Το όνομα της ομάδας μας είναι Special Team Educated in Modeling (S.T.E.M.)@eneegyl και εκπροσωπούμε το 2ο ΕΝ.Ε.Ε.ΓΥ.-Λ. Ανατολικής Θεσσαλονίκης.

Το έργο μας «Ένε Γκιλ ο ξεναγός: Βόλτα στα μνημεία της Θεσσαλονίκης» αφορά την κατασκευή ενός διαδραστικού συστήματος ξενάγησης, στο οποίο ένα όχημα-ρομπότ κινείται αυτόνομα σε μακέτα της πόλης και ενεργοποιεί συγκεκριμένο οπτικοακουστικό περιεχόμενο σε προκαθορισμένα σημεία πολιτιστικού ενδιαφέροντος. Δομικά στοιχεία του έργου είναι ένα Arduino Uno και ένα Raspberry Pi 5. Το Arduino Uno είναι υπεύθυνο για την κίνηση του οχήματος, ενώ το Raspberry Pi 5 για την ενεργοποίηση των στάσεων και την αναπαραγωγή των βίντεο ξενάγησης.

Ένε Γκιλ ο ξεναγός: Βόλτα στα μνημεία της Θεσσαλονίκης

Η κατασκευή αποτελείται από τρία βασικά μέρη:
α) το όχημα-ρομπότ,
β) τη μακέτα της πόλης μαζί με τα φωτιστικά-μνημεία και τα σημεία στάσης,
γ) το σύστημα ελέγχου και αναπαραγωγής πολυμεσικού περιεχομένου.

Το όχημα-ρομπότ βασίζεται μηχανικά στο εκπαιδευτικό σετ ρομποτικής R4 του Υπουργείου Παιδείας και χρησιμοποιείται ως πλατφόρμα κίνησης. Πάνω στο όχημα τοποθετήθηκαν Arduino Uno, τέσσερις κινητήρες, πλακέτα οδήγησης κινητήρων, αισθητήρας παρακολούθησης γραμμής τριών καναλιών και μονάδα Bluetooth HC-06, ώστε να επιτυγχάνεται ασύρματη επικοινωνία με το Raspberry Pi 5.

Συνδεσμολογίες Arduino Uno και ηλεκτρονικών εξαρτημάτων οχήματος

Το όχημα συναρμολογημένο

Η μακέτα αποτελείται από μουσαμά, στον οποίο απεικονίζονται ο χάρτης της Θεσσαλονίκης, η διαδρομή κίνησης του οχήματος και τα σημεία στάσης, καθώς και από φωτιστικά-μνημεία που λειτουργούν ως οπτικά σημεία αναφοράς της ξενάγησης. Ο χάρτης, η διαδρομή κίνησης του οχήματος, αποτυπωμένη ως μαύρη γραμμή καθοδήγησης, και τα σημεία στάσης είναι εκτυπωμένα πάνω στον μουσαμά.

Στα σημεία στάσης τοποθετήθηκαν χειροποίητα φωτιστικά-μνημεία, κατασκευασμένα από ξύλο και plexiglass, με εσωτερικά ενσωματωμένη λεντοταινία. Πάνω στο plexiglass κολλήθηκαν σιλουέτες των μνημείων, ώστε να αναπαρίστανται χαρακτηριστικά μνημεία της Θεσσαλονίκης.

Μπροστά από κάθε φωτιστικό-μνημείο τοποθετήθηκε υπερηχητικός αισθητήρας απόστασης, συνδεδεμένος ενσύρματα στο Raspberry Pi 5.

Κατά τη λειτουργία του συστήματος, το όχημα κινείται αυτόνομα πάνω στη διαδρομή. Όταν φτάνει μπροστά από φωτιστικό-μνημείο, ο αντίστοιχος υπερηχητικός αισθητήρας ανιχνεύει την παρουσία του οχήματος. Το Raspberry Pi 5, λαμβάνοντας το σήμα από τον συγκεκριμένο αισθητήρα, αποστέλλει μέσω Bluetooth εντολή στο Arduino Uno για την ακινητοποίηση του οχήματος.

Συνδεσμολογίες Raspberry Pi 5

Ταυτόχρονα, το Raspberry Pi 5 ενεργοποιεί την αναπαραγωγή βίντεο που αφορά το αντίστοιχο μνημείο. Τα βίντεο δημιουργήθηκαν από τους ίδιους τους μαθητές, οι οποίοι εμφανίζονται σε ρόλο ξεναγού και παρουσιάζουν πληροφορίες για τα μνημεία μέσα από επιτόπια γυρίσματα στην πόλη.

