Управляемые лего роботы. Mindstorm EV3 – робот от LEGO, управляемый мобильным телефоном

1.1 Что такое LEGO® MINDSTORMS®?

LEGO MINDSTORMS - это конструкторский набор программируемой робототехники, который даёт тебе возможность создавать собственных роботов LEGO и управлять ими. Новый набор LEGO MINDSTORMS EV3 содержит всё, что нужно для создания любого из 17 роботов, которые ходят, говорят, двигаются и делают всё, что ты хочешь. В комплект EV3 входит программное обеспечение и бесплатные приложения, позволяющие строить, программировать и управлять роботами с помощью ПК, Mac, планшета или смартфона.

1.3 Что такое интеллектуальный модуль EV3?

Модуль EV3 - это программируемый интеллектуальный модуль, который, будучи мозгом робота, управляет моторами и датчиками, чтобы заставить его двигаться, ходить, говорить, а также обеспечивает беспроводную связь через Wi-Fi и Bluetooth.

2.1 Что входит в набор LEGO® MINDSTORMS® EV3?

Инструкции по сборке первого робота, TRACK3R
Соединительные кабели
1 USB-кабель
Детали LEGO Technic: 594 детали
1 модуль EV3
2 больших интерактивных сервомотора
1 средний интерактивный сервомотор
1 датчик касания
1 датчик цвета
1 инфракрасный датчик
1 инфракрасный маяк

2.2 Доступны ли инструкции по сборке в формате PDF?

2.3 Сколько роботов можно собрать, используя набор LEGO MINDSTORMS EV3 (31313)?

Сразу&ndash можно собрать пять моделей - инструкции по сборке вместе с сопровождающими программами содержатся в программном обеспечении EV3. Кроме того, существуют еще 12 дополнительных роботов, созданных нашими фанатами, информацию о которых можно получить через меню EV3 Software Lobby или через веб-сайт&ndash- все 12 моделей можно собрать, используя детали из набора LEGO® MINDSTORMS® EV3 (31313).

3.1 Можно ли использовать программное обеспечение LEGO® MINDSTORMS® EV3 Home Edition как на платформе Macintosh, так и на PC?

Да. Для программирования модулей LEGO MINDSTORMS EV3 программное обеспечение EV3 можно использовать как на платформе Macintosh, так и на платформе PC..

3.3 На каких языках доступно программное обеспечение LEGO® MINDSTORMS® EV3 Home Edition?

Вы можете бесплатно загрузить программное обеспечение пользователя EV3 с сайта сайт/mindstorms на следующих языках:

• Китайский (Упрощенный)
• Датский
• Голландский
• Английский (США)
• Французский
• Немецкий
• Японский
• Корейский
• Русский
• Испанский (ESSA)

3.4 Имеется ли руководство пользователя для программного обеспечения EV3?

Да. Руководство пользователя доступно для загрузки в формате pdf’с сайта сайт/mindstorms

3.5 На каких языках существует руководство пользователя по программному обеспечению EV3?

Вы можете загрузить руководство пользователя EV3 с сайта сайт/mindstorms на следующих языках:

• Чешский
• Китайский (упрощенный)
• Датский
• Голландский
• Английский (США)
• Эстонский
• Финский
• Французский
• Немецкий
• Венгерский
• Итальянский
• Японский
• Корейский
• Латвийский
• Литовский
• Норвежский
• Польский
• Португальский
• Румынский
• Русский
• Словацкий
• Испанский (ESSA)
• Шведский
• Украинский

3.6 Существует ли возможность программирования на самом модуле EV3?

Да. Мы продолжили работу и усовершенствовали программное приложение модуля для модуля LEGO® MINDSTORMS® EV3 . Вы с легкостью можете программировать основные задачи на модуле EV3. Все программы модуля EV3 могут быть загружены в программное обеспечение LEGO MINDSTORMS EV3 Home Edition для дальнейшего расширенного программирования.

3.7 Существуют ли инструменты для создания моих собственных программируемых блоков для программного обеспечения LEGO® MINDSTORMS® EV3 Home Edition?

Да. Для большинства пользователей этот инструмент называется «Мои Блоки» (MyBlocks), и он уже встроен в стандартное программное обеспечение EV3. Для людей, создающих свои собственные аппаратные средства, предоставляется комплект разработчика программного обеспечения.

3.8 Могу ли я запрограммировать модуль LEGO® MINDSTORMS® EV3, используя программное обеспечение NXT?

Нет. В программном обеспечении NXT нет возможности программировать модуль EV3.

3.9 Будет ли доступен справочный материал в формате pdf, в котором показано, как выполнять программирование на модуле EV3, а также использовать программное обеспечение LEGO® MINDSTORMS® EV3 Home Edition?

Существует руководство пользователя в формате pdf, в котором содержится краткая информация о приложении для прямого программирования модуля EV3, и о том, как создавать программу. Для помощи в первых шагах программирования EV3, в разделе программного обеспечения есть два видеоролика с кратким руководством.

3.10 Совместимо ли программное обеспечение LEGO® MINDSTORMS® EV3 Home Edition с прежними версиями аппаратных средств NXT?

Да. Вы можете программировать интеллектуальный модуль NXT, используя новое программное обеспечение LEGO MINDSTORMS EV3 Home Edition. Модуль NXT поддерживает не все функции программного обеспечения.

3.11 Будет ли ПО LEGO® MINDSTORMS® EV3 работать на планшете?

Да и нет. Бесплатное приложение EV3 Programmer, которое можно загрузить через App Store и Google Play, позволяет программировать роботов с помощью планшета через Bluetooth. По сравнению с программным обеспечением для ПК и Mac, данное приложение намного проще в использовании и не предусматривает более сложных программных функций, блоков данных и вычислений. Приложение EV3 Programmer рекомендовано для новичков в LEGO MINDSTORMS или для тех, кто хочет иметь возможность программировать своих роботов, даже если стационарного ПК или Mac нет под рукой. Для завершения установки программного обеспечения EV3 необходимо установить программу LEGO MINDSTORMS EV3 на ПК или Mac. В настоящее время данная версия программного обеспечения недоступна для планшетов.

