Kartonnen robotauto
Bouw en programmeer een rijdende robot van karton
In dit project bouwen leerlingen hun eigen robotauto van karton en brengen deze vervolgens met de Calliope mini of BBC micro:bit in beweging. Twee 360°-servomotoren drijven het voertuig aan. Via de gratis LOFI Control-app kan de robotauto vervolgens vooruit, achteruit en naar links en rechts worden bestuurd.
Daarbij wordt programmeren direct zichtbaar: een opdracht in het programma leidt direct tot een beweging van het voertuig. De leerlingen leren hoe motoren worden aangestuurd, hoe de rijrichting en snelheid tot stand komen en hoe het gedrag van een robot kan worden beïnvloed door wijzigingen in het programma.
Zodra de basisbesturing onder de knie is, kunnen rijparcoursen, robotvoetbal of robotsumo als spannende uitdagingen volgen.
Een montagevideo, programmeervoorbeelden, lesideeën, LOFI-apps en tips voor het oplossen van problemen zijn direct bij LOFI te bekijken en te downloaden .
Geschikt voor:
vanaf groep: 5+
Leeftijd vanaf ca. 11 jaar
Knutselen & techniek, STEM, Maker Space
Groepswerk
Tijdsbestek:
ca. 3–5 lesuren
Afhankelijk van de programmeerervaring en de gekozen uitdaging kan het project flexibel worden uitgebreid.
Leergebied:
- Constructie van karton
- Werking van servomotoren
- Gebeurtenissen en besturingsopdrachten
- Programmeren met MakeCode
- Probleemoplossing en debuggen
Mogelijkheden voor differentiatie:
De Robot Car kan met het Cardboard Robot-sjabloon ‘Robot Car-uitbreiding’ nog verder worden uitgebreid en uitdagender worden gemaakt. Zo kun je van het bestaande voertuig bijvoorbeeld een vorkheftruck maken die voorwerpen kan oppakken, optillen en vervoeren, of een schilderrobot die eigentekeningen en patronen maakt.
→ ONTDEK DE ROBOT CAR-UITBREIDING
Verder wordt er onderscheid gemaakt op basis van de opdracht. Beginners gebruiken de aanwezige voorbeeldcode en passen afzonderlijke waarden aan. Gevorderde leerlingen ontwikkelen eigen rijmanoeuvres of extra besturingsfuncties.
Wat wordt er onderwezen?
De volgende competentiegebieden worden met dit model bijzonder versterkt:
Vakkennis
- 360°-servomotoren aansturen
- Rijrichting en snelheid programmeren
- Besturingscommando's verwerken
- Programmawaarden wijzigen en de gevolgen observeren
- Technische fouten herkennen en verhelpen
Creativiteit:
- eigen routes en parcoursen uitwerken
- De Robot Car individueel inrichten
- Eigen rijmanoeuvres programmeren
Sociaal gedrag:
- Samenwerking in kleine groepen
- Rollenwisseling tussen ontwikkeling, programmering en testen
- gezamenlijke foutopsporing en optimalisatie
- Teamwerk bij rij- en wedstrijdopdrachten
Dit is nodig:
Materiaal:
Per Robot Car:
- 1x kartonnen robot-sjabloon 'Robot Car', voorgestanst
- 1x Calliope mini V3
- 1x Calliope mini V3 servobord
- 8x lenskopschroeven M3
- 8x moeren M3
- 8x platkopschroef met kruiskop
- 3x multifunctionele klemmen/foldback-clips
- 1x houten bolletje
- 1x ronde staaf
- 2x elastiekjes
- 3x AAA-batterij
- Als alternatief voor het Calliope-systeem: 1x BBC micro:bit, 1x ELECFREAKS ring:bit V2, 2x 360° eindloze servomotor FS90R
Alternatieve wielen: 2 × art.nr. 218863
Ook nuttig:
- Smartphone of tablet
- Laptop, Chromebook of pc
- Toegang tot MakeCode
- Plakband of stift om routes te markeren
- lichte voorwerpen of een prop papier voor uitdagingen
Gereedschap:
- Kruiskopschroevendraaier PH 0
Lesverloop:
In het begin staat de bouw van de Robot Car centraal. De voorgeperforeerde kartonnen onderdelen worden losgemaakt, gevouwen en aan elkaar vastgeschroefd. Vervolgens worden de twee servomotoren geplaatst en de wielen gemonteerd. Voor de montage biedt LOFI een uitgebreide stap-voor-stap-handleiding met een montagevideo . Na de mechanische montage worden de motoren eerst getest. Hiervoor kun je de Robot Car het beste even optillen, zodat de wielen vrij kunnen draaien.