Με την ολοκλήρωση της αναπαραγωγής κάθε βίντεο, από το Raspberry Pi 5 αποστέλλεται νέα εντολή στο Arduino Uno, ώστε το όχημα να συνεχίζει την πορεία του μέχρι το επόμενο σημείο στάσης, όπου η ίδια διαδικασία επαναλαμβάνεται.

Στο σύστημα ενσωματώνεται και κουμπί χειροκίνητης παρέμβασης, το οποίο επιτρέπει την άμεση ακινητοποίηση του οχήματος και την αναπαραγωγή εισαγωγικού βίντεο. Το εισαγωγικό βίντεο δημιουργήθηκε με τη χρήση εργαλείων τεχνητής νοημοσύνης και παρέχει γενικές πληροφορίες για το έργο.

Ο προγραμματισμός του Arduino Uno πραγματοποιήθηκε στο περιβάλλον Arduino IDE, ενώ του Raspberry Pi 5 σε γλώσσα Python στο περιβάλλον Thonny.

Το έργο σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε με σκοπό τη βιωματική και διαθεματική μάθηση μέσω της εκπαιδευτικής ρομποτικής, του προγραμματισμού και της δημιουργικής κατασκευής. Οι μαθητές συμμετείχαν ενεργά σε όλα τα στάδια ανάπτυξης, από τη σχεδίαση και την κατασκευή της μακέτας και των χειροποίητων φωτιστικών-μνημείων έως τον προγραμματισμό, τις δοκιμές και τη δημιουργία πολυμεσικού περιεχομένου. Παράλληλα, το έργο αξιοποιεί δημιουργικά εκπαιδευτικό εξοπλισμό που είναι ήδη διαθέσιμος σε πολλές σχολικές μονάδες, προτείνοντας έναν εναλλακτικό τρόπο χρήσης της εκπαιδευτικής ρομποτικής μέσα από διαθεματικά σενάρια μάθησης. Στο αποθετήριο GitHub της ομάδας περιλαμβάνονται αναλυτικός κώδικας, διαγράμματα κυκλωμάτων, οδηγίες εγκατάστασης και παραμετροποίησης, καθώς και φωτογραφίες από τη διαδικασία κατασκευής της μακέτας, των φωτιστικών και της συναρμολόγησης του οχήματος.

Ακολουθούν τα βίντεο που συνοδεύουν το έργο μας:

Εκπαιδευτικοί στόχοι του έργου

Στόχοι του έργου ήταν οι μαθητές:

• να γνωρίσουν βασικές έννοιες της ρομποτικής και των αυτοματισμών μέσα από την κατασκευή και λειτουργία ενός οχήματος-ρομπότ
• να εξοικειωθούν με τη χρήση μικροελεγκτών και υπολογιστικών συστημάτων, όπως το Arduino Uno και το Raspberry Pi 5
• να αναπτύξουν βασικές δεξιότητες προγραμματισμού στο περιβάλλον Arduino IDE και στη γλώσσα Python
• να κατανοήσουν τη συνεργασία διαφορετικών υποσυστημάτων σε ένα ενιαίο έργο
• να γνωρίσουν τη λειτουργία αισθητήρων και τη χρήση τους για την αλληλεπίδραση ενός ρομποτικού συστήματος με το περιβάλλον
• να εμπλακούν σε διαδικασίες σχεδιασμού και υλοποίησης κατασκευών
• να έρθουν σε επαφή με την πολιτιστική κληρονομιά της Θεσσαλονίκης
• να αναπτύξουν δεξιότητες έρευνας και οργάνωσης πληροφοριών
• να συμμετάσχουν ενεργά στη δημιουργία ψηφιακού περιεχομένου
• να καλλιεργήσουν δεξιότητες συνεργασίας και ομαδικής εργασίας
• να ενισχύσουν τη δημιουργικότητα και την αυτοέκφρασή τους

Λίστα απαιτούμενου εξοπλισμού

• Σετ ρομποτικής R4 ΥΠΑΙΘΑ (σασί οχήματος, Arduino Uno, τέσσερις κινητήρες, πλακέτα οδήγησης κινητήρων, αισθητήρας παρακολούθησης γραμμής τριών καναλιών)
• Raspberry Pi 5
• Μονάδα Bluetooth HC-06
• Υπερηχητικοί αισθητήρες απόστασης HC-SR04
• Breadboards (half size και mini)
• Tact switch
• Κλέμες
• Αντιστάσεις
• Καλώδια Dupont
• Καλώδιο UTP
• Λεντοταινίες
• Ξύλο και plexiglass για την κατασκευή των φωτιστικών-μνημείων
• Εκτυπώσεις (χάρτης μακέτας, σιλουέτες μνημείων)

Η σελίδα μας στο Github:
https://github.com/foteiniadam/ene_gill_o_xenagos