مستشعرات العين - المهارات الرقمية - ثالث متوسط

400 الدرس الثاني: مستشعرات العين رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa تستخدم الروبوتات المستشعرات للتفاعل مع بيئتها المحيطة. لقد تعرفت في الدرس السابق على مستشعرات المسافة، وستتعرف في هذا الدرس على مستشعرات العين حيث يمكن أن تساعد بيانات الإدخال الخاصة بهذه المستشعرات الروبوت على التحرك بشكل ذاتي. القيادة الذاتية تشهد المركبات السيارات، والقطارات والقوارب، وما إلى ذلك تغييرات كبيرة في الوقت الحاضر، وتحديدًا من حيث طريقة تشغيلها، أي تحولها من مركبات يقودها الإنسان إلى مركبات تعمل عن طريق القيادة الذاتية Autonomous Driving). المركبة ذاتية القيادة هي مركبة آلية قادرة على استشعار بيئتها والعمل دون تدخل بشري، بحيث لا يُطلب من الإنسان أن يتحكم فيها في أي وقت وليس من الضروري أن يكون موجودًا فيها على الإطلاق. مستشعرات تقنية القيادة الذاتية (Self-Driving Technology Sensors) تعتمد تقنية القيادة الذاتية على المستشعرات. تحمل المركبات ذاتية القيادة أجهزة استشعار للتنقل في بيئتها ولمساعدتها على اكتشاف مكان وجودها وما حولها وجمع معلومات كافية عن البيئة المحيطة. معلومة يُعد نظامي ليدار (LIDAR) ونظام الرادار (Radar) التقنيتين الأكثر شيوعًا لتحديد المواقع والمسح الضوئي استنادًا إلى الموجات الكهرومغناطيسية. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

مستشعرات العين يحتوي روبوت الواقع الافتراضي على جهازي استشعار ، أحدهما موجه للأمام، وهو مستشعر العين (Eye Sensor الأمامية والآخر موجه للأسفل، وهو مستشعر العين (Eyes Sensor السفلية . ويمكن لكلا المستشعرين اكتشاف وجود كائن بحيث يكتشف مستشعر العين الأمامية الكائنات على مسافة قريبة منه ، بينما يكتشف مستشعر العين السفلية الكائنات التي تحته. يمكن لكل من مستشعرات العين (Eye Sensors اكتشاف الألوان مثل اللون الأحمر والأخضر والأزرق ولكن يمكنها أيضًا اكتشاف غياب هذه الألوان، والتي تظهر في بيئة فيكس كود في آر على أنها "لا شيء". VEXVA VEX VEX يتم تثبيت مستشعر العين السفلية (DownEye) أسفل روبوت الواقع الافتراضي ويتم توجيهه للأسفل. لبنات مستشعر العين (Eye Sensing يمكنك العثور على اللبنات البرمجية الثلاث لمستشعر العين في فئة الاستشعار، وهي: لبنة ( ) يمثل مجسم قريب؟ (is near object ( )). > لبنة ( ) يستشعر ( ) ؟ (?( )detects ( )). > لبنة ( ) نسبة السطوع بالـ % (%( )brightness in). ستستخدم في هذا الدرس أول لبنتين من لبنات مستشعر العين. يتم تثبيت مستشعر العين الأمامية Fronte) في الجزء الأمامي من روبوت الواقع الافتراضي في نفس مكان مستشعر المسافة ويتم توجيهه للأمام. مستشعر العين احداث العين الأمامية - يمثل مجسم قريب؟ تحكم العين الأمامية . يستشعر أحمر الاستشعار العين الأمامية نسبة السطوع بالـ % وزارة التعام4 Ministry of Education 2024-1446