De programmering
Om te beginnen is de besturing via de LOFI Control-app geschikt . De leerlingen verbinden de Robot Car met een smartphone, tablet of computer en besturen hem eerst met eenvoudige richtingsknoppen:
vooruit – achteruit – links – rechts – stop
Zo wordt al snel duidelijk hoe een digitale invoer wordt omgezet in een daadwerkelijke beweging.
In de volgende stap kan de bestaande MakeCode-code worden aangepast. Zo kunnen bijvoorbeeld de rijsnelheid of het draaigedrag worden aangepast. Op deze manier ervaren de leerlingen een belangrijk principe van het programmeren:
programma aanpassen → testen → observeren → verbeteren.
Van programmeren naar rijuitdaging
Zodra de basisbesturing werkt, wordt de Robot Car in de praktijk getest. Met plakband kan snel een rijparcours worden opgezet, waarin de leerlingen bijvoorbeeld slalommen, inparkeren, obstakels omrijden of zo nauwkeurig mogelijk een finishlijn bereiken. Daarbij observeren ze het rijgedrag en bedenken ze hoe de snelheid, de besturing en de motorregeling kunnen worden verbeterd. Zo worden programmeren, testen en technische optimalisatie direct met elkaar verbonden.
Uitdaging: robotvoetbal
Bij Robotvoetbal besturen de leerlingen hun voertuigen met de LOFI Control-app en proberen ze een lichte papieren bal in het doel van de tegenstander te krijgen. Daarbij oefenen ze voertuigbesturing, wendbaarheid en teamstrategie.
Optioneel: Sumo Robot Challenge
Als afsluiting kunnen twee robotauto’s het tegen elkaar opnemen in een afgebakende arena. Het doel is om het voertuig van de tegenstander uit de arena te duwen. Daarbij wordt al snel duidelijk welke invloed snelheid, gewicht, wrijving en rijstijl op het resultaat hebben.
Tip: De Sumo Robot Challenge is bijzonder geschikt als afsluiting van het project, omdat de kartonnen constructie tijdens een wedstrijd zwaarder op de proef kan worden gesteld.
Tip:
Het wordt aanbevolen om in teams van tweete werken . Terwijl de ene persoon programmeert of waarden aanpast, test de andere de Robot Car en observeert hij of zij het resultaat. Daarna worden de rollen omgedraaid.
ROBOT CAR: stap voor stap
Voor de afzonderlijke projectstappen biedt LOFI bouwinstructies, video’s, MakeCode-voorbeelden en bijbehorende lesideeën.
- Robot Car in elkaar zetten → Zie de LOFI-video „Build“
- Kartonnen onderdelen uit de verpakking halen, vouwen en vastschroeven
- Servomotoren plaatsen en wielen monteren
- Calliope mini of micro:bit met ring:bit plaatsen
- Sluit de stroomtoevoer aan - Programmeren & testen
- Servomotoren afzonderlijk aansturen in MakeCode
- Draairichting en snelheid uitproberen
- Controleer of de wielen vrij draaien en pas ze indien nodig aan
- Bekijk hoe het programma en de beweging met elkaar samenhangen - Robotauto op afstand besturen → Zie LOFI „Remote Control“
- MakeCode-voorbeeld overzetten
- Open de LOFI Control-app en maak verbinding
- vooruit, achteruit en naar links en rechts rijden
- De stopfunctie testen - Programma aanpassen
- Snelheid en stuurgedrag aanpassen
- Motoren op elkaar afstemmen
- Wijzigingen testen en vergelijken - Rijuitdaging → Zie LOFI-lesideeën
- Baan of parcours opzetten en samen opdrachten vaststellen
- Eerste poging uitvoeren en problemen observeren
- Het programma of de rijstijl indien nodig optimaliseren en opnieuw testen
- Robotvoetbal of Robot Sumo Challenge starten
De opgedane kennis wordt tot slot toegepast in een speelse teamuitdaging.
Mogelijkheden tot differentiatie
Programmeren voor gevorderden
Lijnvolger
Met de camera van een smartphone en de LOFI Color Tracker-app kan de Robot Car zo worden geprogrammeerd dat hij een lijn volgt.
Telepresence-robot
Een smartphone op de Robot Car zendt een camerabeeld door. Zo kan het voertuig ook op afstand worden bestuurd.
Deze projecten zijn bijzonder geschikt als extra opdrachten voor snelle of in programmeren ervaren groepen.
Robot Car-uitbreiding
Met deze uitbreiding wordt de Robot Car een vorkheftruck of een tekenrobot. Zo kunnen gevorderde groepen extra servofuncties programmeren, voorwerpen vervoeren of eigen tekenpatronen ontwikkelen.
Tip voor het oplossen van het probleem:
Als de Robot Car niet rijdt zoals verwacht:
