Keuzevak Robotica
Werken met robotica
Serienummer:
Licentie:
Voor het activeren van de licentie kijk op pagina 5 van dit werkboek. Te activeren tot:
COLOFON Uitgeverij:
Edu’Actief b.v. 0522-235235 info@edu-actief.nl www.edu-actief.nl
Auteur(s): Inhoudelijke redactie: Omslagfoto: Illustraties:
Ruben Rump, Edu’Actief Edu’Actief b.v. Shutterstock Aduis, Copyright APM Terminals Images, Ed Uthman / Kyro - wikimedia, LEGOeducation.com, Ozobot.com, www.piborg.org, Robot161.nl, Softbankrobotics.com - Nao robot, TU Eindhoven / Bart van Overbeeke, Wageningen University & Research Shutterstock.com: AlesiaKan, Andrei Kholmov , Benny Marty, CHEN WS, Cylonphoto, Featureflash Photo Agency, Golubovy, goodcat, JStone, kunanon, Nataliya Hora, nipastock, Randy Miramontez, Sergei Butorin, VanderWolf Images , Veselin Borishev, Viktoria Gaman / Shutterstock, urbanbuzz,Zoltan Kiraly Werken met robotica 978 90 3722 722 2
Titel: ISBN:
Eerste druk/eerste oplage © Edu’Actief b.v. 2017 (Ruben Rump 2017) Behoudens de in of krachtens de Auteurswet gestelde uitzonderingen mag niets uit deze uitgave worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Voor zover het maken van reprografische verveelvoudigingen uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16h Auteurswet dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan de Stichting Reprorecht (www.reprorecht.nl). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in compilatiewerken op grond van artikel 16 Auteurswet kan men zich wenden tot de Stichting PRO (www.stichting-pro.nl). De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden. Door het gebruik van deze uitgave verklaart u kennis te hebben genomen van en akkoord te gaan met de specifieke productvoorwaarden en algemene voorwaarden van Edu’Actief, te vinden op www.edu-actief.nl.
Inhoud WERKEN MET EDU4ALL ............................................................................................................................ 5 Deel A Robotica in de praktijk ............................................................................................................... 7 Oriënteren ................................................................................................................................................ 7 Taak 1 Kennismaken met robotica .......................................................................................................... 7 Taak 2 De leerdoelen bij Deel A ................................................................................................................ 8 Taak 3 Taken plannen .............................................................................................................................. 9 Aan de slag ............................................................................................................................................. 10 Taak 4 Robotica ...................................................................................................................................... 10 Taak 5 Domotica ..................................................................................................................................... 16 Taak 6 Eenvoudige schakelingen .......................................................................................................... 22 Taak 7 Je eerste robot ............................................................................................................................ 25 Evalueren & Reflecteren ...................................................................................................................... 28 Taak 8 Terugkijken en verder kijken ...................................................................................................... 28 Taak 9 Voorbereiden op de toets ........................................................................................................... 31 Deel B Programmeren .......................................................................................................................... 32 Oriënteren ............................................................................................................................................. 32 Taak 1 Kennismaken met programmeren ............................................................................................ 32 Taak 2 De leerdoelen bij Deel B ............................................................................................................. 33 Taak 3 Taken plannen ............................................................................................................................ 34 Aan de slag ............................................................................................................................................. 34 Taak 4 Opdrachten voor de robot ......................................................................................................... 34 Taak 5 Binaire code ................................................................................................................................ 44 Taak 6 Programmeren ............................................................................................................................ 49 Evalueren & Reflecteren ...................................................................................................................... 54 Taak 7 Terugkijken en verder kijken ...................................................................................................... 54 Taak 8 Voorbereiden op de toets ........................................................................................................... 56 Deel C Jouw robot bouwen ................................................................................................................. 57 Oriënteren ............................................................................................................................................. 57 Taak 1 Kennismaken met servicerobots in huis ................................................................................... 57 Taak 2 De leerdoelen bij Deel C .............................................................................................................. 58 Taak 3 Taken plannen ............................................................................................................................ 59 Aan de slag ............................................................................................................................................. 60 Taak 4 Wat moet mijn robot doen? ....................................................................................................... 60 Taak 5 De onderdelen van jouw robot .................................................................................................. 66 Taak 6 Commando’s voor jouw robot ................................................................................................... 72
Werken met robotica
3
Evalueren & Reflecteren ...................................................................................................................... 76 Taak 7 Terugkijken en verder kijken ...................................................................................................... 76 Taak 8 Voorbereiden op de toets ........................................................................................................... 78 Deel D Een robot ontwerpen voor een klant ..................................................................................... 79 OriĂŤnteren ............................................................................................................................................. 79 Taak 1 Kennismaken met roboticawedstrijden .................................................................................... 79 Taak 2 De leerdoelen bij Deel D ............................................................................................................. 80 Taak 3 Taken plannen ............................................................................................................................ 82 Aan de slag ............................................................................................................................................. 82 Taak 4 Wensen en eisen van de klant: in gesprek ................................................................................. 83 Taak 5 Het ontwerp van de robot .......................................................................................................... 87 Taak 6 De robot presenteren en demonstreren .................................................................................... 92 Evalueren & Reflecteren ...................................................................................................................... 98 Taak 7 Terugkijken en verder kijken ...................................................................................................... 98 Taak 8 Voorbereiden op de toets ......................................................................................................... 102
4
Werken met robotica
Werken met Edu4all REGISTREREN, AANMELDEN EN LICENTIE ACTIVEREN Je gaat aan de slag met Edu4all. Volg volgend schema om te kijken wat je moet doen. Ja
Is dit het eerste werkboek van Edu4all waar je mee werkt?