402 :أولًا لبنة (( يمثل مجسم قريب؟ لبنة ( ) يمثل مجسم قريب؟ هي لبنة مُراسِل منطقية أخرى، وتستخدم مستشعر العين الأمامية أو العين السفلية، حيث تُرسل صوابًا عندما يكتشف مستشعر العين الأمامية شيئًا وخطأ عندما لا يكتشف شيئًا. العين الأمامية يمثل مجسم قريب؟ العين الأمامية العين السفلية مثال 1: استشعار كائن عبر مستشعر العين الأمامية (FrontEye) في هذا المثال، ستستخدم ملعب القرص المتاهة . برمج روبوت الواقع الافتراضي للتحرك إلى الأمام بالسرعة الافتراضية والتوقف عندما يستشعر كائنا قريبًا. خطأ البداية تحرك إلى الأمام عندما بدات هل ترى مجسما قريبا ؟ تحرك إلى الأمام صواب أوقف القيادة النهاية الانتظار حتى العين الأمامية يمثل مجسم قريب؟ أوقف القيادة وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

المسافة الأمامية - الاستشعار مستشعر العين العمليات mm تحديد لبنة مستشعر العين الأمامية يمثل مجسم قريب؟ (FrontEye Sensor is near object?) العين الأمامية . يمثل مجسم قريب؟ في فئة الاستشعار (Sensing)، ينتج عنها مراقبة كل من القيم المنطقية (الأمامية والسفلية لمستشعرات العين التي تشير إلى ما إذا تم اكتشاف كائن ما من قبلها. المتغيرات العين الأمامية يستشعر أحمر العين الأمامية - نسبة السطوع بالـ % عناصر برمجة جديدة عند تحديد لبنة مستشعر المسافة (Distance) مع مستشعر العين الأمامية، يمكنك مراقبة المسافة التي تكتشفها العين الأمامية للكائن أثناء تنفيذ هذا المقطع البرمجي. أجهزة الاستشعار 65 صحيح false المسافة الأمامية بالملم العين الأمامية قريبة من مجسم؟ العين السفلية قريبة من مجسم؟ Heading Rotation Front Eye Down Eye Location Location Angle Bumper Distance 0° 0° Object: True Object: False Color: Green Color: Green X: -562 mm Y:-157 mm 360° Left: False Right: False 65 mm يكتشف مستشعر العين الأمامية المجسم على مسافة 65 مليمتر. VEX X vEx vEx Distance 00:14:3 وزارة التع403 Ministry of Education 2024-1446

404 مثال 2 استشعار كائن عبر مستشعر العين السفلية (DownEye) في هذا المثال، ستبرمج روبوت الواقع الافتراضي ليتحرك إلى الأمام بالسرعة الافتراضية في ملعب القرص المتاهة، ليكتشف باستخدام مستشعر العين السفلية الكائنات الموجودة في هذا الملعب وهي الأقراص المعدنية، وسيكون الروبوت مجهزا بمغناطيس كهربائي (Electromagnet) يستخدمه لالتقاط القرص المعدني، وبعد التقاط القرص يتحرك الروبوت إلى الخلف لإسقاطه داخل المربع الأزرق الذي كان نقطة البداية. 1 VEM VEX VEX VEX 3 VEX vEx 2 VEX VEX VE 4 يتم التقاط القرص المعدني الموجود أسفل المغناطيس الكهربائي باستخدام تعليمات الالتقاط. VEX EX يتم إسقاط القرص المعدني الذي يحمله المغناطيس الكهربائي باستخدام تعليمات الإسقاط. لتنفيذ هذا المثال ستستخدم لبنة تفعيل مغناطيس للـ ( ( (( )energize magnet to لالتقاط وإسقاط الأقراص المعدنية في الملعب. مغناطيس نظام الدفع تفعيل مغناطيس للـ تعزيز مغناطيس تعزيز العرض إسقاط أحداث لبرمجة التقاط وإسقاط الأقراص المعدنية، ستستخدم عمليتي تعزيز (boost) وإسقاط (drop) في لبنة تفعيل مغناطيس للـ ( ) (energize magnet to ( )) فئة مغناطيس (Magnet) وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

