (CTE).

Il sistema comprende anche numerosi componenti elettronici e sensori per automatizzare la Workcell V5 e imitare i veri processi di produzione, come lo smistamento e la pallettizzazione in base alle diverse condizioni dei sensori. I sensori utilizzati con il sistema di trasporto sono Line Tracker e un sensore ottico.

Il sensore ottico e i tracciatori di linea vengono utilizzati per programmare la Workcell V5 per ordinare i dischi in base al colore.

Perché la Workcell V5?

Conveniente (hardware)

Introdurre gli studenti alla robotica industriale in un contesto educativo non solo suscita il loro interesse nei campi professionali della programmazione e dell'ingegneria, ma li aiuta anche a sviluppare capacità di problem solving e consente loro di dare vita a concetti astratti utilizzando un robot.

Tuttavia, l’introduzione dei robot industriali in classe non è priva di sfide. A causa delle limitazioni di spazio, costi e sicurezza, gli istituti scolastici si stanno rivolgendo a modelli di robot industriali più piccoli, più sicuri e più economici. La cella di lavoro VEX V5 è sufficientemente piccola da poter essere posizionata sul banco di una classe e, con un rapporto consigliato di tre studenti per un robot, gli studenti hanno l'opportunità di interagire direttamente con il robot in ogni classe. La Workcell V5 è più sicura essendo di dimensioni più piccole, oltre ad avere la possibilità di programmare un interruttore del paraurti che funziona come arresto di emergenza se necessario.

Non solo la V5 Workcell è un'alternativa più piccola, più economica e più sicura, ma consente anche agli studenti di impegnarsi in un'esperienza di costruzione che altrimenti non sarebbe possibile. Gli studenti che utilizzano bracci robotici di dimensioni professionali acquisiscono esperienza nel programmarli, ma potrebbero non capire come si muovono e operano perché non sono stati coinvolti nel processo di costruzione. Essere coinvolti nel processo di costruzione offre agli studenti l'opportunità di stabilire una connessione più forte tra hardware e software e consente agli studenti di acquisire una conoscenza più fondamentale su come funziona fisicamente il robot. Gli studenti costruiscono la Workcell V5 con parti del sistema VEX Robotics V5.

VEX V5 Workcell offre agli istituti scolastici un'opzione di modello di robot industriale più piccola, più sicura e più economica, versatile nelle sue capacità di costruzione e offre agli studenti un'esperienza di apprendimento pratico più indipendente rispetto ai bracci robotici di livello professionale.

Bassa barriera di ingresso per i principianti della programmazione (software)

Quando si introduce la robotica industriale, o qualsiasi tipo di robot, in un contesto educativo, una delle maggiori barriere all’ingresso è la programmazione. Gli studenti, e anche gli educatori, che sono programmatori alle prime armi potrebbero rifuggire dal voler insegnare e apprendere la robotica perché non sono programmatori sicuri, non hanno esperienza o non si sentono ben supportati.

Oltre a ciò, per lavorare con i robot industriali è spesso necessaria una grande quantità di conoscenze, abilità ed esperienza di programmazione. Quando si programma un braccio robotico, il programmatore potrebbe dover utilizzare la propria conoscenza di come il braccio si muoverà nello spazio 3D, utilizzare determinati sensori e programmare movimenti precisi. Tutto ciò può alzare il livello per portare i robot industriali in classe fuori portata. V5 Workcell rende gestibile questo compito arduo utilizzando VEXcode V5. VEXcode V5 rende la programmazione di un modello robotico industriale accessibile a studenti ed educatori indipendentemente dalla loro esperienza di programmazione.

Screenshot dell'interfaccia VEXcode V5 che mostra le funzionalità di programmazione per V5 Workcell, utilizzata nell'istruzione professionale e tecnica per insegnare concetti di robotica e automazione.

VEXcode V5 aumenta anche il limite man mano che gli studenti crescono nella loro esperienza di programmazione, sicurezza e competenza. VEXcode V5 non supporta solo la codifica basata su blocchi, ma anche C++ e Python. Ciò consente agli studenti di passare dalla codifica basata su blocchi alla codifica basata su testo selezionando facilmente un pulsante. VEXcode V5 non solo fornisce ai programmatori alle prime armi una bassa barriera di accesso e supporto integrato, ma alza anche il limite e fornisce agli utenti l'impalcatura e il supporto per sentirsi sicuri e crescere.

Per maggiori informazioni su VEXcode V5, consulta questa Panoramica di VEXcode.

Si concentra su grandi idee

Uno dei maggiori vantaggi della V5 Workcell è che agli studenti viene data l'opportunità di apprendere e concentrarsi su concetti e competenze più ampi che sono fondamentali non solo per la programmazione, ma anche per l'ingegneria e il campo professionale della robotica industriale.

Diagramma che illustra le coordinate XYZ in una Workcell V5, utilizzata per insegnare concetti di istruzione professionale e tecnica. L'immagine mostra la disposizione spaziale e il movimento dei componenti robotici all'interno della configurazione della cella di lavoro.

