Первые шаги – robot-help.ru
- Информация о материале
- Категория: Первые шаги
- Просмотров: 192600
Рейтинг: 2 / 5
Содержание урока Введение: 1.1. Что в наборе? Классификация деталей, крепление деталей между собой, главный блок, моторы, датчики 1.2. Собираем робота, с помощью которого будем изучать данный курс 1.3. Знакомство со средой программирования 1.4. Наша первая программа!
Введение:
Задача данного курса – познакомить вас с конструктором Lego mindstorms. Научить собирать базовые конструкции роботов, программировать их под определенные задачи, разобрать с вами базовые решения наиболее распространенных задач-соревнований.
Курс рассчитан на делающих первые шаги в мир робототехники с помощью конструктора Lego mindstorms.
- Информация о материале
- Категория: Первые шаги
- Просмотров: 302059
Рейтинг: 4 / 5
Содержание урока Введение: 2.1. Палитры программирования и программные блоки 2.2. Зеленая палитра – блоки действия 2.3. Прямолинейное движение, повороты, разворот на месте остановка 2.4. Экран, звук, индикатор состояния модуля
Введение:
На втором занятии мы детальнее познакомимся со средой программирования и подробно изучим команды, задающие движение нашему роботу-тележке, собранному на первом занятии. Итак, давайте запустим среду программирования Lego mindstorms EV3, загрузим наш проект lessons.ev3, созданный ранее и добавим в проект новую программу – lesson-2-1. Программу можно добавить двумя способами:
- Выбрать команду “Файл”-“Добавить программу” (Ctrl+N).
- Нажать “+” на вкладке программ.
- Информация о материале
- Категория: Первые шаги
- Просмотров: 130253
Рейтинг: 4 / 5
Содержание урока Введение: 3.1. Красная палитра – операции с данными 3.2. Числовые значения. Блок “Константа”, блок “Переменная” 3.3. Блок математика, блок округление 3.4. Примеры выполнения вычислений в программе
Введение:
Наше третье занятие мы посвятим изучению вычислительных возможностей модуля EV3 и разберем примеры практических решений задач на вычисление траектории движения. Снова запускаем среду программирования Lego mindstorms EV3, загружаем наш проект lessons.ev3 и добавляем в проект новую программу – lesson-3-4. Добавлять новую программу в проект мы научились с вами на предыдущем уроке.
- Информация о материале
- Категория: Первые шаги
- Просмотров: 119088
Содержание урока Введение: 4.1. Изучаем первый датчик – датчик касания 4.2. Оранжевая палитра – Управление операторами 4.3. Оранжевая палитра, программный блок “Ожидание”
Введение:
В состав конструктора Lego mindstorms EV3 входят различные датчики. Главная задача датчиков – представлять информацию из внешней среды модулю EV3, а задача программиста – научиться получать и обрабатывать эту информацию, подавая необходимые команды моторам робота. На протяжении ряда уроков мы будем последовательно знакомиться со всеми датчиками, входящими и в домашний, и в образовательный наборы, научимся взаимодействовать с ними и решать наиболее распространенные задачи управления роботом.
- Информация о материале
- Просмотров: 168544
Рейтинг: 4 / 5
Содержание урока Введение: 5.1. Изучаем второй датчик – датчик цвета 5.2. Датчик цвета. Режим “Цвет” 5.3. Оранжевая палитра, программный блок “Переключатель” 5.4. Оранжевая палитра, программный блок “Прерывание цикла”
Введение:
На этом уроке мы продолжаем знакомство с датчиками набора Lego mindstorms EV3. На очереди – датчик цвета, очень важный и полезный датчик! В большинстве конструкций он является, тем, чем у человека являются глаза. Поэтому изучению датчика цвета мы посвятим два последовательных урока, но в дальнейшем курсе еще вернемся к его изучению и использованию.
Lego Mindstorms EV3: описание и видео
LEGO Mindstorms Education EV3 – это конструкторский набор программируемой робототехники, который дает возможность создавать и управлять собственными роботами LEGO.
Этот набор, несомненно, вызовет интерес у учащихся, вдохновит их на совместное обсуждение реальных задач и поиск творческого решения, которые затем можно будет воплотить в жизнь, построив и протестировав робота, используя набор моторов, датчиков и строительных элементов LEGO. Использование конструктора при изучении информатики, физики, математики, технологии делает процесс обучения увлекательным, наглядным, повышает мотивацию к решению сложных задач.