Ga naar bronnen.edu4all.nl/bronnen/ handleiding en bekijk de film Licentie activeren.
Nee
Zoek in een werkboek dat je eerder hebt gedaan je gebruikersnaam en wachtwoord op. Schrijf je gegevens op in de vakken onderaan deze pagina.
Ga naar licentie.edu-actief.nl. Klik op Aanmelden. Ja
Is dit het eerste werkboek voor dit profielvak of keuzevak?
Nee
Kies voor Aanmelden via Edu’Actief.
Kies voor Een nieuwe gebruikersnaam aanmaken.
Je kunt direct aan de slag. Ga naar www.edu4all.nl en log in met je gebruikersnaam en wachtwoord.
Maak een gebruikersnaam en wachtwoord aan. Gebruikersnaam = je schoole-mailadres* Wachtwoord = naam van je school *Heb je geen schoole-mailadres? Vraag dan je docent om een gebruikersnaam.
Schrijf je gebruikersnaam en wachtwoord op in de vakken onderaan deze pagina.
Ga naar licentie.edu-actief.nl.
Vul op de website de licentie in die op de eerste pagina van dit werkboek staat. Klik op Activeren.
Je hebt nu toegang tot de bronnen. Log in op www.edu4all.nl met je gebruikersnaam en wachtwoord. Gebruikersnaam:
Wachtwoord:
Werken met robotica
5
BRONNEN In dit werkboek staan opdrachten. Om deze opdrachten te maken, heb je soms bronnen nodig, zoals tekstbronnen, films, websites en de Theek-iT. Wanneer je een bron gaat gebruiken, staat er een pictogram in je werkboek: BRON Achter het pictogram staat in paarse, dikgedrukte tekst welke bron je nodig hebt. Bijvoorbeeld: BRON Lees Tekstbron 1.2 Persoonlijke verzorging. Maak daarna opdracht 13 tot en met 16. BRON Bekijk de Film Werken in de thuiszorg bij ouderen. Maak daarna opdracht 1.
Bij het eerste voorbeeld ga je een tekstbron lezen. Bij het tweede voorbeeld ga je een film bekijken. Deze bronnen vind je op www.edu4all.nl. Op bronnen.edu4all.nl/bronnen/handleiding wordt uitgelegd hoe je werkt met de bronnen op de website. OVERLEG MET JE DOCENT Soms is het nodig om te overleggen met je docent. Je ziet dan dit pictogram in je werkboek: Achter het pictogram staat waarover je met je docent gaat overleggen. Bijvoorbeeld: 61. In Taak 3 heb je een planning ingevuld. Bekijk deze. a. Kijk in kolom 5. Taak 12 tot en met 14 ga je nog maken. Zijn alle andere taken af? Zo nee, overleg met je docent welke taken je nog moet doen. OPDRACHTEN VOOR BB, KB EN GL Doe jij de basisberoepsgerichte, kaderberoepsgerichte of gemengde leerweg? Dan zitten er speciale opdrachten voor jou in het werkboek. Je herkent deze opdrachten aan de volgende pictogrammen: BB
opdracht voor leerlingen van de basisberoepsgerichte leerweg
KB
opdracht voor leerlingen van de kaderberoepsgerichte leerweg
GL
opdracht voor leerlingen van de gemengde leerweg. We wensen je veel succes en plezier met het maken van de opdrachten! Team Edu4all
6
Werken met robotica
Deel A Robotica in de praktijk
OriĂŤnteren Taak 1 Kennismaken met robotica Je gaat in dit deel aan de slag met robotica. Dit is een richting in de techniek die zich bezighoudt met theorie en praktijk van robots. Je krijgt informatie over beroepen waarbij robotica een rol speelt. Je gaat daarna zelf praktisch aan de slag met het bedenken van een toepassing. Je gaat ook aan de slag met robots. Misschien heb je al ervaring met robots. Zo niet, dan ontwikkel je je eerste robot. BRON Bekijk de volgende Films:
Robotica in de praktijk 1 Robotica in de praktijk 2 Robotica in de praktijk 3 Robotica in de praktijk 4 Robotica in de praktijk 5. Maak daarna opdracht 1 tot en met 3. 1. De films laten zien dat je robots voor veel dingen kunt gebruiken. Geef bij elke film aan wat de robot voor werk doet. 1. 2. 3. 4. 5.
