10–12 سنة · التكنولوجيا والروبوتات

عايز روبوت EV3 يمشي متر بالظبط؟ السر مش في عدد الثواني

تخيل إن عندك روبوت LEGO EV3، والمطلوب إنه يتحرك من نقطة البداية لحد خط مرسوم على الأرض، والمسافة بينهم متر واحد.

أول فكرة ممكن تيجي في بالك إنك تشغل الموتورات لمدة ثانيتين أو ثلاث ثواني، وتشوف الروبوت هيوصل لفين.

لكن لو غيرت سرعة الروبوت أو مستوى شحن البطارية، ممكن تلاحظ إن المسافة اتغيرت.

إزاي نخلي الحركة أقرب للمسافة المطلوبة بدل ما نعتمد على التخمين؟

ليه الوقت وحده مش مقياسًا دقيقًا؟

لما نستخدم أمر حركة محدد بالثواني، إحنا بنقول للموتورات تشتغل لمدة معينة، مش بنحدد عدد اللفات اللي لازم تعملها.

المسافة الناتجة بتتأثر بسرعة الحركة وظروف التشغيل.

LEGO Education بتوضح في درس Straight Move إن الحركة المحددة بالثواني بتتأثر بمستوى البطارية، بينما التحكم باستخدام درجات دوران الموتور بيوفر دقة أكبر في تحديد الحركة.

لكن حتى التحكم باللفات مش ضمانًا إن الروبوت هيقطع المسافة نفسها تمامًا في كل مرة، لأن العجلات ممكن تتزحلق أو يحصل اختلاف في الاحتكاك.

العجلة بتقطع كام سنتيمتر في اللفة؟

علشان نعرف، محتاجين نقيس قطر العجلة.

لو قطر العجلة 5.6 سم مثلًا، نقدر نحسب محيطها باستخدام القانون:

محيط العجلة = π × القطر

يعني:

3.14 × 5.6 ≈ 17.6 سم

إذن كل لفة كاملة للعجلة ممكن تحرك الروبوت حوالي 17.6 سم على سطح مستوٍ، بشرط عدم الانزلاق.

ده حساب هندسي تقريبي، ومش معناه إن كل عجلات EV3 قطرها 5.6 سم. لازم نقيس العجلة المستخدمة فعلًا.

من السنتيمترات إلى عدد اللفات

لو عايزين الروبوت يمشي 100 سم، وعارفين إن محيط العجلة حوالي 17.6 سم، نحسب:

عدد اللفات = 100 ÷ 17.6 ≈ 5.68

يعني هنحتاج حوالي 5.68 لفة للعجلة.

وفي EV3، اللفة الكاملة تساوي 360 درجة، وبالتالي نقدر نحول عدد اللفات إلى درجات دوران لو احتجنا.

المهم نفرق بين دوران الموتور ودوران العجلة: لو فيه تروس بين الموتور والعجلة، لازم نحسب نسبة التروس كمان.

LEGO Education بتستخدم الفكرة نفسها في مشروع Make It Move With Wheels، وبتشرح حساب المسافة من قطر العجلة ومحيطها وعدد اللفات.

نشاط عملي: متر واحد بثلاث طرق

جهز روبوت EV3 بعجلتين متحركتين، وشريط قياس، وعلامتين على الأرض بينهما متر.

ابدأ بتجربة الحركة باستخدام الثواني، وسجل المسافة اللي الروبوت قطعها.

بعدها استخدم أمر Move Steering مع ضبط التوجيه على الصفر، وحدد الحركة بعدد اللفات المحسوب من قطر العجلة.

كرر التجربة ثلاث مرات بنفس الإعدادات، وسجل النتائج.

بعدها جرب استخدام Degrees بدل Rotations، مع تحويل عدد اللفات إلى درجات.

قارن النتائج واسأل: أي طريقة كانت أقرب للمتر؟ وهل النتائج اتكررت بنفس الشكل؟

ده نشاط هندسي تعليمي مقترح لتطبيق الحساب والقياس والاختبار، وليس تجربة معيارية لإثبات دقة EV3 أو مقارنة علمية شاملة بين طرق التحكم.

ليه ممكن الحساب يكون صح والنتيجة مختلفة؟

ممكن قطر العجلة الفعلي يختلف قليلًا عن المقاس المستخدم في الحساب.

وممكن العجلات تتزحلق على الأرض، أو الروبوت ينحرف بسبب اختلاف احتكاك العجلتين.

ولو فيه تروس، ممكن تكون نسبة الدوران بين الموتور والعجلة مختلفة عن واحد لواحد.

علشان كده، من المهم إن الطالب يقارن الحساب بالقياس الفعلي، ويعرف إن النموذج الرياضي بيساعده يتوقع النتيجة لكنه مش بيلغي تأثير الظروف العملية.

طب واللف يمين وشمال؟

لو عايز الروبوت يلف بزاوية معينة، الموضوع بيبقى مختلف عن حساب المسافة المستقيمة.

زاوية دوران الموتور مش بالضرورة تساوي زاوية دوران جسم الروبوت.

LEGO Education بتنبه في درس Curved Move إلى إن المسافة بين العجلتين بتؤثر على نصف قطر الدوران، وإن افتراض تساوي زاوية الموتور وزاوية الروبوت خطأ شائع.

وده يفتح الباب لتجربة جديدة عن العلاقة بين تصميم الشاسيه وطريقة الحركة.

الخلاصة

الروبوت مش بيتحرك بدقة لمجرد إننا كتبنا له رقمًا في البرنامج.

الدقة بتبدأ من فهم أبعاد العجلات، وحساب المسافة، واختيار طريقة التحكم، وبعدها الاختبار والمقارنة والتعديل.

لما الطالب يستخدم الرياضيات علشان يتوقع حركة الروبوت، ثم يقارن التوقع بالواقع، هو بيتعلم التفكير الهندسي مش مجرد تشغيل الموتورات.

وده جوهر فلسفة Techware: «الروبوت مش الهدف… الإنسان هو الهدف».

المصادر والمراجع

  1. LEGO Education — Straight Move — تاريخ النشر غير محدد
  2. LEGO Education — Make It Move With Wheels — تاريخ النشر غير محدد
  3. LEGO Education — Curved Move — تاريخ النشر غير محدد

إعداد: فريق Techware Academy التعليمي · محتوى تثقيفي عام وتوصيات قابلة للتعديل حسب احتياجات الطفل.

← تصفح مقالات تانية