Roboty LEGO Mindstorms - zábavná robotika

Konštruktor LEGO Mindstorms je sada elektronických jednotiek a párovacích častí určených na vytvorenie programovateľného robota. Spoločnosť LEGO predstavila prvú súpravu Mindstorms už v roku 1998 ao 8 rokov neskôr, v roku 2006, bola vydaná prvá verzia súpravy LEGO Mindstorms NXT 1.0, po ďalších 3 rokoch, v roku 2009 druhá verzia súpravy - LEGO Mindstorms NXT 2.0, a nakoniec, v roku 2013 bola sada LEGO Mindstorms EV3 uvedená do predaja.

Sada LEGO Mindstorms obsahuje štandardné časti LEGO, ako sú nápravy, ozubené kolesá, nosníky, kolesá a servomotory, ako aj motory, senzory a programovateľná jednotka. Tieto súbory sú rozdelené na zdroje a základné.

Základná sada LEGO MINDSTORMS NXT má tri verzie:

• 8527 LEGO MINDSTORMS obsahuje 577 dielov, vyrobených v roku 2006. Toto je prvá verzia komerčnej sady;

• 9797 LEGO MINDSTORMS Education NXT Base Set obsahuje 431 dielov, vydanie 2006. Toto je základná súprava na vzdelávanie, vzdelávacia súprava;

• 8547 LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 obsahuje 619 dielov vyrobených v roku 2009. Toto je druhá verzia komerčnej súpravy.

Každá z týchto troch sád obsahuje inteligentnú jednotku NXT rovnakej verzie. Firmvér je iný, ale ľahko sa aktualizuje, takže súpravy možno v zásade považovať za rovnocenné.

Sada LEGO MINDSTORMS Education Resource Set má dve verzie:

• 9648 LEGO MINDSTORMS Vzdelávacie zdroje;

• 9695 LEGO MINDSTORMS Education Resource Set.

Resource kit 2010 vydanie obsahuje 817 častí, sú rozmanitejšie.

Základná súprava LEGO MINDSTORMS EV3 3.0 2013 je dodávaná v jednej verzii 31313 a obsahuje 601 dielov. „EV“ znamená Evolution.

Sady LEGO Mindstorms sú vybavené riadiacimi jednotkami na mikrokontroléroch niekoľkých verzií RCX, NXT a EV3. V súčasnosti sú tri, navyše sú tu modifikácie 1.0; 2,0 a 3,0.

Obrovský počet senzorov, ktoré prichádzajú s LEGO Mindstorms, otvára veľké možnosti pre kreativitu. Senzory sú k dispozícii aj od výrobcov tretích strán, ako sú Mindsensors a HiTechnic. Uvádzame iba niekoľko príkladov štandardných snímačov pre LEGO Mindstorms NXT: servomotor otáčania motora NXT, ultrazvukový senzor vzdialenosti NXT, dotykový snímač NXT, zvukový senzor NXT, svetelný senzor NXT. Vo všeobecnosti je zoznam pomerne rozsiahly.

Pozrime sa, čo je súprava LEGO MINDSTORMS EV3.

Čo sa týka náplne EV3, je inteligentná jednotka vybavená procesorom Sitara AM1808 (ARM9) s frekvenciou 300 MHz MHz od Texas Instruments, má 64 MB RAM, 16 MB flash pamäte a je tu aj slot microSDHC pre pamäťové karty do 32 GB. V prítomnosti hostiteľa USB a rozhrania Bluetooth je možné pripojenie Wi-Fi cez kľúč USB, zariadenia Apple sú podporované. Jednotka je tiež vybavená monochromatickým LCD displejom s rozlíšením 178x128. Všetky motory a senzory NXT sú plne kompatibilné s jednotkou EV3. Mimochodom, NXT blok môže byť naprogramovaný pre EV3, ale niektoré funkcie nebudú dostupné.