2. Welke robot vind jij het meest nuttig? Leg je antwoord uit.
3. Zou je zelf nog twee robots kunnen bedenken die mensen kunnen helpen? 1. 2.
Werken met robotica
7
Deel A Robotica in de praktijk 4. Heb je alle opdrachten van Taak 1 gemaakt? Kijk je antwoorden na als je dat met je docent hebt afgesproken.
Taak 2 De leerdoelen bij Deel A Als je met robotica aan de slag gaat moet je: 1. de begrippen robotica en domotica kunnen uitleggen 2. voorbeelden van toepassingen van robotica en domotica kunnen geven 3. voor- en nadelen kunnen benoemen van robotica 4. een technische tekening kunnen lezen 5. elektronische schakelingen bouwen en testen 6. schakelingen presenteren en de werking uitleggen 7. de basishandelingen van robotica kunnen benoemen. 5. Wat is robotica?
6. Waarom is robotica volgens jou een belangrijk onderwerp?
BRON Bekijk de Film Zorgrobots. Maak daarna opdracht 7 tot en met 9.
7. Waar helpt robot Nao Kevin mee?
8. Robots zijn de toekomst. a. Op welke drie plekken kom je straks vaker robots tegen? 1. 2. 3. b. Noem nog twee plekken waar jij in de toekomst robots tegen kunt komen. 1. 2.
8
Werken met robotica
Deel A Robotica in de praktijk 9. Ook robot Amigo is een zorgrobot. a. Wat doet robot Amigo?
b. Waarom zijn robots als Amigo handig?
10. Heb je alle opdrachten van Taak 2 gemaakt? Kijk je antwoorden na als je dat met je docent hebt afgesproken.
Taak 3 Taken plannen 11. Bekijk Taak 4 tot en met 9. En bekijk het schema hierna. a. Maak een planning voor de taken die je gaat doen. Zet de datum en het lesuur in kolom 4. b. Zoek in de taken naar de opdrachten met . Bij welke opdrachten is overleg met je docent of controle door je docent nodig?
c. Overleg met je docent: • op welke momenten jij de antwoorden van de gemaakte opdrachten gaat nakijken • op welke momenten je docent jouw werk zal beoordelen. d. Heb je een taak af? Zet een ✓ in kolom 5. Zet een − als je een taak niet kon doen. Als je Taak 1, 2 en 3 gedaan hebt, kun je deze nu afvinken. 1. Taak 2. Onderwerp
3. Richttijd in 4. Datum en lesuur minuten
1
Kennismaken met robotica
30
2
De leerdoelen bij Deel A
10
3
Taken plannen
10
4
Robotica
100
5. Af 6. Paraaf docent
Werken met robotica
9
Deel A Robotica in de praktijk 1. Taak 2. Onderwerp
3. Richttijd in 4. Datum en lesuur minuten
5
Domotica
100
6
Eenvoudige schakelingen
150
7
Je eerste robot
150
8
Terugkijken en verder kijken
30
9
Voorbereiden op de toets
20
5. Af 6. Paraaf docent
Aan de slag Je ziet op steeds meer gebieden robots opduiken. Je ziet robots in de bouw, in fabrieken, op school en in de beveiliging.
Taak 4 Robotica Je gaat op school kijken welke rol robots zouden kunnen spelen. Daarvoor moet je natuurlijk eerst weten wat er met robots wordt bedoeld. Je gaat op school beginnen met een design lab voor robotica. Hier krijg je les in robots en ga je verschillende toepassingen uitproberen.
VOORBEREIDEN BRON Lees Tekstbron 9.1 Geschiedenis van de robot. Maak daarna opdracht 12 tot en met 14.
