De VEX V5 Workcell is een introductie in de wereld van industriële robotica.
Dit model, klein genoeg om op een bureau in een klaslokaal te plaatsen, maakt de VEX V5 Workcell toegankelijk in verschillende onderwijsomgevingen. Bovendien verlagen de voordelen van het gebruik van VEXcode V5 als programmeertaal de toegangsdrempel voor een industriële robotarm voor zowel studenten als docenten. De V5 Workcell biedt studenten samen met VEXcode V5 de mogelijkheid om technische en probleemoplossende vaardigheden te ontwikkelen door een gesimuleerde productiewerkcel met een vijfassige robot te bouwen en te programmeren.
Bekijk het volgende onderzoeksartikel over de V5 Workcell >
Wat is de V5 Werkcel?
Meerdere constructies
De V5 Workcell maakt gebruik van een robotarm en transportsystemen die aan de V5 Workcell zijn bevestigd en die studenten bouwen uit onderdelen die zijn ontworpen om met het VEX V5-systeem te werken. Er zijn meerdere builds als onderdeel van de V5 Workcell, beginnend met alleen de robotarm die aan de basisplaat is bevestigd, en wordt getransformeerd naar een gesimuleerde professionele werkcel met sensoren en transportbanden.
De robotarm
De V5 Workcell bestaat uit een robotarm die plaats biedt aan:
Geen gereedschap aan het uiteinde van de arm. De V5 Workcell-constructie gebruikt geen gereedschap aan het uiteinde van de arm bij het verkennen van verschillende soorten bewegingen langs het Cartesiaanse coördinatensysteem.
Een elektromagneet voor het oppakken en plaatsen van schijven.
Een marker opzetstuk voor een droog uitwisbare marker. Hiermee kunt u tekenen op het whiteboard dat op de basisplaat van de V5 Workcell is bevestigd.
Het hele systeem
De V5 Workcell is ook samengesteld uit ander metaal, plastic, elektronica en sensoren om de transportsystemen te bouwen die aan de V5 Workcell zijn bevestigd.
De transportbanden en omleider zijn opgebouwd uit metalen stukken, loopvlakschakels en motoren.
Het systeem omvat ook veel elektronische componenten en sensoren om de V5 Workcell te automatiseren en echte productieprocessen na te bootsen, zoals sorteren en palletiseren op basis van verschillende omstandigheden van de sensoren. De sensoren die bij het transportsysteem worden gebruikt, zijn lijntrackers en een optische sensor.
De optische sensor en de lijntrackers worden gebruikt om de V5 Workcell te programmeren om schijven te sorteren op basis van hun kleur.
Waarom de V5 Workcell?
Kosteneffectief (hardware)
Door studenten kennis te laten maken met industriële robotica in een onderwijsomgeving wekt niet alleen hun interesse in de carrièregebieden van programmeren en techniek, maar het helpt hen ook probleemoplossende vaardigheden te ontwikkelen en stelt hen in staat abstracte concepten tot leven te brengen door een robot te gebruiken.
Het introduceren van industriële robots in een klaslokaal is echter niet zonder uitdagingen. Vanwege ruimtebeperkingen, kosten en veiligheid wenden onderwijsinstellingen zich tot kleinere, veiligere en kosteneffectievere industriële robotmodellen. De VEX V5 Workcell is klein genoeg om op een bureau in een klaslokaal te plaatsen, en met een aanbevolen verhouding van drie leerlingen per robot hebben leerlingen in elke klas de mogelijkheid om praktijkgericht met de robot aan de slag te gaan. De V5 Workcell is veiliger omdat hij kleiner is en omdat hij de mogelijkheid heeft om een bumperschakelaar te programmeren die indien nodig als noodstop fungeert.
De V5 Workcell is niet alleen een kleiner, goedkoper en veiliger alternatief, hij stelt studenten ook in staat een bouwervaring op te doen die anders niet mogelijk zou zijn. Studenten die zich bezighouden met robotarmen van professionele grootte doen ervaring op met het programmeren ervan, maar begrijpen mogelijk niet hoe ze bewegen en werken omdat ze niet betrokken waren bij het bouwproces. Door betrokken te zijn bij het bouwproces krijgen studenten de kans om een sterkere verbinding te maken tussen de hardware en software, en kunnen studenten meer fundamentele kennis opdoen over hoe de robot fysiek werkt. Studenten bouwen de V5 Workcell uit onderdelen van het VEX Robotics V5-systeem.
De VEX V5 Workcell biedt onderwijsinstellingen een kleinere, veiligere en kosteneffectievere industriële robotmodeloptie die veelzijdig is in zijn bouwmogelijkheden, en studenten een meer onafhankelijke praktijkgerichte leerervaring biedt in vergelijking met professionele robotarmen.
Lage toegangsdrempel voor beginners op het gebied van programmeren (software)
Bij het introduceren van industriële robotica, of welk type robot dan ook, in een onderwijsomgeving, is programmeren een van de grootste toegangsbarrières. Studenten, en zelfs docenten, die beginnende programmeurs zijn, schrikken er misschien voor terug om robotica te willen onderwijzen en leren, omdat ze geen zelfverzekerde programmeurs zijn, geen ervaring hebben of zich niet goed ondersteund voelen.
