Microsoft 

LEGO MINDSTORMS Education EV3 в профориентации. Роботы LEGO Mindstorms - занимательная робототехника Лего робототехника для детей на базе майндстормс ev3

Lego Mindstorms EV3 — это третье поколение в серии роботов от компании Lego. На прилавках этот набор появился 1-го сентября 2013. В этой статье я предлагаю ознакомиться с этим набором и его возможностями.

Этот набор Lego является слишком значимым, что бы рассмотреть его в одной статье, поэтому я добавлю еще части в течение ближайших недель. Первоначально будет представлен обзор того, что в целом представляет собой набор и рассмотрим первого вводного робота — Track3r.

Небольшое предупреждение: Мой обзор будет субъективным, так как мой опыт в области микроэлектроники и профессиональной работы в области IT, означает, что я люблю просто роботов. Объедините это с моей любовью к LEGO, и вы в конечном итоге получите 100% предвзятый обзор этого набора.

EV3 доступен для покупки в eBay , LEGO или Amazon . И, вероятнее, всего он доступен в ваших локальных магазинах (список магазинов на bricker.ru).

Введение

Для тех, кто не имеет опыта с серией Mindstorms или программирования любого рода, в этом разделе я расскажу базовые термины и принципы Lego робототехники.

Ключевой частью этого набора является программируемый модуль (далее просто “модуль”). Этот модуль на самом деле является компьютером, в комплекте с процессором, памятью, портами входов и выходов. Как и любой компьютер, он может быть запрограммирован, чтобы реагировать на входную информацию тем способом которым программист пожелает.

До четырех источников входного сигнала (например, датчик приближения, сенсорный датчик, и т.д.) может быть подключено к модулю EV3 на его верхней стороне. Так же, до четырех устройств (например, двигатели) может быть подключен к выходам модуля EV3 на его нижней стороне. Есть также разъемы для подключения к ПК / Mac или разъем для подключения внешней флэш-карты (для расширения внутренней памяти модуля).

Компания Lego привлекала сообщество AFOLs для того что бы сделать это набор лучше. И у них получилось:)

В комплекте c набором идут инструкции и программы для пяти роботов. Компания LEGO также выбрали 12 моделей из творчества сообщества для включения их программное обеспечении — в комплекте с инструкциями и примерами программ. Эти необязательно загружаемые компоненты, которые можно догрузить самостоятельно из программы Mindstorms.

Набор EV3 Home Edition включает в себя:

  • Программируемый модуль (детальная спецификация )
  • Входные датчики: Датчик касания, Датчик цвета (7 цветов + без цвета), ИК-приемник + передатчик (расстояние + направление)
  • Выходные двигатели: 2 больших серводвигателя, средний серводвигатель
  • 500 + различных Technic деталей
  • Печатная инструкция для сборки Track3r робота
  • Программное обеспечение Mindstorms EV3

Инфракрасные приемник и передатчик могут быть использованы в различными способами. От простого датчика сближения, до пульта дистанционного управления, и приемник может даже обнаружить направление до передатчика. Это делает его хорошим маяком для поиска объектов или следования за подвижными объектами.

Программируемый модуль может также воспроизводить звуки, показывать изображения или текст на его ЖК-дисплее (178 х 128 пикселей). Программное обеспечение Mindstorms включает инструкции по сборке для каждого робота, а также подробные руководства о том, как писать программы для роботов. Есть также контекстно-зависимая помощь, которая открывается в браузере.

Кабели, используемые имеют разъемы, которые на первый взгляд, похожи на стандартные телефонные разъемы RJ12, но верхняя защелка сдвинута влево (стандарт Modified Modular Jacks, компании DEC). Эти кабели совместимы с предыдущими поколениями наборов Mindstorms.

Роботы, включенные в набор (подробнее ):

  1. Track3r — гусеничный робот, который имеет несколько заменяемых инструментов, которые он может использовать, чтобы нарезать / расстрелять / разбить препятствия. Это самый простой робот и отличный для начала игры с набором.
  2. Spik3r — шестиногий робот (хотя для перемещения используются все же колеса), подвижный хвост, который может стрелять шарами, и передний захват имитирующий клешни.
  3. R3ptar — скользкая змей, которая может греметь, трястись и поражать близкие цели своими клыками. Выглядит немного жутко, но отличный и интересный робот.
  4. Gripp3r — еще один гусеничный робот, имеющий спереди большой захват, предназначенный для подъема и транспортировки объектов.
  5. Ev3rstorm — основной двуногий робот (но на самом деле движется за счет гусениц на ногах). Он включает все датчики и двигатели и является самым сложным робот из пяти. Самый эффектный робот, ну разве кроме его смешной куриной прически!

