LEGO Mindstorms Education EV3 — Обзор конструктора
В данной статье речь пойдет о новой версии конструктора — LEGO Mindstorms Education EV3. Но прежде чем рассказывать о нововведениях EV3, давайте познакомимся с серией конструкторов LEGO Mindstorms поближе.
LEGO Mindstorms – робототехнический конструктор для ребят в возрасте от 10 лет. В качестве строительных блоков для робота используются детали LEGO Techniс – многие ребята уже знакомы с ними по конструкторам «Технология и физика», «Пневматика», «Возобновляемые источники энергии». Но построить каркас робота недостаточно: надо «научить» его получать информацию из окружающей среды и реагировать на нее. Для этого используются специальные устройства – сенсоры: они позволяют определять цвет, освещенность, расстояние до ближайших предметов и многое другое. Реагировать на «раздражители» робот может с помощью моторов – либо уехать куда-нибудь, либо что-нибудь сделать – например, укусить обидчика за палец. А «мозгом» робота является специальный программируемый блок, к которому и подключаются все моторы и датчики.
Перейдем к составу набора LEGO Mindstorms EV3. Вот что входит в образовательную версию набора:
- 1 программируемый блок
- 3 мотора:
- 2 больших мотора
- 1 средний мотор
- 2 датчика касания
- 1 датчик цвета
- 1 ультразвуковой датчик расстояния
- 1 гироскоп
Рассмотрим, что же изменилось в EV3 по сравнению со старой версией NXT.
В наборе будет 3 мотора, но один из них будет отличаться как по размерам так и по техническим характеристикам.
Датчик звука был заменен на гироскоп. Остальные типы датчиков остались прежними.
Еще одной особенностью является авто-определение датчиков и моторов при их подключении к блоку – о данной особенности я расскажу в разделе, описывающем новую среду программирования EV3.
Характеристики датчиков и моторов представлены ниже.
Датчик касания EV3 очень похож на датчик предыдущей версии. Он определяет, когда кнопка нажата или отпущена, также он может подсчитывать одиночные или многократные нажатия.
Датчик цвета EV3 различает 7 цветов и может определить отсутствие цвета. Как и в прошлой версии он может работать как датчик освещенности.
- Измеряет отраженный красный свет и окружающее освещение
- Способен определять различия между белым и черным или цветами: синим, зеленым, желтым, красным, белым и коричневым
- Частота работы: 1 кГц
Гироскопический датчик EV3 измеряет вращательное движение робота и изменение его положения.
- Может использоваться для определения текущего направления вращения
- Точность: +/- 3 градуса на 90 градусов оборота (в режиме измерения наклона)
- Может определить максимум 440 градусов/c (в режиме гироскопа)
- Частота работы: 1 кГц
Ультразвуковой датчик расстояния
К основной функции ультразвукового датчика EV3 добавилась еще одна — он также может «слушать» ультразвуковые колебания, испускаемые другими датчиками ультразвука.
- Может измерять расстояние в диапазоне 3 — 250 см.
- Точность измерений : +/- 1 см
- Дискретность результата измерений: 0.1 см.
- Может быть использован для поиска других активных ультразвуковых датчиков (режим прослушивания)
- Красная LED подсветка вокруг «глаз»
Читайте также: Оторвяга шофер не губи ты мотор
Большой сервомотор EV3 очень похож на предыдущую версию мотора NXT, однако корпус мотора стал чуть больше (виртуально он теперь занимает 14x7x5 отверстий против бывших 14x6x5). Также были изменены места крепления моторов и их тип.
- Максимальные обороты — 160- 170 об/мин.
- Заданный крутящий момент — 40 Н/см
- Реальный крутящий момент — 20 Н/см.
- Встроенный датчик угла поворота (энкодер) мотора с точностью 1 градус
Средний сервомотор EV3 основан на Power Function моторе аналогичного размера. Дополнительное место потребовали только датчик угла поворота и порт для подключения. Этот мотор отлично подойдет для работы под низкими нагрузками и высокими скоростями.
- Максимальные обороты — 240- 250 об/мин.
- Заданный крутящий момент — 12 Н/см
- Реальный крутящий момент — 8 Н/см.
- Встроенный датчик угла поворота (энкодер) мотора с точностью 1 градус
NXT датчики, моторы и кабели совместимы с EV3, таким образом все ранее построенные роботы могут управляться новым блоком.
Серьезные изменения произошли и с микрокомпьютером EV3. По сравнению с NXT, EV3 блок имеет более быстрый процессор, больше памяти. Прошивка блока EV3 базируется на свободно распространяемой ОС Linux, что дает возможность создавать свои прошивки для блока. Подключить робота к компьютеру теперь возможно не только через USB и Bluetooth, но и по Wi-Fi. Между собой роботы также могут «общаться» по USB, Bluetooth и Wi-Fi.
