Управление роботом LEGO Mindstorms EV3 от первого лица. Удаленное управление роботом Lego Mindstorms по JMX и IP Video

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.

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.

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!

В статье содержится описание опыта использования конструктора Lego Mindstorms EV3 для создания прототипа робота с его последующим программным и ручным управлением при помощи Robot Control Meta Language (RCML).

• Сборка прототипа робота на базе конструктора Lego Mindstorms EV3
• Быстрая установка и настройка RCML для Windows
• Программное управление роботом на базе контроллера EV3
• Ручное управление периферией робота с помощью клавиатуры и геймпада

Описание прототипа робота

Робот имеет конструкцию схожую с автомобильным шасси. Два мотора, установленные на раме, имеют одну общую ось вращения, которая соединена с задними колесами через редуктор. Редуктор преобразует крутящий момент путем увеличения угловой скорости задней оси. Рулевое управление собрано на базе конического редуктора.

Следует скачать архивы с исполняемыми файлами и файлами библиотек и .

Скаченные архивы нужно извлечь в каталог с произвольным именем, однако следует избегать русских букв в названии.

Содержимое каталога после распаковки в него архивов

Листинг конфигурационного файла config.ini для RCML

Module = lego_ev3 module = keyboard module = gamepad

Инструкция для сопряжения контролера EV3 и Bluetooth адаптера

Инструкция содержит пример сопряжения контроллера Lego Ev3 и ПК под управлением операционной системы Windows 7.

1. Нужно перейти в раздел настроек контроллера Ev3, далее в пункт меню «Bluetooth».

2. Следует убедиться в правильности установки параметров конфигурации. На против пунктов “Visibility”,” Bluetooth” должны быть установлены галочки.

3. Необходимо перейти в «Панель управления», далее «Устройства и принтеры», далее «Устройства Bluetooth».

4. Необходимо нажать кнопку «Добавление устройства». Откроется окно для выбора доступных Bluetooth устройств.

5. Следует выбрать устройство “EV3” и нажать кнопку «Далее».

6. На экране контроллера EV3 отразится диалоговое окно «Connect?». Нужно выбрать вариант галочки, и подтвердить свой выбор нажатием центральной клавиши.

7. Далее отобразиться диалоговое окно «PASSKEY», в строке ввода должны быть указаны цифры «1234», далее следует подтвердить ключевую фразу для сопряжения устройств, путем нажатия центральной клавиши на позиции с изображением галочки.

8. В мастере сопряжения устройства появится форма для ввода ключа для сопряжения устройств. Нужно ввести код «1234» и нажать клавишу «Далее».

10. На ПК необходимо вернуться в «Панель управления», далее «Устройства и принтеры», далее «Устройства Bluetooth». В списке доступных устройств отобразится устройство, с которым было произведено сопряжение.

11. Следует двойным нажатием зайти в свойства подключения “EV3”.

14. Указанный в свойствах индекс COM-порта, следует использовать в конфигурационном файле config.ini модуля lego_ev3. В примере показаны свойства Bluetooth подключения контроллера Lego EV3 с использованием стандартного последовательного порта COM14.

Листинг конфигурационного файла config.ini для модуля lego_ev3

Connection = COM14 dynamic_connection = 0

Модуль клавиатуры позволяет задействовать клавиши, которые имеют определенный числовой код. Таблицу виртуальных кодов клавиш можно посмотреть .

В качестве примера, буду использовать нажатия следующих клавиш:

• Стрелки вверх/вниз используются для вращения мотора задних колес вперед/назад
• Стрелки влево/вправо поворачивают колеса влево/вправо

Правила описания осей для модуля keyboard

1. При добавлении новой оси, необходимо в секцию добавить свойство, имя которого есть имя оси, и присвоить ему значение кнопки клавиатуры в HEX формате, при этом на каждую кнопку заводится подобная запись, т.е. имя оси может быть использовано несколько раз. В общем случае запись в секцию будет выглядеть следующим образом:

