Prezentare susținută la Simpozionul Național Performanța prin activități nonformale, Casa Corpului Didactic Mehedinți, 19.11.2014

1. KAREL
Primele două prototipuri
Mihai Agape
Palatul Copiilor Drobeta Turnu Severin – Filiala Orsova
Simpozionul Na ionalț
„Performan ă prin activită i nonformale”ț ț
Casa Corpului Didactic Mehedin i, 19.11.2014ț

2. Sumarul prezentării
Prezentare generală a proiectului
KAREL
Prezentarea muncii depuse în
primele 14 luni de implementare
a proiectului KAREL

3.  This work has been funded with support from the
European Commission.
 This communication reflects the views only of the
author, and the Commission cannot be held
responsible for any use which may be made of the
information contained therein.

4. PREZENTARE GENERALĂ A
PROIECTULUI KAREL

5. Date generale
 Programul: Învăţare pe toată durata vieţii
 Subprogramul: Comenius
 Acţiunea: Parteneriate colareȘ
Multilaterale Comenius
 Termen limită: 21.02.2013
 Limba de lucru: Engleza
 Nr. de referinţă: COM-13-PM-98-MH-RO
 Nr. LLP Link: 2013-1-RO1-COM06-29664 1

6. Date generale – cont.
 Titlul proiectului: Karel - Autonomous Robot for
Enhancing Learning
 Acronimul: KAREL
 Beneficiarul: Palatul Copiilor Drobeta Turnu
Severin
 Contract nr.: 182 din 30.09.2013
 Perioada: 01.08.2013 – 31.07.2015
 Suma totală: 24.000 EURO

7. Partenerii proiectului
KAREL
 Palatul Copiilor Drobeta Turnu Severin,
România (coordonator)
 Platon Schools (Εκπαιδευτηρια Πλατων)
(Katerini, Grecia)
 Beypazari Teknik Ve Endüstri Meslek Lisesi
(Beypazari, Turcia)
 Technikum nr 1 im. Stanisława Staszica w
Zespole Szkoł Technicznych w Rybniku
(Rybnik, Polonia)

8. Scopul parteneriatului
KAREL
 Scopul proiectului este dezvoltarea de
materiale curriculare pentru învă areaț
tiin elor i tehnologiei cu ajutorul robo ilor.ș ț ș ț
 Am numit KAREL platforma robotică pe care
o vom dezvolta, ca un omagiu adus lui Karel
Čapek, scriitorul ceh care a introdus cuvântul
robot.

9. Produse (principale) ale
proiectului KAREL
 Platformă robotică proiectată i fabricată înș
câte 5 exemplare pentru fiecare partener.
 Planuri de lec ii pentru utilizarea platformeiț
KAREL în abordarea unor teme diferite
domenii (fizică, biologie, electronică,
mecanică, programare i robotică).ș
 Dic ionar de robotică în engleză i limbileț ș
ărilor participante.ț

10. Proiectul KAREL în cifre
 ări:Ț 4
Parteneri: 4
Profesori: 21
Elevi: 50
Mobilită i:ț 96
Robo i:ț 20
Lec ii:ț 21

11. Distribuirea sarcinilor (1)
 Proiectarea, fabricarea, testarea iș
documentarea platformei robotice:
 Sistemul mecanic – Turcia
 Sistemul electronic – Polonia i Româniaș
 Software – Grecia, România i Poloniaș
 În timpul proiectului to i partenerii vor învă aț ț
despre modul în care să fabrice componentele
i î i vor construi propriile flote de robo i.ș ș ț

12. Distribuirea sarcinilor (2)
 Proiectarea i documentarea curriculumuluiș
pentru platforma robotică:
 Fizică – Grecia, România
 Biologie – Grecia
 Mecanică – Turcia, Polonia
 Electronică – Polonia, România
 Programare – Grecia, România
 Robotică – Polonia, România
 Fiecare partener va traduce curriculumul final
în limba na ională.ț

13. Distribuirea sarcinilor (3)
 Dic ionarul cu termeni de robotică în engleză,ț
greacă, poloneză, turcă i română va fiș
rezultatul efortului comun.

15. KAREL
REZULTATE DUPĂ 14 LUNI
Specifica iiț
Karelino – primul prototip al controlerului platormei Karel
Rezolvarea unor probleme de matematică
Al doilea design al platformei Karel

16. KAREL SPECIFICATIONS
Agreed at the first project meeting in Beypazari
Available at http://sdrv.ms/170NTak

17. Prima reuniune de proiect
Beypazari, 10-16.11.2013

18. Karel
Specifica ii mecaniceț

19. Karel
Specifica ii electriceț

20. Karel
Dispozitive de intrare

21. Karel
Dispozitive de ie ireș

22. Karel - Curriculum

23. Karel Challenges

24. Karel
Other Specifications

25. KARELINO – PRIMUL
PROTOTIP AL PLATFORMEI
ROBOTICE

26. Karelino
Motiva ie i specifica iiț ș ț
 Karel
 Probleme
 Circuitul de încărcare a bateriei 2s LiPo
 Circuitul de stabilizare a tensiunii de alimentare
pentru motoare
 Solu ieț
 Prototip de complexitate mai mică = Karelino
 Alte cerin e pentru Karelinoț
 12 intrări analogice ale ATmega32U4 disponibile
utilizatorului (LiFo) => Alocarea pinilor != Arduino
Leonardo

