VEX V5 ワークセルは、産業用ロボットの世界への入門です。
このモデルは教室の机に置けるほど小型なので、VEX V5 Workcell をさまざまな教育環境で利用できるようになります。さらに、プログラミング言語として VEXcode V5 を使用する利点により、学生と教師の両方にとって産業用ロボットアームの導入障壁が低くなります。 V5 ワークセルと VEXcode V5 を組み合わせることで、学生は 5 軸ロボットを使用したシミュレートされた製造ワークセルを構築およびプログラミングすることで、技術力と問題解決能力を養う機会を得ることができます。
V5 ワークセルとは何ですか?
複数のビルド
V5 ワークセルは、V5 ワークセルに接続されたロボット アームとコンベア システムを利用します。これらは、学生が VEX V5 システムで動作するように設計された部品から構築します。 V5 ワークセルには複数のビルドがあり、ベース プレートに取り付けられたロボット アームから始まり、センサーとコンベアを備えたシミュレートされたプロフェッショナル ワークセルに変換されます。
ロボットアーム
V5 ワークセルは、以下の機能を備えたロボット アームで構成されています。
アームの先端にツール ありません。 V5 ワークセル ビルドでは、直交座標系に沿ったさまざまな種類の動きを調べるときに、アームの端にあるツールを使用しません。このアニメーションは、ツールを使わずに腕が動く様子を示しています。
このアニメーションに示すように、ディスクを拾い上げて配置するための電磁石
このアニメーションに示されているように、ホワイトボードマーカーを保持するためのマーカー アタッチメント（ マーカー1）。これは、V5 ワークセルのベース プレートに取り付けられたホワイトボードに描画するために使用されます。
システム全体
V5 ワークセルは、V5 ワークセルに接続されたコンベア システムを構築するための他の金属、プラスチック、電子機器、センサーで構成されています。
コンベアとダイバータは、金属片、トレッドリンク、およびモーターから構築されます。
このシステムには、V5 ワークセルを自動化し、センサーのさまざまな状態に基づいた仕分けやパレット化などの実際の製造プロセスを模倣するための多くの電子部品とセンサーも組み込まれています。コンベア システムで使用されるセンサーは、ライン トラッカーと光学センサーです。
光学センサーとライン トラッカーは、ディスクを色に応じて分類するように V5 ワークセルをプログラムするために使用されます。センサーを使った色分けの例については、こちらの動画をご覧ください。
V5 ワークセルを選ぶ理由
コスト効率（ハードウェア）
教育現場で学生に産業用ロボットを紹介することは、プログラミングやエンジニアリングの職業分野への興味を刺激するだけでなく、問題解決能力を養い、ロボットを使用して抽象的な概念を現実のものにするのにも役立ちます。
しかし、産業用ロボットを教室に導入することには課題がないわけではありません。スペースの制約、コスト、安全性のため、教育機関はより小型で安全、かつコスト効率の高い産業用ロボット モデルに注目し始めています。 VEX V5 ワークセルは教室の机に置けるほど小さく、生徒 3 人に対してロボット 1 台という推奨比率により、生徒は毎回の授業でロボットを実際に操作する機会を得ることができます。 V5 ワークセルは、サイズが小さいためより安全であり、必要に応じて緊急停止として機能するバンパー スイッチをプログラムする機能も備えています。
V5 ワークセルは、より小型で、より安価で、より安全な代替手段であるだけでなく、学生が他の方法では不可能な構築体験に参加することもできます。プロ仕様のロボットアームを扱う学生は、ロボットアームのプログラミングの経験は得られますが、構築プロセスに関与していないため、ロボットアームがどのように動き、動作するかを理解していない可能性があります。構築プロセスに参加することで、学生はハードウェアとソフトウェア間のより強いつながりを築く機会が得られ、ロボットが物理的にどのように動作するかについての基礎知識をさらに深めることができます。学生は、VEX Robotics V5 システムのパーツを使用して V5 ワークセルを構築します。
VEX V5 ワークセルは、教育機関に、より小型で安全、かつコスト効率に優れた産業用ロボット モデル オプションを提供します。このロボット モデルは、構築機能が多様で、プロ仕様のロボット アームに比べて、学生に、より独立した実践的な学習体験を提供します。
プログラミング初心者にとって参入障壁が低い（ソフトウェア）
産業用ロボット、またはあらゆる種類のロボットを教育現場に導入する場合、最も大きな参入障壁の 1 つはプログラミングです。初心者のプログラミング学生や教育者でさえ、プログラミングに自信がなかったり、経験がなかったり、十分なサポートを受けられないと感じたりして、ロボット工学を教えたり学んだりすることを躊躇することがあります。
