← IT

Robotika – rozcestník

Rozcestník kategorie: o čem předmět je, kdy se podle ŠVP učí, co si z něj určitě zapamatovat, kde je které téma a jak souvisí s maturitou.

O předmětu

  • Programování robotického zařízení (LEGO Mindstorms EV3, blokové programování) a jednoduchého mikropočítače (Arduino Uno, jazyk vycházející z C/C++).
  • Na Arduinu se postupuje od blikání LED přes tlačítka, potenciometry a čidla k displejům (LCD po sběrnici I2C, sedmisegmentový displej, LED matice) a dál k akčním členům (relé, krokový motor, servo) a dalším senzorům; každé cvičení má seznam součástek, zapojení a program.
  • Cílem je navrhnout, napsat a předvést vlastní program, který čte vstupy (senzory) a ovládá výstupy (LED, motory, displeje).
  • Navazuje na programování (proměnné, podmínky, cykly) a na logické funkce z počítačových sítí.

Ročníky a hodiny podle ŠVP

RočníkHodin týdněObsah (ŠVP §4.9.11)
3.2programování robotického zařízení a tvorba vlastních programů; práce s jednoduchým mikropočítačem a tvorba vlastních programů pro něj

Plné znění výstupů je v přehledu ŠVP.

Co si určitě zapamatovat

  • Robot vnímá okolí senzory (vzdálenost, světlo, barva, dotek, náklon) a působí na něj aktuátory (motory, světlo, zvuk); řídí ho řídicí jednotka podle programu.
  • LEGO EV3: řídicí kostka se 4 vstupními porty (1–4, senzory) a 4 výstupními (A–D, motory); motory s enkodérem (přesnost 1°); senzory dotykový, ultrazvukový, barevný a gyroskopický. Programuje se bloky na sekvenční lince (akční, tok programu, senzorové, datové).
  • Arduino Uno – mikrokontrolér ATmega328P (procesor, flash pro program, RAM, EEPROM a vstupy a výstupy na jednom čipu); 14 digitálních pinů (0–13, z toho 6 s PWM označených „~“) a 6 analogových vstupů A0–A5. Napájení 5 V z USB, nebo 7–12 V z externího zdroje.
  • Sketch má dvě funkce: setup() proběhne jednou po startu (nastavení pinů pinMode, Serial.begin), loop() se opakuje stále dokola. Ladí se výpisy do sériového monitoru (Serial.println).
  • Digitální pin má jen dva stavy – HIGH (5 V) a LOW (0 V): digitalWrite, digitalRead. Analogový vstup analogRead má rozlišení 10 bitů – hodnoty 0–1023. Analogový výstup analogWrite (0–255) je ve skutečnosti PWM – rychlé střídání 0 V a 5 V.
  • Obvod se staví na nepájivém poli; LED potřebuje rezistor pro omezení proudu, fotorezistor a potenciometr se zapojují jako dělič napětí.
  • I2C – sběrnice se dvěma signálovými vodiči SDA a SCL (na Uno piny A4 a A5), na které má každé zařízení svou adresu; skener sběrnice ji zjistí. Displej LCD s převodníkem I2C se tak připojí jen čtyřmi vodiči (napájení, zem, SDA, SCL).

Témata kategorie

Úvod

LED, tlačítka a potenciometr

Sběrnice I2C, čidla a displeje

Akční členy

Další senzory a vstupy

Maturitní okruhy

Robotika se u ústní zkoušky nezkouší – podle maturitních okruhů IT je součástí praktické zkoušky a maturitní práce.

Co je jen okrajové

  • Zapojení konkrétních součástek (piny displejů, knihovny pro LCD a segmentovky) – dohledá se v návodu cvičení, nezkouší se zpaměti.
  • Barevné kategorie bloků EV3 a ovládání EV3 Software – praktická znalost prostředí.
  • Historie Arduina a instalace IDE – jednorázový návod.