April 18, 2012

NES: Algebraic Equations: Calculator Controlled Robots

Presented by: Marti Phipps

Hosted by:Marti Phipps

NES Education Specialist

Jet Propulsion Lab

Hosted by:Marti Phipps

NES Education Specialist

Jet Propulsion Lab

Algebraic Equations:

• A machine capable of carrying out a complex series of actions automatically.

• A machine that senses the world, processes sensor information with a computer, and then does something in response to the information.

• Roomba – small round vacuum sweeper.

• Litter Robot – self cleaning litter box for cats.

• Aibo – robotic pet.

• Lawnbot – robotic lawn mower.

• Hexbug – robotic toys.

IntroductionIntroduction• Hands‐on, inquiry‐based missions.• Ten missions and three exploratory extensions.

• Missions are built sequentially upon knowledge from prior activities.

• Students discover math concepts by programming robots to complete challenges.

• Math and technology• Grade Levels: 6th – 8th

Subject AreasSubject Areas

• Basic operations and concepts• Technology productivity tools• Technology research tools• Technology problem solving and decision making

National Standards ‐National Standards ‐Technology

National Standards ‐National Standards ‐

• Numbers and operations• Algebra• Geometry• Measurement• Data analysis and probability• Problem solving

Mathematics

• Use the calculator to program your robot to perform various tasks.

• Step‐by‐step programming instructions are provided in the first missions, gradually leading you to create your own program in later missions.

• There are 10 different mission challenges.

• Each challenge is built upon the knowledge of the previous one.

• As you program your robot think about the math and science concepts you are using.

Let’s pause for questions 

from the audience.

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from the audience.

CuriosityCuriosityCalculator Controlled RobotsCalculator Controlled Robots

http://nasaed.okstate.edu/nes/e‐PD/Live/CCR/Curiosity.mov

CuriosityCuriosity

RoversRovers

Spirit/Opportunity2004

Sojourner 1997

Curiosity2011

• Cameras find objects, people, or other robots.• Global Positioning Systems receivers determine the location.

• Laser rangefinders determine distances between objects.

• Light sensors detect the brightness of  the environment

• Temperature sensors detect how hot or cold the environment is.

• Touch sensors detect hard surfaces.

Touch Sensor

Grade Level 6 ‐ 8

Introduction to MissionsIntroduction to Missions• Ten missions• Algebra• Highly engaging• Inquiry‐based• Problem solving

Primary Materials ListPrimary Materials List• Norland calculator robot• Graphing calculator• Meter stick• Graph paper• Safety goggles

RobotRobot

Detailed instructions for programming the robot are located at the end of the activity.

Let’s pause for questions 

from the audience.

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from the audience.

Mission 1 MeasureMission 1 Measure

• Measure the width of a hallway

Mission 2 Graph and Predict

Mission 2 Graph and Predict

• Come as close to crashing your robot into an object as possible, without actually hitting the object

• Navigate a maze• Retrieve a secret package• Return to starting point

Mission 3 Turns & Mazes

Mission 3 Turns & Mazes

• Draw circles using the robot– Three different diameter circles using three different wheel motions…

Mission 4 Circles

Mission 4 Circles

• Instruct robot to spin • Randomly land on numbers 1 to 8 

Mission 5 Game SpinnerMission 5 

Game Spinner

• Fun applications• Experimentation

Mission 6 Game DayMission 6 Game Day

• Standard notation• Scientific notation• Exponents• Formulae

Mission 7 E=mc2

Mission 7 E=mc2

• Graph Equations– Linear– Quadratic– Absolute value– Radical 

• Create solution table

Mission 8 Cool StuffMission 8 Cool Stuff

• Functions• Estimations

Mission 9 Mission to Mars

Mission 9 Mission to Mars

• Final assessment• 10 problems to solve

Mission 10 Popbots

Mission 10 Popbots

Let’s pause for questions 

from the audience.