Škatuľa s dizajnérom sa dá rozmiestniť do koľaje s viacfarebnými zónami a farebné senzory s nimi dokonale interagujú. Časti škatule sú pôvodne rozložené v niekoľkých samostatných vreckách. Okrem toho existuje sada nálepiek a pokynov.

Srdcom dizajnéra je inteligentný box EV3. Napájanie zabezpečujú 6 prstové batérie. K dispozícii je 6 tlačidiel na ovládanie a podsvietenie má tri režimy farebného displeja. K dispozícii sú 4 vstupné porty na pripojenie snímačov, sú tu tiež 4 porty na výstup príkazov. Na pripojenie jednotky k počítaču - zásuvka miniUSB, port hostiteľa USB na organizovanie spojení, integrovaný reproduktor a, ako už bolo spomenuté vyššie, zásuvka na pamäťovú kartu. Programové rozhranie umožňuje vytvárať a konfigurovať programy priamo z bloku.

Súprava obsahuje okrem inteligentnej jednotky:

2 veľké servomotory vybavené precíznymi snímačmi otáčania a schopné vyvinúť 170 ot / min s maximálnym krútiacim momentom 40 Ncm.

K dispozícii je tiež jeden stredný servomotor, krútiaci moment je menší - až do 12 Ncm, avšak rýchlosť môže dosiahnuť 250 za minútu.

Farebný a svetelný senzor so schopnosťou rozlíšiť 8 farieb so vzorkovacou frekvenciou do 1 kHz.

Dotykový senzor schopný zistiť kliknutie, dotknúť sa, uvoľniť a spočítať ich počet.

IR senzor vzdialenosti, použiteľný pre diaľkové ovládanie, schopný prijímať signál aj z 2 metrov, s rozsahom merania vzdialenosti v okruhu až 70 cm. K dispozícii sú 4 kanály pre individuálny príjem signálov, riadiace príkazy.

Infračervený maják pre IR senzor, môže fungovať ako diaľkové ovládanie. Na puzdre je zelená kontrolka LED a prepínač kanálov. Môže zradiť v 4 samostatných kanáloch v okruhu 2 metrov. Automaticky sa vypne po hodine nečinnosti. Je napájaný dvoma malými batériami.

Drôty.

Okrem senzorov zahrnutých v súprave je možné použiť aj ďalšie senzory:

Gyroskopický senzor na meranie rotačných pohybov robota s presnosťou 3 stupne, citlivý na momenty až 440 stupňov za sekundu. Frekvencia dotazovania do 1 kHz.

Ultrazvukový senzor na meranie vzdialeností vysielaním a prijímaním odrazených vĺn. Môže fungovať ako sonar a ako prijímač zvukových vĺn ako riadiace signály. Je schopný zmerať vzdialenosti do 2,5 metra s presnosťou na 1 cm.

Podporované sú nielen senzory a príslušenstvo LEGO, ale aj modely tretích strán, ako sú Mindsensors a HiTechnic. Môže ísť o pákové ovládače, kompasy, akcelerometre atď. Možnosti rôznych riešení sú veľmi, veľmi široké.

Na programovanie robota môžete použiť softvér LEGO Mindstorms EV3 Home Edition pre Windows alebo OS X, ktorý si môžete ľahko stiahnuť na oficiálnej webovej stránke LEGO. Existuje tiež množstvo firmvéru, školiacich materiálov o programovaní, videách, interaktívnych pokynoch, popisoch úloh.

Samozrejme, EV3 možno ovládať pomocou smartfónu v systéme Android alebo iOS, na to existujú samostatné aplikácie. Programovanie je možné v jazyku Java av mnohých ďalších jazykoch: ASM / C / C ++ / Perl / Python / Ruby / VB / Haskell / Lisp / Matlab / LabVIEW.

