Программирование лего mindstorms ev3


Тренажер для LEGO ® MINDSTORMS ® EV3 ™ Virtual Robotics Toolkit ™

Продвижение  и расширение опыта в робототехнике  LEGO® Mindstorms® Проектирование и конструирование, программирование и моделирование своего собственного виртуального Mindstorms робота на компьютере.

 

Подготовка к WRO — World Robot Olympiad — Мировой Олимпиаде по РобототехникеИнформация к размышлению …

Предисловие

Copyright © 2014 Cogmation Robotics

Ashish Singh, Chris Schulz cogmation.com

December 2014

Перевод на русский язык с изменениями и дополнениями:

Петр Петрович

Проектирование и конструирование

   Претвори свои творения в LEGO® Digital Designer ™ к жизни! Virtual Robotics Toolkit имеет возможность импортировать файлы, созданные с помощью ряда бесплатных инструментов 3D-моделирования. Если Вы проектируете и создаете модели роботов с использованием LEGO® Digital Designer ™, MLCAD или LDCad, просто импортируйте вашу модель в Virtual Robotics Toolkit и вы будете поражены преобразованием статической модели робота в виртуальную модель почти как настоящую, реальную, собранную из конструктора LEGO® MINDSTORMS® и управляемую написанной вами программой.

Программирование

  Затем с помощью среды программирования LEGO® Mindstorms® ev3 пишем программы для управления виртуальными роботами, совершенно так же, как Вы бы программировали реального робота LEGO®. Если вы знакомы с программированием Mindstorms®, тогда Вам только нужно узнать как использовать  тренажер. Если вы новичок в LEGO® Robotics, не волнуйтесь, наши учебные материалы превратият вас в профи.

Имитационное моделирование (симуляция)

    Продвинутый физический движок тренажера Virtual Robotics Toolkit ™ обеспечивает беспрецедентный уровень реализма. Эксперимент с тем, как различные физические силы действуют на робота, изменение сил трения на игровой поверхности, или опыты с силой тяжести, покажут, как ваш робот будет вести себя в условиях невесомости.

Анализ

   Тренажер позволяет увидеть, что "видит" ваш робот, то есть визуализировать выходные сигналы датчиков в легко понять направление внесения изменений в конструкцию или программу робота. Virtual Robotics Toolkit предоставляет поддержку для следующих датчиков:
Тренажер предназначен для использования с LEGO ® MINDSTORMS ® NXT  и EV3  .  Virtual Robotics Toolkit ™ является  воплощением физического робота EV3 в программный аналог насколько это позволяет  тренажер. Размер пакета программ: 1.3GB.
Тренажер идеально подходит для тех, кто хочет испытать эмоциональные взлеты и падения, проектирование и программирование  собственного робота без бремени иметь самого робота и пространства для его тестирования.
Этот инструмент может быть особенно полезен для тех, кто заинтересован в обучении робототехники, но кто не имеет достаточного количества физических комплектов для каждого обучающегося в своем классе, а также для клубов робототехники, которые ищут отличный инструмент прототипирования, чтобы помочь дать Вам преимущество над конкурентами.
1. Введение
  • Возможно, наиболее очевидным преимуществом является то , что при использовании моделируемого робота мы можем писать программы для работы с роботом, даже если он физически не доступен. Например, ваш клуб робототехники  может иметь только один комплект для сборки MINDSTORMS ® робота, но вся команда может работать и программировать на цифровую версию такого же комплекта MINDSTORMS ® робота в классе или дома.
  • Когда речь заходит о средах (реальных и виртуальных), моделирование предлагает гораздо большее разнообразие решений, чем это будет возможно физически. Это может быть даже слишком дорогим , чтобы протестировать наш робот в ближайшем невесомом космическом пространстве, в нашем случае мы могли бы легко имитировать его.
  • С помощью виртуальных робототехники, вы никогда не потеряете детали LEGO ® MINDSTORMS ®  , и их всегда легко найти, а кроме того у Вас будет своя  библиотека деталей, узлов и готовых роботов и программ к ним.
  • Работая в полностью цифровом пространстве, мы можем построить Вашу модель один раз, а затем сохранить её навсегда. Что дает нам возможность гораздо легче конкурировать и делиться своим роботами с другими пользователями по всему миру.
 
 Различие между моделированием и видеоигрой не всегда легко заметить, и это играет большую службу в психологии обучения. Появляется так называемое трансовое состояние обучаемого, что приводит к автоматическому усвоению преподаваемого материала. Оба типа программного обеспечения позволяют  проектировать, создавать и манипулировать 3D-объектами, и в своей основе представляют собой симуляцию вещей (или систем) и их поведения. А с другой стороны, это просто весело.
2. Установка и настройка

2.1        Минимальные системные требования к компьютеру

  • Intel Core Duo или лучше
  • 2 Гб оперативной памяти
  • 1,3 Гб свободного пространства на жестком диске
  • Windows 7 или выше

2.2         Рекомендуемые системные требования к компьютеру

  • Intel ISeries, i3 или лучше
  • 4 Гб оперативной памяти
  • 1,3 Гб свободного пространства на жестком диске
  • Dedicated видеокарта
  • Windows 7 или выше
2.3         Поддерживаемые платформы Robotics

2.3.2 LEGO ® MINDSTORMS ® EV3 — (3 — е поколение роботов)

На рисунке (Figure 2.2) приведен список датчиков EV3, которые поддерживаются в тренажере.

 

2.3.1 LEGO ® MINDSTORMS ® NXT — (2 — е поколение роботов)

На рисунке (Figure 2.1) приведен список датчиков NXT, которые поддерживаются в тренажере.

2.4  Дополнительные ресурсы

2.4.1 LEGO ® среда программирования как дополнительный инструмент для работы в Virtual Robotics Toolkit ™

Virtual Robotics Toolkit предназначен для работы как с NXT так и с EV3  средами программирования. В среде   разработчика LEGO  Mindstorms Education (LME) EV3 ( Система Графического Программирования для LEGO Учитель/Ученик) будем создавать программы для управления виртуальным роботом в среде Virtual Robotics Toolkit ™.