Набор LEGO Mindstorms Education EV3 поставляется в удобной коробке, идеальной для хранения элементов и использования в классе. Программное обеспечение и зарядное устройство продаются отдельно.
Робототехническая платформа Lego Mindstorms EV3 была разработана, как и предыдущая модель конструктора LEGO Mindstorms NXT, для двух разных целевых аудиторий: для домашнего пользования (дети и энтузиасты-любители) – Lego Mindstorms Home Edition EV3 (31313) и в образовательных учреждениях (ученики и преподаватели) – LEGO Mindstorms Education EV3 (45544). LEGO разработала базовый набор для каждой группы, а также несколько дополнительных наборов. Однако не существует четкой границы между домашними пользователями и пользователями учебных заведений, можно прекрасно использовать Образовательную версию дома, и Домашнюю версию в школе. Подробно про сравнение наборов можно посмотреть – здесь.
Наборы LEGO Mindstorms Education EV3 обладают широчайшим учебным потенциалом и могут быть использованы на большинстве технических предметах для повышения эффективности учебного процесса и уровня мотивации обучающихся.
- Информатика и программирование. Изучение ключевых принципов программирования, развитие алгоритмического мышления, создание и отладка сложных программ по управлению моделями.
- Технология и проектирование. Исследование новейших технологических решений и технологий с помощью создания их аналогов в виде рабочих моделей роботов, изучение ключевых принципов проектирования, прототипирования и моделирования.
- Физика. Подтверждение гипотез опытным путем, проведения опытов, всесторонний анализ полученных данных, включая анализ прогнозированных данных, изучение концептов механики, оптики, термодинамики, магнитных явлений, принципов радиосвязи.
- Математика. Измерение времени, скорости, ускорения и расстояний, работа с переменными, случайными и пороговыми величинами, изучение геометрических, тригонометрических концепций.
- Язык и грамотность. Развитие навыков описания процессов и технологий в повествовательной форме, их объяснения и интерпретирования, освоение навыка построения вербальных моделей различных систем и концепций.
Сердцем набора является программируемый интеллектуальный микрокомпьютер EV3, контролирующий работу моторов и датчиков. Он также поддерживает беспроводные протоколы связи Wi-Fi и Bluetooth. Базовый набор EV3 включают в себя:
- Микрокомпьютер EV3
- Автоматически определяет и управляет датчиками и моторами.
- Воспроизводит звуки и изображения, имеет встроенные светодиоды с возможностью управления.
- Возможность программирования и регистрации данных непосредственно на микрокомпьютере EV3.
- Встроенный Bluetooth контроллер.
- Поддержка Wi-Fi.
- Аккумуляторная батарея для микрокомпьютера EV3.
Большой серво мотор EV3, в наборе их два, предназначен для нового микрокомпьютера Mindstorms EV3. Встроенный датчик вращения производит измерения с точностью до одного градуса. С помощью этого датчика мотор можно присоединить к другим моторам, что позволит роботу передвигаться с постоянной скоростью. Помимо этого, датчик вращения можно использовать и во время проведения разных экспериментов с целью точного считывания данных о скорости и расстоянии.
Средний серво мотор для роботов LEGO Mindstorms EV3 лучше всего подходит для выполнения задач, при которых размер робота, быстрота отклика и его скорость важнее грузоподъемности. Точность измерения встроенным датчиком мотора составляет один градус. Идентификация устройств программным обеспечением EV3 происходит автоматически.
С помощью цифрового ультразвукового датчика EV3, который генерирует звуковые волны и фиксирует их отражение от объектов, можно измерять расстояние до объектов. Более того, испуская одиночные волны, его можно использовать в режиме сонара для определения наличия объектов. Также датчик улавливает звуковые волны, выступающие в качестве триггеров для запуска программ. Например, можно использовать датчик с целью построения системы мониторинга трафика, а также измерения расстояния между автомобилями.
