Удаленное управление роботом Lego Mindstorms по JMX и IP Video. Могу ли я запрограммировать модуль LEGO® MINDSTORMS® EV3, используя программное обеспечение NXT? Lego Mindstorms: робототехника для всех

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

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.

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.

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

• 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.

• 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.

• 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

• 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.

Конструктор LEGO – это более универсальный материал, чем может показаться на первый взгляд. Ведь с его помощью можно строить не только игрушечные машинки и домики, но и достаточно сложные конструкции, например, роботов под управлением мобильного телефона. Вот подобные наборы с названием Mindstorm EV3 и представила недавно датская компания на выставке 2013 CES в Лас-Вегасе.

Вот этот системный блок и станет «мозгом» робота, который каждый обладатель комплекта Mindstorm EV3 сможет собрать собственноручно, следуя инструкциям от производителя или руководясь своим инженерным техническим талантом.

Более того, компания LEGO обещает, что робот Mindstorm EV3 сможет также взаимодействовать с мобильными телефонами под управлением операционных систем Android и iOS. Достаточно будет лишь установить на них специальное программное обеспечение, чтобы одними лишь движениями пальцев по экрану смартфона управлять действиями собранного только что собственными руками робота.

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.

Какой самый самый известный конструктор в мире? Конечно Lego! А какая самая известная платформа для обучения робототехнике? Конечно Lego Mindstorms! Разберемся почему.

Lego: от ремесла плотника к лидерству в мире игрушек

Компания Lego основана в 1932 году. Ее основатель — датчанин Оле Кирк Кристиансен . Будучи плотником, он сначала основал фирму по производству изделий для дома, а позже занялся еще и производством деревянных кубиков для детей. Фирма получила название Lego, соединив датские слова leg — играть и godt — хорошо.

В 1947 году компания Lego начала выпуск пластиковых игрушек и уже в 1949 появились знаменитые защелкивающиеся кирпичики Lego.

Основными идеями Lego являются модульность и совместимость. Хотя кирпичики за 65 лет своего существования меняли дизайн и форму, они абсолютно совместимы между собой. Современные элементы вполне можно присоединить к элементам 40-летней давности.

Сегодня сфера деятельности Lego конечно много шире, чем производство игрушек. Компания создает одежду, фильмы, игры, организует конкурсы, в том числе робототехнические. В мире открыты музеи Lego тематические парки развлечений — леголенды, которые практически полностью построены из кубиков Lego.

Из Lego можно собирать модели автомобилей, самолетов, кораблей, зданий, и, конечно, роботов. С конца прошлого века Lego выпускает специальный робототехнический конструктор, который сегодня стал лидером образовательной робототехники.

Lego Mindstorms: робототехника для всех

Идея добавить к стандартным деталям Lego электронный программируемый блок, датчики и электродвигатели, сделать программирование простым и понятным детям и разработать специальный конструктор для создания роботов оживила не только Lego-конструкции, но и всю компанию. С 1991 года 11 лет подряд компания несла убытки. И именно робототехническое направление спасло ситуацию.

Впервые робототехнический конструктор Lego Mindstorms был представлен в 1998 году. B 2006 году вышла вторая версия конструктора — NXT , и в начале 2013 года появился EV3 (сокращение от Evolution 3 ).

Слева направо коробочные версии Lego Minstorms 1998 г, 2006 г, 2013 г

Сердцем конструктора является микрокомпьютер (микроконтроллер), он же P-brick, или Р-кирпич (от Programmable brick — программируемый кирпич). Стандартные детали Lego (балки, шестерни, оси, колеса) мало изменяются с развитием конструктора, наибольшие изменения претерпевает именно микрокомпьютер.

Первую версию конструктора комплектовали микрокомпьютером RCX , вторую — NXT , а в составе современной версии — EV3 .

Слева направо микрокомпьютеры Lego: RCX (1998 г.), NXT (2006 г.), EV3 (2013 г.)

С развитием конструктора производитель придерживается политики обратной совместимости, т.е. детали от старых версий могут использоваться совместно с новым конструктором. Так, например, датчики от NXT-версии могут использоваться с EV3. Развитие конструктора в ногу со временем — это прежде всего развитие микрокомпьютера и среды программирования. Важным отличием современного блока EV3 является то, что он работает на свободно распространяемой операционной системе Linux.

Технические характеристики микрокомпьютера Lego EV3:

• Процессор — ARM9 (в конструкторе NXT 2.0 использовался ARM7);
• оперативная память — 64 мегабайт;
• FLASH память — 16 мегабайт;
• слот расширения SD;
• USB 2.0 с поддержкой подключения Wi-Fi;
• Bluetooth 2.1;
• монохромный экран разрешением 178×128 пикселей;
• четыре порта ввода;
• четыре порта вывода;
• шестикнопочный интерфейс управления;
• высококачественный интегрированный динамик;
• автономное питание от шести батарей типа АА, либо с использованием аккумулятора постоянного тока EV3 2050 мАч;
• операционная система Linux.