Роботы от сообщества AFOLs:

  1. Ev3game — автор Ricardo Oliveira . Робот случайно перемещает чашки и вы должны угадать, под какой скрывается мяч. Она включает в себя три миссии.
  2. Plott3R — авторы Ralf Hempel и Phillippe «Philo» Hurbain . 2d плоттер робот, который может написать или нарисовать что-нибудь. В комплекте программа пишущая «LEGO EV3»!
  3. Bobb3e — автор Kenneth Ravnshøj Madsen . Гусеничный робот погрузчик с динстанционным управлением.
  4. Dinor3x — автор Lasse Stenbæk Lauesen . Трицератопс — ходит на своих четырех ногах и избегает препятствий.
  5. El3ctric Guitar — автор Daniele Benedettelli . Это просто гитара, что еще добавить?
  6. Ev304 — автор Vassilis Chryssanthakopoulos . Это робот компаньон, который может управляться дистанционно или следовать за вами.
  7. Ev3meg — автор Martyn Boogaarts . Робот который может самостоятельно двигаться по линии, или управляться дистанционно.
  8. M-r.B3am — автор Kenneth Ravnshøj Madsen . Определяет размер и цвет балки (technic beam).
  9. Kraz3 — автор Marc-Andre Bazergui . Следует за своим другом спутником.
  10. Rac3 — автор Laurens Valk . Управляемый гоночный грузовик, который ездит избегая препятствий.
  11. Robodoz3r — авторы Mark Crosbie и Phillippe «Philo» Hurbain . Робот-бульдозер, управляется дистанционно или двигается самостоятельно.
  12. Wack3m — автор Martyn Boogaarts . Игра аттракцион на скорость реакции.

Лично меня Dinor3x интересует больше всего, потому что … это динозавр, а динозавры это круто. Я расскажу подробнее про этих роботы позднее.

Mindstorms — Программное обеспечение

После установки ПО сразу автоматически обновиться до последней версии (1.0.1), так же автоматически будет предложено обновить прошивку на модуле 0 1.03H.

Прошивка обновляется легко и безболезненно.

Для каждого из 5 стандартных роботов, есть 4-6 «миссии», которые рекомендуется пройти. Эти миссии на самом деле требования к программам, которые вам нужно написать. Например — Миссия 1 для робота Track3r это написать программу, чтобы научить вашего робота продвинуться вперед, ударить по полу клешнями, затем вернуться в исходное положение. Простая задача, только для того чтобы вы привыкли к среде разработки, и изучили некоторые из основных методов кодирования. Миссии, как правило, становятся сложнее, что бы изучали новое, опираться на вещи, которые вы узнали в предыдущих заданиях. Каждая миссия включает в себя: видео, показывающее, что робот должен делать; инструкции по сборке и различную дополнительную специфическую информацию для этой миссии, а также шаг за шагом инструкции для создания программы. Если вы застряли, вы всегда можете открыть подготовленные ответы, но лучше попробовать самому:)

Инструкции сборки можно просматривать непосредственно из программного обеспечения Mindstorms, или через внешний URL. URL-адрес является полезным для просмотра с другого устройства, который не имеет установленного программного обеспечения, например с планшета.

Так же есть QR код, который можно отсканировать планшетом, чтобы открыть URL без необходимости вводить его вручную.

Чтобы проверить это, я использовал свой IPad для сканирования QR кода. Он перенаправил меня на сайт, который затем перенаправил меня в магазин приложений и предложил бесплатно загрузить LEGO Mindstorms 3D Builder приложение. Обратите внимание, что это приложение говорит, что требуется 173MB для установки, но после установки я обнаружил, что используется 378MB. Больше, чем ваше средние приложение!

