تدريب 1 - كتاب المهارات الرقمية - الصف 7 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: ما مستشعر الجيرسكوب؟ وكيف يمكن استخدامه للتحكم في حركة الروبوت؟

الإجابة: مستشعر الجيرسكوب هو مستشعر يقيس دوران الروبوت وزاوية اتجاهه (بالدرجات) حول محوره. يُستخدم للتحكم في حركة الروبوت عبر قراءة زاوية الاتجاه ومقارنتها بالاتجاه المطلوب؛ فإذا انحرف الروبوت عن المسار تُعدّل سرعات المحركات لتصحيح الاتجاه، كما يمكن برمجة الروبوت ليدور حتى يصل لزاوية محددة لتنفيذ انعطافات دقيقة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تحديد المعطيات والمطلوب** | العنصر | الوصف | |--------|-------| | **المعطيات** | مفهوم مستشعر الجيرسكوب ودوره في الروبوت. | | **المطلوب** | 1. تعريف مستشعر الجيرسكوب.<br>2. شرح كيفية استخدامه للتحكم في حركة الروبوت. |
2. **الخطوة 2: المبدأ المستخدم** - **مبدأ عمل الجيرسكوب**: يعتمد على قياس **معدل الدوران الزاوي** ثم حساب **زاوية الاتجاه** عن طريق التكامل الزمني. - **مبدأ التحكم في الحركة**: استخدام معلومات الزاوية الحالية كـ **قيمة مُدخَلة** لمقارنتها مع **الزاوية المستهدفة**، ثم إصدار أوامر تصحيحية لنظام الدفع.
3. **الخطوة 3: خطوات الحل التفصيلية** 1. **تعريف مستشعر الجيرسكوب**: - هو نوع من **أجهزة الاستشعار**. - وظيفته الأساسية: قياس **مقدار الدوران** و**اتجاه الميل** (الزاوية) للروبوت حول محور دوران معين. - وحدة القياس المستخدمة: **الدرجات** أو **الراديان**. 2. **كيفية الاستخدام للتحكم في الحركة**: - **الخطوة الأولى (القراءة)**: يقوم البرنامج بقراءة **زاوية الاتجاه الحالية** من مستشعر الجيرسكوب في الوقت الفعلي. - **الخطوة الثانية (المقارنة)**: تتم مقارنة هذه الزاوية الحالية مع **الزاوية المطلوبة أو المستهدفة** المحددة مسبقًا في خوارزمية التحكم. - **الخطوة الثالثة (التصحيح)**: - إذا كان هناك **انحراف** (فرق بين الزاوية الحالية والهدف)، يقوم المتحكم بحساب حجم الخطأ. - بناءً على حجم الخطأ واتجاهه، يتم **تعديل سرعات المحركات** بشكل تفاضلي (زيادة سرعة محرك وتقليل سرعة الآخر) لتدوير الروبوت وتصحيح مساره. - **الخطوة الرابعة (التطبيقات العملية)**: - **المحافظة على اتجاه ثابت**: مثل الحفاظ على خط مستقيم. - **تنفيذ دورانات دقيقة**: مثل برمجة الروبوت للدوران 90 درجة لليمين أو 180 درجة للعودة.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** **الجيرسكوب** هو مستشعر إلكتروني يعمل على **تحديد اتجاه الروبوت الزاوي** بدقة. يتم استخدام قراءاته في أنظمة **التحكم الذاتي** للروبوتات من خلال **مقارنة مستمرة** بين الاتجاه الفعلي والمخطط له، ومن ثم **إصدار أوامر تصحيحية** لنظام الدفع لضمان ثبات المسار أو تنفيذ مناورات دورانية محددة.

سؤال 2: صل اللبنات البرمجية بوظيفتها الصحيحة. اللبنات: 1. الموضع X بالـ mm 2. دوران القيادة بالدرجات 3. زاوية الموضع بالدرجات 4. إتجاه المواجهه لنظام القيادة بالدرجات الوظائف: - تحدد الاتجاه المواجه لنظام الدفع باستخدام وضع الزاوية الحالي لمستشعر الجيرسكوب. - تحدد موضع إحداثيات X أو Y للروبوت الافتراضي بالمليمتر أو بالبوصة. - تحدد الاتجاه الحالي الذي يواجهه الروبوت الافتراضي بالدرجات. - تحدد زاوية انعطاف نظام الدفع عند ضبطها بواسطة مستشعر الانعطاف.