Имя_оси = значение_кнопки_клавиатуры_в_HEX_формате
2. Необходимо установить максимальное и минимальное значение, которое может откладываться по данной оси. Для этого необходимо с новой строки добавить секцию в конфигурационном файле config.ini , одноименную с именем оси, и задать свойства upper_value и lower_value , которые соответствуют максимум и минимуму оси соответственно. В общем виде данная секция выглядит следующим образом:

[имя_оси] upper_value = максимальное_значение_оси lower_value = минимальное_значение_оси
3. Далее следует определить, какое значение будет иметь ось в случае нажатия кнопки на клавиатуре, которая ранее была прикреплена к ней. Определение значений происходит посредством создания секции, название которой состоит из имени оси и значения кнопки клавиатуры в HEX формате, разделенные между собой символом нижнего подчеркивания. Для задания значения по умолчанию (в не нажатом) и нажатом состоянии используются свойства unpressed_value и pressed_value соответственно, в которые передаются значения. Общий вид секции в таком случае выглядит следующим образом:

[имя-оси_значение-кнопки-клавиатуры] pressed_value = значение_оси_при_нажатой_клавише unpressed_value = значение_оси_при_отжатой_клавише
Текст спойлера для удобства просмотра скопирован из документации по RCML .

Листинг конфигурационного файла config.ini для модуля keyboard

;Обязательная секция ;название_оси = код_клавиши (в HEX формате) ;Ось go получает значения от стрелки_вверх go = 0x26 ;Ось go получает значения от стрелки_вниз go = 0x28 ;Ось rotate получает значения от стрелки_влево rotate = 0x25 ;Ось rotate получает значения от стрелки_вправо rotate = 0x27 ;Описание оси go, всегда должно иметь оба ключа ;Верхняя граница значений оси go upper_value = -100 ;Нижняя граница значений оси go lower_value = 100 ;Описание оси rotate, всегда должно иметь оба ключа ;Верхняя граница значений оси rotate upper_value = -100 ;Нижняя граница значений оси rotate lower_value = 100 ;Описание поведения оси go для клавиши *стрелка_вверх* (0x26) ;При нажатии клавиши *стрелка_вверх* значение оси задать равным 50 pressed_value = 100 ;При отпускании клавиши *стрелка_вверх* значение оси задать равным 0 unpressed_value = 0 ;Описание поведения оси go для клавиши *стрелка_вниз* (0x28) ;При нажатии клавиши *стрелка_вниз* значение оси задать равным -50 pressed_value = -50 ;При отпускании клавиши *стрелка_вниз* значение оси задать равным 0 unpressed_value = 0 ;Описание поведения оси rotate для клавиши *стрелка_влево* (0x25) ;При нажатии клавиши *стрелка_влево* значение оси задать равным -5 pressed_value = -5 ;При отпускании клавиши *стрелка_влево* значение оси задать равным 0 unpressed_value = 0 ;Описание поведения оси rotate для клавиши *стрелка_вправо* (0x27) ;При нажатии клавиши *стрелка_вправо* значение оси задать равным 5 pressed_value = 5 ;При отпускании клавиши *стрелка_вправо* значение оси задать равным 0 unpressed_value = 0

Универсальный файл конфигурации модуля для взаимодействия с геймпадом

;Обязательная секция описания используемых осей ;Ось для завершения режима ручного управления Exit = 9 ; 11 бинарных осей, соответствующих кнопкам геймпада B1 = 1 B2 = 2 B3 = 3 B4 = 4 L1 = 7 L2 = 5 R1 = 8 R2 = 6 start = 10 T1 = 11 T2 = 12 ; 4 оси стиков;Правый стик движение вверх/вниз RTUD = 13 ;Правый стик движение влево/вправо RTLR = 16 ;Левый стик движение вверх/вниз LTUD = 15 ;Левый стик движение влево/вправо LTLR = 14 ; 2 оси крестовины;Движение крестовины вверх/вниз arrowsUD = 17 ;Движение крестовины влево/вправо arrowsLR = 18 ;Описание поведения оси B1 ;При нажатии кнопки B1 значение оси задать равным 1 upper_value = 1 ;При отпускании кнопки B1 значение оси задать равным 0 lower_value = 0 upper_value = 1 lower_value = 0 upper_value = 1 lower_value = 0 upper_value = 1 lower_value = 0 upper_value = 1 lower_value = 0 upper_value = 1 lower_value = 0 upper_value = 1 lower_value = 0 upper_value = 1 lower_value = 0 upper_value = 1 lower_value = 0 upper_value = 1 lower_value = 0 upper_value = 1 lower_value = 0 ;Описание поведения оси правого стика движение вверх/вниз ;Значение оси при перемещении в максимально возможное верхнее положение upper_value = 0 ;Значение оси при перемещении в максимально возможное нижнее положение lower_value = 65535 upper_value = 0 lower_value = 65535 upper_value = 0 lower_value = 65535 upper_value = 0 lower_value = 65535 ;Описание поведения оси крестовины движение вверх/вниз ;Значение оси при нажатии стрелки вверх upper_value = 1 ;Значение оси при нажатии стрелки вниз lower_value = -1 upper_value = 1 lower_value = -1