Рисунок 2.3 Пример кода программы робота в среде программирования  ev3.

 

    -> Загрузить и установить среду разработчика LEGO  Mindstorms Education (LME) EV3 ( Система Графического Программирования для LEGO Учитель/Ученик)<-

 

Как работать в  среде программирования  ev3 можно узнать в самой среде, в ней  имеется мультимедийная справочная система на русском языке. А также по урокам и лабораторным работам на этом сайте.

 

2.4.2  Среда моделирования  LEGO ® Digital Designer ™ как дополнительный инструмент для работы в Virtual Robotics Toolkit ™

LEGO ® Digital Designer (или LDD, так он обычно называется) является свободно доступным  CAD инструментом. Если у Вас есть серьезный интерес  в разработке собственных цифровых роботов, то  Вам будет полезным рассмотреть вопрос о более близком ознакомлении с этим инструментом проектирования.

Моделирование в LDD довольно просто и легко в сравнение с другими системами  CAD ,  программное обеспечение LDD точно отражает реальный процесс построения робота или любой другой модели LEGO ®. После того как модель построена, LDD отображает все используемые детали, а также последовательность построения робота или модели, то есть инструкцию, которую можно  использовать для создания физического робота (например такого как создали Seshan Brothers).

LEGO Digital Designer можно скачать (бесплатно) по ссылке ниже:
 -> Загрузить и установить графический редактор LEGO® Digitial Designer ( Система Автоматизированного Проектирования САПР для LEGO®)<-
 
Как работать в графическом редакторы LEGO® Digitial Designer ( Система Автоматизированного Проектирования САПР для LEGO®) можно узнать из статьи:
 ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА CAD (COMPUTER-AIDED DESIGN — СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ САПР) ОТ LEGO — LEGO® DIGITAL DESIGNER.
  LDraw

В дополнение к LEGO Digital Designer, вы можете также рассмотреть вопрос установки LDraw «все-в-одном» библиотеки деталей LEGO ®. LDraw поддерживает   многие форматы файлов, поддерживаемых LEGO Digital Designer, и, вероятно, самый популярный формат файлов для создания и совместного использования 3D моделей LEGO между программами САПР.

Virtual Robotics Toolkit содержит мастер импорта, который может быть использован, чтобы импортировать  LDraw файлы в тренажер. Правда, нет необходимости устанавливать эту библиотеку, но она  предоставит намного больше возможностей для различных типов LEGO ® деталей, которые могут быть приведены в тренажере.

Библиотеку LDraw можно скачать (бесплатно) и установить с официального сайта, указанного в ссылке ниже:
https://www.ldraw.org/help/getting-started.html

После установки LDraw «все-в-одном» библиотеки, вы также можете, обновить LEGO Digital Designer , так что вы можете экспортировать свои модели на SIM — карте. Для этого достаточно в меню Virtual Robotics Toolkit нажать на Help и выбрать пункт Patch LEGO Digital Designer .

Рисунок 2.5: Применение заплатки для LEGO Digital Designer

2.4.3  Дополнительные Интернет ресурсы

NXT Ресурсы: NXT Programs.com, ( https://www.nxtprograms.com ) , имеет массу больших проектов и учебников по программированию для обеих версий.

Ev3 Ресурсы: STEMcentric ev3 учебники, ( https://www.stemcentric.com/ev3-tutorial/ ) , представляет собой сборник скринкастовсс описанием основ программирования  для LEGO ® EV3.

Блоги и социальные медиа:  ( https://www.thenxtstep.com ) , является выдающимся блогом для всех  MINDSTORMS ® роботов. FLL Casts.com, (https://www.fllcasts.com) — подписка на сайт, платные  вебинары и полезные советы для FIRST ® LEGO ® командной лиги.

3. Экран приветствия

В этой главе рассмотрим проекты по умолчанию, которые включены в базовую установку Virtual Robotics Toolkit, и будем рекомендовать курс обучения. Мы завершим эту главу, продемонстрировав, как интерфейс Тренажера может быть настроен, чтобы наилучшим образом удовлетворить ваши потребности.

3.1 Установка Virtual Robotics Toolkit

Пробную версию на 15 дней Вы можете скачать с официального сайта фирмы разработчика Cogmation Robotics

Установка  Virtual Robotics Toolkit

Рисунок 3.1.1 При первом запуске Virtual Robotics Toolkit введите лицензионный ключ если Вы приобрели лицензию или выберите радиокнопку Continue with trial period. (14 days remaining) — продолжить 14 дневную пробную версию — > нажать OK

Далее, через 30-40 секунд  появиться экран приветствия с открытой вкладкой Sim Basics — Базовые Симуляции:

Рисунок 3.1.2 Вкладка Sim Basics — Базовые Симуляции.

3.1 Проекты

3.1.1 ПомощьСправка Virtual Robotics Toolkit

Рисунок 3.2: Вкладка SimBasics (Базовые симуляторы). Прокрутите справа движок окна вниз и вы увидите 8 проектов виртуальных миров (сред обитания роботов) из них 4 мира спроектированы для LEGO ® EV3

 

      • Getting Started (Приступая к работе)  - пустая комната с роботом. Цель этой свободной среды: изучить основы запуска и остановки тренажера, и как использовать элементы управления клавиатуры и мыши  для управления роботом.Вождение робота с помощью клавиш клавиатуры
    • Maze (Лабиринт).  Это следующий проект , который вы можете практиковать с целью узнать как подключить среду программирования MINDSTORMS ® к Симулятору (Тренажеру). Это позволяет нам используя модель лабиринта, написать свои собственные программы с использованием среды программирования MINDSTORMS ® и загрузить эти программы в существующий виртуальный робот в Симуляторе.
    • Clean-up Challenge (Задача для уборки ) - является решением задачи конструирования робота "уборщика" задачей в этой тренировочной серии. Используя представленный робот, который предназначен для очистки игровой поверхности, мы можем рассмотреть  внедрение LEGO Digital Designer и продемонстрировать , как мы можем использовать мастер импорта LDraw для работы с нашими собственными настроенными роботами.Работа с вложениями Подключение к виртуальному модулю EV3
 Apartment (Квартира) -  является последним в серии учебных проектов. Здесь мы можем использовать данный робот вместе с различными приложениями, а также использовать свои навыки , чтобы запрограммировать его , чтобы перемещаться по комнате и пылесосить блоки , которые находятся на полу.
 Импорт моделей из LEGO Digital Designer программирование EV3
Рисунок 3.3  Challenges (Челенджеры) -вторая вкладка на экране приветствия, представляет шесть дополнительных виртуальных мульти-роботов MINDSTORMS EV3 / NXT