Это приложение включает инструкциям сборки для пяти основных роботов, и использует то же программное обеспечение Autodesk, которая используется на веб-сайте для ПК. Она позволяет пошагово следовать инструкциям, и изменять перспективу просмотра 3D модели. Приложение, как мне кажется, работает намного быстрее, чем веб-сайте, и проще в использовании при строительстве вдали от компьютера в любом случае.

Программное обеспечение для ПК не является совершенным. Были несколько вещей, которые можно сформулировать более понятно, и что самое расстраивающее — приложение было иногда довольно медленным. Мой совсем не старый ПК с Windows 7 затормаживал в разных местах, иногда даже просто при переносе блоков.

Тем не менее, я уверен, что ситуация будет улучшаться с течением времени и ПО оптимизируют. Даже в v1.0 это показывает много труда было вложено в создание этого интуитивно понятного и приятного интерфейса. Кстати, интерфейс и все инструкции переведены на русский язык.

Программирование

Программное обеспечение Mindstorms предоставляет возможность визуального программирование (перетаскивание и размещение командных блоков). Я программирую последние 26 лет, поэтому есть интуитивное понимание того, как все должно работать, но я считаю, что это достаточно легко для любого, чтобы разобраться. Я могу сказать это, потому что мой шестилетний сын написал все, кроме одной из программ для робота Track3r!

Чтобы писать программы, достаточно размещать блоки функциональности на схеме. В зависимости от типа блока, каждый блок может быть сконфигурирован. Например, «Средний Мотор» (показан ниже) имеет 5 режимов работы:

Варианты, показанные на остальных панелей будет меняться в зависимости от выбранного режима. Все эти опции делают серводвигатели очень гибкими в том, что вы можете сделать с ними.

Есть широкий спектр программных блоков на выбор, как показано ниже, и сгруппированы в шесть категорий: Действие (зеленый), Управление потоком (оранжевый), Датчики (желтый), Операции над данными (красный), Дополнительные (синий), и Мои Блоки (циановый).

Группа Мои Блоки содержит пользовательские блоки, которые можно создать самостоятельно. Они могут содержать внтури целые программы. Если у вас есть большое количество блоков, выполняющих функцию, которая вам понадобится несколько раз, это хороший способ упростить свою программу.

Пятая миссия робота Track3r обеспечивает вас с одним таким блоком с названием Time Trial, который действует в качестве секундомера, отслеживает ваш счет и даже сохраняет рекорд файле на модуле.Вы знакомитесь с новыми блоками постепенно, по мере прохождения миссий для каждого робота.

Загрузка

Когда вы создали свою программу, она должен быть скопирована в робота. Есть фактически три различных метода, как программируемый модуль может быть подключен к программному обеспечению Mindstorms:

  1. USB кабель — 2м кабель поставляется с набором
  2. Wi-Fi — вам нужно купить дополнительное usb устройство, которое подключается к модулю EV3.
  3. Bluetooth — ваш ПК / Mac должен иметь поддержку Bluetooth

Я работаю в основном на ПК, у которого нет поддержки Bluetooth, и это означает что я вынужден использовать кабель USB.

После подключения, вы можете загрузить ваш проект на модуль. Обратите внимание, что все программы в рамках вашего проекта копируются. Вы можете выбрать, чтобы просто загрузить или загрузить и сразу же начать выполнение текущей программы. Это очень удобно для выполнения быстрых тестов вашей программы.

Mindstorms приложения

Кроме приложения Lego Mindstorms 3D Builder для IOS, есть несколько других

Первым из них является Lego Mindstorms Robot Commander. Он позволяет контролировать своих роботов с вашего телефона.достойных ознакомления.

Программа поставляется с предварительными настройками для пяти стандартных роботов, плюс вы также можете создавать свои собственные команды из приложения для других роботов.Вы должны сначала включить Bluetooth на роботе и выполнить сопряжение с планшетом или телефоном. Для Track3r не очень полезно, но думаю что для других роботов это может быть интересно.

Существует также забавное приложение игра для LEGO Mindstorms называется Fix Factory. Вы получаете возможность управлять роботом Ev3rstorm, и задавай последовательность шагов для робота добираетесь для своей цели. Например: идти вперед, поверните налево, идите вперед дважды, повернуть направо и т.д. Отличный тренажер перед началом программирования:)

TRACK3R

Первый робот который вы должны построить это Track3r. Это единственный робот с печатной инструкции сборки, а также он имеет демонстрационную программу предварительно установленную на программируемый модуль. Он также поставляется с игровым полем. Четыре из пяти миссий для этого робота использует это поле что бы продемонстрировать свои возможности. Плюс, конечно, вы можете использовать его для любой другой программы / роботы.