Ниже представлена сравнительная таблица характеристик NXT и EV3:
NXT EV3 Процессор Atmel 32-Bit ARM AT91SAM7S256
48 MHz
256 KB FLASH памяти
64 KB RAM памятиARM9
300 MHz
16 Mb Flash памяти
64 Mb RAM памятиСо-процессор Atmel 8-Bit ARM AVR, ATmega48
8 MHz
4 KB FLASH памяти
512 Byte RAM памятиотсутствует Операционная система Проприетарная Linux Порты ввода (для датчиков) 4 порта
Поддерживает аналоговые, цифровые датчики
Скорость передачи данных: 9600 бит/с (I2C)4 порта
Поддерживает аналоговые, цифровые датчики
Скорость передачи данных: до 460.8 Кбит/с (UART)Порты вывода (для моторов) 3 порта 4 порта Передача данных по USB Используется режим full speed: 12 Мбит/c Используется режим high speed: 480 Мбит/с Подключение USB устройств Нет возможности Возможно последовательное подключение до 3 устройств, в том числе сетевых карт wi-fi и flash карт Устройство для чтения SD карт Отсутствует Поддерживает miniSD карты, максимальный объем — 32 Гб Подключение к мобильным устройствам Возможно подключение к устройствам с ОС Android Возможно подключение к устройствам с ОС Android и iOS (iPhone, iPad) Экран LCD, монохромный
100 * 64 пикселейLCD, монохромный
178 * 128 пикселейВзаимодействие Bluetooth
USB 2.0Bluetooth v2.1 DER
USB 2.0 (при подключении к ПК
USB 1.1 (при последовательном подключении нескольких устройств)
Wi-FiЧитайте также: Ремонт капота лодочного мотора
С EV3 в комплекте поставляется новая графическая среда разработки на базе LabView, похожая на NXT-G. Работать она будет, как и NXT-G, на ОС Windows и Mac.
Среда разработки EV3 была значительно улучшена. Теперь все материалы для робота: программы для робота, документацию, результаты экспериментов, фото и видео — можно хранить в проекте. Был также добавлен инструмент zoom, который позволяет масштабировать программу, чтобы, например, увидеть всю программу целиком. Стоит отметить, что NXT блок можно программировать с помощью новой среды EV3, однако старый блок поддерживает не все особенности нового языка программирования.
Перечислим основные нововведения среды программирования EV3:
- Тесная интеграция среды программирования с блоком:
- Добавлена специальная страница с подключенным оборудованием. Она позволяет отслеживать статус EV3 блока и получать значения с датчиков в реальном времени.
- Датчики и моторы распознаются при подключении автоматически, благодаря функции auto-id. Это позволяет не указывать, что к такому-то порту подключен такой-то датчик или мотор.
- В процессе работы программы подсвечивается выполняемый блок. Это позволяет точно понимать поведение программы.
- На программном блоке загорается специальный символ, если к данному порту подключен другой датчик или мотор.
- Добавлена возможность просматривать значения, передаваемые через каналы данных (data wires).
- Сцепление блоков друг с другом позволило отказаться от «балки исполнения», на которой располагались блоки в среде NXT-G.
- У блоков нет такого понятия, как панель настройки, — поведение теперь настраивается непосредственно на блоке, что привело к увеличению их размера. Программу теперь намного легче читать – сразу видно как настроены датчики и моторы.
- Появились блоки «ждать изменения», которые позволяют реагировать на факт изменения значения, а не на изменение до определенного значения как в NXT-G.
- Улучшения в передачи данных от блока к блоку позволяют упростить преобразование типов (теперь не нужно вручную преобразовывать, например, число в строку).
- Добавлена возможность работы с массивами.
- Стал возможен досрочный выход из цикла.
Кроме нового языка программирования появились программы под Android и iPhone\iPad для управления роботом. Также на базе программы Autodesk Invertor Publisher создана программа для создания и просмотра пошаговых 3D инструкций. В этой программе можно масштабировать и вращать модель на каждом этапе сборки, что позволяет строить более сложных роботов по инструкциям.
В образовательный набор включены инструкции для сборки 5 роботов:
Color Sorter
Классическая задача по сортировке предметов (в данном случае — Lego деталей) по цвету.Gyro Boy
Робот-сигвей, использующий гироскоп для балансировки.Puppy
Робот-собачка, которую можно гладить, кормить. Спать и справлять нужду она также умеет ? Напоминает тамагочи.Робо-рука
Позволяет перемещать предметы.Для EV3 набора был подготовлен ресурсный набор LEGO MINDSTORMS Education EV3, позволяющий собирать другие модели, используя новые детали.