 

  • Soccer (Робот футболист) -  представляет собой инсценировку версии WRO Всемирной олимпиады роботов - футбольный матч GEN II. Это, пожалуй, самая сложная модель из всех моделей роботов. Роботы игроки должны быть запрограммированы с использованием  HiTechnic ® датчиков для обнаружения футбольного мяча и направления его в ворота соперника.
  • Sumo (Робот сумо) - является цифровой версией популярного робототехнического соревнования, где два робота запрограммированы таким образом, чтобы вытолкать друг друга из круга. Робот который остается в круге -  выигрывает.
  • (Подбор конструкции робота для решения определенной задачи) - представлены два варианта роботов для решения задачи очистки поверхности рободрома. Здесь мы можем либо использовать клавиатуру управления, чтобы виртуозно тренироваться управлять роботом, или в качестве альтернативы изменять конструкцию робота подгоняя её под оптимальное решение задачи стоящей перед роботом, менять навесное оборудование или изменять программу управления модуля EV3 (микрокомпьютер EV3).

Продолжение следует

mirrobo.ru

Тренажер для LEGO ® MINDSTORMS ® EV3 ™ Virtual Robotics Toolkit ™

Продвижение  и расширение опыта в робототехнике  LEGO® Mindstorms® Проектирование и конструирование, программирование и моделирование своего собственного виртуального Mindstorms робота на компьютере.

 

Подготовка к WRO — World Robot Olympiad — Мировой Олимпиаде по РобототехникеИнформация к размышлению …

Предисловие

Copyright © 2014 Cogmation Robotics

Ashish Singh, Chris Schulz cogmation.com

December 2014

Перевод на русский язык с изменениями и дополнениями:

Петр Петрович

Проектирование и конструирование

   Претвори свои творения в LEGO® Digital Designer ™ к жизни! Virtual Robotics Toolkit имеет возможность импортировать файлы, созданные с помощью ряда бесплатных инструментов 3D-моделирования. Если Вы проектируете и создаете модели роботов с использованием LEGO® Digital Designer ™, MLCAD или LDCad, просто импортируйте вашу модель в Virtual Robotics Toolkit и вы будете поражены преобразованием статической модели робота в виртуальную модель почти как настоящую, реальную, собранную из конструктора LEGO® MINDSTORMS® и управляемую написанной вами программой.

Программирование

  Затем с помощью среды программирования LEGO® Mindstorms® ev3 пишем программы для управления виртуальными роботами, совершенно так же, как Вы бы программировали реального робота LEGO®. Если вы знакомы с программированием Mindstorms®, тогда Вам только нужно узнать как использовать  тренажер. Если вы новичок в LEGO® Robotics, не волнуйтесь, наши учебные материалы превратият вас в профи.

Имитационное моделирование (симуляция)

    Продвинутый физический движок тренажера Virtual Robotics Toolkit ™ обеспечивает беспрецедентный уровень реализма. Эксперимент с тем, как различные физические силы действуют на робота, изменение сил трения на игровой поверхности, или опыты с силой тяжести, покажут, как ваш робот будет вести себя в условиях невесомости.

Анализ

   Тренажер позволяет увидеть, что "видит" ваш робот, то есть визуализировать выходные сигналы датчиков в легко понять направление внесения изменений в конструкцию или программу робота. Virtual Robotics Toolkit предоставляет поддержку для следующих датчиков:
Тренажер предназначен для использования с LEGO ® MINDSTORMS ® NXT  и EV3  .  Virtual Robotics Toolkit ™ является  воплощением физического робота EV3 в программный аналог насколько это позволяет  тренажер. Размер пакета программ: 1.3GB.
Тренажер идеально подходит для тех, кто хочет испытать эмоциональные взлеты и падения, проектирование и программирование  собственного робота без бремени иметь самого робота и пространства для его тестирования.
Этот инструмент может быть особенно полезен для тех, кто заинтересован в обучении робототехники, но кто не имеет достаточного количества физических комплектов для каждого обучающегося в своем классе, а также для клубов робототехники, которые ищут отличный инструмент прототипирования, чтобы помочь дать Вам преимущество над конкурентами.
1. Введение
  • Возможно, наиболее очевидным преимуществом является то , что при использовании моделируемого робота мы можем писать программы для работы с роботом, даже если он физически не доступен. Например, ваш клуб робототехники  может иметь только один комплект для сборки MINDSTORMS ® робота, но вся команда может работать и программировать на цифровую версию такого же комплекта MINDSTORMS ® робота в классе или дома.
  • Когда речь заходит о средах (реальных и виртуальных), моделирование предлагает гораздо большее разнообразие решений, чем это будет возможно физически. Это может быть даже слишком дорогим , чтобы протестировать наш робот в ближайшем невесомом космическом пространстве, в нашем случае мы могли бы легко имитировать его.
  • С помощью виртуальных робототехники, вы никогда не потеряете детали LEGO ® MINDSTORMS ®  , и их всегда легко найти, а кроме того у Вас будет своя  библиотека деталей, узлов и готовых роботов и программ к ним.
  • Работая в полностью цифровом пространстве, мы можем построить Вашу модель один раз, а затем сохранить её навсегда. Что дает нам возможность гораздо легче конкурировать и делиться своим роботами с другими пользователями по всему миру.
 
