Introduktion till VEX V5-arbetscellen – VEX bibliotek

VEX V5 Workcell är en introduktion till industrirobotikens värld.

Diagram över en röd utgångsskylt för en V5 Workcell, som illustrerar säkerhetsprotokoll i CTE-miljöer (karriär- och teknisk utbildning).

Denna modell, liten nog att placeras på ett klassrumsbord, gör VEX V5 Workcell tillgänglig i en mängd olika utbildningsmiljöer. Dessutom sänker fördelarna med att använda VEXcode V5 som programmeringsspråk inträdesbarriären för en industriell robotarm för både elever och lärare. V5-arbetscellen tillsammans med VEXcode V5 ger studenterna möjlighet att utveckla tekniska färdigheter och problemlösningsfärdigheter genom att bygga och programmera en simulerad tillverkningsarbetscell med en femaxlig robot.

Se följande forskningsartikel om V5 Workcell >

Vad är V5 Workcell?

Flera byggen

V5 Workcell använder en robotarm och transportbandssystem kopplade till V5 Workcell, som eleverna bygger av delar designade för att fungera med VEX V5-systemet. Det finns flera byggen som en del av V5 Workcell, som börjar med bara robotarmen fäst vid basplattan och omvandlas till en simulerad professionell arbetscell med sensorer och transportband.

Skärmdump av en V5 Workcell-installation i ett yrkes- och tekniskt utbildningssammanhang, som illustrerar olika komponenter och deras arrangemang för undervisningsändamål.

Diagram över arbetscellsuppställningen för Lab 11 och 12 för undervisning med V5, som illustrerar komponenter och layout för yrkes- och teknisk utbildning.

Robotarmen

V5 Workcell består av en robotarm som kan hantera:

Inget verktyg vid armens ände. V5 Workcell-konstruktionen använder inga verktyg i armens ände vid utforskande av olika typer av rörelser längs det kartesiska koordinatsystemet.

En elektromagnet för att plocka upp och placera skivor.

En penna tillbehör för att hålla en whiteboardpenna. Detta används för att rita på whiteboardtavlan som är fäst vid basplattan på V5 Workcell.

Hela systemet

V5 Workcell består också av annan metall, plast, elektronik och sensorer för att bygga transportbandssystemen som är kopplade till V5 Workcell.

Diagram över hårdvaruupplysningar för V5 Workcell, som illustrerar olika komponenter och deras funktioner, som används inom yrkes- och teknisk utbildning för att undervisa i robotik och ingenjörskoncept.

Transportörerna och omledaren är byggda av metalldelar, slitbanelänkar och motorer.

Diagram över V5 Workcell-komponenter, som markerar olika sensorer och deras angivelser, som används för undervisning i yrkes- och teknisk utbildning (CTE).

Systemet omfattar också många elektroniska komponenter och sensorer för att automatisera V5 Workcell och efterlikna verkliga tillverkningsprocesser, såsom sortering och palletering baserat på sensorernas olika förhållanden. Sensorerna som används med transportbandssystemet är linjespårare och en optisk sensor.

Den optiska sensorn och linjespårarna används för att programmera V5-arbetscellen att sortera skivor beroende på deras färg.

Varför V5 Workcell?

Kostnadseffektiv (hårdvara)

Att introducera studenter till industriell robotik i en utbildningsmiljö väcker inte bara deras intresse för karriärområdena programmering och teknik, utan hjälper dem också att utveckla problemlösningsförmåga och låter dem förverkliga abstrakta koncept med hjälp av en robot.

Att introducera industrirobotar i en klassrumsmiljö är dock inte utan utmaningar. På grund av utrymmesbegränsningar, kostnader och säkerhet vänder sig utbildningsinstitutioner till mindre, säkrare och mer kostnadseffektiva industrirobotmodeller. VEX V5 Workcell är tillräckligt liten för att placeras på ett klassrumsbord, och med ett rekommenderat förhållande på tre elever per robot har eleverna möjlighet att praktiskt engagera sig med roboten i varje lektion. V5 Workcell är säkrare genom att vara mindre, samt har möjlighet att programmera en stötfångarbrytare som fungerar som ett nödstopp vid behov.