Фактическая сборки робота проста и займет всего 10-15 минут. В основном ознакомит вас с некоторыми из способов монтажа двигателей и датчиков, которые я считаю намного приятнее, чем предыдущие наборы Mindstorms. Инструкции включают так же руководство по запуску программ, хранящихся на модуле, и даже, как создать программу непосредственно на самом модуле. Хотя, что действительно полезно только для самых основных программ и программное обеспечение Mindstorms для ПК гораздо проще в использовании.

Есть пять миссий для этого робота. Каждая миссия требует от вас, чтобы построить оружие надстройку, которое подключается к среднему двигателю.

Резюме

Роботы + LEGO = классно!

Я люблю этот набор. Мои дети любят этот набор. Это дорого $350 (примерно 15000руб в России), но это не только большая игрушка, это фантастический инструмент для обучения детей, как действительно работают компьютеры. И я имею в виду реальные компьютеры, а не те, с сердитыми птицами внутри них.

  • Программирование микроконтроллеров

    • изображение - roboconstructor.ru

    Известная притча гласит, что, когда к мудрецу обратилась молодая мать с ребенком на руках и спросила, с какого возраста ей следует начинать воспитание отпрыска, старец ответил, что она опоздала на столько лет, сколько уже было ребенку. С выбором будущего призвания ситуация достаточно похожая. Сложно требовать осознания своих склонностей и интересов от младенца, но вот уже в средней школе начинаются всевозможные специализации, и к этому времени неплохо бы уже знать, в какую сторону двигаться подросшему чаду. Но одно мы знаем уже почти наверняка – в течение ближайших десятилетий от 30 до 80% профессий будут полностью автоматизированы.

    Робототехника, кибернетика, понимание алгоритмов – тот набор навыков, с которым, скорее всего, человеку не будут грозить настолько туманные перспективы. Конечно, скорее всего параллельно с заменой рабочей силы на роботов будет развиваться и концепция безусловного базового дохода, вот только вряд ли вы хотите для своего ребенка подобного будущего.

    Способов быстро показать молодой и заинтересованной аудитории основы программирования и робототехники сейчас существует много. Все они стоят недорого, достаточно просты в освоении, дают уже через несколько часов понимание основ алгоритмов и концепций кибернетических устройств. Но в учебных классах легко столкнуться и с недостатками этих платформ – ограниченной износоустойчивостью (да и чего греха таить – «идиотоустойчивостью» тоже) макетных плат, не очень дружелюбными для детей 11-12 лет интерфейсами ПО, относительно небольшим элементом «игры».

    Со всеми этими недостатками уже больше двадцати лет борются в самой известной компании-производителе развивающих наборов LEGO Education. Речь идет, разумеется, о платформе MINDSTORMS Education EV3. Начиная с произведенных в начале 90-х Mindstorms RCX и заканчивая самым современным комплексом MINDSTORMS Education EV3 принцип формирования платформы остается прежним. В основе лежит «умный кирпич» (“intelligent brick”), это микрокомпьютер с экраном и портами ввода-вывода, к которому подключаются все остальные компоненты. Как и в любой робототехнической системе периферийные устройства подразделяются на сенсоры и эффекторы. При помощи сенсоров робот воспринимает окружающий мир, а благодаря эффекторам – реагирует на него в соответствии с заложенной программой. Соединяются компоненты платформы вместе простыми кабелями без пайки, а механические конструкции ограничены только прочностью пластиковых деталей и фантазией конструкторов.

    Программное обеспечение

    Мы много говорили об аппаратной базе, но на самом деле далеко не только она определяет эффективность занятий по робототехнике. Именно наличие действительно интуитивно понятного ПО на множестве платформ (Мак, ПК, мобильные устройства) и делает LEGO MINDSTORMS Education EV3 платформой выбора при обучении, и особенно на рубеже начальной и средней школы, для детей лет десяти.