3.12 Помимо программного обеспечения EV3, какие платформы программирования можно использовать для программирования модулей LEGO® MINDSTORMS® EV3?

Кроме программного обеспечения EV3, вы также можете использовать LabVIEW и RobotC. Программное обеспечение EV3 - это открытая платформа, и мы ожидаем, что сообщество MINDSTORMS будет использовать дополнительные языки, такие как JAVA.

3.13 Какие новые возможности добавлены в программное обеспечение LEGO® MINDSTORMS® EV3 Home Edition по сравнению с NXT?

В программном обеспечении EV3 есть много новых функций и усовершенствований по сравнению с программным обеспечением NXT. Вот наиболее заметные из них: Главная страница

• Новый дизайн для удобного для перемещения по контенту, включая доступ к файлам проекта для пяти героев-роботов EV3: TRACK3R, SPIK3R, R3PTAR, GRIPP3R и EV3RSTORM, а также прямые ссылки на 12 бонусных роботов, созданных фанатами.

Редактор контента

• Контент можно редактировать непосредственно внутри программного обеспечения, что позволяет выполнять настройку существующих проектов или создавать новые проекты с нуля.

Более тесная связь между модулем EV3 и средой программирования

• Страница аппаратных средств позволяет отслеживать их состояние и значения.
• Элементы аппаратных средств автоматически распознаются благодаря поддержке автоматической идентификации.
• Настройка Bluetooth упрощается благодаря средствам адаптации USB к Bluetooth.

Средства отладки теперь являются частью среды программирования.

• Важная информация о выполнении программы
• Программные блоки будут отображать предупредительный знак, если обнаруженное аппаратное средство, отличается от требуемого.
• Зонды позволяют видеть прохождение числовых значений по шинам данных.

Новые возможности программных блоков’:

• Простое линейное программирование путем стыкования блоков (больше не нужно использовать луч).
• Параметры блоков настраиваются непосредственно на блоках.
• Читайте запрограммированную последовательность непосредственно на блоках.
• Усовершенствованные шины последовательности действий упрощают отображение структуры программы и создают параллельное выполнение.
• “Была добавлена функция Ожидание изменения” (Wait for change), которая позволяет легко создавать роботов, действующих в зависимости от окружающей обстановки и не ждущих изменения пороговой величины, реализуемого путем сравнения измеренных значений.
• Усовершенствованы шины данных, добавлена функция приведения данных, упрощающая преобразование типов данных.
• Массивы интегрированы в стандартные блоки.
• Стало возможным прерывание цикла, что позволяет создавать усовершенствованные механизмы управления состоянием.

3.14 Что представляет собой редактор контента в программном обеспечении EV3?

Редактор контента позволяет редактировать, адаптировать и настраивать проекты &mdash - или же создавать свои собственные новые с нуля. Вы можете использовать редактор контента для изменения своих проектов, вставляя в них текст, изображения, видеоролики и звук.

3.15 Будет ли редактор контента поддерживать файлы.MOV и.AVI?

Редактор контента поддерживает следующие форматы файлов, за исключением.AVI:
Изображение: JPG, PNG
Видео: MP4, ASF, WMV, MOV
Звук: MP3, WMA

3.16 Как обновлять программное обеспечение EV3?

Из пункта «Справка» в верхней строке меню программного обеспечения EV3 вы можете включить в программном обеспечении EV3 функцию автоматической проверки наличия обновлений. После выбора опции «Проверять наличие обновлений ПО» появится флажок, и программное обеспечение EV3 будет регулярно проверять наличие обновлений. (Для этого требуется подключение к Интернету.) Если имеется соответствующее обновление, программное обеспечение EV3 уведомит вас об этом.. После загрузки вы можете установить обновление.

4.1 Для чего может использоваться связь по Bluetooth в модуле LEGO® MINDSTORMS® EV3?

Технология Bluetooth обеспечивает связь с программным обеспечением EV3 или связь между модулями EV3. Для работы приложений EV3 Programmer и EV3 Commander необходимо подключить планшет к роботу посредством Bluetooth.

4.2 Зачем использовать USB-кабель для подключения модуля LEGO® MINDSTORMS® EV3 к компьютеру, если существует возможность связи по Bluetooth?

USB-подключение более быстрое, кроме того, в некоторых компьютерах модуль Bluetooth отсутствует.

4.3 Могут ли модули LEGO® MINDSTORMS® EV3 подключаться шлейфом по Bluetooth?

4.4 В чем разница между Wi-Fi и Bluetooth?

Wi-Fi и Bluetooth предназначены для разных целей. Bluetooth - это связь между двумя устройствами, действующая на близком расстоянии. Wi-Fi- это сетевая связь в более широком диапазоне, для нее требуется точка доступа Wi-Fi&ndash, маршрутизатор, и она потребляет больше мощности батарей, чем Bluetooth.

4.5 Что означает надпись “made for iPod, iPhone and iPad”?

Связь Bluetooth на модуле EV3 поддерживает тот же протокол, который используют устройства iOS, - например, вы можете осуществлять связь с iPod, iPhone и iPad. (В модуле NXT этой возможности нет.)

5.1 Для чего может использоваться Wi-Fi с модулем LEGO® MINDSTORMS® EV3?

Функция Wi-Fi может использоваться для связи модуля EV3 с программным обеспечением EV3. Адаптер Wi-Fi должен быть подключен к USB-порту модуля EV3. (Адаптер Wi-Fi не входит в комплект продукта.)

Да. С интеллектуальным модулем EV3 в качестве Wi-Fi-адаптера рекомендуется использовать беспроводной адаптер NETGEAR N150 (WNA1100) и адаптер EDIMAX EW-7811UN.

