Mindstorms EV3 Современный набор EV3 появился на рынке в 2013 году и сразу нашел массу поклонников, ведь состав конструктора был улучшен, в нем появилось еще больше разнообразных датчиков и сенсоров. Его отличительной чертой стала операционная система LINUX и увеличенная до 16 МБ оперативная память. Кроме того, стал больше дисплей, появилась поддержка Wi-Fi и Bluetooth. Все это позволило создателям вволю пофантазировать! Только на официальном сайте LEGO Mindstorms инструкции представлены на 17 вариантов сборки (в коробке есть руководство только для одной модели) из доступных 601 детали. А на любительских форумах можно отыскать более 50 моделей!

РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМЛЕКС LEGO MINDSTORMS это конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота. Он комплектуются набором стандартных деталей LEGO (балки, оси, колеса, шестерни, сервомоторы) и набором, состоящим из сенсоров, двигателей и программируемого блока.

Робот, собранный из конструктора LegoMindstorms, представляет собой интеллектуальный блок (NXT или EV3), присоединенные к нему электронные компоненты (моторы и датчики), а также конструкционные элементы (оси, балки, соединительные штифты, шестеренки и др.).

Используя данные элементы можно собирать различные конструкции мобильных роботов и манипуляторов.

Следует учитывать, что первоначальное освоение робототехнического конструктора требует наличия готовых шаблонов.

Сердцем набора является программируемый интеллектуальный микрокомпьютер EV3, который контролирует 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.

2 x Больших серво мотора. Моторы в наборе разные: 2 больших, один средний. В каждом моторе присутствует датчик оборотов – энкодер. Он позволяет контролировать движение мотора с высокой точностью. Характеристики мотора:

Максимальные обороты – 160- 170 об/мин.

Крутящий момент – 20 Н/см

Встроенный датчик угла поворота (энкодер) мотора с точностью 1 градус

NXT датчики, моторы и кабели совместимы с EV3, поэтому оба набора – NXT и EV3 можно комбинировать. Встроенный датчик вращения

– Точность измерения до 1 градуса

Средний серво мотор

– Встроенный датчик вращения

– Точность измерения до 1 градуса

Ультразвуковой датчик

С помощью этого датчика робот может «видеть» предметы перед собой и определять расстояние до них.

Может измерять расстояние в диапазоне 3 – 250 см.

Дискретность результата измерений: +/– 1 см.

– Измеряет расстояния

– Определяет наличие объектов

Датчик цвета

Он позволяет роботу различать яркость объектов и определять освещенность помещения. Способен работать в 2 режимах – измерение отраженного света и окружающего освещения. В режиме определения яркости можно различать цвета – например, у желтого цвета яркость ниже, чем у

– Определяет цвета

– Измеряет степень освещенность, рассеянный свет и отраженный свет

Гироскопический датчик

Измеряет углы наклона

– Измеряет скорость вращения в градусах в секунду

– Определяет стороны наклоны (само балансирующие роботы)

2 x Датчика касания

Этот датчик напоминает кнопку любого устройства – телефона, пульта или клавиатуры. Датчик способен определить, когда кнопка нажата или отпущена, также он может подсчитывать одиночные и многократные нажатия.

– Три режима действия

– Датчик фиксирует нажатие, отсутствие нажатия, считает количество нажатий

– Автоматическая идентификация

Инфракрасный (ИК) датчик

Реагирует на инфракрасное излучение

– Используется для управления роботом от ИК маяка

– Определяет расстояние

ИК-маяк

Этот ИК-маяк был разработан для использования с ИК-датчиком EV3.

Маяк излучает ИК-сигнал, улавливаемый датчиком.

ИК-маяк также может использоваться в качестве пульта дистанционного управления микрокомпьютера EV3, передавая сигналы на ИК-датчик.