يتم تنفيذ لبنة الانتظار حتى ( ) ( ) wait until) طالما أن المستشعر السفلي لا يستشعر شيئًا. البداية عندما بدات تحرك إلى الأمام تحرك إلى الأمام الانتظار حتى العين السفلية . يمثل مجسم قريب؟ خطأ هل يكتشف مستشعر العين السفلية مجسما؟ تفعيل مغناطيس تعزيز تحرك إلى الخلف . عدد 800 mm صواب تفعيل مغناطيس للـ إسقاط التقط القرص المعدني تحرك إلى الخلف 800 مليمتر أسقطه في المربع الأزرق النهاية يلتقط المغناطيس الكهربائي القرص. يُسقط المغناطيس الكهربائي القرص. معلومة المغناطيس الكهربائي هو نوع من المغناطيس ينتج فيه الحقل المغناطيسي بواسطة تيار كهربائي، وتتكون المغناطيسات الكهربائية عادة من سلك ملفوف. 00:03:1 وزارة التع405 Ministry of Education 2024-1446

ثانيًا: لبنة (( يستشعر (( (( ) detects ( ))؟ لبنة ( ) يستشعر ( ) هي لبنة في فئة الاستشعار ضمن مجموعة مستشعر العين (Sensing) ، وهي أيضًا لبنة مُراسِل منطقية ترجع صوابًا عندما يستشعر المستشعر الأمامي أو المستشعر السفلي أحد الألوان الثلاثة: الأحمر، الأخضر أو الأزرق، وخطأ في حال لم يستشعر المستشعر الألوان المذكورة. يمكنك تحديد المستشعر الذي تريده مستشعر العين الأمامية أو مستشعر العين السفلية من القائمة المنسدلة للبنة. مثال :3 استشعار لون عبر مستشعر العين الأمامية (FrontEye) في هذا المثال، ستبرمج روبوت الواقع الافتراضي ليتحرك إلى الأمام بالسرعة الافتراضية في ملعب القرص المتاهة. سيستخدم الروبوت مستشعر العين الأمامية، وعندما يستشعر لون القرص المعدني الأخضر سينعطف 90 درجة إلى اليمين. يتم تنفيذ لبنة الانتظار حتى ( ) (( ) Wait until) طالما أن مستشعر العين الأمامية لا يستشعر اللون الأخضر. 406 عندما بدات تحرك إلى الأمام الانتظار حتى العين الأمامية - يستشعر أخضر إنعطف يمين المدة 90 90 درجة شغل نفس المقطع البرمجي، ولكن هذه المرة حدد من القائمة المنسدلة لبنة مستشعر العين السفلية. ماذا تلاحظ ؟ في حال لم يستشعر مستشعر العين الأمامية اللون الأحمر أو الأخضر أو الأزرق، فإن لوحة القيادة تعرض الكائن (Object) خطأ (False) ، واللون (Color) لا يوجد لون. يستشعر مستشعر العين الأمامية اللون. Heading Rotation Front Eye 7° 7° Down Eye Object: True Object: False Color: Green Color: Green Location Location Angle Bumper Distance X: -562 mm Y: -157 mm 7° Left: False Right: False 65 mm VEX VEX VEX VEX VEX VEX VEX vx VEX وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

مثال :4: توجيه روبوت الواقع الافتراضي حسب عوائق البيئة المحيطة في هذا المثال، ستبرمج روبوت الواقع الافتراضي ليتنقل في ملعب قرص المتاهة باستخدام مستشعر العين الأمامية؛ لاكتشاف الأقراص الخضراء والزرقاء . ستكون نقطة بداية الروبوت هي المربع الأخضر، ونقطة النهاية هي القرص المعدني الأحمر، وللوصول إلى نقطة النهاية سيتبع الروبوت الخطوات الآتية: التحرك إلى الأمام حتى يستشعر مستشعر العين الأمامية الأقراص الخضراء والزرقاء. التحرك إلى الخلف حتى تصبح المسافة من القرص أكبر من 80 مليمتر. > الانعطاف 90 درجة إلى اليمين عند اكتشاف قرص أخضر، و 90 درجة إلى اليسار عند اكتشاف قرص أزرق. Front Heading Rotation 90° 90° Eye Object: False Object: False X: -402 mm Color: None Color: None Y: -207 mm Down Eye Location Location Angle Bumper Distance 90° Left: False Right: False 301 mm وزارة التع 404 Ministry of Education 2024-1446 VEX VEX VEX VEX VEX VEX VEX EX X .... 00:02:4