27. Schema electrică

28. Karelino
Vedere 3D top

29. Karelino
Vedere 3D bottom

30. FABRICAREA CIRCUITULUI
IMPRIMAT
Metoda = Sistemul de Transfer al
Tonerului
Materiale = Kitul Pulsar (PCB Fab-In-A-
Box) http://www.pcbfx.com/

31. Imprimarea desenului cablajului pe
hârtie, cu o imprimantă laser

32. Cură area plăcii simpluț
placate cu hârtie abrazivă

33. Cură area plăcii cu oț
cârpă i alcoolș
izopropilic

34. Transferarea tonerului pe
placă cu un laminator

35. Eliminarea hârtie după umezirea
acesteia

36. Desenul cablajului este
transferat pe placă

37. Impermeabilizarea
desenului cu folie verde

38. Înlăturarea foliei verzi

39. Imaginea cablajului înainte i dupăș
impermeabilizare

40. Corodarea plăcii cu persulfat
de amoniu

41. Cuprul neacoperit a fost
înlăturat

42. Înlăturarea tonerului de pe
placă cu diluant

43. Găurirea

44. Testarea traseelor
(continuitate i scurtcircuite)ș

45. POPULAREA PLĂCII IȘ
LIPIREA COMPONENTELOR

46. Sta ie de lipit pentru lipireaț
componentelor THD i SMDș
 Suflantă cu aer cald
 Ciocan de lipit

47. Lipirea trapurilorș

48. Plantarea i lipirea componentelorș
(mai întâi SMD i apoi THD)ș
O lupă este foarte utilă

49. Karelino (TOP)

50. Karelino (BOTTOM)

51. Vederi 3D vs placa reală

52. Testarea Karelino
Gre eli de proiectare i fabricareș ș

53. A doua reuniune de proiect,
Rybnik, 06–13.04.2014

54. Integrare & Testare
(reuniunea de la Rybnik)

55. Primul prototip Karel
(reuniunea de la Rybnik)

56. AL DOILEA PROTOTIP AL
PLATFORMEI ROBOTICE
KAREL
Abordare nouă – 2 plăci
Schemele electrice
Proiectarea PCB-urilor
Fabricarea PCB-urilor

57. Abordare nouă pentru al
doilea prototip Karel
 2 plăci
 Placa inferioară
 Sistemul de management al bateriei
 Motoare
 Placa superioară
 Controler
 Stabilizatoare
 Drivere de motor
 Dispozitive I/O

58. Sistemul de management al bateriei – Schema electrică

60. Dimensiunile plăcii

61. Design-ul circuitelor
imprimate
 Laminat PCB dublu placat
 Componente
 SMD
 THD
 Software
 Target3001! – versiune limitată la 400 pini /
paduri

62. Placa inferioară
Vedere 3D Bottom

63. Placa inferioară
Vedere 3D top

64. Placa inferioară
Probleme cu software-ul

65. Placa superioară
Vedere 3D bottom

66. Placa superioară
Vedere 3D top

67. Îmbunătă irea procesuluiț
de fabricare a PCB-urilor
 Imprimanta veche (Samsung) – rezolu ie 600 dpiț
 Imprimanta nouă (HP) – rezolu ie 1200 dpiț
 Rezultate foarte bune după câteva teste
 Problemă: driver-ul imprimantei pentru Windows 7

68. Probleme de imprimare
 MS Word (doc)
 Rezultate diferite
 Imagini (png)
 Probleme de scalare
 Rezultate bune cu
fi iere pdfș

69. După mai multe încercări
(imprimarea)

70. Alinierea fe elor top iț ș
bottom

71. Probleme cu transferul
tonerului

72. După mai multe încercări
(transferul tonerului)

73. Protejarea tonerului

74. Aliniere bună între fe eleț
top i bottomș

75. Placa superioară (fa a top)ț
trasee minime de 0,6 mm

76. Placa superioară (fa a bottom)ț
trasee minime de 0,3 mm

77. Al doilea prototip Karel
Probleme & Muncă viitoare
 Unele circuite nu au fost testate încă (e.g.
sistemul de management al bateriilor)
 Unele circuite integrate sunt greu de
procurat (e.g. cele produse de Seiko)
 Posibile viitoare modificări în design, prin
folosirea unor noi circuite integrate (e.g.
stabilizator boost alimentat de la o singură
baterie Li-Po, cu curent mare de ie ire)ș

78. A treia reuniune a proiectului
Karel, Katerini, 12 – 19.10.2014

79. Testarea platformei robotice
Karel 2.0 la Katerini

80. Bibliografie
 Agape, Mihai. (29 martie 2014). „Karelino,
un pas în dezvoltarea platformei robotice
Karel”. IPO-TECH Perspective Tehnice şi
Tehnologice – Priorităţi şi demersuri în
contextul european, Simpozion Naţional,
edi ia a VII-a, 29 martie 2014 (ISSN 2344-ț
1852, ISSN-L 2344-1852): pag. 152-157.
 Agape, Mihai. „Karelino – A robot for STEM
education”. Prezentare sus inută la cea de aț
doua conferin ă Scientix, desfă urată laț ș
Bruxelles în perioada 24 – 26.10.2014.

81. Întrebări?