الإجابة: اللبنة 1 <-> تحدد موضع إحداثيات X أو Y للروبوت الافتراضي بالمليمتر أو بالبوصة. اللبنة 2 <-> تحدد زاوية انعطاف نظام الدفع عند ضبطها بواسطة مستشعر الانعطاف. اللبنة 3 <-> تحدد الاتجاه الحالي الذي يواجهه الروبوت الافتراضي بالدرجات. اللبنة 4 <-> تحدد الاتجاه المواجه لنظام القيادة باستخدام وضع الزاوية الحالي لمستشعر الجيرسكوب.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تحديد المعطيات والمطلوب (تحليل السؤال)** | العنصر | الوصف | |--------|-------| | **اللبنات البرمجية (المعطاة)** | 1. الموضع X بالـ mm <br> 2. دوران القيادة بالدرجات <br> 3. زاوية الموضع بالدرجات <br> 4. إتجاه المواجهه لنظام القيادة بالدرجات | | **قائمة الوظائف (المعطاة)** | أ. تحدد الاتجاه المواجه لنظام الدفع باستخدام وضع الزاوية الحالي لمستشعر الجيرسكوب. <br> ب. تحدد موضع إحداثيات X أو Y للروبوت الافتراضي بالمليمتر أو بالبوصة. <br> ج. تحدد الاتجاه الحالي الذي يواجهه الروبوت الافتراضي بالدرجات. <br> د. تحدد زاوية انعطاف نظام الدفع عند ضبطها بواسطة مستشعر الانعطاف. | | **المطلوب** | إجراء التوصيل الصحيح بين كل لبنة (رقم) والوظيفة المناسبة لها (حرف). |
2. **الخطوة 2: المبدأ المستخدم** - **مبدأ التحليل**: فهم **المصطلحات** و**الوحدات** المستخدمة في أسماء اللبنات، ثم ربطها بالوصف الوظيفي. - **المفاتيح الرئيسية**: - **الموضع X أو Y** → يتعلق **بالإحداثيات الخطية** للمكان. - **دوران القيادة** → يتعلق **بتوجيه نظام الدفع** نفسه. - **زاوية الموضع** → يتعلق **بالاتجاه العام** للروبوت. - **إتجاه المواجهه لنظام القيادة** → يتعلق **باستخدام مستشعر محدد (الجيرسكوب)** لتوجيه الدفع.
3. **الخطوة 3: خطوات الحل التفصيلية (مقارنة وتحليل)** 1. **تحليل اللبنة 1: "الموضع X بالـ mm"** - تحتوي على **"الموضع X"** ووحدة **"mm"** (مليمتر). - هذا يشير مباشرة إلى **إحداثي مكاني** (محور X أو Y) على خريطة أو منطقة العمل. > **التوصيل**: ترتبط مع الوظيفة **"تحدد موضع إحداثيات X أو Y للروبوت الافتراضي بالمليمتر أو بالبوصة."** 2. **تحليل اللبنة 2: "دوران القيادة بالدرجات"** - تحتوي على **"دوران القيادة"** مما يعني زاوية انعطاف **نظام الدفع أو العجلات**. - **مستشعر الانعطاف** هو المسؤول عادةً عن قياس هذه الزاوية. > **التوصيل**: ترتبط مع الوظيفة **"تحدد زاوية انعطاف نظام الدفع عند ضبطها بواسطة مستشعر الانعطاف."** 3. **تحليل اللبنة 3: "زاوية الموضع بالدرجات"** - تحتوي على **"زاوية الموضع"** وهي مصطلح عام لاتجاه الجسم. - تشير إلى **الاتجاه الحالي** للروبوت ككل. > **التوصيل**: ترتبط مع الوظيفة **"تحدد الاتجاه الحالي الذي يواجهه الروبوت الافتراضي بالدرجات."** 4. **تحليل اللبنة 4: "إتجاه المواجهه لنظام القيادة بالدرجات"** - تحتوي على **"إتجاه المواجهه لنظام القيادة"** وهو مصطلح أكثر تخصصًا. - **"وضع الزاوية الحالي لمستشعر الجيرسكوب"** مذكور صراحة في إحدى الوظائف. > **التوصيل**: ترتبط مع الوظيفة **"تحدد الاتجاه المواجه لنظام الدفع باستخدام وضع الزاوية الحالي لمستشعر الجيرسكوب."**
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية (عرض النتيجة)** بناءً على التحليل السابق، يكون **التوصيل الصحيح** كما يلي: | الرقم | اللبنة البرمجية | الوظيفة المقترنة (بالوصف) | |-------|----------------|---------------------------| | **1** | الموضع X بالـ mm | تحدد موضع إحداثيات X أو Y للروبوت الافتراضي بالمليمتر أو بالبوصة. | | **2** | دوران القيادة بالدرجات | تحدد زاوية انعطاف نظام الدفع عند ضبطها بواسطة مستشعر الانعطاف. | | **3** | زاوية الموضع بالدرجات | تحدد الاتجاه الحالي الذي يواجهه الروبوت الافتراضي بالدرجات. | | **4** | إتجاه المواجهه لنظام القيادة بالدرجات | تحدد الاتجاه المواجه لنظام الدفع باستخدام وضع الزاوية الحالي لمستشعر الجيرسكوب. | وهذا ما يعادل: **1 ← ب** ، **2 ← د** ، **3 ← ج** ، **4 ← أ**.

