หุ่นยนต์บังคับมือจากของเล่นกลายเป็นสื่อเรียนรู้

เขียนโดย ohoadmin เมื่อ . หัวข้อ บทความ, บทความคอมพิวเตอร์

เขียนโดย นายพรพจน์ พุฒวันเพ็ญ ผู้อำนวยการสาขาคอมพิวเตอร์ สสวท.   

  ในวัยเด็กหลายๆ คนคงมีความสุขสนุกสนานกับการได้เล่นของนานาชนิด หลายชิ้นก็เล่นจนติด เล่นได้ทั้งวัน ของเล่นยอดฮิตตลอดกาลของเด็กชายชิ้นหนึ่งคือ รถบังคับแบบใช้สาย  กดเดินหน้า กดถอยหลัง กดให้วิ่งไปทางซ้าย ไปทางขวา แค่เห็นรถวิ่งไปมาได้ก็มีความสุข สนุกสนานแล้ว ตอนนั้นไม่ได้คิดว่าเล่นแล้วจะได้อะไร แค่สนุกก็พอแล้ว

4.1

 

รถบังคับทำงานอย่างไร     

               ส่วนประกอบของรถบังคับแบบใช้สายก็ไม่มีอะไรมาก มีแค่ มอเตอร์ ฟันเฟืองทดรอบ แบตเตอรี่ ล้อ ปุ่มกดสำหรับบังคับ เดินหน้า ถอยหลัง เลี้ยวซ้าย เลี้ยวขวา  ทั้งหมดประกอบเข้าด้วยกัน โดยอาศัยหลักการทางไฟฟ้าอย่างง่าย ไม่ซับซ้อน

4-2

    จากรูป เมื่อกดสวิตช์ตัวบน มอเตอร์ตัวบนจะหมุน เมื่อกดสวิตช์ตัวล่างมอเตอร์ตัวล่างจะหมุน ถ้ากดสวิตช์สองตัวพร้อมกันมอเตอร์ก็จะหมุนพร้อมกัน แต่หมุนในทิศทางที่ตรงข้ามกัน ด้วยหลักการดังกล่าว เราก็สามารถสร้างรถบังคับแบบใช้สายอย่างง่ายได้แล้ว

 

เปลี่ยนรถบังคับให้เป็นหุ่นยนต์

    หุ่นยนต์ หรือ โรบอท (robot) คือเครื่องจักรกลชนิดหนึ่ง มีลักษณะโครงสร้างและรูปร่างแตกต่างกัน หุ่นยนต์ในแต่ละประเภทจะมีหน้าที่การทำงานในด้านต่าง ๆ ตามการควบคุมโดยตรงของมนุษย์ การควบคุมระบบต่างๆ ในการสั่งงานระหว่างหุ่นยนต์และมนุษย์ สามารถทำได้โดยมนุษย์เป็นผู้ควบคุมและทำงานแบบอัตโนมัติ โดยทั่วไปหุ่นยนต์ถูกสร้างขึ้นสำหรับงานที่มีความยากลำบากแทนมนุษย์ จากคำนิยามเราสามารถกดสวิตช์ให้รถเดินหน้า เลี้ยวซ้าย ขวา เพื่อให้ทำงานอย่างใดอย่างหนึ่งตามที่เราต้องการได้เช่นกัน ดังนั้นจากความหมายข้างต้น ถ้ากำหนดงานที่ชัดเจนให้กับรถบังคับ เราก็สามารถเรียกได้ว่ารถบังคับก็ทำหน้าที่เป็นหุ่นยนต์ ประเภทหนึ่งได้เหมือนกัน

 

วงจรหุ่นยนต์บังคับมืออย่างง่าย

     จากวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายของรถบังคับแบบใช้สาย เราสามารถปรับปรุงเพิ่มเติมวงจรไฟฟ้าอีกเล็กน้อย ก็จะได้ วงจรหุ่นยนต์บังคับมือที่มีความสามารถเพิ่มขึ้น บังคับให้เดินหน้า ถอยหลัง เลี้ยวซ้าย เลี้ยวขวา  รวมถึงถอยหลังและเลี้ยวซ้ายหรือเลี้ยวขวาได้คล่องตัว และรองรับการควบคุมได้ดีขึ้น
4-3

ข้อควรระวัง เนื่องจากวงจรออกแบบให้ประกอบได้ง่ายจึงไม่มีระบบป้องกันการลัดวงจร ระหว่างควบคุมควรระวังอย่ากดปุ่มพร้อมกันมากกว่า 2 ปุ่ม จะทำให้เกิดการลัดวงจรขึ้นได้  จะทำให้แบตเตอรี่ร้อนและอายุการใช้งานสั้นลง

 

ส่วนควบคุม จะประกอบไปด้วยแบตเตอรี่ และสวิตช์ควบคุม

ส่วนขับเคลี่อน จะมีเพียงมอเตอร์ที่ทดรอบให้มีความเร็วต่ำเพื่อให้ง่ายต่อการควบคุม ทั้งสองส่วนจะเชื่อมโยงถึงกันด้วยสายไฟขนาดเล็กจำนวน 3 เส้น และควรมีความยาวอย่างน้อย 2 เมตร

 