5.3 Зачем использовать USB-кабель для подключения модуля LEGO® MINDSTORMS® EV3 к компьютеру, если существует возможность связи по Wi-Fi?

USB-подключение более быстрое. Батарея будет работать дольше, если подключение по Wi-Fi отключено.

5.4 Могут ли модули LEGO® MINDSTORMS® EV3 подключаться шлейфом через Bluetooth?

Нет. При подключении шлейфом для подключения модулей EV3 используется USB-кабель.

5.5 Нужен ли маршрутизатор?

Да. Если вы хотите использовать Wi-Fi, то вам потребуется маршрутизатор.

5.6 Wi-Fi лучше, чем Bluetooth?

Wi-Fi и Bluetooth предназначены для разных целей. Bluetooth - это связь между двумя устройствами, действующая на близком расстоянии. Wi-Fi - это сетевая связь в более широком диапазоне, и она потребляет больше мощности батарей, чем Bluetooth.

6.1 Какие датчики LEGO для LEGO® MINDSTORMS® EV3 существуют?

В набор LEGO MINDSTORMS EV3 (31313) входят следующие датчики:

• 1 Датчик касания
• 1 Датчик цвета
• 1 ИК-датчик
• 1 ИК-маяк

Датчики, перечисленные ниже можно приобрести дополнительно в онлайн-магазине сайт:

• Гироскопический датчик
• Ультразвуковой датчик, а также другие датчики сторонних производителей.

6.2 Чем отличаются датчики LEGO® MINDSTORMS® EV3 от датчиков NXT?

Датчики LEGO MINDSTORMS EV3 - это совершенно новые датчики, которые имеют улучшенный интерфейс и рабочие характеристики, а также обеспечивают бóльшую точность по сравнению с датчиками NXT.

• Датчик цвета EV3 может обнаруживать 7 цветов (и отсутствие цвета), тогда как датчик цвета NXT может обнаруживать только 6 цветов
• Датчик цвета EV3 имеет режим отраженного света, который удаляет фоновое освещение.
• Датчики EV3 могут возвращать новые значения 1000 раз в секунду, тогда как датчики NXT возвращают новые значения только 333 раза в секунду.

6.3 Будут ли датчики LEGO® MINDSTORMS® EV3 работать с интеллектуальным модулем NXT?

Нет. Датчики LEGO MINDSTORMS EV3 являются цифровыми, и поэтому не будут работать с интеллектуальным модулем NXT.

6.4 Потребуются ли новые соединительные кабели?

Нет. Для LEGO® MINDSTORMS® EV3 используются такие же соединительные кабели RJ12, как и LEGO MINDSTORMS NXT.

6.5 Можно ли использовать датчики LEGO® MINDSTORMS® EV3 вместе с датчиками NXT?

Да. Для модуля LEGO MINDSTORMS EV3 используются такие же соединительные кабели RJ12, как и для модуля LEGO MINDSTORMS NXT.

6.6 Могут ли датчики NXT использоваться с модулем LEGO® MINDSTORMS® EV3?

Да. LEGO MINDSTORMS EV3 использует такие же элементы LEGO Technic и соединительные кабели RJ12.

7.1 Какие моторы входят в набор LEGO® MINDSTORMS® EV3?

Два больших сервомотора и один средний сервомотор.

7.2 Чем отличаются интерактивные сервомоторы LEGO® MINDSTORMS® EV3 от интерактивных сервомоторов NXT?

Характеристики большого мотора EV3 такие же, как и в NXT, однако интерфейс оптимизирован для обеспечения более быстрой сборки с бóльшими возможностями.
Средний интерактивный сервомотор - это совершенно новый мотор, обеспечивающий новые возможности.

7.3 Взаимозаменяемы ли сервомоторы LEGO® MINDSTORMS® EV3 и сервомоторы NXT?

Технически да, но большие моторы LEGO MINDSTORMS EV3 и сервомоторы NXT имеют разную конструкцию. Большие моторы LEGO MINDSTORMS EV3 предоставляют более интересный опыт конструирования.

7.4 Могут ли моторы LEGO® MINDSTORMS® EV3 и NXT использоваться вместе?

7.5 Можно ли использовать сервомоторы LEGO® MINDSTORMS® EV3 с модулем NXT?

Да. Вы можете использовать как большие сервомоторы, так и средний сервомотор с модулем NXT.

7.6 Можно ли использовать моторы с кривошипно-шатунным механизмом с модулем LEGO® MINDSTORMS® EV3?

Нет. Коннекторы не совпадают.

7.7 Что значит “подключение шлейфом”?

Подключение шлейфом - это возможность соединять до четырех модулей LEGO® MINDSTORMS® EV3 с помощью USB-кабеля, что обеспечивает наличие у вашего робота 16 выходных портов и 16 входных портов, управляемых с главного модуля LEGO MINDSTORMS EV3.

7.8 Что необходимо для подключения шлейфом?

Несколько модулей LEGO® MINDSTORMS® EV3, датчики и моторы, а также дополнительный обычный USB-кабель для LEGO MINDSTORMS EV3.

В этом разделе представлены различные Лего роботы. Начиная с Mindstorms - робота для продвинутых пользователей и даже профессионалов, заканчивая персонажами легенд: Hero Factory, Ninjago, Chima и др.

Начнём наше повествование с необычной лего игрушки – электронного интерактивного робота на базе процессора NXT 2.0! Его, с помощью инструкции, может собрать даже 10-12-летний ребёнок! LEGO Роботы mindstorms понравится не только детям, но и их родителям, так как он очень функционален и возможности его программирования поистине безграничны! Можно сконструировать свои программируемые модели!

Программирование робота очень удобно осуществлять через дружественный интерфейс программы, которую можно установить с диска! При желании, выбрать набор функций можно комбинацией клавиш на центральном блоке управления. Robot имеет очень хорошую функциональность, что достигается за счёт интерактивных сервомоторов и специальных датчиков, реагирующих на свет, звук, механические воздействия и на другие внешние раздражители!