Цифровой датчик цвета микрокомпьютера LEGO Mindstorms EV3 может определить восемь разных цветов. Кроме того, его можно использовать в качестве датчика освещенности. Используя такой датчик, пользователь получает возможность построить роботов-сортировщиков, которые в процессе сортировки используют цветовые индикаторы. Экспериментируя со световым отражением разных цветов, вы можете возыметь глубокое понимание технологии, которая широко используется в процессе переработки отходов, а также производстве упаковок в сельском хозяйстве.
С помощью гироскопического цифрового датчика LEGO Mindstorms EV3 можно измерять движение вращения робота и улавливать малейшие изменения в его положении и движении. Этот датчик позволяет легко измерять углы (точность режима измерения углов +/- 3 градуса), создать балансирующего робота, а также исследовать технологии, используемые, как в игровых контроллерах, так и в настоящих навигационных системах.
Аналоговый датчик касаний для LEGO Mindstorms EV3 является простым, но в то же время высокоточным инструментом, определяющим, нажата его кнопка или нет. Кроме того, он может определять количество как одиночных, так и множественных нажатий. Ученикам он пригодится для построения систем контроля запуска/остановки либо для создания роботов, которые способны выбраться из лабиринта. Все это позволяет глубоко понять технологии, используемые в кухонных устройствах, компьютерных клавиатурах и в цифровых музыкальных инструментах.
Кроме того, Базовый набор LEGO Mindstorms Education EV3 также включает 2 пластиковых лотка для хранения и сортировки деталей, и 541 тщательно подобранных элементов LEGO Technic.
Интерфейс микрокомпьютера EV3
Микрокомпьютер EV3 – это сердце роботов LEGO Mindstorms Education EV3. Используйте дисплей и 6 кнопок, расположенных на лицевой стороне микрокомпьютера, чтобы перемещаться по четырем основным экранам интерфейса системы, которые предоставят вам доступ к разнообразию функций микрокомпьютера EV3. Это может быть и простой запуск программ из памяти, так и возможность создания программы с помощью интерфейса микрокомпьютера.
Запуск программ. Запускайте недавно загруженные с настольного ПК программы.
Менеджер файлов. Доступ и управление всеми файлами, хранящимися в памяти микрокомпьютера, а также на карте памяти.
Приложения микрокомпьютера. Пять предустановленных приложений: менеджер портов, управление моторами, ИК интерфейс, программирование с помощью интерфейса микрокомпьютера и программа по регистрации данных.
Настройки. Настраивайте основные функции микрокомпьютера EV3.
LEGO Mindstoms Education EV3 создан для применения при работе в классе:
- Прочная пластиковая коробка обеспечивает надежное хранение деталей наборов EV3.
- Сортировочный лоток поможет оптимизировать процесс конструирования и обеспечить правильный порядок хранения деталей.
- Перезаряжаемая аккумуляторная батарея обеспечивает продолжительную автономную работу, снимая необходимость постоянно тратить бюджет на покупку одноразовых батареек.
- С помощью некоторых новых элементов, например нового колеса-шарнира, удалось значительно сократить время, затрачиваемое на сборку базовых моделей (по сравнению с предыдущей версией конструктора).
Конструировать роботов – это увлекательное занятие, однако главное в робототехнике – «вдохнуть в них жизнь», заставить их двигаться и выполнять задачи.Вы обнаружите, что программное обеспечение LEGO Mindstoms Education EV3 – это:
- Наглядное и интуитивно понятное введение в программирование.
- Полезный комплексный инструмент журналирования данных.
- Электронная тетрадь, в которой содержатся инструкции и регистрируются полученные результаты.
- Естественная возможность вдохновить и проявить интерес в областях науки, техники, конструирования и математики.
В процессе установки программного обеспечения выбирается необходимая версия – для учителя или для ученика. В версии для учителя содержится дополнительная информация и ресурсы, которые могут быть полезны на уроке и в других ситуациях обучения. Также вы будете иметь расширенные возможности редактора контента для доступа, создания и управления контентом, используемым для обучения, например возможность, делать программы недоступными для учащихся.
Программное обеспечение LEGO Mindstoms Education EV3 основано на LabVIEW, графическом языке программирования, которым пользуются ученые и инженеры по всему миру. Оно оптимизировано для работы на уроках и учитывает все последние тенденции в создании интуитивно понятных интерфейсов пользователя. Программное обеспечение обеспечивает интуитивное визуальное программирование с помощью графических программных блоков, позволяет создавать. В помощь учителю программное обеспечение содержит полное руководство пользователя и другие дополнительные материалы.