 Различие между моделированием и видеоигрой не всегда легко заметить, и это играет большую службу в психологии обучения. Появляется так называемое трансовое состояние обучаемого, что приводит к автоматическому усвоению преподаваемого материала. Оба типа программного обеспечения позволяют  проектировать, создавать и манипулировать 3D-объектами, и в своей основе представляют собой симуляцию вещей (или систем) и их поведения. А с другой стороны, это просто весело.
2. Установка и настройка

2.1        Минимальные системные требования к компьютеру

  • Intel Core Duo или лучше
  • 2 Гб оперативной памяти
  • 1,3 Гб свободного пространства на жестком диске
  • Windows 7 или выше

2.2         Рекомендуемые системные требования к компьютеру

  • Intel ISeries, i3 или лучше
  • 4 Гб оперативной памяти
  • 1,3 Гб свободного пространства на жестком диске
  • Dedicated видеокарта
  • Windows 7 или выше
2.3         Поддерживаемые платформы Robotics

2.3.2 LEGO ® MINDSTORMS ® EV3 — (3 — е поколение роботов)

На рисунке (Figure 2.2) приведен список датчиков EV3, которые поддерживаются в тренажере.

 

2.3.1 LEGO ® MINDSTORMS ® NXT — (2 — е поколение роботов)

На рисунке (Figure 2.1) приведен список датчиков NXT, которые поддерживаются в тренажере.

2.4  Дополнительные ресурсы

2.4.1 LEGO ® среда программирования как дополнительный инструмент для работы в Virtual Robotics Toolkit ™

Virtual Robotics Toolkit предназначен для работы как с NXT так и с EV3  средами программирования. В среде   разработчика LEGO  Mindstorms Education (LME) EV3 ( Система Графического Программирования для LEGO Учитель/Ученик) будем создавать программы для управления виртуальным роботом в среде Virtual Robotics Toolkit ™.

Рисунок 2.3 Пример кода программы робота в среде программирования  ev3.

 

    -> Загрузить и установить среду разработчика LEGO  Mindstorms Education (LME) EV3 ( Система Графического Программирования для LEGO Учитель/Ученик)<-

 

Как работать в  среде программирования  ev3 можно узнать в самой среде, в ней  имеется мультимедийная справочная система на русском языке. А также по урокам и лабораторным работам на этом сайте.

 

2.4.2  Среда моделирования  LEGO ® Digital Designer ™ как дополнительный инструмент для работы в Virtual Robotics Toolkit ™

LEGO ® Digital Designer (или LDD, так он обычно называется) является свободно доступным  CAD инструментом. Если у Вас есть серьезный интерес  в разработке собственных цифровых роботов, то  Вам будет полезным рассмотреть вопрос о более близком ознакомлении с этим инструментом проектирования.

Моделирование в LDD довольно просто и легко в сравнение с другими системами  CAD ,  программное обеспечение LDD точно отражает реальный процесс построения робота или любой другой модели LEGO ®. После того как модель построена, LDD отображает все используемые детали, а также последовательность построения робота или модели, то есть инструкцию, которую можно  использовать для создания физического робота.

LEGO Digital Designer можно скачать (бесплатно) по ссылке ниже:
 -> Загрузить и установить графический редактор LEGO® Digitial Designer ( Система Автоматизированного Проектирования САПР для LEGO®)<-
 
Как работать в графическом редакторы LEGO® Digitial Designer ( Система Автоматизированного Проектирования САПР для LEGO®) можно узнать из статьи:
 ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА CAD (COMPUTER-AIDED DESIGN — СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ САПР) ОТ LEGO — LEGO® DIGITAL DESIGNER.
  LDraw

В дополнение к LEGO Digital Designer, вы можете также рассмотреть вопрос установки LDraw «все-в-одном» библиотеки деталей LEGO ®. LDraw поддерживает   многие форматы файлов, поддерживаемых LEGO Digital Designer, и, вероятно, самый популярный формат файлов для создания и совместного использования 3D моделей LEGO между программами САПР.

Virtual Robotics Toolkit содержит мастер импорта, который может быть использован, чтобы импортировать  LDraw файлы в тренажер. Правда, нет необходимости устанавливать эту библиотеку, но она  предоставит намного больше возможностей для различных типов LEGO ® деталей, которые могут быть приведены в тренажере.

Библиотеку LDraw можно скачать (бесплатно) и установить с официального сайта, указанного в ссылке ниже:
https://www.ldraw.org/help/getting-started.html

После установки LDraw «все-в-одном» библиотеки, вы также можете, обновить LEGO Digital Designer , так что вы можете экспортировать свои модели на SIM — карте. Для этого достаточно в меню Virtual Robotics Toolkit нажать на Help и выбрать пункт Patch LEGO Digital Designer .

Рисунок 2.5: Применение заплатки для LEGO Digital Designer

2.4.3  Дополнительные Интернет ресурсы

NXT Ресурсы: NXT Programs.com, ( https://www.nxtprograms.com ) , имеет массу больших проектов и учебников по программированию для обеих версий.

Ev3 Ресурсы: STEMcentric ev3 учебники, ( https://www.stemcentric.com/ev3-tutorial/ ) , представляет собой сборник скринкастовсс описанием основ программирования  для LEGO ® EV3.

Блоги и социальные медиа:  ( https://www.thenxtstep.com ) , является выдающимся блогом для всех  MINDSTORMS ® роботов. FLL Casts.com, (https://www.fllcasts.com) — подписка на сайт, платные  вебинары и полезные советы для FIRST ® LEGO ® командной лиги.

3. Экран приветствия

В этой главе рассмотрим проекты по умолчанию, которые включены в базовую установку Virtual Robotics Toolkit, и будем рекомендовать курс обучения. Мы завершим эту главу, продемонстрировав, как интерфейс Тренажера может быть настроен, чтобы наилучшим образом удовлетворить ваши потребности.

3.1 Установка Virtual Robotics Toolkit

Пробную версию на 15 дней Вы можете скачать с официального сайта фирмы разработчика Cogmation Robotics

Установка  Virtual Robotics Toolkit

Рисунок 3.1.1 При первом запуске Virtual Robotics Toolkit введите лицензионный ключ если Вы приобрели лицензию или выберите радиокнопку Continue with trial period. (14 days remaining) — продолжить 14 дневную пробную версию — > нажать OK

Далее, через 30-40 секунд  появиться экран приветствия с открытой вкладкой Sim Basics — Базовые Симуляции:

Рисунок 3.1.2 Вкладка Sim Basics — Базовые Симуляции.