    Приветственный экран приложения на iPad

    Визуализация алгоритмов в родном ПО LEGO MINDSTORMS Education EV3 находится просто на высшем уровне – достаточно буквально за несколько минут усвоить основные виды взаимодействия логических блоков (условия перехода, цикл и т.д.) и в дальнейшем постепенно наращивать сложность программ. Разумеется, есть и готовые обучающие проекты для десятков разнообразных моделей роботов, а при желании в интернет-сообществах можно найти тысячи интересных программ.


    Пример программы в приложении для iPad

    Продвинутые же пользователи могут установить LabVIEW или RobotC – «мозги» LEGO MINDSTORMS Education EV3 полностью совместимы с этими пакетами. Вот экспортировать старые проекты для NXT без дополнительной конвертации, увы, не выйдет.

    С образовательной же точки зрения гораздо больший интерес представляет версия ПО для настольных компьютеров . Оно позволяет вести электронные тетради учеников, благодаря которым преподаватель может из своей версии приложения оценивать успехи конкретного ученика и наблюдать за его прогрессом. Плюс ко всему можно использовать не только имеющиеся на борту ПО учебные материалы (коих множество), но и с помощью встроенного редактора контента создавать свои собственные.


    Обучающие видео по работе с редактором контента EV3

    А еще в десктоп-версии есть утилита регистрации данных с возможностью программирования областей графика в зависимости от пороговых значений. То есть теперь педагог может с легкостью продемонстрировать работу современных технологий в рамках умного дома, к примеру.

    Микрокомпьютер EV3 будет собирать данные с датчиков в реальном режиме времени и в зависимости от температурного фона запускать ту или иную программу модели. При высокой температуре включается вентилятор, при низкой - обогреватель. А ученики смогут фиксировать и анализировать данные, дорабатывая модель.


    Журналирование данных

    Открытость прошивки «умного кирпича» уже сыграла свою роль: существуют альтернативные варианты с поддержкой большинства популярных языков программирования (десятки их). По большому счету использование EV3 можно «прикрутить» к любому образовательному проекту, связанному с программированием, поскольку мало что так радует, как возможность увидеть работу собственных алгоритмов «в железе».

    Многие ждут, что камнем преткновения в этой истории может оказаться цена. Действительно, за Базовый набор придется выложить 29 900 рублей, плюс еще 2 500 отдать за зарядку. Однако в эту сумму включены детали и электроника для комфортной работы двух учеников, а также полноценное базовое ПО с 48 готовыми занятиями (которое с января 2016 полностью бесплатно, как для частных лиц, так и для организаций). Конечно, дополнительное оборудование и комплекты заданий могут увеличить стоимость, но в пределах разумного. Так комплект для 8 учеников, включающий базовые и ресурсные наборы LME EV3, зарядные устройства, ПО и , обойдется в 174 900. Вполне приемлемо для оснащения, например, кружка в школе.

    Да, это заметно дороже простых Arduino-подобных платформ. Но и возможности, а также уровень вовлеченности гораздо выше. Учебную программу на базе EV3 можно спокойно планировать на всю среднюю школу и дальше. Кроме того, при адекватном использовании LEGO MINDSTORMS Education EV3 банально «переживет» несколько простых комплектов за счет механических качеств, легкой заменяемости и доступности деталей (на моей практике только один шлейф RJ-12 потребовал замены в 10-летнем NXT).

    В итоге мы видим практически оупенсорсный проект, поддерживаемый гигантской компанией со всеми положенными в такой ситуации бонусами – большим жизненным циклом, доступностью запчастей и расширений, официальными и любительскими гайдами, развитым сообществом. Mindstorms стал практически стандартом западных образовательных классов по робототехнике для детей, и было бы по-настоящему здорово увидеть его широкое распространение и в России.

    Выбор пути

    А теперь к главному. В отличие от наборов WeDo 2.0, EV3 ориентирован на среднюю школу, соответственно, на детей постарше, для которых вопрос выбора будущей профессии стоит уже посерьезнее.

    Используя EV3, каждый из учеников сможет активнее раскрыть те способности, которые были в нем заложены природой, воспитанием и учебным процессом.

    Прирожденный математик будет пристально следить за телеметрией датчиков, за тем, как именно фиксируется пройденное роботом расстояние, как записывается угол, на который он отклоняется, и прочее.