Программное обеспечение EV3 можно использовать, как мощный инструмент для научных исследований. Ученики могут использовать его для создания прогнозов, сбора, анализа и управления данными во время проведения экспериментов.
В программное обеспечение встроен редактор контента педагога, который даёт возможность редактировать весь, предоставляемый в рамках ПО EV3, контент адаптируя его под свои цели и задачи разрабатываемых учебных курсов. Также можно создавать и добавлять свои собственные учебные материалы.
В версию ПО для учеников встроены электронные тетради в которых, учащиеся смогут фиксировать свои успехи с помощью добавления текстовых комментариев, изображений, звуковых файлов и видео контента, они превращают простое задание в творческую проектную работу. Электронные тетради дают множество возможностей для создания потрясающих отчетов о созданных проектах, документов и презентаций существующих работ. Благодаря электронным тетрадям каждый ученик сможет легко создать свое портфолио для демонстрации коллегам, преподавателям или родителям. Электронные тетради также позволяют упростить процесс проверки выполнения и оценки работ учеников.
Используя конструкторы LEGO Mindstoms Education EV3, ученики получат возможность мыслить, как настоящие ученые и инженеры. Создав команду из подготовленных учеников, можно принимать участие в различных соревнованиях по робототехнике, в том числе и в самых крупных во «Всемирной Олимпиаде роботов» WRO или в лиге FIRST LEGO League.
Ресурсный набор LEGO Mindstorms Education EV3 (45560)
Это набор содержит множество дополнительных элементов и является идеальным дополнением для Базового набора Lego Mindstorms Education EV3. В него входят более 800 деталей, которых нет в Базовом наборе, в том числе специальных элементов, например, шестерни, большие поворотные элементы, элементы для персонализации роботов и другие уникальные строительные элементы. Набор поставляется в большой и удобной пластиковой коробке. Ресурсный набор позволит вам построить более сложных и функциональных роботов.
Дополнительный набор «Космические проекты» LEGO Mindstoms Education EV3 (45570)
«Космические проекты» – это более 30 академических часов занятий, основное тематическое и три тренировочных поля, а также все необходимые кубики и детали LEGO для сборки требуемых для выполнения миссий и проектов моделей. Комплект заданий «Космические проекты» (2005574) продаётся отдельно
Этот набор создан специально для увлекательного и легкого ознакомления учеников с робототехникой, физикой, информатикой, программированием, математикой и, конечно же, технологией. Ученики будут работать по одной из самых актуальных тем нашего времени – путешествие и жизнь на Марсе.
С помощью Дополнительного набора «Космические проекты» EV3, а также Комплекта заданий к нему, ученики превратятся в настоящих ученых и инженеров, выполняя миссии и проекты, которые помогут им усовершенствовать свои навыки критического мышления, поиска альтернативных методов решения открытых задач, социально-коммуникативные навыки. Кроме того, вы сможете предложить им поработать над ключевыми проблемами, стоящими перед современной космонавтикой, выполняя специальные миссии, разработанные специалистами NASA и Роскосмоса.
Комплект заданий «Инженерные проекты» LEGO Mindstoms Education EV3 (2005544)
Созданный специально для EV3 Комплект заданий «Инженерные проекты» – это 30-часовой пакет учебных материалов, включающий в себя задания для работы в классе по решению проблем с открытым решением, которые делают изучения естествознания, технологии, конструирования и математики невероятно увлекательными. Комплект заданий поставляется в цифровом виде и устанавливается на ПК, становясь частью программного окружения EV3. Учебные материалы состоят из трех основных разделов, а каждый из которых включает 5 проектных работ, в общей сложности 15 проектных работ.
Структура заданий из Комплекта заданий «Инженерные проекты» повторяет процессы и учитывает стандарты проведения проектных работ, которые используются настоящими инженерами, работающими в различных отраслях промышленности. Каждый проект начинается с краткого объяснения задания. Ученикам демонстрируется видео, показывающие реально существующих роботов в действии. А затем ребята строят, программируют, тестируют, а потом и обсуждают свои собственные проекты. На протяжении всего процесса ученики получают знания по естествознанию, технологии, конструированию и математике. Таким образом, структура заданий этого набора способствует развитию навыков обучения 21-го века, включая коммуникативные навыки и навыки решения сложных задач.