3.1 Проекты

3.1.1 ПомощьСправка Virtual Robotics Toolkit

Рисунок 3.2: Вкладка SimBasics (Базовые симуляторы). Прокрутите справа движок окна вниз и вы увидите 8 проектов виртуальных миров (сред обитания роботов) из них 4 мира спроектированы для LEGO ® EV3

 

      • Getting Started (Приступая к работе)  - пустая комната с роботом. Цель этой свободной среды: изучить основы запуска и остановки тренажера, и как использовать элементы управления клавиатуры и мыши  для управления роботом.Вождение робота с помощью клавиш клавиатуры
    • Maze (Лабиринт).  Это следующий проект , который вы можете практиковать с целью узнать как подключить среду программирования MINDSTORMS ® к Симулятору (Тренажеру). Это позволяет нам используя модель лабиринта, написать свои собственные программы с использованием среды программирования MINDSTORMS ® и загрузить эти программы в существующий виртуальный робот в Симуляторе.
    • Clean-up Challenge (Задача для уборки ) - является решением задачи конструирования робота "уборщика" задачей в этой тренировочной серии. Используя представленный робот, который предназначен для очистки игровой поверхности, мы можем рассмотреть  внедрение LEGO Digital Designer и продемонстрировать , как мы можем использовать мастер импорта LDraw для работы с нашими собственными настроенными роботами.Работа с вложениями Подключение к виртуальному модулю EV3
 Apartment (Квартира) -  является последним в серии учебных проектов. Здесь мы можем использовать данный робот вместе с различными приложениями, а также использовать свои навыки , чтобы запрограммировать его , чтобы перемещаться по комнате и пылесосить блоки , которые находятся на полу.
 Импорт моделей из LEGO Digital Designer программирование EV3
Рисунок 3.3  Challenges (Челенджеры) -вторая вкладка на экране приветствия, представляет шесть дополнительных виртуальных мульти-роботов MINDSTORMS EV3 / NXT

 

  • Soccer (Робот футболист) -  представляет собой инсценировку версии WRO Всемирной олимпиады роботов - футбольный матч GEN II. Это, пожалуй, самая сложная модель из всех моделей роботов. Роботы игроки должны быть запрограммированы с использованием  HiTechnic ® датчиков для обнаружения футбольного мяча и направления его в ворота соперника.
  • Sumo (Робот сумо) - является цифровой версией популярного робототехнического соревнования, где два робота запрограммированы таким образом, чтобы вытолкать друг друга из круга. Робот который остается в круге -  выигрывает.
  • (Подбор конструкции робота для решения определенной задачи) - представлены два варианта роботов для решения задачи очистки поверхности рободрома. Здесь мы можем либо использовать клавиатуру управления, чтобы виртуозно тренироваться управлять роботом, или в качестве альтернативы изменять конструкцию робота подгоняя её под оптимальное решение задачи стоящей перед роботом, менять навесное оборудование или изменять программу управления модуля EV3 (микрокомпьютер EV3).

Продолжение следует…

Полезные ссылки:
  1. Open Roberta Lab – новый способ Scratch-подобного программирования роботов Lego Mindstorms EV3

mirrobo.ru

Конструктор Lego Mindstorms EV3 для быстрого старта в робототехнике.

Конструктор Lego Mindstorms EV3 появился в 2013 году и сразу же завоевал популярность. Полностью название набора звучит как Lego Mindstorms Education EV3. Где EV 3 – это evolution 3, то есть эволюция, развитие. Соответственно третья версия Lego Mindstorms. Первая версия конструктора комплектовалась микроконтроллером или микрокомпьютером RCX, вторая NXT.

Содержание статьи

Есть две разновидности конструктора Лего EV3.

  1. Lego Mindstorms EV3 31313 – для домашнего пользования.
  2. Lego Mindstorms EV3 45544 базовый набор – для образовательных целей.

Также выпускается несколько дополнительных наборов, которые расширяют возможности Лего EV3. Например ресурсный набор Lego Mindstorms EV3 45560, который дополняет базовый набор.

Lego Mindstorms EV3 31313

Это так называемая домашняя версия. Хотя ее также можно использовать в образовательных целях в школах, кружках и т.д. Она больше предназначена для детей и любителей робототехники. Lego 31313 часто продается в магазинах игрушек.

Это коробочная версия и в ней нет пластиковой коробки для деталей. Инструкции для создания моделей роботов можно скачать с официального сайта. Программное обеспечение также скачивается с официального сайта.

На базе Lego Mindstorms EV3 31313 можно построить пять различных моделей роботов.

  1. Робот скорпион
  2. Робот высокой проходимости на гусеницах
  3. Робот кобра
  4. Робот трактор с захватом
  5. Человекообразный робот

Также дополнительно можно создать еще 12 бонусных моделей.

В конструктор Lego Mindstorms EV3 31313 входит инфракрасный пульт дистанционного управления и инфракрасный датчик. С их помощью можно дистанционно управлять роботом.

Также инфракрасный пульт может использоваться как инфракрасный маяк. Роботом можно управлять и со смартфона при помощи специального приложения.

Базовый набор Lego Mindstorms Education EV3

Базовый набор считается образовательной версией и предназначен больше для использования в образовательных учреждениях.

Его также можно использовать и дома. В его комплект входит удобная пластиковая коробка с отсеком для деталей. Конструктор Lego Mindstorms EV3 45544 не имеет в комплекте инфракрасного датчика и инфракрасного маяка.

Вместо них в комплект входит ультразвуковой датчик. В настоящее время программное обеспечение также находится в свободном доступе на официальном сайте. При помощи базового набора можно собрать четыре стандартных модели роботов.

  1. Робот гиробой – самобалансирующийся робот
  2. Сортировщик цветов
  3. Робот щенок
  4. Рука робота h35 – манипулятор

Также в состав EV3 45544 входит инструкция для сборки мобильной платформы.

Мобильная платформа позволяет быстро начать изучение различных типов движения робота с использованием датчиков.

Кроме учебного программного обеспечения на официальном сайте доступны комплекты учебных материалов.