さらに、産業用ロボットを扱うには、プログラミングに関する豊富な知識、スキル、経験が必要になることがよくあります。ロボットアームをプログラミングする場合、プログラマーは、アームが 3D 空間でどのように動くかについての知識を活用し、特定のセンサーを使用して、正確な動きをプログラムする必要がある場合があります。これらすべてにより、産業用ロボットを手の届かない教室に導入するためのハードルが上がる可能性があります。 V5 Workcell では、VEXcode V5 を使用してこの困難なタスクを管理できるようになります。 VEXcode V5 を使用すると、プログラミング経験に関係なく、学生や教育者が産業用ロボット モデルのプログラミングを利用できるようになります。
VEXcode V5 は、生徒のプログラミング経験、自信、熟練度の向上に応じて、限界も引き上げます。 VEXcode V5 は、ブロックベースのコーディングだけでなく、C++ と Python もサポートします。これにより、学生はボタンを 1 つ選択するだけで、ブロックベースのコーディングからテキストベースのコーディングに移行できます。 VEXcode V5 は、初心者プログラマーに低い参入障壁と組み込みサポートを提供するだけでなく、上限を引き上げ、ユーザーが自信を持って成長するための足場とサポートを提供します。
VEXcode V5 の詳細については、この VEXcode の概要をご覧ください。
大きなアイデアに焦点を当てる
V5 Workcell の最大の利点の 1 つは、プログラミングだけでなく、エンジニアリングや産業用ロボットの専門分野の基礎となる、より広範な概念とスキルを学び、集中する機会が学生に与えられることです。
学生は、金属と電子機器を使った建築、直交座標系、3D 空間でのロボットアームの動き、コードの再利用、変数、2D リスト、自動化のためのセンサー フィードバック、コンベア システムなど、さまざまな概念を調査します。
学生は、数学、プログラミング、エンジニアリング、製造などの幅広い分野で後で応用できるこれらの概念の基礎知識を習得します。これらの概念の紹介を受けながら、生徒は積極的に問題解決、協力、創造性を発揮し、回復力を構築することができます。これらはすべて、どんな環境でも重要なスキルです。
V5ワークセルを教えるSTEMラボ
VEX Robotics では、VEX V5 Workcell STEM Labs により、経験や能力レベルに関係なく、V5 Workcell を使った教育を簡単に始められるようにしています。 V5 Workcell STEM ラボは、教育者が V5 Workcell の産業用ロボットの基礎概念をすべて学生に効果的に教えるために必要なすべてのリソースとサポートを提供します。
STEM Labs は、V5 Workcell のオンライン教師用マニュアルとして設計されています。印刷された教師用マニュアルと同様に、STEM ラボの教師向けコンテンツには、生徒 、指導、評価を行うために必要なすべてのリソース、資料、情報が含まれています。生徒は教師が指導する際に生徒用 Lab を参照しますが、教師用 Lab にはすべてのディスカッション プロンプト、アクティビティ ステップ、および指導戦略が教師の手元に用意されています。
計画では、教師は STEM ラボの概念、アクティビティ、促進戦略、ディスカッションのきっかけを読んで確認することができます。教えるために、教師はアクティビティや会話を促進しながら、生徒にラボの手順に従わせることができます。評価するために、さまざまなディスカッションプロンプト、ルーブリック、総括的な評価の質問がラボ自体に提供され、それらを教室で効果的に実装するための促進戦略も提供されます。
エンジニアリングとプログラミングの両方の観点から進歩を遂げている V5 Workcell STEM ラボは合計 12 個あります。
ラボ 1 と 2 では、生徒は初めて V5 ワークセルを構築し、構築スキルを習得し、安全性について学びます。
ラボ 3 と 4 では、学生は、ワークセルのアームが手動とプログラムの両方で 3D 空間でどのように動くかを調べ始めます。また、ロボットアームの先端にある産業用ツールを模倣したマーカーをワークセルのアームに取り付ける方法についても紹介します。
ラボ 5 と 6 では、変数と 2D リストを使用してアームの動きをプログラミングすることで、動きの概念をさらに深めていきます。
ラボ 7 と 8 では、手動と自動の両方の動きを学習した後、学生は電磁石とセンサー フィードバックを使用してディスクを拾い上げて配置することで、さらに製造シミュレーションを詳しく学習します。
ラボ 9 と 10 では、コンベア システムと、材料処理におけるセンサー フィードバックの使用方法について学習します。
ラボ 11 と 12 では、STEM ラボの最後に、生徒がこれまでのラボで学んだことを組み合わせて応用し、協調システムを調査し、競争に備えてワークセルを独自のものにする方法を学びます。
VEX V5 Workcell は、教育環境で学生に産業用ロボットを紹介するための包括的なソリューションを提供します。コスト効率が高く、プログラミングの参入障壁を下げ、学生が重要なスキルを身に付けるのに役立つ大きなアイデアに焦点を当てています。