Видео-обзор микрокомпьютера Lego EV3:

Состав Lego Mindstorms EV3

Конструктор Lego Mindstorms — это набор стандартных деталей Lego, микрокомпьютер и датчики.

Компоненты Lego Mindstorms EV3

Конструктор был разработан для двух целевых аудиторий: для домашнего пользования (дети и любители) и для использования в образовательных учреждениях (ученики и преподаватели). Для каждой группы создан базовый набор — соответственно коробочная версия Lego EV3 и образовательная версия Lego EV3 .

Также для каждой группы выпускается несколько дополнительных наборов. Например, ресурсный набор, являющийся дополнительным, — это просто набор дополнительных стандартных деталей Lego, расширяющий возможности конструктора. Четкой границы между коробочной и образовательной версией нет — это один и тот же конструктор, имеющий немного разную комплектацию.

Сегодня этот набор достаточно активно внедряется в России в образовательную робототехнику для дошкольников и младших школьников.

Такой конструктор позволяет собрать и запрограммировать при помощи компьютера множество базовых моделей по инструкции, а также придумывать свои. В наборе детали, совместимые со стандартными кирпичиками Lego.

Состав набора Lego Education WeDo:

• 158 строительных элементов;
• USB Lego-коммутатор;
• мотор;
• датчик наклона;
• датчик расстояния.

Через коммутатор осуществляется управление датчиками и моторами при помощи программного обеспечения WeDo. Через разъемы коммутатора подается питание на моторы и осуществляется обмен данными между датчиками и компьютером.

Видео презентация набора Lego WeDo:

Lego Education WeDo — не только конструктор, но полное методическое обеспечение, готовое к внедрению в учебный процесс. Это отличное начало для занятий робототехникой.

Найти кружки робототехники, где используется Lego WeDo, можно в нашем .

LEGO Education WeDo 2.0

Upd. 4.12.2017: LEGO Education в начале 2016 года новую версию образовательного конструктора робототехники для детей WeDo 2.0 (арт.45300).

В состав базового набора Lego WeDo 2.0 входят новые версии коммутатора, датчиков наклона и движения, двигателя. К сожалению, новый конструктор не совместим с моторами и датчиками Lego WeDo предыдущей версии, т.к его микропроцессор (СмартХаб) имеет другие разъемы подключения. СмартХаб WeDo 2.0 подключается к компьютеру или планшету по протоколу Bluetooth 4.0.

Есть ли альтернатива Lego в образовательной робототехнике?

Сегодня платформа Lego является безусловным лидером образовательной робототехники. Наборами Lego Mindstorms оснащены кружки робототехники во многих странах мира. На лидирующих позициях Lego Mindstorms и в российских .

Каковы причины такого лидерства? Их несколько.

Во-первых, это безусловно качество платформы, ее, с одной стороны, обучающие, с другой — конструкторские возможности. Из этого конструктора можно построить не только игрушечных роботов, но и прототипы таких серьезных конструкций как, например, и т.п. Причем придумывать и реализовывать все это могут дети. А еще из Mindstorms можно сделать робота, который !

Робот-венероход на WRO-2014 в Казани

Есть ли альтернативы по функционалу? В общем, да. Это, например, корейский , немецкий , отечественный ТРИК и другие. Перечисленные платформы схожи по цене с Lego. Есть и более дорогие конструкторы.

Во-вторых, это мощное олимпиадное робототехническое движение на основе Lego. Конкурсы мирового уровня — такие как и , а также множество региональных мероприятий и фестивалей содержат в своих регламентах требование использовать Lego.

Производители альтернативных Lego конструкторов также продвигают соревнования на основе своих платформ — так молодежные соревнования по робототехнике полностью основываются на конструкторах HUNA. Набирают популярность и мультиплатформенные соревнования. В России это и только что объявленный ИКаР .

В-третьих, преемственность Lego Mindstorms. До него может быть описанный выше WeDo , после — TETRIX и MATRIX. Последние два используют контроллеры NXT и EV3, но предлагают значительное механическое и конструктивное расширение. С учетом того, что современные дети знакомятся с Lego в возрасте еще до года, то продолжать с ним работать и дальше кажется естественным и более простым.

В-четвертых, на популярность Lego играет и фактор времени — он просто был первым в этой области и завоевал рынок. Есть сложившиеся сообщества в разных странах, есть множество разработок, есть значительный опыт по использованию в образовании.