본 연구는 같은 로봇 교구에 다른 프로그래밍 도구를 적용하였다. 로봇은 레고 마인드스톰 NXT을 활용하였다. 프로그래밍 도구는 일반적인 블록 프로그래밍 도구로는 NXT-G를 사용하였고, 시뮬레이션 프로그래밍 도구로는 MSRDS를 사용하였으며, 모바일 프로그래밍 도구로는 앱 인벤터(App Inventor)를 사용하였다. 위 3가지 프로그래밍 도구에 따라 학습들의 흥미와 학습효과를 이끌어 낼 수 있다.
If a personal robot is popularized like a personal computer in the future, many kinds of robots will appear and the number of manufacturers will increase as a matter of course. In such circumstances, it can be inefficient, in case each manufacturer makes a whole platform individually. The solutions for this problem are to modularize a robot component (hardware and software) functionally and to standardize each module. Each module is developed and sold by each special maker and a consumer purchases desired modules and integrates them. The standardization of a module includes the unification of electrical and mechanical interface. In this paper, the standard interfaces of modules are proposed and CMR(Component Modularized Robot)-P2 made with the modules(brain, sensor, mobile, arm) is introduced. In order to simplify and to make the modules light, a frame is used for supporting a robot and communication/power lines. The name of a method and the way to use that are defined dependently on the standard interfaces in order to use a module in other modules. Each module consists of a distributed object and that can be implemented in the random language and platform. The sensor, mobile and arm modules are developed on Pentium or ARM CPU and embedded Linux OS using the C programming language. The brain module is developed on Pentium CPU and Windows OS using the C, C++ and RPL(Robot Programming Language). Also tasks like pass planning, localization, moving, object perception and face perception are developed. In our test, modules got into gear and CMR-P2 executed various scenarios like guidance, errand and guarding completely.
기존의 교육용 로봇은 산업용 로봇을 사용하거나 토이 로봇을 사용하여 텍스트 기반으로 프로그램 하는 방식을 많이 사용하고 있으며 학습자들은 텍스트 기반 언어 문법으로 인해 로보틱스 학문에 대한 어려움을 겪는 경우가 많았다. 개발된 교육용 로봇은 카메라 및 컬러 트래킹 기능과 탈착 가능한 다양한 센서와 엑츄에이터 모듈, 오픈 하드웨어 지원 및 그래픽 언어기반으로 프로그램 방식을 가지고 있다. 본 연구에서는 최근 초중학교 소프트웨어 교육의 일환으로 사용되어지어 지고 있는 그래픽 모듈 조립방식의 스크래치를 기반으로 한 프로그램 방식을 사용하는 교육용 로봇을 개발하고 이를 현장 교육에 도입하는 새로운 교육 방식에 대해 언급하기로 한다. 또한 개발된 교육용 로봇을 대상으로 한 커리큘럼의 일례가 제시되었으며 실제 초등학교 학습에 적용한 결과 기존 교육에 비해 학생들의 창의성을 살린 교육의 수월성이 좋은 것으로 파악되었으며 이는 제시된 접근 방법이 타당하고 효율적이라는 것을 보여준다.
로봇 프로그래밍은 학습자에게 흥미를 부여할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 오류가 발생했을 때, 로봇의 하드웨어의 문제인지, 프로그램의 논리적 문제인지를 발견하기 쉽지 않다는 단점이 있다. 따라서 본 연구는 학습자가 로봇 프로그래밍에서 조립의 문제를 제외하여 프로그램의 문제해결에 집중할 수 있도록 지원하는 시뮬레이션 도구를 개발하고자 하였다. 또한 학습자의 수준을 고려하여 스케치한 로봇의 작동모습을 로봇에 직접 다운로드 하기 이전에 결과를 확인할 수 있도록 개발하고자 하였다. 본 연구는 초보학습자가 자신의 아이디어를 스케치하여 표현하고 시뮬레이션을 통해 결과를 확인할 수 있도록 하였다. 뿐만 아니라 프로그램을 조립된 로봇에 다운로드하여 실제 수행할 수 있는 Etoys기반 로봇 프로그래밍 도구를 개발하였다. 자동문과 같이 학습자가 일상에서 접하기 쉬운 환경에서 정보과학 원리가 어떻게 활용되고 있는지 스케치 기반 시뮬레이션을 통해 로봇으로 확인할 수 있는 도구라는 점에서 의미가 있다.