ما مستشعر الجيرسكوب؟ وكيف يمكن استخدامه للتحكم في حركة الروبوت؟

• أ) مستشعر يقيس المسافة فقط. يُستخدم لتجنب الاصطدام بالأجسام عن طريق إبطاء المحركات عند الاقتراب من عائق.
• ب) مستشعر يقيس دوران وزاوية اتجاه الروبوت حول محوره. يُستخدم للتحكم في الحركة عبر قراءة الزاوية الحالية ومقارنتها بالاتجاه المطلوب، ثم تعديل سرعات المحركات لتصحيح المسار أو تنفيذ دورانات دقيقة.
• ج) مستشعر يقيس شدة الضوء. يُستخدم للتحكم في حركة الروبوت بالتحول نحو المناطق المضيئة أو المظلمة.
• د) مستشعر يقيس درجة الحرارة. يُستخدم لحماية الروبوت من السخونة الزائدة بإيقاف المحركات عند تجاوز حد معين.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: مستشعر يقيس دوران وزاوية اتجاه الروبوت حول محوره. يُستخدم للتحكم في الحركة عبر قراءة الزاوية الحالية ومقارنتها بالاتجاه المطلوب، ثم تعديل سرعات المحركات لتصحيح المسار أو تنفيذ دورانات دقيقة.

الشرح: ١. تعريف الجيرسكوب: مستشعر إلكتروني يقيس مقدار الدوران وزاوية الاتجاه (الميل) للروبوت حول محور معين، بوحدة الدرجات. ٢. آلية التحكم في الحركة: - الخطوة ١: قراءة الزاوية الحالية من المستشعر. - الخطوة ٢: مقارنة الزاوية الحالية بالزاوية المستهدفة المحددة في البرنامج. - الخطوة ٣: إذا كان هناك انحراف، يتم حساب الخطأ وتعديل سرعات المحركات بشكل تفاضلي لتصحيح الاتجاه. - الخطوة ٤: تطبيقات عملية: الحفاظ على اتجاه ثابت (مثل السير في خط مستقيم) أو تنفيذ دورانات محددة (مثل ٩٠ درجة).

تلميح: ركز على وظيفتي القياس والتحكم. تذكر أن المستشعر يعطي قراءة زاوية تُستخدم في نظام التغذية الراجعة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

أي من اللبنات البرمجية التالية تحدد موضع إحداثيات X أو Y للروبوت الافتراضي بالمليميتر أو بالبوصة؟

• أ) دوران القيادة بالدرجات
• ب) زاوية الموضع بالدرجات
• ج) الموضع X بالـ mm
• د) إتجاه المواجهه لنظام القيادة بالدرجات

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: الموضع X بالـ mm

الشرح: ١. تحليل الخيارات: - 'الموضع X بالـ mm': تشير 'mm' (مليمتر) إلى وحدة قياس طولية، وبالتالي فهي مناسبة لتحديد موقع على محور (X أو Y). - 'دوران القيادة بالدرجات': ترتبط بزاوية انعطاف نظام الدفع. - 'زاوية الموضع بالدرجات': ترتبط باتجاه الروبوت العام. - 'إتجاه المواجهه لنظام القيادة بالدرجات': ترتبط باستخدام الجيرسكوب لتوجيه الدفع. ٢. الإجابة: 'الموضع X بالـ mm' هي اللبنة التي تحدد موقعاً خطياً (إحداثي) وليس زاوية.

تلميح: انظر إلى الوحدة المستخدمة (mm) واربطها بقياس المسافة أو الموقع.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: سهل