  • Космические проекты EV3
  • Инженерные проекты EV3
  • Программа по информатике EV3
  • Физические эксперименты EV3

Ресурсный набор Lego Mindstorms EV3 45560

Конструктор Lego Mindstorms EV3 45544 базовый набор может дополнятся ресурсным набором Lego Mindstorms EV3 45560.

Он расширяет функциональные возможности базового образовательного набора. В состав ресурсного набора также входит пластиковая коробка с отсеком для деталей. Набор содержит детали механики. С помощью ресурсного набора можно дополнительно по инструкциям собрать и запрограммировать ещё пять стандартных моделей.

  1. Робот танк
  2. Робот Знап
  3. Лестничный вездеход
  4. Робот слон
  5. Фабрика спиннеров
  6. Пульт дистанционного управления

Все инструкции по сборке и программы для роботов находятся в программном обеспечении, которое устанавливается на компьютер. Но если понадобится собрать свою сложную модель, то деталей двух наборов может не хватить. Тогда, возможно, появится необходимость в приобретении дополнительных деталей.

Обзор конструктора Lego Mindstorms EV3

legoteacher.ru

LEGO Mindstorms EV3. Игрушечный скайнет. Начало / Кибермаркет Юлмарт corporate blog / Habr

— Ты кого хотел бы — сына или дочку?
— Сына!
— Почему?
— Вертолёт хочу радиоуправляемый!!!
Несмешной и баянистый анекдот, но нельзя просто так взять и начать эту публикацию не с него – он в лучшем виде отображает суть того, о чём пойдёт речь далее. Впрочем, из заголовка вы и так поняли, о чём речь.

Осторожно! Публикация может вызвать непреодолимое желание завести сына.

Урок истории


Компания LEGO (название произошло от датской фразы «leg godt», «Играй с удовольствием») не нуждается в представлении – она была основана в далёком 1932 году, хотя первые знакомые всем пластиковые кубики появились значительно позже, в 1947. Примечательно, что кубики LEGO, выпускаемые в те годы, полностью совместимы с теми, что выпускаются сейчас.

История создания компании, выпущенная компанией Pixar к 80-летнему юбилею LEGO:

Сейчас компания производит около 20 миллиардов деталек в год, то есть более 630 штук в секунду. В текущем модельном ряду более 600 различных конструкторов и так уж получилось, что серия Mindstorms является своего рода вершиной технической мысли, самым-самым навороченным конструктором. Если вкратце, то она позволяет делать вполне себе полноценных роботов.

Как гласит википедия, серия LEGO Mindstorms была впервые представлена в 1998 году. Через 8 лет (в 2006) на свет появился набор LEGO Mindstorms NXT 1.0, а уже в 2009 — набор LEGO Mindstorms NXT 2.0. Сегодня речь пойдёт о LEGO Mindstorms EV3 – последнем (третьем) поколении терминатора конструктора, который был представлен почти год назад, 4 января 2013 года (в продаже появился только спустя полгода).

Отличия EV3 от NXT 2.0


В принципе, главная идея осталась прежней – серия предназначена для сборки программируемых роботов. Поэтому первым встаёт вопрос, а что же поменялось с момента выхода предыдущего конструктора и стоит ли покупать новый? Основное отличие заключается в обновленных датчиках/моторах и, самое главное, в интеллектуальном блоке EV3 (EV означает EVolution):
EV3 NXT
Дисплей Монохромный LCD, 178x128 Монохромный LCD, 100x64
Процессор 300 МГц
Texas Instruments
Sitara AM1808 (ARM9)
48 МГц Atmel
AT91SAM7S256
(ARM7TDMI)
Память 64 Мб RAM
16 Мб Flash
Слот microSDHC (до 32 Гб)
64 Кб RAM
256 Кб Flash
USB-хост Есть Нет
Wi-Fi Опционально, через USB-донгл Нет
Bluetooth Есть Есть
Поддержка Apple-устройств Есть Нет
Как видите, разница довольно существенна – было бы странным, если бы за 4 года поменяли только разрешение экрана и набор наклеек.

Ещё одно отличие заключается в том, что серия NXT продавалась в нескольких версиях (в разные годы) и представляла собой разные наборы, базовые и ресурсные. У нового EV3 с этим попроще – пока он продаётся в основном варианте – 31313 (601 деталь), из которого можно наделать кучу всего. Но при желании можно докупить базовый набор 45544 (541 деталь) с дополнительными сенсорами и детальками (использовать детали от обычных конструкторов также никто не мешает). Кстати, обратите внимание на пятизначные артикулы – на такую нумерацию компания перешла в 2013 году.

Что касается совместимости, то тут было проделано всё возможное. Все NXT-сенсоры и моторы совместимы с EV3 и распознаются как NXT. EV3-сенсоры не работают с NXT, но EV3-моторы вроде как совместимы. NXT-кирпичик может быть запрограммирован софтом от EV3, но некоторые функции могут быть недоступны, а вот запрограммировать EV3-кирпичик NXT-софтом без сторонних решений не получится.

Внутри коробки


Ещё когда я сам был маленький и ездил с родителями в центральный Детский Мир (когда он ещё был), на Лубянку – уже тогда я не мог оторвать глаз от коробок с LEGO. Тогда не было ни Гиктаймс, ни даже Хабра, но с тех пор коробки остались всё такими же яркими и сочными, даже во взрослом возрасте активируют процесс слюновыделения ) В этом плане другим производителям есть чему поучиться.

Часть коробки, на самом деле, представляет собой (если её разрезать) трассу с различными цветовыми зонами, которую можно использовать для роботов с сенсорами цвета.

Все детальки аккуратно разложены по пакетикам, в комплекте – инструкция и набор наклеек. Давайте вкратце пройдёмся по тому, что положили в комплект.