Na oficiálnej webovej stránke LEGO nájdete 17 modelov s pokynmi na zostavenie rôznych robotov zo súpravy EV3. Sú to tieto modely:

TRACK3R je pásový robot s vysokým počtom krížov so štyrmi vymeniteľnými nástrojmi.

SPIK3R je škorpiónový robot, môže sa prudko otáčať, chytiť predmety pomocou drviča pazúrikov a blesk ocas bude odraziť všetko, čo mu bude stáť v ceste.

R3PTAR - 35 cm vysoká kobra, môže sa posúvať po podlahe, útočiť na objekty tesákmi vysokou rýchlosťou.

GRIPP3R - tento robot je schopný zdvíhať závažia, môže chytiť, zdvíhať a hádzať plechovku.

EV3STORM je sledovaný robot s mnohými misiami.

BOBB3E - Nakladač robotov Bobcat® so schopnosťou diaľkového ovládania pomocou tlačidiel IR majáka, môže pohybovať alebo zdvíhať rôzne objekty.

BANNER PRINT3R - robotická tlačiareň. Môže kresliť bežnou značkou a kresliť čiary. Môžete si nastaviť svoj vlastný výkres.

RAC3 TRUCK - závodné nákladné vozidlo s diaľkovým ovládaním. Môžete pridať upútavku.

DINOR3X - Triceratops Robot chodí a otáča sa na štyroch nohách.

KRAZ3 - Robot reaguje na infračervený maják svojho bugového priateľa. Robota môžete tiež ovládať pomocou vlastného programu alebo programu tak, aby sa pohyboval výlučne za chybou;

EV3D4 - vytvorený na základe „Hviezdnych vojen“, môže sledovať majiteľa, pohybovať sa po infračervenom majáku, komunikovať. Podporuje rozsiahlu sadu skriptov, ktoré je možné pomocou nového softvéru EV3 programovať a rozširovať.

EL3CTRIC GUITAR - Zasiahnutie jednej struny, prstokladov krku hmatníka, pomocou systému tremolo, môžete na tejto gitare hrať neuveriteľné sóla!

EV3MEG je pomocný robot, ktorý sa vďaka svetelnému senzoru môže pohybovať presne pozdĺž čiary určitej farby. Detekuje prekážky v ceste a reaguje na ne. Je schopný sa pohybovať nezávisle a ovládať pomocou infračerveného majáka.

Hra EV3 - robot môže schovať loptu pod pohár, potom zmeniť šálky na miestach a musíte uhádnuť, kde sa lopta nachádza. Pomocou IR majáka môžete nastaviť úroveň.

MR.B3AM - meria dĺžku lúčov LEGO® Technic, určuje farbu a veľkosť lúčov.

ROBODOZ3R - buldozér robotov. Môže sa pohybovať nezávisle alebo sa dá ovládať na diaľku.Vyčistí jeho cestu, spadne a tlačí predmety, ktoré sú v ceste.

Pretože tieto súpravy vás nútia myslieť, modelovať, vymýšľať, všeobecne podporovať kreativitu a rozvoj, nie je vôbec prekvapujúce, že v mnohých krajinách je vysokoškolské a školské vzdelávanie pomocou súprav LEGO Mindstorms široko implementované.

Robotské súťaže sa stali veľmi populárnymi, v ktorých každá vzdelávacia inštitúcia môže súťažiť svoje tímy robotov. Takéto súťaže sa konajú v Rusku, najznámejších takýchto podujatí - RoboFest. To najlepšie z najlepších je na Svetovej robotickej olympiáde - WRO (World Robot Olympiad).

Kde kúpiť LEGO Mindstorms EV3?

Cena LEGO Mindstorms EV3 závisí od balíka. Rôzne konfigurácie Mindstorms LEGO, ich vzdelávacie verzie, sú dostupné od špecializovaných predajcov LEGO Education.

Pozri tiež na našich webových stránkach:Zariadenia a programovacie mikrokontroléry pre začiatočníkov