V5 Workcell är inte bara ett mindre, billigare och säkrare alternativ, det låter också eleverna delta i en byggupplevelse som annars inte skulle vara möjlig. Studenter som arbetar med robotarmar i professionell storlek får erfarenhet av att programmera dem, men kanske inte förstår hur de rör sig och fungerar eftersom de inte var involverade i byggprocessen. Att vara involverad i byggprocessen ger eleverna möjlighet att skapa en starkare koppling mellan hårdvara och mjukvara, och gör det möjligt för eleverna att få mer grundläggande kunskaper om hur roboten fysiskt fungerar. Eleverna bygger V5-arbetscellen av delar från VEX Robotics V5-system.

VEX V5 Workcell ger utbildningsinstitutioner en mindre, säkrare och mer kostnadseffektiv industrirobotmodell som är mångsidig i sina byggmöjligheter och ger studenterna en mer självständig praktisk inlärningsupplevelse jämfört med professionella robotarmar.

Låg inträdesbarriär för nybörjare i programmering (programvara)

När man introducerar industriell robotik, eller någon typ av robot, i en utbildningsmiljö är programmering ett av de största hindren. Studenter, och även lärare, som är nybörjarprogrammerare kan dra sig för att vilja undervisa i och lära sig robotik eftersom de inte är säkra programmerare, saknar erfarenhet eller inte känner sig väl stöttade.

Utöver detta krävs det ofta en hel del programmeringskunskap, skicklighet och erfarenhet för att arbeta med industrirobotar. Vid programmering av en robotarm kan programmeraren behöva använda sin kunskap om hur armen rör sig i 3D-rymden, använda vissa sensorer och programmera exakt rörelse. Allt detta kan höja ribban för att få in industrirobotar i klassrummet utom räckhåll. V5 Workcell gör denna svåra uppgift hanterbar med hjälp av VEXcode V5. VEXcode V5 gör programmering av en industriell robotmodell tillgänglig för studenter och lärare oavsett programmeringserfarenhet.

Skärmdump av VEXcode V5-gränssnittet som demonstrerar programmeringsfunktioner för V5 Workcell, som används inom yrkes- och teknisk utbildning för att undervisa i robotik- och automationskoncept.

VEXcode V5 höjer också taket i takt med att eleverna växer i programmeringserfarenhet, självförtroende och skicklighet. VEXcode V5 stöder inte bara blockbaserad kodning, utan även C++ och Python. Detta gör det möjligt för elever att övergå från blockbaserad kodning till textbaserad kodning genom att enkelt välja en knapp. VEXcode V5 ger inte bara nybörjarprogrammerare en låg inträdesbarriär och inbyggt stöd, det höjer också taket och ger användarna stöd och ställningar för att känna sig självsäkra och växa.

För mer information om VEXcode V5, se denna VEXcode-översikt.

Fokuserar på stora idéer

En av de största fördelarna med V5 Workcell är att eleverna får möjlighet att lära sig och fokusera på större koncept och färdigheter som är grundläggande inte bara för programmering, utan även för ingenjörskonst och det professionella området industriell robotik.

Diagram som illustrerar XYZ-koordinater i en V5-arbetscell, som används för att undervisa i yrkes- och teknisk utbildning. Bilden visar den rumsliga placeringen och rörelsen av robotkomponenter inom arbetscellsuppställningen.

Studenterna kommer att undersöka olika koncept som att bygga med metall och elektronik, det kartesiska koordinatsystemet, hur en robotarm rör sig i 3D-rymd, återanvändning av kod, variabler, 2D-listor, sensoråterkoppling för automation, transportbandssystem och mycket mer.

Studenterna kommer att få grundläggande kunskaper om dessa koncept som senare kan tillämpas inom en mängd olika områden som matematik, programmering, teknik och tillverkning. Medan eleverna får en introduktion till dessa koncept kan de aktivt lösa problem, samarbeta, vara kreativa och bygga upp motståndskraft. Alla dessa är viktiga färdigheter i alla miljöer.