Сам EV3, он же интеллектуальный блок, он же сердце системы, он же «кирпичик» или «кубик». Служит центром управления и энергетической станцией для вашего робота и имеет следующие функциональные элементы:

– Многофункциональный монохромный дисплей с разрешением 178х128
– Шестикнопочный интерфейс управления с функцией изменения подсветки (3 цвета) для индикации режима работы
– 4 порта ввода (1, 2, 3, 4) для подключения датчиков
– 4 порта вывода (A, B, C, D) для выполнения команд
– 1 разъём miniUSB для подключения EV3 к компьютеру
– 1 порт USB–хост (для соединения нескольких EV3 в одну цепь, например)
– 1 слот для карт памяти формата microSD (до 32Гб) – для увеличения объёма доступной памяти EV3
– Встроенный динамик

Кубик EV3 также поддерживает Bluetooth, WiFi (через USB-адаптер NETGEAR WNA1100 Wireless-N 150), для связи с компьютерами имеет программный интерфейс, позволяющий создавать программы и настраивать регистрации данных непосредственно на микрокомпьютере EV3.

» Большой EV3-сервомотор (2 штуки). Cоздан для работы с микрокомпьютером EV3 и имеет встроенный датчик вращения с точностью измерений до 1 градуса. Используя этот датчик, мотор может соединяться другими моторами, позволяя роботу двигаться с постоянной скоростью. Кроме того, датчик вращения может использоваться и при проведении различных экспериментов для точного считывания данных о расстоянии и скорости.

– Встроенный датчик вращения с точностью измерений до 1 град
– Максимальные обороты до 160-170 об/мин
– Максимальный крутящий момент в 40 Нсм
– Автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

» Средний EV3-сервомотор. Идеален для задач, когда скорость и быстрота отклика, а также размер робота важнее его грузоподъёмности.

– Встроенный датчик вращения с точностью измерений до 1 градуса
– Максимальные обороты до 240-250 об/мин
– Максимальный крутящий момент в 12 Нсм
– Автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

» Датчик цвета (EV3). Способен определить 8 различных цветов, хотя также может использоваться как датчик освещённости.

– Измеряет отраженный красный свет и внешнее рассеянное освещение, от полной темноты до яркого солнечного света
– Фиксирует и определяет 8 цветов
– Частота опроса до 1 кГц
– Автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

» Датчик касания (EV3). Позволяет роботу реагировать на касания, распознает три ситуации: прикосновение, щелчок и освобождение. Также способен определить количество нажатий, как одиночных, так и множественных.

» Цифровой ИК-датчик (EV3). Для определения приближения робота. Также способен улавливать ИК-сигналы от ИК-маяка, позволяя создавать дистанционно управляемых роботов, навигационные системы для преодоления препятствий.

– Измерения приближения/удаления в радиусе 50-70 см
– Радиус улавливания ИК-сигналов до 2 метров
– До 4 индивидуальных каналов приёма сигнала
– Получение удаленных ИК-команд управления
– Автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

» Удалённый инфракрасный маяк. Разработан для использования с ИК-датчиком EV3. Маяк излучает ИК-сигнал, улавливаемый датчиком – может использоваться в качестве пульта дистанционного управления микрокомпьютера EV3, передавая сигналы на ИК-датчик.

– До 4 индивидуальных каналов передачи сигнала (переключатель прямо на корпусе)
– Имеет кнопку и тумблер для включения/выключения
– При работе ИК-маяка горит зелёный светодиод
– Автоматическое отключение при простое более 1 часа
– Радиус действия до 2 метров

В отдельном пакетике смотаны провода для подключения датчиков и моторов к кубику, а также USB-шнур для подключения кубика к компьютеру.

Стоит отметить два важных момента. Во-первых, существуют другие датчики Lego, такие как:

» Гироскопический датчик (EV3). Цифровой гироскопический датчик EV3 позволяет измерять движение вращения робота, а также улавливать изменения в его движении и положении. Режим измерения углов с точностью до ± 3 градуса; встроенный гироскоп улавливает вращения с моментом до 440 град/с; частота опроса до 1 кГц.

» Ультразвуковой датчик (EV3). Генерирует звуковые волны и фиксируюет их отражения от объектов, тем самым измеряя расстояние до объектов. Также может использоваться в режиме сонара, испуская одиночные волны. Может улавливать звуковые волны, которые будут являться триггерами для запуска программ. Измеряет расстояния в пределах от 1 до 250 см, а точность измерений составляет ± 1 см.

А во-вторых, поддерживаются сенсоры и прочие аксессуары от сторонних производителей, таких как HiTechnic и Mindsensors – они предлагают всевозможные джойстики, инфракрасные датчики расстояний, магнитные датчики, компасы, гироскопы, акселерометры, таймеры, мультиплексоры, шаровые опоры, и т.д. Так что, если задаться вопросом, можно найти много всего интересного.

В общем, как вы уже поняли, LEGO – это для реальных пацанов!

Первая модель


В комплекте с конструктором идёт бумажная инструкция, по которой можно собрать одну-единственную модель – некое подобие гусеничной самоходной машины.

Сначала я удивился, ведь даже в самых простых наборах (серии типа LEGO Creator) всегда идёт несколько инструкций, а тут вдруг бумаги пожалели или места в коробке не нашли. Оказалось… что только на официальном сайте из набора деталей предлагается собрать 17 разных роботов! Поэтому 17 инструкций в коробке были бы действительно лишними (и для логистики, и для лесов природы). Вот названия роботов: EV3RSTORM, GRIPP3R, R3PTAR, SPIK3R, and TRACK3R. ROBODOZ3R, BANNER PRINT3R, EV3MEG, BOBB3, MR-B3AM, RAC3 TRUCK, KRAZ3, EV3D4, EL3CTRIC GUITAR, DINOR3X, WACK3M, и EV3GAME – инструкции для них придётся качать из инета, равно как и софт для подключения EV3 к компьютеру.

Инструкция наиподробнейшая, накосячить сложно. Сын сказал, что детали в пакетиках расфасованы не очень удачно – на первой же странице может потребоваться вскрыть 3 разных пакета, но это тоже мелочи.

Кубик EV3 необходимо запитать, для чего можно использовать аккумулятор (нет в комплекте) или 6 пальчиковых батареек. Забегая вперёд – ещё 2 батарейки (но уже мизинчиковых) понадобятся для питания ИК-маяка (он же пульт ДУ).

Первую модель ребёнок (7 лет) собрал примерно минут за 30.