12. Wat betekent het woord robot?
13. Waarom is een robot een automaat?
10
Werken met robotica
Deel A Robotica in de praktijk 14. Heb jij thuis iets waarbij een robot wordt gebruikt?
Leonardo da Vinci bedacht als eerste een robot, de ridderrobot. Hij bedacht ook ideeĂŤn voor een automatische vliegmachine, de Ornithopter. Pas eeuwen na de dood van Leonardo da Vinci lukte het studenten om het vliegtuig de lucht in te krijgen.
15. Stel je voor, je wilt net zo’n uitvinder worden als Leonardo da Vinci. Bedenk een niet bestaande automaat, machine of robot. Deze robot moet je kunnen helpen met iets op school. Maak een tekening van deze robot en beschrijf wat de robot doet.
Werken met robotica
11
Deel A Robotica in de praktijk BRON Lees Tekstbron 9.2 Toepassingen van robots. Maak daarna opdracht 16 tot en met 18.
16. a. Waarom kiezen steeds meer bedrijven ervoor om in plaats van mensen robots te gebruiken? Kruis de juiste antwoorden aan. Een robot is meestal goedkoper. Een robot is meestal sneller. Een robot is meestal sterker. Een robot kan meestal beter nadenken. Een robot wordt nooit moe of ziek. Een robot zorgt voor meer werk. b. Welke voordelen van robots passen bij de lasrobots? Kruis de juiste antwoorden aan. Een robot zorgt voor een betere werksfeer. Een robot is meestal sneller. Een robot volgt altijd de instructies. Een robot kan meestal beter nadenken. Een robot wordt nooit moe of ziek. Een robot zorgt voor meer werk. 17. In de tekstbron zie je een afbeelding van Paro de zeehond. a. Geef je mening over het idee om ouderen een robot te geven tegen eenzaamheid.
b. Je hebt al verschillende robots gezien die mensen helpen in de zorg. Als je een robot wilt maken die iets voor iemand kan betekenen, moet je eerst nadenken waarmee de robot zou kunnen helpen. Je moet bedenken wat het probleem is dat je op wilt lossen. Denk na over wat voor oudere mensen moeilijk is. Bijvoorbeeld aan- en uitkleden, schoenen aantrekken of iets uit een hoog keukenkastje pakken. Noteer welk probleem jij hebt bedacht of uitgekozen.
c. Wat moet de robot doen om het probleem te verhelpen? Welke actie moet de robot uitvoeren?
d. Hoe moet de robot eruit zien om de actie uit te kunnen voeren?
12
Werken met robotica
Deel A Robotica in de praktijk 18. Ook op scholen worden soms robots gebruikt. a. Worden er bij jou op school robots gebruikt? Zo ja, wat voor soort robot is het en waarvoor wordt hij gebruikt?
b. Zoek op internet een voorbeeld van een robot die je op school zou kunnen gebruiken. Hoe heet de robot en waarvoor wordt hij gebruikt?
BRON Lees Tekstbron 9.3 Voordelen en nadelen van robots. Maak daarna opdracht 19 tot en met 24.
19. Sommige mensen kunnen werkloos worden als hun werk overgenomen wordt door robots. a. Welke werkzaamheden hebben de robots overgenomen van mensen bij het werken in pakhuizen (Amazon)?
b. Ook bij andere beroepen kan de robot werk overnemen. Welke robot hoort bij welk beroep? Klantenservice medewerker
Plukrobot
Medewerker koffiebar
Chatbot
Paprikaplukker
Patrouillerobot
Beveiliger
Barrobot
c. Welke werkzaamheden zou een robot over kunnen nemen op school? Bedenk er twee. 1. 2.
Werken met robotica
13
Deel A Robotica in de praktijk 20. Wat is nu eigenlijk het verschil tussen een robot en een mens?
21. Als je werkt met robots speelt ethiek een rol. a. Wat is ethiek?
b. Wie is er volgens jou verantwoordelijk als er iets mis gaat met robots? Leg je antwoord uit. De mens / De robot
22. Denk je dat de gebeurtenissen zoals in de serie Westworld ooit ‘echt’ zouden kunnen voorkomen? Leg je antwoord uit.
23. Denk jij dat robots een gevaar kunnen zijn of worden voor de mens? Leg je antwoord uit.
24. Bekijk de drie wetten voor robotica die ooit bedacht zijn door Isaac Asimov. Kies het goede antwoord. a. Mag een robot een andere robot kapot maken? Ja / Nee b. Mag een robot een mens doden? Ja / Nee c. Mag een robot ingrijpen als een mens gevaar loopt? Ja / Nee
14
Werken met robotica
Deel A Robotica in de praktijk d. Wat vind jij ervan dat er robots zijn die zich niet aan de wetten van Asimov houden?