لإنشاء المقطع البرمجي الخاص بك بسهولة أكبر ، ستنشئ عنصرين من عناصر البرمجة الجديدة، أحدهما يوجه الروبوت عند اكتشاف القرص الأخضر يسمى Route after green disk ، والآخر يوجه الروبوت عند اكتشاف الأقراص الزرقاء ويسمى .Route after blue disk تعريف Route after green disk العين الأمامية يستشعر أخضر تحرك إلى الخلف الانتظار حتى المسافة الأمامية انعطف يمين لمدة 90 درجة تحرك إلى الأمام تعريف Route after blue disk 408 80 mm العين الأمامية يستشعر ازرق ؟ تحرك إلى الخلف الانتظار حتى المسافة الأمامية mm إنعطف اليسار لمدة 90 درجة تحرك إلى الأمام 80 ينعطف الروبوت بمقدار 90 درجة إلى اليمين، أمام القرص الأخضر وعلى مسافة معينة منه. ينعطف الروبوت بمقدار 90 درجة جهة اليسار، أمام القرص الأزرق وعلى مسافة معينة منه. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

أنشئ المقطع البرمجي الرئيس الآتي واستخدم عنصري البرمجة الجديدين اللذين أنشأتهما من قبل لجعل الروبوت يتنقل في الملعب. أحداث إنشاء عنصر تحكم الاستشعار Route after blue disk Route after green disk العمليات التعليقات المتغيرات عناصر برمجة جديدة تعليق عندما بدأت تحرك إلى الأمام تكرار حتى العين الأمامية . يستشعر احمر Route after green disk Route after blue disk أوقف القيادة مثال 5 استخدام العين الأمامية للتحرك والعين السفلية لاكتشاف الأقراص الملونة VEX VEX vEx VEX VEX CODE VA VEX VEX VE هذا المثال، ستنشئ مقطعًا برمجيًا يتحرك فيه روبوت الواقع الافتراضي في ملعب نقل القرص Disk Transport)، ويستشعر قرصين معدنين لونهما أحمر يقعان على الجانب الأيسر من المنطقة المحاطة بالجدار ، وينقلهما إلى منطقة المربع الأحمر التي تُعدُّ أيضًا منطقة البداية لروبوت الواقع الافتراضي وزارة التعومة Ministry of Education 2024-1446

410 أولًا، أنشئ عنصر البرمجة الجديد To the walled area الذي يرشد روبوت الواقع الافتراضي للوصول إلى المنطقة المحاطة بالجدار باستخدام مستشعر المسافة، وينعطف يسارًا بمقدار 90 درجة عندما تصبح المسافة من القلعة أقل من 400 مليمتر. تعريف To the walled area % 20 اضبط سرعة القيادة إلى 20 تحرك إلى الأمام الانتظار حتى المسافة الأمامية . إنعطف اليسار - لمدة 90 درجة استخدم عناصر البرمجة الجديدة لتقسيم المهام المختلفة إلى وحدات برمجة منفصلة. اضبط سرعة الروبوت بنسبة 20% من أجل الكشف الدقيق عن المسافة بينه وبين القلعة وأن يتوقف في الوقت المناسب. 400 > mm vEx VEX vEx VEX بعد ذلك، أنشئ عنصر برمجة جديد يوجه روبوت الواقع الافتراضي للتحرك داخل المنطقة المحاطة بالجدار وأن ينفذ الآتي: الانعطاف يمينًا بمقدار 90 درجة على مسافة من الجدار باستخدام مستشعر العين الأمامية. التوقف عن الحركة إذا اكتشف مستشعر العين السفلية الأقراص الحمراء. Navigate in the walled area تكرار حتى العين السفلية . يستشعر احمر تحرك إلى الأمام . العين الأمامية يمثل مجسم قريب؟ تحرك إلى الخلف عدد 30 mm إنعطف يمين لمدة 90 درجة أوقف القيادة X K VEX VEX VEX وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