Bovendien is er vaak veel programmeerkennis, vaardigheid en ervaring vereist om met industriële robots te werken. Bij het programmeren van een robotarm moet de programmeur mogelijk gebruik maken van zijn kennis over hoe de arm in de 3D-ruimte zal bewegen, bepaalde sensoren gebruiken en nauwkeurige bewegingen programmeren. Dit alles kan de lat hoger leggen om industriële robots buiten bereik in het klaslokaal te brengen. De V5 Workcell maakt deze lastige taak beheersbaar door gebruik te maken van VEXcode V5. VEXcode V5 maakt het programmeren van een industrieel robotmodel toegankelijk voor studenten en docenten, ongeacht hun programmeerervaring.
VEXcode V5 verhoogt ook het plafond naarmate studenten groeien in hun programmeerervaring, zelfvertrouwen en vaardigheid. VEXcode V5 ondersteunt niet alleen blokgebaseerde codering, maar ook C++ en Python. Hierdoor kunnen studenten overstappen van op blokken gebaseerde codering naar op tekst gebaseerde codering door eenvoudig één knop te selecteren. VEXcode V5 biedt beginnende programmeurs niet alleen een lage instapdrempel en ingebouwde ondersteuning, het verhoogt ook het plafond en biedt gebruikers de steigers en ondersteuning om zich zelfverzekerd te voelen en te groeien.
Voor meer informatie over VEXcode V5, bekijk dit VEXcode Overzicht.
Richt zich op grote ideeën
Een van de grootste voordelen van de V5 Workcell is dat studenten de kans krijgen om te leren en zich te concentreren op grotere concepten en vaardigheden die niet alleen fundamenteel zijn voor programmeren, maar ook voor engineering en het professionele veld van industriële robotica.
Studenten zullen verschillende concepten onderzoeken, zoals bouwen met metaal en elektronica, het cartesiaanse coördinatensysteem, hoe een robotarm beweegt in de 3D-ruimte, hergebruik van code, variabelen, 2D-lijsten, sensorfeedback voor automatisering, transportsystemen en nog veel meer.
Studenten verwerven fundamentele kennis van deze concepten die later kunnen worden toegepast op een breed scala aan gebieden, zoals wiskunde, programmeren, techniek en productie. Terwijl ze kennis maken met deze concepten, zijn studenten actief in staat problemen op te lossen, samen te werken, creatief te zijn en veerkracht op te bouwen. Dit zijn allemaal belangrijke vaardigheden in elke omgeving.
STEM Labs om de V5 Workcell te leren
Bij VEX Robotics maken we het gemakkelijk om aan de slag te gaan met lesgeven met de V5 Workcell, ongeacht ervaring of vaardigheidsniveau, met de VEX V5 Workcell STEM Labs. De V5 Workcell STEM Labs bieden alle middelen en ondersteuning die docenten nodig hebben om alle fundamentele industriële robotconcepten van de V5 Workcell met succes aan hun studenten te onderwijzen.
STEM Labs zijn ontworpen als de online docentenhandleiding voor de V5 Workcell. Net als een gedrukte lerarenhandleiding biedt de op docenten gerichte inhoud van de STEM Labs alle bronnen, materialen en informatie die nodig zijn om te kunnen , lesgeven en beoordelen. Studenten zien de studentenversie van het Lab zoals hun leraar dit faciliteert, terwijl de lerarenversie van het Lab alle discussieaanwijzingen, activiteitenstappen en facilitatiestrategieën binnen handbereik heeft van de leraar.
Volgens kunnen docenten de concepten, activiteiten, facilitatiestrategieën en discussieaanwijzingen voor het STEM Lab lezen en beoordelen. Om les te gevenkunnen docenten leerlingen de stappen in het Lab laten volgen terwijl ze de activiteiten en gesprekken faciliteren. Om te beoordelenzijn er in het Lab zelf talloze verschillende discussieaanwijzingen, rubrieken en summatieve beoordelingsvragen beschikbaar, samen met strategieën om deze effectief in de klas te implementeren.
Er zijn in totaal twaalf V5 Workcell STEM Labs die een voortgang volgen, zowel vanuit een technisch als een programmeerperspectief.
In Labs 1 en 2 bouwen leerlingen voor het eerst de V5 Workcell, verwerven ze wat bouwvaardigheden en leren ze over veiligheid.
In Labs 3 en 4 beginnen leerlingen te onderzoeken hoe de arm van de Workcell zowel handmatig als programmatisch in de 3D-ruimte beweegt. Ze maken ook kennis met het bevestigen van een marker aan de arm van de Workcell, die een industrieel gereedschap aan het uiteinde van de robotarm nabootst.
In Labs 5 en 6 zullen de leerlingen verder bouwen op het concept van beweging door de arm te programmeren om te bewegen met variabelen en 2D-lijsten.
In Labs 7 en 8 zullen de leerlingen, na het bestuderen van zowel handmatige als geautomatiseerde bewegingen, zich verdiepen in meer productiesimulatie door schijven op te pakken en te plaatsen met behulp van een elektromagneet en sensorfeedback.
In Labs 9 en 10 maken studenten kennis met transportsystemen en hoe sensorfeedback kan worden gebruikt bij materiaalbehandeling.
In Labs 11 en 12 sluiten de STEM Labs af door leerlingen de kans te geven hun kennis van alle voorgaande Labs te combineren en toe te passen om coöperatieve systemen te onderzoeken en hoe ze zich de Workcell eigen kunnen maken ter voorbereiding op de concurrentie.
De VEX V5 Workcell biedt een allesomvattende oplossing om studenten kennis te laten maken met industriële robotica in een onderwijsomgeving die kosteneffectief is, de programmeerbarrière verlaagt en zich richt op grote ideeën die studenten helpen belangrijke vaardigheden te ontwikkelen.