UITVOEREN Je gaat aan de slag in het design lab op school. Voordat je zelf een robot gaat maken is het goed om te weten welke robots er al zijn. Je gaat hier onderzoek naar doen. BRON Bekijk nogmaals de volgende Films: Robotica in de praktijk 1 Robotica in de praktijk 2 Robotica in de praktijk 3 Robotica in de praktijk 4 Robotica in de praktijk 5. Maak daarna opdracht 25. 25. In de films en opdrachten ben je veel verschillende soorten robots tegengekomen. Je gaat over een van deze robots een presentatie maken met een quiz erin. a. Werk in tweetallen. Kies een robot. b. Zoek op internet de volgende informatie: • de naam van de robot • wat de robot kan doen • waar de robot werkt • mogelijke gevaren voor de mens. c. Zoek op internet afbeeldingen van jullie robot en van andere robots. Hiermee ga je de quiz maken. d. Noteer op papier de antwoorden op de volgende vragen: 1. Hoe heet de robot? 2. Noem 3 dingen die de robot kan doen. 3. Waar wordt de robot gebruikt? 4. Wat is het gevaar voor de mens met deze robot? (bijvoorbeeld mensen raken hun baan kwijt) e. Maak een presentatie over jouw robot. Maak met de informatie van vraag c en d een quiz voor je medeleerlingen. Gebruik hierbij Stappenplan Een interactieve presentatie maken. BRON f. Overleg met je docent of je de presentatie voor de klas gaat geven.
Werken met robotica
15
Deel A Robotica in de praktijk TERUGKIJKEN Je hebt in deze taak gekeken hoe robots in onze wereld ingezet worden. Ook heb je nagedacht wat robots nog meer zouden kunnen doen. 26. Heb je een goed beeld van het woord robot? Leg uit waarom wel of niet.
27. Welke van de onderstaande zinnen hebben met de ethiek over robots te maken? Een robot denkt niet na maar wordt voorgeprogrammeerd. In de populaire serie Westworld zie je het gevaar van robots. Robots kunnen nooit een vervanging voor de mens zijn. Robots nemen het werk over van mensen. 28. Wat vind je leuker: onderzoeken welke robots er al zijn of zelf een nieuwe robot bedenken? Leg je antwoord uit. Onderzoek doen naar bestaande robots / Zelf een robot bedenken, want
29. Heb je alle opdrachten van Taak 4 gemaakt? Kijk je antwoorden na als je dat met je docent hebt afgesproken. Vergeet niet deze taak af te vinken in je planning in Taak 3.
Taak 5 Domotica Tegenwoordig zie je veel slimme toepassingen in huis. Denk bijvoorbeeld aan slimme verlichting, slimme verwarming of een slimme thermosstaat. Deze apparaten kunnen hun omgeving waarnemen. Ze kunnen met sensoren voelen hoe licht of warm het bijvoorbeeld is. Of ze kunnen meten hoeveel energie je verbruikt. Deze gegevens sturen ze door naar een regelaar. Die bekijkt of hij op basis van die gegevens actie moet ondernemen. Of er wel of geen actie ondernomen moet worden, stuurt hij door naar een actuator. Een actuator beĂŻnvloedt zijn omgeving. Bijvoorbeeld door het licht aan te doen, de verwarming aan te zetten of een piepje te geven als er teveel energie gebruikt wordt. Al deze slimme toepassingen in huis, noemen we domotica. In deze taak ga je leren hoe domotica werkt en ga je nadenken over nieuwe toepassingen. VOORBEREIDEN BRON Lees Tekstbron 9.4 Domotica. Bekijk ook de Film Domotica. Maak daarna opdracht 30 tot en met
33.
16
Werken met robotica
Deel A Robotica in de praktijk 30. a. Wat is domotica?
b. Heb jij ook domotica thuis? Zo ja, wat voor domotica?
c. Is er ook domotica op school? Zo ja, wat voor domotica?
31. Bij domotica toepassingen heb je een sensor, regelaar en actuator nodig. Wat doet elk onderdeel? Sensor
Dit onderdeel beĂŻnvloedt de omgeving. Hij doet dit op basis van gegevens die hij heeft ontvangen.
Regelaar
Dit onderdeel neemt iets waar in de omgeving en stuurt gegevens daarover door.
Actuator
Dit onderdeel bepaalt op basis van ontvangen gegevens wat er gedaan moet worden.
Werken met robotica
17