Mindstorms может передвигаться в различном направлении, воспроизводить звуки, различать цвета, собирать кубик Рубика, брать в руки не тяжелые предметы, охранять комнату, управлять лего поездом или машиной с расстояния и многое другое! Помимо обычных датчиков, которые поставляются в начальном комплекте, можно докупить и другие различные аксессуары: различные сенсоры, переходники, моторы, аккумуляторы и многое другое, которые существенно расширят возможности Вашего лего робота!

Инструкция, которая есть на диске программного обеспечения, предлагает несколько первоначальных, несложных в сборке моделей mindstorms: Робогатор, Сортировщик цветных шариков, Сторож комнаты и некоторые другие.

Ваш ребёнок никогда не будет скучать, а учиться навыкам конструирования и программирования в игровой форме, тоже весьма познавательное занятие!

Ещё одна серия – это Фабрика Героев. Герои из серии Hero Factory являются очень колоритными существами, это гибрид человека и робота и название им – киборги! Фигурки роботов имеют подвижные руки и ноги, они держат различное оружие, которое помогает им сражаться с полчищами мутантов, которые прислуживают Огненному Лорду.

Данная серия Hero Factory является аналогом Биониклов, поэтому её с радостью воспримут поклонники мультфильмов про роботов.

Среди персонажей есть как добрые: Стормер, Фурно, Бриз и другие, так и отрицательные герои: Дриллдозер, Джетбаг, Вон Небула, которые подчиняются могущественному и злому Огненному Лорду. Попробуйте собрать всю коллекцию фигурок Фабрика Героев лего роботов и устроить своё сражение за торжество добра и справедливости!

Инфракрасный датчик входит домашнюю версию набора Lego mindstorms EV3. Это единственный датчик, который может применяться как самостоятельно, так и в паре с инфракрасным маяком, тоже являющимся частью домашнего набора. Следующие два урока мы посвятим изучению этих двух устройств, а также их взаимодействию между собой.

8.1. Изучаем инфракрасный датчик и инфракрасный маяк

(Рис. 1) в своей работе использует световые волны, невидимые человеку - инфракрасные волны* . Такие же волны используют, например, дистанционные пульты управления различной современной бытовой техникой (телевизорами, видео и музыкальными устройствами). Инфракрасный датчик в режиме "Приближение" самостоятельно посылает инфракрасные волны и, поймав отраженный сигнал, определяет наличие препятствия перед собой. Еще два режима работы инфракрасный датчик реализует в паре с инфракрасным маяком (Рис. 2) . В режиме "Удаленный" инфракрасный датчик умеет определять нажатия кнопок инфракрасного маяка, что позволяет организовать дистанционное управление роботом. В режиме "Маяк" инфракрасный маяк посылает постоянные сигналы, по которым инфракрасный датчик может определять примерное направление и удаленность маяка, что позволяет запрограммировать робота таким образом, чтобы он всегда следовал в сторону инфракрасного маяка. Перед использованием инфракрасного маяка в него необходимо установить две батарейки AAA.

Рис. 1

Рис. 2

8.2. Инфракрасный датчик. Режим "Приближение"

Этот режим работы инфракрасного датчика похож на режим определения расстояния ультразвуковым датчиком. Разница кроется в природе световых волн: если звуковые волны отражаются от большинства материалов практически без затухания, то на отражение световых волн влияют не только материалы, но и цвет поверхности. Темные цвета в отличие от светлых сильнее поглощают световой поток, что влияет на работу инфракрасного датчика. Диапазон работы инфракрасного датчика также отличается от ультразвукового - датчик показывает значения в пределах от 0 (предмет находится очень близко) до 100 (предмет находится далеко или не обнаружен). Еще раз подчеркнем: инфракрасный датчик нельзя использовать для определения точного расстояния до объекта, так как на его показания в режиме "Приближение" оказывает влияние цвет поверхности исследуемого предмета. В свою очередь это свойство можно использовать для различия светлых и темных объектов, находящихся на равном расстоянии до робота. С задачей же определения препятствия перед собой инфракрасный датчик справляется вполне успешно.

Решим практическую задачу, похожую на Задачу №14 Урока №7 , но, чтобы не повторяться, усложним условие дополнительными требованиями.

Задача №17: написать программу прямолинейно движущегося робота, останавливающегося перед стеной или препятствием, отъезжающего немного назад, поворачивающего на 90 градусов и продолжающего движение до следующего препятствия.

У робота, собранного по инструкции small-robot-31313 , впереди по ходу движения установлен инфракрасный датчик. Соединим его кабелем с портом "3" модуля EV3 и приступим к созданию программы.

Рассмотрим программный блок "Ожидание" Оранжевой палитры, переключив его в Режим: - "Сравнение" - "Приближение" (Рис. 3) . В этом режиме программный блок "Ожидание" имеет два входных параметра: "Тип сравнения" и "Пороговое значение" . Настраивать эти параметры мы уже умеем.

Рис. 3

Решение:

1. Начать прямолинейное движение вперед
2. Ждать, пока пороговое значение инфракрасного датчика станет меньше 20
3. Прекратить движение вперед
4. Отъехать назад на 1 оборот двигателей
5. Повернуть вправо на 90 градусов (воспользовавшись знаниями Урока №3, рассчитайте необходимый угол поворота моторов)
6. Продолжить выполнение пунктов 1 - 5 в бесконечном цикле.

Попробуйте решить Задачу № 17 самостоятельно, не подглядывая в решение.

Рис. 4

А теперь для закрепления материала попробуйте адаптировать решение Задачи №15 Урока №7 к использованию инфракрасного датчика! Получилось? Поделитесь впечатлениями в комментарии к уроку...