أخيرًا، برمج روبوت الواقع الافتراضي باستخدام مستشعر الموقع (Location) وموضع ( ، ، للعودة إلى منطقة المربع Return to red square ونقل القرص الأحمر إلى هناك. Return to red square y إنعطف اليسار لمدة 90 درجة تحرك إلى الخلف الانتظار حتى الموضع X انعطف يمين لمدة 90 درجة تحرك إلى الخلف الانتظار حتى الموضع ۷ أوقف القيادة 0 mm vEx VEX -900 mm في المقطع البرمجي الرئيس، ستستخدم عناصر البرمجة الجديدة التي أنشأتها ولبنات عمليات المغناطيس الكهربائي لبرمجة الواقع الافتراضي لتكرار نفس الإجراء مرتين: الدخول إلى المنطقة المحاطة بالجدار، والتحرك فيها، واستشعار القرص المعدني الأحمر والتقاطه ، ثم العودة إلى منطقة المربع الأحمر وإسقاط القرص. VEX عندما بدأت تكرار 2 To the walled area Navigate in the walled area تفعيل مغناطيس Return to red square تفعيل مغناطيس t تعزيز إسقاط وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

412 لنطبق معًا تدريب 1 • طابق أجزاء المقاطع البرمجية في العمود الأيمن مع وصفها الصحيح في العمود الأيسر باستخدام الأرقام تحرك إلى الأمام الانتظار حتى العين السفلية . يستشعر أزرق ؟ أوقف القيادة تحرك إلى الأمام الانتظار حتى العين الأمامية - يمثل مجسم قريب؟ إنعطف اليسار لمدة 90 درجة انعطف يمين الانتظار على العين الأمامية يستشعر لا شيء أوقف القيادة 1 2 3 سيتوقف الروبوت الذي ينعطف يمينا عن الدوران عندما لا يستشعر مستشعر العين الأمامية أي لون. الروبوت الذي ينعطف إلى اليمين، وسيتوقف عن الانعطاف عندما يكتشف مستشعر العين الأمامية أي لون. سيتوقف الروبوت الذي يتحرك إلى الأمام عن التحرك عندما يستشعر مستشعر العين السفلية اللون الأزرق. سينعطف الروبوت الذي يتحرك إلى الأمام يمينًا 90 درجة عندما يستشعر مستشعر العين الأمامية كائنًا. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

وزارة التعدي 413 Ministry of Education 2024-1446 تدريب 2 برمج روبوت الواقع الافتراضي للتحرك إلى الأمام في ملعب القرص المتاهة (Disk Maze حتى يستشعر مستشعر العين الأمامية كائنًا أخضر بعدها يتوقف وينتظر لمدة ثانيتين، ثم يتحرك إلى الخلف لمسافة 200 مليمتر X VEX VEX VEX E تدريب 3 برمج روبوت الواقع الافتراضي لأداء السلوك الآتي باستمرار في ملعب القلعة المحطم :(Castle Crasher) > عندما يستشعر مستشعر العين الأمامية القلعة، ينعطف الروبوت 90 درجة إلى اليمين. > عندما يستشعر مستشعر العين الأمامية الخط الأحمر للحافة، يتحرك الروبوت إلى الخلف بمسافة 260 مليمتر ثم ينعطف إلى اليمين 90 درجة.

وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 تدريب 4 • في ملعب رسالة مشفّرة (Encoded Message) ، أنشئ مقطعًا برمجيا يوجه روبوت الواقع الافتراضي إلى: استشعار الرمز الثنائي للصف الأول الذي يتكون من 8 أرقام وهي 0 أو 1 ، وإخراج الرقم الثنائي المكون من 8 أرقام في وحدة التحكم في الطباعة. > تجنب الاصطدام بجدار الملعب باستخدام مستشعر العين الأمامية. 0 0 0 1 0 이 0 0 이 0 16 0 1 0 C 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 A 414