Lekcja 5: Elementy robotyki - sterowanie urzadzeniami cyfrowymi

Czym jest robotyka?

Robotyka to interdyscyplinarna dziedzina laczaca informatyke, elektronike i mechanike. Zajmuje sie projektowaniem, budowa i programowaniem robotow - urzadzen zdolnych do wykonywania zadan w sposob autonomiczny lub polautonomiczny. Wspolczesne roboty sa wszechobecne: od robotow przemyslowych w fabrykach, przez odkurzacze automatyczne, po drony i pojazdy autonomiczne.

Mikrokontrolery - Arduino

Arduino to popularna platforma mikrokontrolerowa typu open-source. Sklada sie z plyty z procesorem oraz srodowiska programistycznego (Arduino IDE). Jest idealna do nauki, poniewaz jest tania, ma ogromna spolecznosc i mnóstwo materialow edukacyjnych.

// Przyklad Arduino - miganie dioda LED
// (jezyk oparty na C/C++)

void setup() {
    pinMode(13, OUTPUT);    // pin 13 jako wyjscie
}

void loop() {
    digitalWrite(13, HIGH);  // wlacz LED
    delay(1000);             // czekaj 1 sekunde
    digitalWrite(13, LOW);   // wylacz LED
    delay(1000);             // czekaj 1 sekunde
}

// Przyklad z czujnikiem temperatury
void loop() {
    int odczyt = analogRead(A0);
    float napiecie = odczyt * 5.0 / 1023.0;
    float temperatura = napiecie * 100.0;

    Serial.print("Temperatura: ");
    Serial.print(temperatura);
    Serial.println(" C");

    if (temperatura > 30) {
        digitalWrite(8, HIGH);  // wlacz wentylator
    } else {
        digitalWrite(8, LOW);   // wylacz wentylator
    }
    delay(2000);
}

Mikrokontrolery - BBC micro:bit

micro:bit to miniaturowy komputer edukacyjny opracowany przez BBC. Posiada wbudowane: wyswietlacz LED 5x5, dwa przyciski, czujnik ruchu (akcelerometr), kompas, Bluetooth, czujnik temperatury. Mozna go programowac w Pythonie (MicroPython), JavaScript lub blokach.

# Przyklad micro:bit - MicroPython
from microbit import *

# Wyswietlanie tekstu
display.scroll("Witaj!")

# Reagowanie na przyciski
while True:
    if button_a.is_pressed():
        display.show(Image.HAPPY)
    elif button_b.is_pressed():
        display.show(Image.SAD)
    else:
        display.show(Image.HEART)
    sleep(100)

# Czujnik temperatury
while True:
    temp = temperature()
    display.scroll(str(temp) + "C")
    sleep(5000)

# Akcelerometr - wykrywanie wstrzasow
while True:
    if accelerometer.was_gesture("shake"):
        display.show(Image.SURPRISED)
        sleep(1000)
    display.clear()

Symulatory online

Jesli nie mamy fizycznych urzadzen, mozemy korzystac z symulatorow online:

• Tinkercad Circuits - symulator Arduino w przegladarce (circuits.tinkercad.com)
• micro:bit Simulator - wbudowany w edytor python.microbit.org
• Wokwi - zaawansowany symulator Arduino i ESP32 (wokwi.com)

Zastosowania robotyki

• Automatyka domowa - inteligentny dom, sterowanie oswietleniem, ogrzewaniem
• Przemysl - roboty spawalnicze, montazowe, pakujace
• Medycyna - roboty chirurgiczne, protezy bioniczne
• Eksploracja - lodziki marsjanskiem, drony, roboty podwodne
• Edukacja - zestawy LEGO Mindstorms, mBot, Thymio