Let’s pause for questions 

from the audience.

Basic ProgramingBasic Programing

http://mste.illinois.edu/resources/ti/robot/docs/DrivingTIRobot.pdf

Command = 123

First number is the type of command• 1 = Move for a certain amount of time• 2 = Move until the front bumper hits something• 3 = Move for a certain time unless the front bumper hits something first

Command = 123

Second number tells the left wheel what to do• 0 = Rotate backward• 1 = No motion• 2 = Rotate forward

Command = 123

Third number tells the right wheel what to do• 0 = Rotate backward• 1 = No motion• 2 = Rotate forward

For each command below, what do you think the robot will do?

–Send ({100})

–Send ({222})

–Send ({102})

–Send ({221})

Educator GuideEducator Guide

http://www.nasa.gov/pdf/239512main_Calculator_Controlled_Robots.pdfhttp://www.nasa.gov/pdf/239512main_Calculator_Controlled_Robots.pdf

Let’s pause for questions 

from the audience.

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from the audience.

VendorVendor• Calculator Controlled Robots can be purchased from Norland Research at:

http://www.smallrobot.com/scimath.html

TI Robot ApplicationTI Robot Application• The TI Application may already be on your calculator or can be downloaded from:

http://mste.illinois.edu/resources/ti/robot/about/index.html

TI Connect ComputerSoftware

TI Connect ComputerSoftware

• Software can be found on the Product CD that comes with your calculator or it can be downloaded from:

http://education.ti.com/educationportal/sites/US/productDetail/us_ti_connect.html

Extensions and Resources

Extensions and Resources

Calculator Controlled RobotsCalculator Controlled Robots

Preloaded ProgramsPreloaded Programs

• DEMO• EXPLORE2• GAME1• MACER

DEMO ProgramDEMO Program• Demonstrates basic capabilities of the CCR– Forward– Backward– Circular motions as well as bumper switch responses

EXPLORE2 ProgramEXPLORE2 Program• For use with Missions 9 & 10 • It allows the operator to remotely control CCR’s movements by pressing numbers on the key pad– 8 forward 1.0 second– 2 backward 1.0 second– 6 turns to the right– 4 turns to the left

GAME1 ProgramGAME1 Program• Demonstrates random number selection feature of the calculator. It can be used in a contest to race CCRs to a wall. 

• Calculator randomly selects numbers from 1 to 10. Some numbers will move robot forward, others will slow its progress.

MACER ProgramMACER Program• Can be used in a contest to race CCRs to a wall.

• Simple math problems are displayed. Enter correct answers to move the robot forward.

More ExtensionsMore Extensions

• Laser Altimeter• Crawler Transporter• Mission Patches and Demos

Tour of Educational SiteJust For Kids

Tour of Educational SiteJust For Kids

http://phoenix.lpl.arizona.edu/kids.php

Mars for KidsWeb Tour

Mars for KidsWeb Tour

http://marsprogram.jpl.nasa.gov/participate/funzone/

Mars for EducatorsWeb Tour

Mars for EducatorsWeb Tour

http://marsrover.nasa.gov/classroom/

Fully participate in seven Live Web Seminars and complete the survey on the Virtual Campus for each and earn one CEU...complete fourteen and earn two CEUs.

Live Web Seminar must be completed between July 15 ‐ June 30.

CEU eligibility will be evaluated in December and June of each year, and CEU certificates will be issued in January and July.

Continuing Education Credits

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Thank You!Thank You!http://explorerschools.nasa.gov

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http://learningcenter.nsta.org

National Science Teachers AssociationDr. Francis Q. Eberle, Executive Director

Zipporah Miller, Associate Executive Director Conferences and Programs

Al Byers, Assistant Executive Director e-Learning

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NSTA Web SeminarsPaul Tingler, Director

Jeff Layman, Technical CoordinatorBrynn Slate, Program Coordinator