    Будущий айтишник, само собой, погрузится в программирование робота, разбирая алгоритмы, по которым тот движется. И непременно будет создавать свои, не предусмотренные штатной инструкцией.

    Увлеченный физикой ребенок сможет с помощью робота проводить наглядные эксперименты, благо с датчиками у наборов проблем нет, равно как и у ребенка - с фантазией.

    В общем, какие бы у ребенка ни были интересы и любимые предметы в школе, обучение с использованием наборов MINDSTORMS EV3 позволит четче их выделить и сконцентрироваться на их развитии в будущем.

    В жизни

    На данный момент решения компании уже используются учащимися для создания интересных проектов, как в рамках различных конкурсов, так и для общего развития. О ряде из них в этом году писали СМИ.

    Астраханские школьники Руслан Казимов и Михаил Гладышев на базе регионального технопарка разработали робот-тренажер для реабилитации суставов рук.


    фото - rg.ru

    На разработку тренажёра восьмиклассники потратили чуть меньше двух месяцев. Они представили свой проект на региональном этапе IX Всероссийского конкурса научно-инновационных проектов в ЮФО, где заняли второе место. В дальнейшем они планируют создать промышленный образец – пока разработчики предлагают только прототип, изготовленный из образовательного робототехнического набора LEGO MINDSTORMS Education EV3.

    Устройство дублирует движения, выполняемые врачом – суставы начинают работать, тем самым восстанавливается подвижность не только их, но и групп мышц. Пока устройства связаны через Bluetooth, в будущем будут взаимодействовать с помощью интернета или Wi-Fi.

    Аналоги такого устройства есть на рынке, однако астраханский прибор может работать одновременно с плечевым, лучезапястным и локтевым суставами. Кроме того, он переносной и работает от аккумулятора. Также есть возможность удалённого управления, то есть пациент может тренироваться, не выходя из дома.

    На Всемирной Олимпиаде по робототехнике 2015 года (WRO 2015) российская команда DRL из Санкт-Петербурга была награждена специальным призом за креативность от компании LEGO Education (LEGO EDUCATION CREATIVITY AWARD).

    Российская команда DRL представила проект CaveBot. Ребята из Санкт-Петербурга под руководством тренера Сергея Филиппова создали уникального робота-исследователя для обнаружения неизведанных областей в пещерах. Разработка затрагивает различные научные области, так как уникальный робот делает возможным выполнение разнообразных по сложности задач.

    Команда построила робота-скалолаза, оснащенного различными датчиками, для обнаружения предметов с целью их последующего исследования. Полученные данные могут быть превращены в 3D-модели на компьютере.

    Конструктор LEGO Mindstorms представляет собой набор электронных блоков и сопрягаемых деталей, предназначенный для создания программируемого робота. Первый набор Mindstorms компания LEGO представила еще в 1998 году, а спустя 8 лет, в 2006 году, была выпущена в свет первая версия набора LEGO Mindstorms NXT 1.0, еще через 3 года, в 2009 году вышла вторая версия набора — LEGO Mindstorms NXT 2.0, и, наконец, в 2013 году появился в продаже набор LEGO Mindstorms EV3.

    Набор LEGO Mindstorms включает в себя как стандартные детали LEGO, такие как оси, шестерни, балки, колеса и сервомоторы, так и двигатели, сенсоры, и программируемый блок. Эти наборы подразделяются на ресурсный и базовый.

    Базовый набор LEGO MINDSTORMS NXT есть трех версий:

      8527 LEGO MINDSTORMS содержит 577 деталей, 2006 года выпуска. Это - первая версия коммерческого набора;

      9797 LEGO MINDSTORMS Education NXT Base Set содержит 431 деталь, 2006 года выпуска. Это — базовый набор для обучения, образовательный набор;

      8547 LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 содержит 619 деталей, 2009 года выпуска. Это - вторая версия коммерческого набора.

    Каждый из трех наборов включает в себя интеллектуальный блок NXT одной и той же версии. Прошивки отличаются, но легко обновляются, поэтому наборы можно считать в принципе равноценными.

    Ресурсный набор LEGO MINDSTORMS Education Resource Set есть двух версий:

      9648 LEGO MINDSTORMS Education Resource Set;

      9695 LEGO MINDSTORMS Education Resource Set.

    Ресурсный набор 2010 года выпуска содержит 817 деталей, они более разнообразны.