– Для работы требуются две AAA батареи

– До 4 индивидуальных канала передачи сигнала

– Имеет кнопку и тумблер для включения/выключения

– При работе ИК-маяка горит зеленый свето диод

– Автоматическое отключение при простое более 1 часа

– Радиус действия до 2 м

Кроме того, Базовый набор EV3 также включает:

– Два пластиковых лотка для хранения и сортировки деталей

– 541 тщательно подобранных элементов LEGO Technic

Программируемый блок (контроллер) представляет собой мозг робота. К «мозгу» можно подключить 4 мотора и 4 датчика, и именно в нем хранится программа робота. Когда программа запущена, блок читает программу и в соответствии с ней дает команды моторам и датчикам. Робота можно подключать к компьютеру через USB и Bluetooth. Между собой роботы могут «общаться» по Bluetooth.

На базе Lego Mindstorms можно получить различные модели мобильных роботов, балансиров, маятниковых систем, в том числе и нетривиальных, и т. д. В зависимости от поставленных задач и имеющегося опыта пользователь может выбрать среди множества необходимое ПО и язык программирования.

Легоробот Lego Mindstorms работает на базе компьютерного контроллера. В памяти контроллера есть программы, которые загружаются из компьютера. Информация с компьютера передается как с помощью USB-кабеля, так и посредством Bluetooth. С помощью Bluetooth можно управлять роботом мобильным телефоном, надо только лишь установить java-приложение. К контроллеру подключают различные датчики – это датчики касания, освещенности, расстояния.

Для того, чтобы создать программу требуется нарисовать в программее последовательность иконок, которые показывают то или иное действие (движение вперед, назад, распознавание препятствия). Также программирование робота Lego Mindstorms EV3 осуществляется при помощи простой графической программы. Ее необходимо скачать с интернета и установить на свой компьютер. И дальше программируется робот на разные действия.

Продумав все конструкционные элементы, я приступил к конструированию модели.

Для создания модели робота – помощника я использовал:

– LEGO Mindstorms EV3

– программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3

В таблице приведены основные блоки и их использование в проекте.

Модуль EV3

Служит центром управления и энергетической станцией для робота.

Средний мотор

Средний мотор также имеет встроенный датчик вращения (с разрешением 1 градус), но он меньше и легче, чем большой мотор.

Большой мотор

Позволяет запрограммировать точные и мощные действия робота.

Датчик цвета

Определяет траекторию движения робота.

Он является основным элементом в данной модели.

Сборку робота я начал с ходовой части, которую я решил собрать на гусеничном ходу, потому что робот на гусеницах имеет большую проходимость, чем робот на колесах.

У меня получилась вот такая модель робота – помощника «Tracker».

Далее я создал программу движения робота в среде программирования LEGO MINDSTORMS EV3.

В результате проделанной работы Tracker движется по заданной траектории при помощи датчика цвета. Датчик цвета распознает определенный цвет (в данном случае – черный.) поворачивает направо, если цвет иной – робот поворачивает налево.

Я представил Вашему вниманию созданную мною действующую модель робота – помощника, который служит для прокладывания дорог без непосредственного присутствия людей, в труднодоступной местности.

При создании модели робота – помощника с помощью Лего-конструкторов, я применял различные виды передач, повторил особенности конструирования роботов вездеходов. Успешно решал задачи программирования. Созданная мною модель позволяет отрабатывать различные алгоритмы передачи информации, работы c обменом данными в программировании, практически проверяя теоретические сведения.

В ходе моих исследований, я хотел показать, что изготовление робота очень интересный, увлекательный и познавательный процесс. Над созданием роботов трудятся настоящие ученые и инженеры, но каждый школьник может придумать дизайн одного из них.

Таким образом, образовательная робототехника это очень интересный и познавательный курс, способствующий углублению и систематизации знаний учащихся по основным школьным предметам, а также он позволяет сориентироваться в выборе будущей профессии. С помощью межпредметных связей образовательной робототехники со школьными предметами задачи обучения, развития и воспитания учащихся решаются на качественно новом уровне, закладывается фундамент для комплексного подхода в решении сложных проблем реальной действительности.

Список литературы

1. Академия робототехники на mirrobo.ru

2. Журнал «В мире конструктора»

3. Бабич А. В., Баранов А. Г., Калабин И. В. и др. Промышленная робототехника: Под редакцией Шифрина Я. А. М.: Машиностроение, 2012.

4. Фу К., Гансалес Ф., Лик К. Робототехника: Перевод с англ. М. Мир, 2010.

5. Шахинпур М. Курс робототехники: Пер. с англ. М.; Мир, 2010.