Gli studenti studieranno diversi concetti come la costruzione con metallo ed elettronica, il sistema di coordinate cartesiane, il modo in cui un braccio robotico si muove nello spazio 3D, il riutilizzo del codice, le variabili, gli elenchi 2D, il feedback dei sensori per l'automazione, i sistemi di trasporto e molto altro.

Gli studenti acquisiranno una conoscenza fondamentale di questi concetti che potrà essere applicata successivamente in una vasta gamma di campi come matematica, programmazione, ingegneria e produzione. Durante l'introduzione a questi concetti, gli studenti sono attivamente in grado di risolvere problemi, collaborare, essere creativi e sviluppare resilienza. Tutte competenze importanti in qualsiasi ambiente.

STEM Labs per insegnare la Workcell V5

Noi di VEX Robotics semplifichiamo l'inizio dell'insegnamento con V5 Workcell, indipendentemente dal livello di esperienza o abilità, con i laboratori STEM VEX V5 Workcell. I laboratori STEM V5 Workcell forniscono tutte le risorse e il supporto di cui gli educatori hanno bisogno per insegnare con successo tutti i concetti fondamentali della robotica industriale del V5 Workcell ai loro studenti.

Illustrazione di una configurazione V5 Workcell per laboratori STEM nell'istruzione professionale e tecnica, che mostra vari componenti e attrezzature utilizzati per l'insegnamento di concetti di robotica e automazione.

I laboratori STEM sono progettati per essere il manuale dell'insegnante online per la Workcell V5. Come un manuale stampato per l'insegnante, i contenuti rivolti agli insegnanti dei laboratori STEM forniscono tutte le risorse, i materiali e le informazioni necessarie per essere in grado pianificare, insegnare e valutare studenti. Gli studenti vedono la versione per studenti del Lab mentre l'insegnante facilita, mentre la versione per insegnanti del Lab ha tutti gli spunti di discussione, le fasi delle attività e le strategie di facilitazione a portata di mano dell'insegnante.

Per plan, gli insegnanti possono leggere e rivedere i concetti, le attività, le strategie di facilitazione e gli spunti di discussione per il Laboratorio STEM. Per , gli insegnanti possono chiedere agli studenti di seguire i passaggi del laboratorio mentre facilitano le attività e le conversazioni. Per , nel Laboratorio stesso vengono forniti numerosi spunti di discussione, rubriche e domande di valutazione sommativa, insieme a strategie di facilitazione su come implementarli efficacemente in classe.

Esistono dodici laboratori STEM V5 Workcell in totale che seguono una progressione, sia dal punto di vista ingegneristico che di programmazione.

Illustrazione di una configurazione V5 Workcell per l'insegnamento dell'istruzione professionale e tecnica, caratterizzata da vari componenti robotici e attrezzature disposti a fini didattici.

Nei laboratori 1 e 2, gli studenti costruiscono per la prima volta la Workcell V5, acquisiscono alcune competenze di costruzione e imparano a conoscere la sicurezza.

Diagramma che illustra la configurazione della V5 Workcell per l'insegnamento dell'istruzione professionale e tecnica, con componenti etichettati e connessioni per un'efficace formazione in robotica.

Nei laboratori 3 e 4, gli studenti iniziano a esplorare come il braccio della Workcell si muove nello spazio 3D sia manualmente che a livello di programmazione. Vengono inoltre introdotti ad attaccare un marcatore al braccio della Workcell, imitando uno strumento industriale all'estremità del braccio del robot.

Diagramma che illustra la configurazione della V5 Workcell per l'insegnamento dell'istruzione professionale e tecnica, con i vari componenti e la loro disposizione per un apprendimento efficace nella robotica e nell'automazione.

Nei laboratori 5 e 6, gli studenti continueranno a sviluppare il concetto di movimento programmando il braccio per muoversi con variabili ed elenchi 2D.

Diagramma che illustra la configurazione della V5 Workcell per l'insegnamento dell'istruzione professionale e tecnica, con componenti etichettati e connessioni per migliorare la comprensione dei concetti di robotica e automazione.

Nei laboratori 7 e 8, dopo aver studiato i movimenti sia manuali che automatizzati, gli studenti si immergeranno poi in ulteriori simulazioni di produzione raccogliendo e posizionando i dischi utilizzando un elettromagnete e il feedback del sensore.

Nei laboratori 9 e 10, agli studenti vengono introdotti i sistemi di trasporto e come utilizzare il feedback dei sensori nella movimentazione dei materiali.

Illustrazione di una configurazione V5 Workcell per l'insegnamento dell'istruzione professionale e tecnica, che mostra vari componenti e la loro disposizione nell'ambiente di laboratorio.

Nei laboratori 11 e 12, i laboratori STEM si concludono consentendo agli studenti di combinare e applicare quanto appreso da tutti i laboratori precedenti per indagare sui sistemi cooperativi e su come rendere propria la Workcell per prepararsi alla competizione.

VEX V5 Workcell fornisce una soluzione onnicomprensiva per introdurre gli studenti alla robotica industriale in un contesto educativo che è conveniente, abbassa la barriera di accesso alla programmazione e si concentra su grandi idee che aiutano gli studenti a sviluppare competenze importanti.