    Базовый набор 2013 года выпуска LEGO MINDSTORMS EV3 3.0 поставляется в одной версии 31313, и содержит 601 деталь. «EV» расшифровывается здесь как Evolution.

    Наборы LEGO Mindstorms комплектуются блоками управления на микроконтроллерах нескольких версий RCX, NXT и EV3. На текущий момент их три, кроме того есть модификации 1.0; 2.0 и 3.0.

    Огромное количество сенсоров, которыми комплектуются наборы LEGO Mindstorms открывают широкие возможности для творчества. Сенсоры выпускают и сторонние производители, такие как Mindsensors и HiTechnic. Вот лишь несколько примеров стандартных сенсоров для LEGO Mindstorms NXT: сервомотор-тахометр NXT, ультразвуковой сенсор расстояния NXT, сенсор касания NXT, сенсор звука NXT, сенсор освещенности NXT. Вообще, список довольно обширен.

    Давайте же рассмотрим, что представляет собой набор LEGO MINDSTORMS EV3.

    Что касается начинки EV3, то интеллектуальный блок оснащен процессором Sitara AM1808 (ARM9) частотой 300 МГц от Texas Instruments, имеет 64 Мб оперативной памяти, 16 Мб Flash-памяти, также есть слот для карт памяти microSDHC до 32 Гб. В наличии USB-хост и Bluetooth, возможен Wi-Fi через USB-донгл, поддерживаются устройства Apple. Также блок оснащен монохромным LCD-дисплеем, разрешением 178x128. Все моторы и NXT-сенсоры полностью совместимы с блоком EV3. Кстати, NXT-блок может быть запрограммирован под EV3, но некоторые функции будут недоступны.

    Коробка с конструктором может быть развернута в трассу с разноцветными зонами, и сенсоры цвета отлично будут с ними взаимодействовать. Детали, находящиеся в коробке, изначально разложены в несколько отдельных пакетиков. Кроме того, есть в комплекте набор наклеек и инструкция.

    Интеллектуальный блок EV3 является сердцем конструктора. Питание осуществляется 6 пальчиковыми батарейками. Для управления служат 6 кнопок, причем подсветка имеет три цветовых режима индикации. Для подключения датчиков имеется 4 порта ввода, также присутствуют 4 порта вывода команд. Для подключения блока к компьютеру — гнездо miniUSB, порт USB-хост для организации соединений, встроенный динамик и, как упоминалось ранее, слот для карты памяти. Программный интерфейс позволяет создавать и настраивать программы непосредственно с блока.

    Кроме интеллектуального блока, в комплект включены:

    2 больших сервомотора, оснащенные точными датчиками вращения, и могущие развить 170 оборотов в минуту при максимальном крутящем моменте в 40 Нсм.

    Также есть один средний сервомотор, крутящий момент здесь меньше — до 12 Нсм, однако обороты могут достигать 250 в минуту.

    Датчик цвета и освещенности с возможностью различать 8 цветов с частотой опроса до 1 кГц.

    Датчик касания, способный распознавать щелчок, прикосновение, освобождение и считать их количество.

    ИК-датчик расстояния, применимый и для ДУ, способный принимать сигнал даже с 2 метров, с диапазоном измерения расстояния в радиусе до 70 см. Доступны 4 канала для индивидуального приема сигналов, управляющих команд.

    Инфракрасный маяк для ИК-датчика, может работать как пульт ДУ. На корпусе есть зеленый индикаторный светодиод и переключатель каналов. Может предавать в 4 отдельных канала в радиусе до 2 метров. Автоматически отключается через час простоя. Питается от двух мизинчиковых батареек.

    Кроме включенных в комплект датчиков, могут использоваться и другие датчики:

    Гироскопический датчик для измерений вращательных движений робота с точностью в 3 градуса, чувствительный к моментам до 440 градусов в секунду. Частота опроса до 1 кГц.

    Ультразвуковой датчик, служащий для измерения расстояний посредством передачи и приема отраженных волн. Может работать как сонар и как приемник звуковых волн в качестве управляющих сигналов. Способен измерять расстояния до 2,5 метров с точностью в 1 см.