Видео:Средний мотор EV3. Средний двигатель EV3 для начинающих. Motor EV3Скачать
Моторы EV3
Видео:Блок программирования "Средний мотор". Палитра блоков Lego EV3. Программируемые блоки EV3Скачать
Моторы Lego EV3
Моторы EV3 входят в состав образовательной и домашней версии набора Lego Mindstorms Education EV3. Оба робототехнических конструктора имеют одинаковое количество моторов (двигателей). Это два больших мотора EV3 и один средний мотор EV3.
Читайте также: Сколько весит мотор от волги 21
Видео:Уроки EV3. Урок 2.1. Программируем средний мотор.Скачать
Большой мотор Lego EV3
Его еще называют большим двигателем, сервоприводом или сервомотором.
Большой мотор — это мощный «умный» мотор.
Он содержит в себе встроенный датчик вращения с разрешением в 1 градус для точного контроля угла вращения. Большой мотор оптимизирован для приводных механизмов роботизированных платформ различных видов и назначений.
- Скорость вращения большого мотора 160 – 170 оборотов в минуту
- Вращающий момент 20 ньютон/метр
- Пусковой момент 40 ньютон/метр, то есть медленнее, но мощнее. Еще вращающий момент называют крутящий момент или момент силы
Большой мотор поддерживает автоматическую идентификацию с программным обеспечением EV3. Двигатели можно соединять с любыми выходными портами A, B, C, D. По умолчанию большие моторы подключаются к портам B и C.
порты выхода
Большой мотор содержит в себе редуктор, то есть набор шестеренок для понижающей передачи. За счет этого мотор становиться более мощным, но уменьшается скорость. Шестеренки сделаны из пластмассы, поэтому они быстрее изнашиваются и при значительном усилии могут сломаться. При этом двигатель практически не подлежит восстановлению.
Если двигатель расположить так, чтобы вращающаяся часть находилась справа внизу рисунка, то вращение двигателя происходит по часовой стрелке при заданных положительных значениях скорости и против часовой стрелки, когда заданные значения скорости отрицательны. Большой мотор EV3 чаще всего используется для передвижения робота. Робот может быть сделан в виде машинки, шагающего робота, робота для преодоления препятствий и других моделей.
Видео:Работа среднего мотора в Lego Mindstorms EV3Скачать
Средний мотор EV3
Средний мотор — это достаточно точный мотор, который реагирует на команды более точно и быстро, чем большой мотор.
Его размер меньше чем у большого мотора и нет встроенного редуктора, за счет этого его мощность не очень большая. Он также содержит в себе встроенный датчик вращения с разрешением в 1 градус для точного контроля угла вращения. Средний мотор чаще всего используется для каких-либо захватов, различных типов передач.
манипулятор схват
- Скорость вращения среднего мотора 250 – 260 оборотов в минуту
- Его вращающий момент 8 ньютон/метр
- Пусковой момент 12 ньютон/метр, то есть работает быстрее, но с меньшей мощностью
Средний мотор также поддерживает автоматическую идентификацию с программным обеспечением EV3. Как и большой мотор EV3 его можно соединять с любыми выходными портами A, B, C, D. По умолчанию средний мотор подключаются к порту А.
вращение среднего мотора
Если двигатель расположить так, чтобы вращающаяся часть находилась лицом к нам, то вращение двигателя происходит по часовой стрелке при заданных положительных значениях скорости и против часовой стрелки, когда заданные значения скорости отрицательны.
Видео:Большой мотор Lego EV3. Сервопривод лего.Скачать
Моторы EV3. Средний мотор Lego Mindstorms EV3
🎦 Видео
Как увеличить мощность среднего мотора? Интересные проекты Lego EV3.Скачать
Средний мотор EV3Скачать
10 лучших сборок робота Lego Mindstorms EV3. Подарок 50 инструкции в описании.Скачать
2. СРЕДНИЙ МОТОР, БОЛЬШОЙ МОТОР. Программирование в lego mindstorms ev3 легко.Скачать
Уроки EV3 Урок 3.1. Программируем средний мотор на количество оборотовСкачать
Большой Мотор EV3 ! Занимательная робототехникаСкачать
Lego EV3 - Движение по линий на средних моторах по 2 и 4 датчикам цвета (П-регулятор).Скачать
EV3 движение по линий 4 датчик цвета и 4 среднего мотораСкачать
Шагаход EV3 средний моторСкачать
ЦИКЛ и СРЕДНИЙ МОТОР Lego EV3. Задача ЧАСЫСкачать
EV3 движение по линии. Два средних двигателя EV3 и два датчика цвета EV3.Скачать
Подробный обзор робототехнического набора Lego Mindstoms Ev3Скачать
Соревнование по робототехнике Инверсная линия 9 секунд LEGO® Education 45544 MINDSTORMS® EV3Скачать
1 задание. Знакомство с LEGO mindstorms ev3. Средний моторСкачать