8.3. Дистанционное управление роботом с помощью инфракрасного маяка

Инфракрасный маяк, входящий в домашнюю версию конструктора Lego mindstorms EV3, в паре с инфракрасным датчиком позволяет реализовать дистанционное управление роботом. Познакомимся с маяком поближе:

1. Пользуясь инфракрасным маяком, направляйте передатчик сигнала (Рис. 5 поз. 1) в сторону робота. Между маяком и роботом должны отсутствовать любые препятствия! Благодаря широкому углу обзора инфракрасный датчик уверено принимает сигналы, даже если маяк располагается позади робота!
2. На корпусе маяка расположены 5 серых кнопок (Рис. 5 поз. 2) , нажатия которых распознает инфракрасный датчик, и передает коды нажатий в программу, управляющую роботом.
3. С помощью специального красного переключателя (Рис. 5 поз. 3) можно выбрать один из четырех каналов для связи маяка и датчика. Сделано это для того, чтобы в непосредственной близости можно было управлять несколькими роботами.

Рис. 5

Задача №18: написать программу дистанционного управления роботом с помощью инфракрасного маяка.

Мы уже знаем, что для реализации возможности выбора выполняющихся блоков необходимо воспользоваться программным блоком "Переключатель" Оранжевой палитры. Установим режим работы блока "Переключатель" в - "Измерение" - "Удалённый" (Рис. 6) .

Рис. 6

Для активации связи между инфракрасным датчиком и маяком необходимо установить правильное значение параметра "Канал" (Рис. 7 поз. 1) в соответствии с выбранным каналом на маяке! Каждому программному контейнеру блока "Переключатель" необходимо сопоставить один из возможных вариантов нажатия серых клавиш (Рис. 7 поз. 2) . Заметьте: некоторые варианты включают одновременное нажатие двух клавиш (нажатые клавиши помечены красным цветом). Всего в программном блоке "Переключатель" в этом режиме можно обрабатывать до 12 различающихся условий (одно из условий должно быть выбрано условием по умолчанию). Добавляются программные контейнеры в блок "Переключатель" нажатием на "+" (Рис. 7 поз.3) .

Рис. 7

Предлагаем реализовать следующий алгоритм управления роботом:

• Нажатие верхней левой кнопки включает вращение левого мотора, робот поворачивает вправо (Рис. 7 поз. 2 значение: 1)
• Нажатие верхней правой кнопки включает вращение правого мотора, робот поворачивает влево (Рис. 7 поз. 2 значение: 3)
• Одновременное нажатие верхних левой и правой кнопок включает одновременное вращение вперед левого и правого мотора, робот двигается вперед прямолинейно (Рис. 7 поз. 2 значение: 5)
• Одновременное нажатие нижних левой и правой кнопок включает одновременное вращение назад левого и правого мотора, робот двигается назад прямолинейно (Рис. 7 поз. 2 значение: 8)
• Если не нажата ни одна кнопка маяка - робот останавливается (Рис. 7 поз. 2 значение: 0) .

При разработке алгоритма дистанционного управления вы должны знать следующее: когда нажата одна из комбинаций серых кнопок - инфракрасный маяк непрерывно посылает соответствующий сигнал, если кнопки отпущены, то отправка сигнала прекращается. Исключение составляет отдельная горизонтальная серая кнопка (Рис. 7 поз 2 значение: 9) . Эта кнопка имеет два состояния: "ВКЛ" - "ВЫКЛ" . Во включенном состоянии маяк продолжает посылать сигнал, даже если вы отпустите кнопку (о чём сигнализирует загорающийся зеленый светодиод), чтобы выключить отправку сигнала в этом режиме - нажмите горизонтальную серую кнопку еще раз.

Приступим к реализации программы:

Наш алгоритм дистанционного управления предусматривает 5 вариантов поведения, соответственно наш программный блок "Переключатель" будет состоять из пяти программных контейнеров. Займемся их настройкой.

1. Вариантом по умолчанию назначим вариант, когда не нажата ни одна кнопка (Рис. 7 поз. 2 значение: 0) . Установим в контейнер программный блок , выключающий моторы "B" и "C" .
2. В контейнер варианта нажатия верхней левой кнопки (Рис. 7 поз. 2 значение: 1) установим программный блок "Большой мотор" , включающий мотор "B" .
3. В контейнер варианта нажатия верхней правой кнопки (Рис. 7 поз. 2 значение: 3) установим программный блок "Большой мотор" , включающий мотор "C" .
4. В контейнер варианта одновременного нажатия верхних левой и правой кнопок (Рис. 7 поз. 2 значение: 5) установим программный блок "Независимое управление моторами" "B" и "C" вперед.
5. В контейнер варианта одновременного нажатия нижних левой и правой кнопок (Рис. 7 поз. 2 значение: 8) установим программный блок "Независимое управление моторами" , включающий вращение моторов "B" и "C" назад.
6. Поместим наш настроенный программный блок "Переключатель" внутрь программного блока "Цикл" .

По предложенной схеме попробуйте создать программу самостоятельно, не подглядывая в решение!

Рис. 8

Загрузите получившуюся программу в робота и запустите её на выполнение. Попробуйте управлять роботом с помощью инфракрасного маяка. Всё ли у вас получилось? Понятен ли вам принцип реализации дистанционного управления? Попробуйте реализовать дополнительные варианты управления. Напишите свои впечатления в комментарии к этому уроку.

* Хотите увидеть невидимые волны? Включите режим фотосъемки в мобильном телефоне и поднесите излучающий элемент дистанционного пульта от телевизора к объективу мобильного телефона. Нажимайте кнопки пульта дистанционного управления и на экране телефона наблюдайте свечение инфракрасных волн.

В данном разделе представлены наборы Лего, которые уже содержат элементы Power Functions или их функционал может быть расширен с помощью элементов Power Functions. Далее Вы можете ознакомиться с возможностями элементов Power Functions и изучить, как с их помощью возможно увеличить функциональность различных наборов Лего.

Что такое Power Functions?
LEGO Power Functions - новая электрическая система с мощными моторами и дистанционным управлением.