LEGO прекращает выпуск линейки продуктов Mindstorms
Прослушать эту статью |
Новость о том, что LEGO прекратила выпуск линейки продуктов Mindstorms, горько для меня. Я купил своей дочери набор LEGO Mindstorms на Рождество в 2000 году, когда ей было всего три года. Моя тетя, приехавшая в город на праздники, обвинила меня в том, что я купила его для себя.
Виновен.
Тем не менее, мы с дочерью получили массу удовольствия, собирая движущиеся вещи с этим первоначальным набором LEGO RCX Mindstorms, даже несмотря на то, что в то время моя дочь не знала, как программировать робота.
Перенесемся в 2013 год. Я вызвался стать наставником и создать ПЕРВУЮ команду LEGO League в начальной школе моего сына. Моя страсть ко всему, что связано с FIRST, только возросла за десять лет, прошедших с той первой команды.
Это то, что возродило мою страсть к робототехнике, вдохновило меня на то, чтобы в 2014 году возглавить группу разработчиков мобильных роботов в Adept Technology (теперь OMRON), а также вдохновило меня на создание публикации The Mobile Robot Guide в 2018 году.
Так что да, LEGO Mindstorms оказала большое влияние на мою карьеру и мою страсть к мобильным роботам. Один из основателей нашей первоначальной команды FIRST Tech Challenge недавно окончил Йельский университет со степенью в области компьютерных наук и начал свою карьеру в команде инженеров восприятия в Skydio Drones.
Я горжусь тем, что вдохновил более сотни детей в нашем сообществе задуматься о карьере в области, связанной с STEM, благодаря азарту соревновательной робототехники.
Увы, не все потеряно. В то время как LEGO решила отказаться от бренда LEGO Mindstorms, набор LEGO Spike Essentials Kit теперь является центральным элементом соревнований FIRST LEGO League, хотя любой из ранее выпущенных компонентов Mindstorms разрешен для участия в соревнованиях.
LEGO Education SPIKE Essential привлекает учащихся начальной школы к практическому обучению в STEAM. | Фото: LEGO
«Мозг» LEGO SPIKE немного меньше, чем мозг Mindstorms EV3. Оба используют одно и то же программное обеспечение, а двигатели и энкодеры имеют одинаковую мощность и разрешение. Большая разница заключается в том, что двигатели и датчики комплектов SPIKE имеют более прямоугольную форму, чем в более ранних моделях Mindstorm. Эта функция позволяет создавать гораздо более компактных роботов с помощью SPIKE, чем с наборами Mindstorms предыдущих поколений.
Система Lego Mindstorms имеет три поколения. Система изобретений робототехники, выпущенная в 1998 году, была первой. Следующее поколение, названное Mindstorms NXT, было выпущено в 2006 году. За ним последовал Mindstorms EV3, выпущенный в 2013 году. В каждом поколении Mindstorms было несколько розничных и образовательных комплектов.
Когда она вышла в 1998 году, первая система изобретений робототехники использовала программируемый блок RCX (Robotic Command eXplorers). Его можно запрограммировать с помощью RCX или ROBOLAB на основе LabVIEW. Программное обеспечение Криса Роджерса из Университета Тафтса было продано компанией National Instruments. RCX имел 32 КБ ОЗУ и работал на частоте 16 МГц. Кирпич поставляется с двумя двигателями, двумя датчиками касания и одним датчиком освещенности.
В наборе LEGO NXT следующего поколения было три серводвигателя и один датчик света, звука, расстояния и прикосновения. В NXT 2.0 был добавлен еще один сенсорный датчик. Блок NXT имел 64 КБ ОЗУ и работал на частоте 48 МГц. ROBOLAB был в наборе для обучения, а NXT-G был в розничном наборе.
Linux — основная операционная система последнего поколения блоков LEGO EV3. Он включал процессор с тактовой частотой 300 МГц, 64 МБ ОЗУ и 16 МБ флэш-памяти. Он смог подключиться к Wi-Fi, Bluetooth, USB и Micro SD. Учебный набор работал на LabView и имел два больших двигателя, один средний двигатель, два датчика касания, один датчик цвета, один гироскопический датчик и один ультразвуковой датчик.