Процесс оказался не таким увлекательным, как, например, сборка моделей LEGO Technics – в инструкции предлагается собрать далеко не самого интересного робота: в нём лишь крупные детали, среди которых были практически все датчики и двигатели – видимо, чтобы продемонстрировать работу каждого из них.

Но вот результат превзошёл все детские ожидания – впервые он собрал модель, которая могла двигаться сама: вперёд-назад, поворот, разворот на месте, крутила щупальцами…

Запуск осуществляется с кубика EV3, для чего следует нажать пару кнопок на лицевой панели. Некоторые действия можно запрограммировать прямо на кубике: выбрать количество итераций, настроить подачу звукового сигнала и так далее – в одной статье всего не рассказать, курите мануалы.

Софт


Программировать через компьютер собранную выше модель не пришлось. Тем не менее, возможность такая есть, при этом на разных уровнях хардкорности.

Ребёнку проще всего будет начать с предлагаемого производителем софта, который есть как под Windows, так и под OS X. Во втором случае дистрибутив весит 666 Мб, а установленное приложение займёт гигабайт. Оно называется LEGO Mindstorms EV3 Home Edition и разработано совместно с небезызвестной компанией LabView. На сайте LEGO довольно много обучающих программированию материалов.

Сразу после запуска перед нами возникает интерактивный «гараж» из роботов, которых можно собрать из набора:


Выбираем понравившегося и начинаем собирать: перед нами появится интерактивная инструкция по сборке, видеоролики, а также подборка различных миссий, которые можно выполнить с собранным роботом. Вот почему дистрибутив весил так много.




Не вижу смысла описывать всё в деталях: вы быстрее скачаете приложение сами и увидите, что там есть и на каком уровне. Разве что упомяну один из недостатков, который мне больше всего запомнился: не самый дружелюбный (особенно для детей) интерфейс – от приложения попахивает каким–то банк-клиентом.

Нельзя ещё раз не отметить, что кубиком EV3 можно управлять со смартфона на операционных системах Android или iOS, для чего есть отдельные приложения.

Если всего этого оказалось мало, можете повысить градус хардкора. Для кубика EV3 существуют различные прошивки, которые позволяют расширить его возможности, скорость работы и т.д. Вот, например, альтернативная прошивка leJOS EV3 – прошивка с jvm, позволяющая программировать EV3 на языке Java. Хотите на другом языке? Окей, гугл – в вашем распоряжении почти 60 вариантов на выбор: ASM/C/C++/Perl/Python/Ruby/VB/Haskell/Lisp/Matlab/LabVIEW и многое-многое другое.

Более подробно об этом я рассказывать не буду по нескольким причинам: во-первых, программист из меня полный false (все надежды на сына), во-вторых, пока мы успели собрать только одну модель (и на выходных возьмёмся за вторую), а в-третьих – вы уже и так оформили заказ на этот конструктор и скоро сами всё узнаете ;) Ну а если серьёзно, то статья и так уже огромная – вот лучше две ссылочки изучите: раз и два.

Ну и ещё большой плюс – это LEGO-сообщества, которых полно по всему миру. Можете быть уверены, что на любом из этапов экспериментов с роботами вы всегда сможете найти единомышленников и тех, кто сможет помочь с решением проблемы. Помимо дружелюбных сообществ, на просторах сети выложено огромное множество различных инструкций, моделей, исходников, видеороликов и обучающих материалов. Всё это означает одно: с Mindstorms вы не соскучитесь.

Плюсы и минусы


Продукция компании LEGO не первый год славится своим качеством, поэтому в этом плане никаких нареканий нет: эффектная коробка, детальки, наклейки, инструкция – всё проработано до мелочей. Поэтому позволю себе закрыть глаза на все «маленькие плюсы» по сравнению с одним большим: многообразие возможных комбинаций конструкций, которые можно сделать даже из штатного набора деталей (про дополнительные наборы и говорить не стоит), ограничено только вашей фантазией. Возможность по-разному программировать собранную модель – это ещё один плюс, который, на самом деле, гораздо больше, чем кажется на первый взгляд.

А вот из реально существенных минусов я нашёл только один: цену. Ещё летом LEGO Mindstorms EV3 можно было купить за 14-15 тысяч, но стремительный рост курса вечнозелёного президента увеличил прайс аж до 17 тысяч. Кто-то скажет: «да, крутой конструктор… НО ДОРОГО Ж!» И будет прав. Во время изучения набора и его возможностей я офигел от количества тех ресурсов, которые были вложены при его создании; я понимаю, что тут куча электроники и всё остальное… но всё равно пока не могу смириться с такой стоимостью конструктора. За эти деньги можно человека из тюрьмы вытащить (с) выбрать много других подарков: квадрокоптер, ДВС-модельку на радиоуправлении, полноразмерный электромотоцикл, год занятий в спортивной секции, планшет… да много чего! Но на спорт можно ходить в любое время и это вроде как не совсем подарок, а тот же квадрокоптер будет жужжать до первой серьёзной поломки. Лего же в этом плане гораздо более долгоиграющий подарок, совмещающий приятное с полезным, с нереально большим потенциалом. Да, на том же планшете тоже можно учиться программировать, но когда нет возможности вживую пощупать руками результат работы, это уже не так увлекательно. Поэтому решайте сами.

Ах да. Производитель позиционирует данный набор для детей от 10 лет, но даже 7-летнему ребёнку было интересно поиграться – процесс бурного освоения начался. Как думаете, сколько этим парням и во сколько они купят свой первый Порш? )

The end


Новый год у каждого из нас ассоциируется с снегурками ёлкой, мандаринами, тазиком оливье и, конечно же, с подарками. И если говорить о детях, то подарки у них стоят далекоооо не на последнем месте этого списка. И если так получилось, что у вас растёт сын, то можете даже не сомневаться в том, что данный конструктор под ёлкой доведёт его до поросячих визгов радости. А учитывая, что после новогоднего салюта у вас будет ещё почти неделя на то, чтобы поковыряться с ребёнком в кубиках и проводках… вы ведь его ребёнку покупаете, верно?

С наступающим новым годом!

habr.com


Смотрите также



© 2010- GutenBlog.ru Карта сайта, XML.