สร้างหุ่นยนต์ กับ เด็กมัธยม สาธิตจุฬาฯ(2)

หุ่นยนต์ กับ เด็กมัธยม สาธิตจุฬาฯ

สร้างหุ่นยนต์ กับ เด็กมัธยม สาธิตจุฬาฯ(2)

ต่อจากบันทึกที่แล้ว https://www.gotoknow.org/posts/613646

ทิ้งไว้ที่คำถามที่เกิดจากคำตอบของนักเรียน เขาอธิบายให้ฟังแยกเป็น 2 ประเด็น

1.หุ่นยนต์ต้องเตี้ยเพราะจุดเซนทรอย ซึ่งเป็นศูนย์กลางของหุ่นยนต์จะได้อยู่ต่ำๆ
ทำให้หุ่นยนต์ของเรามีโอกาศหงายท้องได้ยาก หากเกิดการงัดกัน

2.การที่มันหนักที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพื่อให้มีค่า m หรือ มวล มากๆ เมื่อมวลมาก
แรงเสียดทานก็จะมากไปด้วยจาก สมการที่ผมตีความได้คือ

แรงเสียดทาน=(ค่าความฝืดที่แตกต่างระหว่างวัสดุ) x(น้ำหนัก)

จากคำอธิบายแต่ละครั้งที่นักเรียนตอบมานั้น เป็นการตอกย้ำให้ผมเห็นชัดว่า การเรียนแบบ Active learning เป็นการเรียนรู้
ด้วยตัวนักเรียนเองผ่านการ อ่านเขียน โต้ตอบ วิเคราะห์ปัญหา ไปจนถึงขั้น สามารถวิเคราะห์ และ สังเคราะห์ ความรู้ใหม่ได้อย่างดีเยี่ยม

ณ ตอนนี้ผมก็สามารถสรุปขั้นตอนการเรียนการสอน แบบ Active learning ได้ดังนี้

1.ดึงดูดนักเรียนด้วยสิ่งที่เขาสนใจ

2.โยนประเด็น คำถาม หรือ ปัญหาให้เขา

3.ให้เวลาเขาได้คิด ได้ทดสอบ โดยครูเป็นผู้ชี้แนะแนวทาง (ครูจะไม่เน้นบอกคำตอบ)

4.ให้เขาอธิบาย หรือแสดงผล

5.ครูซักไซร้เพิ่มเติมจากที่เขาแสดง เมื่อเห็นว่ามันยังไม่ ตรงประเด็น หรือ ยังไม่สมบูรณ์

6.ครูตั้งคำถามใหม่ เพื่อโยงไปสู่เรื่องใหม่ หรือ เรื่องที่ลึกลงไป

7.กลับไปที่ข้อ 2

วกกลับมาที่ การสร้างทีมหุ่นยนต์ของผม เมื่อได้แบบที่คิดว่าจะทำแล้ว ขั้นต่อไปก็เตรียมของ
ที่จะทำหุ่นยนต์ จึงได้เวลาที่นักเรียนจะเรียนหัวใจหลักอย่างที่ 2 ของ หุ่นยนต์อัตโนมัติ นั่นก็คือ Electronic

ผมเริ่มด้วยการให้เขาดูคลิปการแข่งขันหุ่นยนต์ ซูโม่จำนวน 3 คลิปด้วนกัน ครับ

เริ่มจากคลิปแรก เอาแบบ ช้าๆ ง่ายๆ เพื่อให้เข้าใจโจทย์

ต่อมาคลิปที่2 เป็นคลิป หุ่นยนต์ sumo ที่ใกล้เคียงกับที่เขาออกแบบ

และคลิปสุดท้าย เป็นคลิปที่ หุ่นยนต์ที่ advance กว่าที่เขาออกแบบ


หลังจากดูทั้ง 3 คลิปจบแล้ว ผมก้ไม่รอช้าที่จะดึงเข้าคำถามว่า “จากที่ดูมาทั้งหมดนี่ เราสรุปได้ไหมว่า หุ่นยนต์
เหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยอะไร และใช้สิ่งใดเป็นตัวขับ”
คำตอบก็แสนง่าย “ใช้ล้อครับ มอเตอร์เป็นตัวขับ”
ผมก็ถามต่อไปว่า “มอเตอร์ แบบไหนที่ใช้ขับ AC DC หรือ Servo ” หลังจากจบคำถาม
นักเรียนก็นิ่งและมองหน้ากันกับเพื่อนๆของเขา ดุเหมือนว่าจะไม่มีใครรู้จักชื่อมอเตอร์ที่ผมพูดมาเลย
ผมมองไปที่ SmartPhone และ กระดกคางสองสามที นักเรียนจึงรู้ได้ทันทีว่าต้องทำอะไร ผมจึงให้เวลาเขาเพื่อตอบคำถาม

เวลาผ่านไปประมาณ 10 นาทีเศษ นักเรียนให้คำตอบกับผมว่า “เราจะเลือกใช้มอเตอร์เกียร์ ครับ”
ผมจึงถามเขาต่อไปว่า “มอเตอร์เกียร์คืออะไร แล้วทำไมถึงเลือกใช้มัน” นักเรียนจึงอธิบายว่า