หุ่นยนต์ต้องมีหน้าที่

          รถบังคับจะเป็นหุ่นยนต์ได้จะต้องมีการกำหนดภาระกิจหน้าที่ให้ทำงานอย่างใดอย่างหนึ่ง ดังนั้นเพื่อให้เป็นหุ่นยนต์บังคับมือที่สมบูรณ์ จำเป็นต้องมีการพัฒนาต่อเพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทำงานตามหน้าที่ที่ได้รับมอบหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่นถ้าต้องการหุ่นยนต์ที่มีความสามารถในการเคลื่อนย้ายสิ่งของจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง โดยที่สิ่งของที่หุ่นยนต์จะต้องเคลื่อนย้ายมีรูปทรงกระบอก

4-4

      ถึงตอนนี้ผู้พัฒนาหุ่นยนต์จะต้องวิเคราะห์งานที่ได้รับมอบหมายและออกแบบโครงสร้างของหุ่นยนต์ให้เหมาะสมกับงานที่ได้รับ ซึ่งอาจจะมี มือคีบจับยึดสิ่งของ หรือตะขอเกี่ยว  แล้วแต่การออกแบบ ซึ่งกระบวนการเหล่านี้เป็นกระบวนการที่ต้องใช้ทักษะการคิดวิเคราะห์และการแก้ปัญหา

 

จะให้สนุกต้องแข่งขัน

         การแข่งขันเป็นวิธีการหนึ่งที่ช่วยกระตุ้นให้เกิดความสนุกสนานในการเรียน ตัวอย่างกติกาการแข่งขันเช่น กำหนดให้หุ่นยนต์เคลื่อนย้ายสิ่งของให้ได้มากที่สุดในเวลาที่กำหนด หรือให้เคลื่อนย้ายสิ่งของจากพื้นที่ของทีมตรงข้ามมาไว้ในพื้นที่ของตนให้ได้มากที่สุดในเวลาที่กำหนด  เมื่อมีการแข่ง ทีมที่เข้าร่วมการแข่งขันจะทราบกติกา เห็นสนาม เห็นสิ่งของที่เป็นภาระกิจ ทีมก็จะต้องวิเคราะห์ เพื่อพัฒนาหุ่นยนต์ ให้เหมาะกับกติกาและวางแผนการแข่งเพื่อนำไปสู่ชัยชนะต่อไป

4-54-6

  

          จากภาพเมื่อทุกคนทราบกติกาการแข่งขัน แต่ละทีมเริ่มวิเคราะห์ปัญหา สิ่งที่หุ่นยนต์ที่ต้องทำ  แบ่งหน้าที่ของผู้ร่วมทีม  วางแผนการเล่น รวมไปถึงการเลือกวัสดุที่เหมาะสมมาใช้ในการพัฒนาหุ่นยนต์ ชึ่งอาจเป็นวัสดุเหลือใช้ทั่วไป และสุดท้ายต้องสามารถนำเสนอแนวคิดในการออกแบบหุ่นยนต์ได้

 

เล่นไปแล้วได้อะไร

      ถึงตอนนี้อาจจะมีคนสังสัยว่าเล่นแบบนี้แล้วจะได้อะไร ที่จริงแล้วตลอดกิจกรรมตั้งแต่ต้นจนจบ ต้องผ่านกิจกรรมย่อยๆ หลายกิจกรรม ไม่ว่าจะเป็นการประกอบหุ่นยนต์ขึ้นจากวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายๆ ที่เรียนกันอยู่ในชั้นเรียน กิจกรรมนี้จะทำให้รู้และเข้าใจถึงการนำความรู้เรื่องของวงจรไฟฟ้ามาใช้ในการสร้างงานหรือเพื่อแก้ปัญหาใดปัญหาหนึ่ง จากนั้นเมื่อได้รับภาระกิจก็จะต้องพัฒนาหุ่นยนต์ให้มีความสามารถในการที่จะทำภาระกิจนั้นให้ประสบความสำเร็จ ซึ่งต้องใช้ทั้งความคิดสร้างสรรค์ การวางแผน การทำงานเป็นทีม การแบ่งหน้าที่รับผิดชอบ การเลือกวัสดุที่เหมาะสมรวมไปถึงการคำนึงถึงสิ่งแวดล้อมโดยเลือกที่จะนำวัสดุเหลือใช้มาเป็นส่วนประกอบในการพัฒนาหุ่นยนต์  ก่อนการแข่งขันทุกทีมได้มีการทดสอบการทำงานหุ่นยนต์ของตนเพื่อหาข้อบกพร่องและทำการแก้ไขจนพร้อมทำงานได้ตามที่ได้ออกแบบไว้ ช่วยส่งเสริมให้เกิดการทำงานเป็นระบบ ที่สำคัญทุกทีมควรนำเสนอแนวคิดในการพัฒนาหุ่นยนต์ให้ทีมอื่นๆได้ทราบเพื่อเป็นการแลกเปลี่ยนเรียนรู้ซึ่งกันและกัน  การทำงานเป็นทีม การวางแผนที่ดี จะทำให้หุ่นยนต์และทีมสามารถทำงานที่ได้รับมอบหมายได้ประสบความสำเร็จ

      สุดท้ายจะเห็นได้ว่า จากของเล่นที่เราเล่นกันอย่างสนุกสนานในวัยเด็ก ก็สามารถนำมาเป็นสื่อช่วยในการเรียนการสอน ซึ่งจะช่วยให้พัฒนาทักษะในหลายๆ ด้าน อีกทั้งยังทำให้รู้จักนำความรู้ในชั้นเรียนมาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันได้ โดยเริ่มจาก ของเล่น วงจรไฟฟ้าอย่างง่าย และการนำความรู้มาใช้แก้ปัญหาให้เหมาะสมกับงาน

Tags: , ,