3. Следующий шаг - написание программы на языке RCML.

В корне созданного каталога, необходимо создать файл программы. Имя файла программы и его расширение может быть любым, однако следует избегать русских букв в названии. В примере использовано имя файла - hello.rcml.

Для модуля lego_ev3 программный код резервирования робота, имеет следующий вид:

@tr = robot_lego_ev3;

На странице подключения модуля lego_ev3 описано большинство функций, поддерживаемых контроллером. В качестве тестового примера, была создана программа для автоматического вхождения робота в занос.

Алгоритм программы следующий:

После резервирования первого свободного робота, устанавливается связь двух двигателей для последующей работы с ними, как с одним. Затем робот начинает выполнять заносы. Программное описание действий робота позволяет точно устанавливать углы поворота передних колес и скорость вращения задних. Использование этого приёма позволяет добиваться результатов, которые сложно повторить во время ручного пилотирования с клавиатуры или геймпада.

Листинг программы для Lego робота на языке RCML

function main() { @tr = robot_lego_ev3; //Резервирование робота @tr->setTrackVehicle("B","C",0,0); //Установка синхронизации двигателей @tr->motorMoveTo("D",100,0,0); system.sleep(500); @tr->trackVehicleForward(-100); system.sleep(1000); @tr->motorMoveTo("D",50,-50,0); system.sleep(4000); @tr->motorMoveTo("D",50,50,0); system.sleep(4000); @tr->trackVehicleOff(); system.sleep(1000); }

Команда для компилирования файла hello.rcml:

Rcml_compiler.exe hello.rcml hello.rcml.pc
В результате компилирования, в созданной директории появится новый файл hello.rcml.pc.

Скриншот командой строки после успешного компилирования

Rcml_intepreter.exe hello.rcml

Внешний вид командной строки во выполнения программы

4. Следующий шаг – управление роботом в ручном режиме при помощи клавиатуры.

При помощи клавиатуры возможно управление любым двигателем робота. В рамках примера реализовано управление следующими механизмами:

• Углом поворота передних колес
• Направлением вращения задних колес

Листинг программы взаимодействия клавиатуры и робота Lego на базе контроллера EV3

function main() { @tr = robot_lego_ev3; //Резервирование робота @tr->setTrackVehicle("B","C",0,0); //Установка синхронизации двигателей system.hand_control(@tr,"keyboard", "straight","go", "speedMotorD","rotate"); }

5. Помимо клавиатуры доступен модуль gamepad позволяющий манипулировать роботом при помощи геймпада. Для реализации управления робота при помощи геймпада необходимо описать на уровне программы, какие оси робота будут принимать значения осей геймпада.

Листинг программы взаимодействия геймпада и робота Lego

function main() { @tr = robot_lego_ev3; //Резервирование робота @tr->setTrackVehicle("B","C",0,0); //Установка синхронизации двигателей system.hand_control(@tr,"gamepad", "straight"," RTUD", "speedMotorD"," RTLR"); }

В статье кратко продемонстрированы только лишь некоторые возможности RCML. Наиболее подробное описание находиться в справочном руководстве.

Теги:

• lego mindstorms
• робототехника
• программирование

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.