Если у вас есть какой-либо из этих оригинальных наборов Mindstorms, существует активный вторичный рынок на Ebay, а также другие службы по продаже кубиков LEGO для бывших в употреблении предметов LEGO. Или вы можете просто оставить их для внуков, как я делаю.
Управление роботом LEGO MINDSTORMS EV3 с помощью устройства Apple iOS – Пример MATLAB и Simulink
Основное содержимое
Открытая модель
В этом примере показано, как использовать данные датчика акселерометра устройства Apple iOS для управления движением робота LEGO® MINDSTORMS® EV3.
Введение
Устройства Apple iOS обеспечивают беспроводное подключение и графический интерфейс пользователя. LEGO MINDSTORMS EV3 — это программируемый конструктор робототехники. Модуль EV3 — это программируемый интеллектуальный модуль, который действует как мозг вашего робота, управляет двигателями и датчиками, а также обеспечивает беспроводную связь через Wi-Fi и Bluetooth. В этом примере вы узнаете, как управлять роботом EV3 с помощью устройства Apple iOS, подключив их по беспроводной сети.
В этом примере представлены две модели Simulink
Модель iOS В этой модели вы считываете данные датчика акселерометра устройства Apple iOS и используете данные ускорения для определения скорости двигателя робота EV3. Между устройством Apple iOS и роботом EV3 устанавливается сетевое соединение для обмена данными. Если информация о расстоянии, полученная от EV3, составляет менее 10 см, устройство Apple iOS подает звуковой сигнал.
Модель LEGO MINDSTORMS EV3 В этой модели скорость левого и правого двигателя, полученная от устройства Apple iOS, используется для привода двигателей робота EV3. Расстояние до препятствия перед роботом EV3, измеренное ультразвуковым датчиком, отправляется на устройство Apple iOS.
С помощью этих моделей вы:
Настроите сетевое соединение между устройством Apple iOS и роботом EV3
Настройте и запустите модель Simulink для устройства Apple iOS для отправки и получения TCP/ IP-пакеты к роботу EV3.
Настройте и запустите модель Simulink для робота EV3 для получения и отправки пакетов TCP/IP с устройства Apple iOS.
Предварительные условия
Необходимое оборудование
iPhone, iPod или iPad
Блок EV3
Два больших двигателя EV3
Ультразвуковой датчик EV3 90 006
Ключ Wi-Fi EV3
Принцип работы системы управления движением робота
Данные об ускорении устройства Apple iOS используются для управления движением робота.
Из данных акселерометра можно математически определить значение шага и сверните для данной позиции устройства Apple iOS. Затем вы можете сопоставить движение по тангажу и крену устройства Apple iOS с движением робота EV3. Шаг представляет собой прямое и обратное движение двигателя. Бросок представляет собой боковое движение робота.
В предоставленной модели Android блок MATLAB Function моделирует математические уравнения, необходимые для преобразования значений тангажа и крена в линейную скорость двигателей.
Установлен канал связи для обмена данными между устройством Apple iOS и модулем EV3. Скорость линейного двигателя, полученная из значений тангажа и крена, отправляется по протоколу TCP/IP с устройства Apple iOS на EV3. EV3 получает эти данные и использует их в качестве входных данных для управления двумя двигателями.
Задание 1. Сборка робота LEGO MINDSTORMS EV3
1. Собери двухколесного робота. Вы можете собрать робота, подобного тому, который описан в печатных инструкциях по сборке в базовом наборе для обучения, или как показано здесь.
2. Подключите ультразвуковой датчик к порту 1 модуля EV3. Поместите датчик перед роботом, как показано на рисунке.
Задача 2. Настройка и запуск моделей на устройстве Apple iOS и роботе LEGO MINDSTORMS EV3
1. Откройте модель iOS .
2. Дважды щелкните блок TCP/IP Send и измените удаленный адрес на IP-адрес EV3.
3. Откройте модель LEGO MINDSTORMS EV3 .
4. Дважды щелкните блок TCP/IP Send и измените удаленный адрес на IP-адрес устройства Apple iOS.
5. В модели iOS нажмите Разверните на оборудовании , чтобы запустить эту модель на устройстве Apple iOS.
6. В модели EV3 нажмите Развернуть на оборудовании , чтобы запустить эту модель на вашем оборудовании EV3.
7.