มอเตอร์ที่ผมค้นได้ตอนนี้ มี 3 แบบครับ คือ
1.เซอร์โวมอเตอร์(servo) เป็นมอเตอร์ที่ถูกประกอบรวมกับชุดเฟืองและส่วนควบคุมต่างๆ
เวลาจะสั่งให้มันทำงานต้องต่อไฟ ขั้วบวก ขั้วลบ และ สายสัญญาณควบคุม
เพราะมันจะทำงานตามความกว้างของสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไป
เรื่องตรงนี้ผมยังไม่เข้าใจมากเท่าไหร่ ดังนั้นผมคิดว่าจะไม่ใช้มัน

ภาพจากhttp://stm32f4-discovery.net/ และhttps://camo.githubusercontent.com

2.มอเตอร์ACใช้ไฟกระแสสลับโดยแปรผันรอบตามความถี่ของกระแสไฟฟ้า
ส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ซึ่งเราจะตัดไป เพราะหุ่นยนต์เราใช้ไฟกระแสตรง


ภาพจาก www.anaheimautomation.com


3.มอเตอร์DCใช้ไฟกระแสตรงความเร็วขึ้นอยู่แรงดันไฟฟ้า แต่จากที่ค้นมา ส่วนใหญ่จะได้กำลังน้อย คือมีแรงบิด(ค่าทอร์ค)น้อย


ภาพจาก www.nmbtc.com

ดังนั้นพวกผมเลยค้นกันต่อ จนเจอว่า มอเตอร์DC มีขายในรูป แบบ “มอเตอร์เกียร์”
คือภายในมีการทดเฟืองเพื่อเพิ่มกำลังไว้ให้แล้ว และสามารถ ระบุได้ว่า จะใช้ไฟกี่Volt กี่แอมป์ รับน้ำหนักได้เท่าไหร่



ภาพจาก www.zwgearbox.com และ http://img.weiku.com/

ณ จุดนี้ผมรู้สึกว่านักเรียนได้ใช้ความรู้เก่าเรื่อง ไฟฟ้ากระแสตรง กระแสสลับ บวกกับการวิเคราะห์ความจำเป็นในการใช้งาน
จนถึงกระทั่งสังเคราห์ ออกมาได้ว่าจะใช้มอเตอร์อะไรในการทำหุ่นยนต์ SUMO ของเขา และ ที่ทำให้ผมได้เซอร์ไพร์ซ
คือ เขารู้จัก มอเตอร์เกียร์ ก่อนที่ผมจะแนะนำเขาเสียอีก(จะบอกเขาหลังจากเขารู้จักมอเตอร์ DC) ทำให้ผมเห็นชัดว่า

พลังงานความอยากรู้อยากเห็นของเขามันเกินกว่าจะคาดเดาเสียจริงๆ

หลังจากที่เขาเลือกมอเตอร์ได้แล้ว ผมจึงหยุดยิงคำถามเพื่อผ่อนคลายนักเรียนบ้าง จึงได้ใช้การอธิบายเพิ่มเติมเพื่อสอนเขาว่ามอเตอร์มัน
ต้องขับด้วยไฟฟ้า ซึ่งไฟฟ้าประกอบด้วย กระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า และ ความต้านทานไฟฟ้า ซึ่งนักเรียนน่าจะเคยเรียนมาแล้ว
ดังนั้นมันต้องมีอุปกรณ์ มันจัดการกับ 3 ค่านั้น ทั่วๆไปมันเรียกว่า Board drive motor หรือ วงจรขับมอเตอร์ ซึ่งวงจรนี้มีหน้าที่ในการควบคุม
กระแสไฟฟ้า และ แรงดันไฟฟ้าไปยัง มอเตอร์ รวมถึง กำหนดทิศทางกรหมุนของมอมเตอร์ด้วย

ภาพจากhttps://o.lnwfile.com

โดยครูเลือกไว้ให้แล้วว่าเราจะใช้ตัว L298 เป็นโมดูลที่มีขายทั่วไปหาซื้อได้ง่ายและใช้งานง่าย 1บอร์ด มี 2 Output จึงเหมาะสมกับการนำมาควบคุม
หุ่นยนต์ของเรา แต่ปัญหาของเราคือ เราจะควบคุมมันได้ยังไง ครูเชื่อว่าเป็นเรื่องใหม่มากๆสำหรับเราในการจะใช้ โมดูลนี้ ดังนั้นครูขอข้ามไปก่อนว่าเราจะควบคุมมันได้อย่างไร

จากนั้นผมย้อนกลับไปเปิดคลิปที่ 1 2 3 อีกครั้ง ให้นักเรียนดูแล้วชนให้เขาสังเกตุว่าว่าหุ่นยนต์แต่ละตัวมันสามารถถอยหลังกลับเข้า
ตรงกลางวงของสนาม sumo ได้เมื่อ check ขอบสนาม แสดงว่ามัน sensor หรือ รับรู้ ได้ว่าตรงไหนคือพื้นสนาม ตรงไหนคือขอบสนาม


ถ้าอย่างนั้นครูขอถามว่า“เราจะใช้ sensor อะไรดีในการทำหุ่นยนต์ sumo ของเรา”

“นักเรียนจะเลือกใช้ sensor อะไร กว่าจะสร้างทีมหุ่นยนต์ได้ ต้องทำอะไรต่อ โปรดติดตามต่อในตอนต่อไปนะครับ”


ชัชรินทร์ เลิศยศบดินทร์

ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ fb icon smallhttps://facebook.com/chaichy.ahha


บันทึกนี้เขียนที่ GotoKnow โดย  ใน สร้างหุ่นยนต์ กับ เด็กมัธยม สาธิตจุฬาฯ



ความเห็น (0)