Lego company created a set called Robotic Invention System as a kind of Mindstorm set. This system helps to understand the technology of both robot and programming language. It also improves creativeness by building and controlling the robot we make. This paper will introduce basic idea of controlling the RCX(Programmable Lego Block) in C language. Also, this paper will show different idea of teaching C language by using other types of robots.
In this paper, an off-line programming(OLP) system is presented as the three dimensional graphic simulator and one of the human-robot interface systems for industrial robots. The OLP system has been especially developed to testify robot programs visually using three dimensional geometric modeling and graphics technologies in personal computes. A special feature is its capability of collision detection and of comparing performance of control algorithms. This paper places the focus on the structure and major characteristic of OLP system.
Dynamic analysis is important in structural design of SCARA or articulated type industrial robots and is' usually done to main three axes. In this paper, robot arm dynamics was analyzed using FBD(free body diagram). Though the proposed scheme becomes complex as DOF(degree of freedom)increases, it allows to see types and directions of forces and moments acting on the body. Therefore, the strength analysis of robot arm can be done relatively easy in a case of either closed or open loop chain. This method can be used for obtaining dynamic simulation at off-line programming system and calculating required torques at joints at on-line system.
최근 대부분의 국가에서는 창의성 신장을 위한 경쟁력 있는 인재를 길러내기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 우리나라에서도 최근 개정된 2009 교육과정에서 '글로벌 창의인'을 학교교육이 추구하는 인간상으로 설정하여 미래를 대비하기 위한 교육을 추구하고 있다. 이에 창의성을 신장하기 위해 각 대학과 연구기관에서는 창의성을 신장시킬 수 있는 다양한 교육모형을 제시하고 있다. 창의성을 신장에 효과적인 교육적인 모형중 하나가 컴퓨터교육 분야이다. 특히 프로그래밍 교육은 창의성 교육에 효과적이라고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 SRD 프로그램 개발을 통하여 창의성 신장을 위한 프로그램을 제시하였다. SRD 프로그램은 스크래치 프로그래밍-로봇 프로그래밍-디지털 키트를 적용하여 창의성을 신장하고자 하는 교육모형이며, 브루너의 나선형 교육과정을 기반으로 개발되었다. 또한 창의성 신장을 위한 다양한 프로그램들이 증가하기를 제안하고 SRD 프로그램을 통하여 '글로벌 창의인'을 길러내는데 이바지하기를 기대한다.
We suggest how to program off-line robot path along shoes' outsole shape in the footwear buffing process by a 5-axis microscribe system like robot arms. This microscribe system developed consists a 5-axis robot link with a turn table, signal processing circuit, PC and an application software program. It makes a robot path on the shoe's upper through the movement of a microscribe with many joints. To do this, first it reads 5-encoder's pulse values while a robot arm points a shoes' outsole shape from the initial status. This system developed calculates the encoder pulse values for the robot arm's rotation and transmits the angle pulse values to the PC through a circuit. Then, Denavit-Hartenberg's(D-H) direct kinematics is used to make the global coordinate from robot joint one. The determinant is obtained with kinematics equation and D-H variable representation. To drive the kinematics equation, we have to set up the standard coordinates first. The many links and the more complicated structure cause the difficult kinematics problem to solve in the geometrical way. Thus, we can solve the robot's kinematics problems efficiently and systematically by Denavit-Hartenberg's representation. Finally, with the coordinate values calculated above, it can draw a buffing gauge-line on the upper. Also, it can program off-line robot path on the shoes' upper. We are subjected to obtaining shoes' outline points, which are 2 outlines coupled with the points and the normal vector based on the points. These data is supposed to be transformed into .dxf file to be used for data of automatic buffing robot. This system developed is simulated by using spline curves coupled with each point from dxf file in Autocad. As a result of applying this system to the buffing robot in the flexible footwear manufacturing system, it can be used effectively to program the path of a real buffing robot.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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