Как работает система Power Functions?
Батарейный отсек дает питание в систему. Если присоединить к разъему мотор, он начнет вращаться в ту или иную сторону, в зависимости от положения выключателя. Светящийся зеленым индикатор говорит о том, что питание включено. Когда выключатель находится в центральном положении, питание выключено.

Пульт дистанционного управления и инфракрасный приемник работают вместе - пульт посылает инфракрасные сигналы, чтобы управлять приемником. Последний имеет 2 разъема для подключения моторов. Нажимая один из двух рычажков вперед или назад, вы подаете питание на мотор, подключенный к одному из выходов приемника, и он начинает вращаться в том или ином направлении. В случае, если управление не выглядит логичным (например, модель едет вперед, когда вы толкаете рычажок назад) вы можете использовать переключатель направления движения, чтобы поменять направление вращения мотора, подключенного к соответствующему выходу, на противоположное.

Система дистанционного управления имеет 4 канала. Переключатели каналов на пульте управления и приемнике должны быть установлены в одинаковое положение, чтобы пульт смог контролировать этот приемник. Так 4 ребенка могут одновременно играть на разных каналах, либо вы можете встроить 4 приемника в одну модель и таким образом получить контроль над восьмью разными функциями.

Какие элементы питания необходимы?
Батарейный отсек: 6 элементов питания типоразмера AA (пальчиковые) - щелочные, либо перезаряжаемые аккумуляторы

Пульт управления:
3 элемента питания типоразмера AAA

Как установить элементы питания?
Батарейный отсек: Снимите крышки с обеих сторон и вставьте 3 элемента питания AA с каждой стороны, соблюдая полярность, указанную на дне.

Пульт управления:
Открутите винт с задней стороны пульта, снимите крышку и вставьте 3 элемента питания AA с каждой стороны, соблюдая полярность, указанную на дне.

Важно заменять все элементы питания одновременно - не смешивать старые и новые - израсходованные элементы питания могут потечь или нагреться.

Как долго работают элементы питания?
Батарейный отсек: Около 4 часов использования, при управлении тяжелой моделью наподобие Бульдозера.

Пульт управления:
2-3 года

Что говорит о том, что пора заменить элементы питания?
Батарейный отсек:
Моторы вращаются медленнее. Замените элементы питания, если скорость/мощность модели снизилась.

Пульт управления:
Уменьшилось расстояние, с которого возможно управление.

Почему моя модель работала только короткий период времени после того, как я сменил элементы питания?
1. Убедитесь, что вы заменили все 6 элементов питания, а не только 3 с одной стороны.
2. Используйте щелочные, либо перезаряжаемые элементы питания
3. Не забывайте выключать питание батарейного отсека, когда он не используется.

Почему моя модель работает медленно?
Возможны три причины:
1. Убедитесь, что ничто не препятствует нормальной передаче от мотора к движущимся частям, не прокручиваются шестерни, и т.п.
2. Убедитесь, что используются новые элементы питания
3. Слишком много моторов запущено одновременно и под большой нагрузкой.

Как много моторов могут работать одновременно от одного батарейного отсека?
Как правило, можно запускать одновременно 2 XL мотора, либо 4 обычных мотора. Батарейный отсек и инфракрасный приемник защищены от перегрузок, поэтому попытка одновременного запуска большего числа моторов ничему не повредит.

Когда защита от перегрузок включена, батарейный отсек или инфракрасный приемник будут снижать мощность, направленную на моторы, пока энергопотребление не упадет до дозволенных границ. Чтобы восстановить мощность, уменьшите нагрузку на мотор, либо отключите лишние моторы. Энергия, потребляемая мотором, зависит от нагрузки на него. При разумной (номинальной) нагрузке мотор работает наиболее эффективно. Если вращению мотора что-то препятствует, он будет потреблять больше энергии. XL мотор потребляет приблизительно вдвое больше энергии, чем обычный мотор.

Что делать, если моя модель не действует?
1. Убедитесь, что вы используете новые элементы питания в батарейном отсеке и пульте управления.
2. Убедитесь, что все подключено верно.
3. Убедитесь, что зеленый индикатор на батарейном отсеке зажжен.
4. Убедитесь, что зеленый индикатор на инфракрасном приемнике зажжен.
5. Убедитесь, что инфракрасный приемник получает сигналы от пульта управления.
6. Убедитесь, что ничего не препятствует вращению моторов.

Как убедиться, что инфракрасный приемник получает сигналы от пульта управления?
1. Зеленый индикатор на инфракрасном приемнике должен быть зажжен.
2. Зеленый индикатор на пульте управления загорается при отправке сигналов.
3. Убедитесь, что пульт управления и приемник настроены на один канал.
4. Зеленый индикатор на приемнике будет мигать при получении сигналов.

С какого расстояния возможно управление?
Это зависит от многого - в нормальных условиях расстояние может превышать 10 метров.

Доступное расстояние снижают:
. Яркий солнечный свет
. Севшие элементы питания в пульте управления
. Что-то блокирует сигналы на пути их прохождения

Дополнительная информация и комментарии.

• Рычажки на пульте могут находиться только в трех фиксированных положениях - вперед, назад и нейтральное. Скорость вращения моторов в каждом случае постоянна. Причем это особенность именно пульта - поскольку сами инфракрасные приемники содержат большую функциональность, в том числе и возможность регулировки скорости вращения моторов посредством широтно-импульсной модуляции.
• Инфракрасные приемники работают только с новыми батарейными отсеками - со старыми через переходник не работают.
• Несмотря на ограничение в два XL мотора - вполне можно использовать одновременно два XL мотора для приведения в движение, скажем, автомобиля, и при этом периодически «рулить» третьим обычным мотором.
• XL мотор содержит «технические» отверстия спереди и по бокам для присоединения модели, обычный мотор содержит отверстия спереди и стандартное леговское дно пластины снизу.
• Скорость вращения ненагруженного обычного мотора - 405 оборотов в в минуту, XL - 220 оборотов в минуту. При использовании перезаряжаемых аккумуляторов (общее напряжение 7.2 вольта) скорость снижается приблизительно в полтора раза.
• Вполне возможно, что в ближайшем будущем выпустят, по крайней мере, новый пульт управления - с возможностью регулирования скорости вращения моторов - в ИК приемнике такая функциональность уже заложена.
• Разъемы подключения у Power Functions "сквозные". То есть к одному выходу подключается более одного устройства - просто каждый следующий сверху другого. Таким образом, можно подключить к одному выходу инфракрасного приемника два мотора и включать их одновременно одним рычажком.