STEM-laboratorier för att undervisa i V5 Workcell

På VEX Robotics gör vi det enkelt att komma igång med undervisning med V5 Workcell, oavsett erfarenhet eller förmåganivå, med VEX V5 Workcell STEM Labs. V5 Workcell STEM Labs tillhandahåller alla resurser och det stöd som lärare behöver för att framgångsrikt lära ut alla grundläggande industriella robotkoncept i V5 Workcell till sina elever.

Illustration av en V5 Workcell-uppställning för STEM-laboratorier inom yrkes- och teknisk utbildning, som visar olika komponenter och utrustning som används för att undervisa i robotik- och automationskoncept.

STEM Labs är utformade som en online-lärarmanual för V5 Workcell. Precis som en tryckt lärarmanual tillhandahåller lärarinnehållet i STEM-laboratorierna alla resurser, material och information som behövs för att planera, undervisa och bedöma. Eleverna ser elevversionen av labbet som deras lärare som leder, medan lärarversionen av labbet har alla diskussionsfrågor, aktivitetssteg och handledningsstrategier nära till hands för läraren.

Till och med plankan lärare läsa och granska koncepten, aktiviteterna, handledningsstrategierna och diskussionsfrågorna för STEM-labbet. För att undervisakan lärarna låta eleverna följa stegen i labbet medan de leder aktiviteterna och samtalen. För att bedömafinns ett flertal olika diskussionsfrågor, bedömningsmatriser och summativa bedömningsfrågor i själva labben, tillsammans med strategier för hur man implementerar dem effektivt i klassrummet.

Det finns totalt tolv V5 Workcell STEM-laboratorier som följer en progression, både ur ett ingenjörs- och programmeringsperspektiv.

Illustration av en V5 Workcell-uppställning för undervisning i yrkes- och teknisk utbildning, med olika robotkomponenter och utrustning arrangerade för utbildningsändamål.

I labb 1 och 2 bygger eleverna V5 Workcell för första gången, får lite byggfärdigheter och lär sig om säkerhet.

Diagram som illustrerar V5 Workcell-uppsättningen för undervisning i yrkes- och teknisk utbildning, med märkta komponenter och anslutningar för effektiv robotikutbildning.

I laborationer 3 och 4 börjar eleverna utforska hur armen på arbetscellen rör sig i 3D-rymden både manuellt och programmatiskt. De introduceras också till hur man fäster en markör på arbetscellens arm, vilket imiterar ett industriverktyg i änden av robotarmen.

Diagram som illustrerar V5 Workcell-uppsättningen för undervisning i yrkes- och teknisk utbildning, och visar olika komponenter och deras arrangemang för effektivt lärande inom robotik och automation.

I laborationer 5 och 6 kommer eleverna att fortsätta bygga vidare på rörelsekonceptet genom att programmera armen att röra sig med variabler och 2D-listor.

Diagram som illustrerar V5 Workcell-uppsättningen för undervisning i yrkes- och teknisk utbildning, med märkta komponenter och anslutningar för att förbättra förståelsen av robotik- och automationskoncept.

I laborationer 7 och 8, efter att ha studerat både manuella och automatiserade rörelser, kommer studenterna sedan att fördjupa sig i mer tillverkningssimulering genom att plocka upp och placera skivor med hjälp av en elektromagnet och sensoråterkoppling.

I laborationer 9 och 10 introduceras eleverna till transportbandssystem och hur sensoråterkoppling kan användas vid materialhantering.

Illustration av en V5 Workcell-uppställning för undervisning i yrkes- och teknisk utbildning, som visar olika komponenter och deras placering i laboratoriemiljön.

I labb 11 och 12 avslutas STEM-labben med att låta eleverna kombinera och tillämpa sina lärdomar från alla tidigare labb för att undersöka kooperativa system och hur man gör arbetscellen till sin egen för att förbereda sig för tävling.

VEX V5 Workcell erbjuder en heltäckande lösning för att introducera studenter till industriell robotik i en pedagogisk miljö som är kostnadseffektiv, sänker inträdesbarriären för programmering och fokuserar på stora idéer som hjälper studenter att utveckla viktiga färdigheter.