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2019年10月14日 星期一

全國自走車競賽:親子篇


  自走車競賽,其實,全家動員,自己和自己的比賽。

  • 起心
  從今年4月起就在思考,怎麼讓孩子在暑假的過程中,可以有「真正的專案」做。自己帶著孩子一起做,應該可以讓孩子對現代的工程師工作,有更多的清楚。不過,專案難求,倒是有機械人或自走車比賽是可以和孩子一起共同開發創作的。從專案轉成競賽的念頭雖然在5月就有了,到7月才看到可以執行的機會。

  • 動念
    心中認為適合的競賽,希望有幾個條件,首先,時間不能太趕;時間太趕,常常會為了結果,而走捷徑。學到的只有把工作丟給其他人,比如說,父母或是老師。再來,希望不只是孩子可以比,也有給成人的。最後,希望是難度不太高的,這樣努力,才有機會取得成果。
    7月底看到全國自走車大賽,完全滿足這樣的期待。比賽時間在10月中旬,輪形機器人創意軌道賽,也就是基本的尋跡,難度不算高。於是,打定主意,全家來動員參加啦。

  • 開門
    為了引起孩子的成就動機,直接加碼獎金。得獎,獎金我們加倍;沒得獎沒關係,只要比賽時能跑完,我們就給完成獎金。
    不只能得獎金,毛爸也會帶你們學Arduino,就算沒有得獎金,也學到寫程式呀~
    於是,開啟了8月份的Arduino學習。結果,其實還令人跌破眼鏡。小女兒很快的玩了LED燈,和蜂鳴器,就卡關了。大女兒,則在8月完成了螢幕距離管家

  • 見山
    8月下旬,毛爸從倉庫裏挖出許久前買的自走車,想不到,竟然還可以動。於是,就提供出來給孩子們玩。想不到,自走車就停在那邊2週。
    有時候幫孩子開了門,站在門口的孩子,只會徬徨的看一下門外。還是需要適時的引導,才會讓他們看到遠方的山。
    不過,如果只是動動嘴,顯然是無效的,因為早就講到嘴破啦~ 只好來套用福哥教的,從第一階段,「我說給你聽」,進到第二階段,「我做給你看」。
    9月上旬,毛爸寫了3個範例程式,一個是偵測按鍵的(在做的過程中,才確知這部車的按鍵設計,是3個按鍵串一起,透過不同電壓分壓來偵測不同按鍵。所以,對初學者也是有點負擔的。),第二個程式,按A鍵,可以讓車子可以直走,按B鍵可以右轉;車子會走,信心就來了!! (其實,程式上讓車子走跟讓LED燈亮,是一樣的。) 第三個程式,是把尋跡用的5個紅外光,數值讀出來顯示。看到這5個數值,照在白色紙,跟黑色紙,會有很大的數值差異。感覺得到,好像已經快要做完,車子可以沿著白線走了~

    「是不是,只要判斷一下數值,再讓車子直走,或是左右轉,醬就完成了呀?」請君入甕

    其實,看到山,還離山很遠。寫三個範例程式,就點起了那把火。

  • 逢山開路
    暑假已過,只能用下課或是週末時間,來玩自走車了。大女兒一行一行的看我寫的程式,然後,慢慢的改成他想要的程式樣子,不時抱怨我取的變數名稱,很難看懂;改著改著,不時又改到程式有問題,請毛爸幫忙抓蟲。直到車子可以跟著直線往前走了,彷彿是看到天光一般。
    車子可以延著白色線直走,其實,並不是這麼筆直的順暢。過程中,會遇到對於自我想像跟實際結果的差異;會遇到自己搞錯,而找不到問題的問題;會遇到結果不如預期,把問題推給軌道沒做好,等等的合作問題。不管問題是心理性的、技術性的、還是團隊合作性的,都是很令人期待的問題。終究,孩子的問題,進到自己的眼裏,是可以慢慢的疏導開;孩子的問題,直接落在現實生活中,不知道要付出什麼樣的代價。合作開發的過程,姐姐妹妹是有不少爭執,另外再來寫~

    學習是一件很耗神的事。如果,在學習的過程中,存在「正迴饋」,對於學習的會是很好的動力。經過一段時間的學習與嘗試,終於讓自走車可以真的沿著白線走,其實,就是一件讓結果肯定自己的正迴饋過程。

  • 車隨路轉
    雙十節四天聯假,家裏沒安排任何的活動。就在家趕工自走車比賽。
    妹妹因為被嫌軌道沒做好,媽媽只好跟著出動,跟妹妹一起來做軌道。姐姐也開始做車子轉彎的部份。
    自走車轉彎的困難度,其實,比直走難上好幾倍,因為轉彎涉及到,怎麼設計迴轉輻度,以我們用的車子(DFRobot)而言,雖說是四驅車,不過,其實前後輪是一起控制的,也就是說,左邊兩個輪子,是由同一組驅動器在驅動,右邊也是。右轉的方法,是右邊輪轉慢一點,左邊輪轉快一點。這樣確實是轉得動,但是,車子是方型的,左邊2輪相等的高速,配上右邊2輪相等的低速,其實,是畫不出旋轉圓心的。這樣的耗損,顯示出來的,是車子有時轉不動,加大力氣,又會爆衝;車子有時轉得過去,有時,又不知道轉到哪裏去。

    經過一番折磨,姐姐又來尋求幫忙。這時,拿出雙十節才剛到的萬向輪,貼在後輪的位置(嘿嘿……為什麼是後輪?)。沒多久,姐姐就拿著轉彎的軌道,衝進來說:「爸拔,你看已經可以轉彎了。」看著車子搖晃著屁股,晃呀晃的,停在轉彎處。然後第二次,又停。第三次,終於被他晃過了彎,繼續直走。愛裝酷的毛爸,可以感受到姐姐的興奮,淡淡的說:「很棒~」然後,衝出書房,去展示給媽媽看。 



上圖:自走車的肚子,左邊前輪有5顆方型,是紅外線偵測器。右邊,後輪透過萬向輪墊高。

  • 模擬比賽    
    經過一番程式的調整,車子可以很順利的轉彎,妹妹的工作也開始重要了。很快的,我們把8片比賽規定的板子做好。然後,試著用比賽規則,去抽籤,然後,姐妹兩合作去移動軌道,還蠻令我驚訝的,他們真的可以讓車子從起點,走到終點。(我以為也需要花不少力氣)

  • 比賽開始
    再5天,就要比賽了。這次報名這個項目青少年組的有3、4百隊……(怎麼跑到台南比,還這麼多人呀?) 不知道他們有多想贏得比賽,但對我而言,這個過程就值得了~