Роботы-конструкторы – идеальная возможность, чтобы совместить игру и обучение простейшим навыкам программирования. Именно поэтому они пользуются столь большой популярностью в мире.

Различаются они не только производителями, но и способами и возможностями программирования, типами крепежей, а также материалами.

Большинство упрощенных (для новичков) и роботов имеют в комплекте специальное программное обеспечение, которое позволяет без труда задать команды своему творению. В более совершенных моделях придется для начала изучить, основанные на С, языки.

LEGO Mindstorms

Конструктор выпускается в двух типах:

• детский;
• продвинутый.

В детском вложено всего лишь несколько моторов, лампочек, а также инструкция с возможными вариантами сборки. Но с LEGO часто инструкция оказывается уже не нужна после первой сборки, и в дело вступает фантазия.

Стоит заметить, хоть программирование этих роботов возможно, блоков управления в этом наборе не предусмотрено, это означает, что робот будет всегда соединен с компьютером при помощи кабеля USB.

Продвинутый же набор открывает намного больший простор для фантазии. Он существует в нескольких вариантах и поколениях (на данный момент поколений три). Они отличаются количеством деталей, наличием дополнительных микрокомпьютеров, а также различными датчиками и другими приборами. Микрокомпьютеры этой серии оснащены операционной системой Linux. Эти схемы поддерживают не только специальные языки программирования, но и C++, C и даже Python.

Для удобства перепрограммирования робота можно воспользоваться официальной программой от LEGO, которая позволит настраивать элементы при помощи интуитивно понятного интерфейса.

Лего держит пальму первенства в роботах-конструкторах уже более десяти лет. Устраиваются соревнования по созданию , где главным призом чаще всего оказывается бюджетное место в престижном ВУЗе.

LEGO Mindstorms – один из 17 вариантов сборки

HUNA

Это сравнительно новый бренд, родом из южной Кореи, который постепенно набирает популярность в кругах юных кибернетиков. Типов наборов HUNA существует два. Их принципиальное отличие заключается в том, что, в одном случае детали выполнены из пластика, а в другом – из металла. Но в то же время их можно комбинировать, так как принцип соединения частей у них общий.

Узнать больше об увлекательных металлических конструкторах для мальчиков можно .

Пластиковые наборы HUNA предназначены для детей, возрастом от шести лет, так как не требуют знания даже основ программирования.

В качестве “мозга” железных комплектов выступает контроллер Arduino, на котором уже стоит специальная прошивка. Среда программирования тут – обычный C-образный язык для Arduino, но для большего удобства его визуализировали.

За счет Arduino, а также более продвинутых систем, данные наборы специализируются на аудитории, достигшей пятнадцати лет. То есть, тех, кто уже перерос Mindstorms.

Makeblock

Следующим конструктором в нашем списке является китайский Makeblock. Как и в предыдущем случае, здесь используется электроника Arduino. Количество продаваемых наборов на официальном сайте просто огромное. Вы можете найти как дешевые комплекты обычных машинок, так и достаточно серьёзные наборы, которые позволяют создать своими руками 3D-принтер.

Все детали Makeblock выполнены из алюминия, на который электростатическим методом нанесена краска (примерно, как и на автомобили). Таким образом, вероятность того, что со временем детали будут выглядеть неказисто, стремится к нулю.

Из интересных моделей следует заметить те, которые выполняют рисунки, среди них:

• mScara – робо-рука, на которую можно вместо маркера поставить лазер;
• mSpider – он рисует в вертикальных плоскостях, подобно пауку перемещаясь на ниточках;
• mCar – машинка, которая рисует маркером там, где она ездит.

Также для этих роботов имеется специальное ПО, которое позволяет создать рисунок любой сложности. Для этого достаточно загрузить его в графический редактор программы.

#Структор

Этот конструктор производится в России и отличается от других тем, что его детали выполнены из вспененного ПВХ. Их толщина составляет пять миллиметров, что позволяет создавать небольшие, но достаточно прочные конструкции.

А тот факт, что ПВХ – мягкий материал, позволяет решить вечную проблему конструкторов – детали не такие, как их хочется видеть. В данном случае все решается обычным канцелярским ножом или скальпелем.

Достоинства ПВХ:

• низкая стоимость;
• простота обработки – достаточно лишь вооружиться ножом, карандашом и линейкой;
• высокая прочность;
• влагоустойчивость;
• пожаробезопасность – температура возгорания листового ПВХ превышает 400 градусов Цельсия.

Малую прочность конструкции производители предлагают решить двумя способами. Первый – просто склеить детали. Лучше всего для таких целей подойдет специальный клей “Космофен”. Второй способ – объединить #Структор с советским (или аналогичным) железным конструктором.

#Структор от “Амперка”

Хоть детали от такого обращения долго не проживут, вы всегда сможете купить лист пластика и вырезать новые. Чертежи деталей находятся в свободном доступе, да и фантазию никто не исключал.

Управление элементами #Структор производится на Arduino. А благодаря универсальности материала, из которого изготовлены элементы конструктора, любой датчик, сервопривод или мотор легко внедряются в конструкцию.

Vex

Фирма известна в основном благодаря своим вибророботам. Но немногие в курсе, что она также производит наборы по созданию полноценных роботов. Наборы предназначены для детей от десяти лет. Но благодаря широкому ассортименту продукции их также можно использовать в школах или университетах.

Если какого-то элемента будет недоставать, всегда можно приобрести его отдельно. На сайте производителя имеется масса различных датчиков, моторов и других элементов конструктора. Кроме того, покупая дополнительные детали, можно повысить сложность изделий.

Только в наборах корейской компании Vex встречаются коробки передач или колеса Илона.

Программирование происходит на одной из нескольких сред. Всего среды три. Первая представляет собой экран, где вместо прописывания команд просто перетаскиваются блоки. Вторая же – классические блок-схемы, как на уроках информатики. Третья среда очень похожа на ПО от LEGO – то же перетаскивание блоков с командами и значениями.

Примечательной особенностью является также наличие ПО VEX Assembler. Это 3D редактор, в котором вы можете придумать и испытать своего робота до того, как начнете его строить вживую.

VEX Robotics by HEXBUG

FischerTechnik

Комплекты конструкторов производит немецкая компания. Линейка ROBOTICS, которая и открывает для детей мир роботов, насчитывает шесть наборов. Все они предлагают создать несколько роботов, которые выполняют те или иные функции. Как и со всеми конструкторами, веселье начинается в тот момент, когда все инструкции уже перепробованы.

Чтобы не было недостатка в деталях и электронных компонентах отдельно можно приобрести наборы расширения, дистанционное управление и многое другое.

Отдельного внимания заслуживают контроллеры, продающиеся отдельно. Хоть их стоимость сопоставима со стоимостью целого набора, границы, которые они открывают, с легкостью перекрывают этот факт.

В продаже имеется два типа контроллеров:

• Robo TX;
• Robo TXT.

Высокая цена за них обусловлена тем, что это не просто контроллеры, а настоящие микрокомпьютеры с поддержкой Wi-Fi, Bluetooth и довольно мощной “начинкой” для своих малых размеров. Для повышения производительности эти контроллеры могут быть совмещены в одну сеть.

Программирование происходит на бесплатной программе Robo Pro. Все команды задаются при помощи логических блоков, что позволяет обучить ребенка азам программирования в игровой форме.

ТРИК

Конструктор родом “рожденный” в России. Его производители решили помочь любителям робототехники, которые используют советские металлические конструкторы. Поэтому все детали имеют отверстия с теми же десятью миллиметрами, что и железные конструкторы.
Этот конструктор на рынке новичок, но уже зарекомендовал себя как универсальный и очень удобный.

На данный момент имеется четыре типа наборов:

• стартовый;
• образовательный;
• школьный;
• соревновательный.

Их различие в количестве деталей и электроники. Во всех наборах вы найдете микроконтроллер, микрофон и видеокамеру или датчики, светодиоды и колеса.

Микроконтроллер ТРИК работает на Linux и имеет на борту процессор с 24 мегагерцами и целые 256 Мбайт оперативной памяти. Также ее можно расширить за счет Flash-карты.

Набор для сборки ТРИКС

Создатели данного конструктора решили не привязывать контроллер к одной среде программирования. Поэтому он поддерживает C, C++, Python и даже Java. Для тех, кто только изучает программирование, имеется специальная среда программирования, предназначенная для контроллера ТРИК.

Так как контроллер поддерживает множество команд, для удобства управления имеется приложение для смартфонов под управлением Android. Команды передаются при помощи Wi-Fi.

MOSS

Американская компания, придумавшая MOSS, пошла нестандартным путем – она отказалась от проводов. Вместо них используются детали кубической формы, которые имеют цветные грани. Их назначение следующее:

1. Зеленые – передача электричества от аккумулятора.
2. Красные – вход данных.
3. Коричневые грани – выход данных.
4. Голубые – эти грани передают и электричество и данные. Они нужны для того, чтобы соединять детали при помощи гибкого элемента.

Да, конструкция довольно сложна, но если в ней разобраться, фантазию в создании роботов будет уже не остановить. А понять в чем суть в ней, может и ребенок 8 лет, на которого конструктор и рассчитан. Модули соединяются межу собой при помощи металлических шаров, крепящихся на магниты. Магниты эти расположены на углах модулей.

Robo Wunderkind от MOSS

Программирование микроконтроллеров можно совершать на двух программах. Первая представляет собой визуализатор с дополнительными параметрами. Она подойдет для тех, кто не очень хорошо разбирается в C-коде.

Вторая же программа направлена на тех, кто хорошо в нем разбирается. Она компилирует ваш код и переносит его в контроллер. Обе эти программы работают на Windows и Mac OS, но не поддерживаются Linux.

Для удаленного правления роботом MOSS существует сразу несколько программ для мобильных устройств. Это и пульты управления, экспорт данных с датчиков, рисование графиков и многое другое. Все программы доступны для iOS, а некоторые и для Android.

Для детей дошкольного возраста можно выбрать набор для сборки без электротехнической составляющей, например, .

Стоит заметить, что в обзоре не учитывались конструкторы, стоимостью свыше ста тысяч рублей, а также те, которые требуют какой-либо пайки.

Робот MECCANO, управляемый с помощью смартфона или планшета

Видео

Данное видео подробно расскажет Вам о программируемых роботах: какие они бывают и какой лучше выбрать.

Чтобы выбрать конструктор, нужно определиться, для кого он:

• LEGO Mindstorms лучше всего подойдет ребенку, который увлекается роботами. А так как у большинства детей есть обширная коллекция LEGO, фантазия ребенка будет поистине безграничной.
• Если вы разыскиваете конструктор для себя, то стоит обратить внимание на ТРИК или #Структор, так как они оба совместимы с советским железным конструктором, а второй к тому же, еще, и выполнен из ПВХ.
• Но, так или иначе, эти конструкторы очень сильно улучшат способности вашего ребенка к логическому мышлению, а также подготовят его к тому, что будет ждать его в школе или институте.

Не лишним будет, перед покупкой , подробно изучить каждый понравившийся набор для сборки. А также подумать над тем, чтобы отдать ребенка в клуб радиолюбителей, если данная тематика ему нравится.