    Поддерживаются не только сенсоры и аксессуары LEGO, но и модели сторонних производителей, например Mindsensors и HiTechnic. Это могут быть джойстики, компасы, акселерометры и т. д. Ассортимент всевозможных решений очень-очень широк.

    Для программирования робота можно использовать программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3 Home Edition для Windows или OS X, которое легко скачивается на официальном сайте LEGO. Там же есть обилие прошивок, обучающих материалов по программированию, видеороликов, интерактивных инструкций, описаний миссий.

    Разумеется, EV3 может управляться со смартфона на Android или iOS, для этого есть отдельные приложения. Программирование возможно и на Java и на множестве других языков: ASM/C/C++/Perl/Python/Ruby/VB/Haskell/Lisp/Matlab/LabVIEW.

    На официальном сайте LEGO можно найти 17 моделей с инструкциями для сборки разных роботов из комплекта EV3. Вот эти модели:

    TRACK3R - робот на гусеничном ходу высокой проходимости с четырьмя взаимозаменяемыми инструментами.

    SPIK3R - робот-скорпион, может резко разворачиваться, хватать клешней-дробилкой предметы, а хвост-молния даст отпор всему, что окажется на его пути.

    R3PTAR - робот-кобра высотой 35см, может скользить по полу, атаковать предметы клыками с высокой скоростью.

    GRIPP3R - этот робот способен поднимать тяжести, может захватить, поднять и кинуть жестяную банку.

    EV3STORM - робот на гусеничном ходу со множеством миссий.

    BOBB3E - робот-погрузчик Bobcat® с возможностью дистанционного управления посредством кнопок ИК-маяка, может двигаться или поднимать различные предметы.

    BANNER PRINT3R - робот-принтер. Он умеет рисовать обычным маркером, проводя линии. Можно задавать собственный рисунок.

    RAC3 TRUCK - гоночный грузовик на дистанционном управлении. Можно добавить прицеп.

    DINOR3X - робот-трицератопс ходит и поворачивается на четырех ногах.

    KRAZ3 - робот реагирует на ИК-маяк своего друга-жучка. Можно также управлять роботом с помощью настраиваемой программы или запрограммировать так, чтобы он двигался исключительно за жучком;

    EV3D4 - созданный по мотивам “Звездных войн”, может следовать за владельцем, перемещаться по ИК-маяку, общаться. Поддерживает обширный набор сценариев, которые можно программировать и расширять, используя новое ПО EV3.

    EL3CTRIC GUITAR - Ударяя по одной струне, перебирая пальцами по безладовому грифу, используя тремоло-систему, можно исполнять невероятные соло на этой гитаре!

    EV3MEG - робот-помощник, способный перемещаться точно по линиям определенного цвета, благодаря датчику освещенности. Обнаруживает препятствия на пути и реагирует на них. Способен перемещаться как самостоятельно, так и управляться с помощью ИК-маяка.

    Игра EV3 - робот умеет прятать мячик под стаканчик, затем менять стаканчики местами, а вам предстоит угадать, где мячик. Используя ИК-маяк можно задавать уровень.

    MR.B3AM - измеряет длину балок LEGO® Technic, определяет цвет и размер балок.

    ROBODOZ3R - робот-бульдозер. Может двигаться самостоятельно или управляться дистанционно. Расчищает себе путь, отваливая и отодвигая с пути мешающие предметы.

    В силу того, что данные наборы заставляют думать, моделировать, изобретать, в общем побуждают к творчеству и развитию, вовсе не удивительно, что во множестве стран весьма широко внедрено обучение в колледжах и школах с использованием наборов LEGO Mindstorms.

    Стали довольно популярны соревнования роботов, в которых каждое учебное заведение может выставить свои команды роботостроителей на соревнования. Проводятся такие соревнования и в России, самое известное из таких мероприятий — РобоФест. Лучшие из лучших попадают на Всемирную Олимпиаду Роботов - WRO (World Robot Olympiad).

    Где купить LEGO Mindstorms EV3?

    Цена LEGO Mindstorms EV3 зависит от комплектации набора. Различные комплектации LEGO Mindstorms, его образовательные версии, можно приобрести у специализированных продавцов LEGO Education.

    Андрей Повный

    Четвёртого января 2013 года LEGO представила третью версию популярного конструктора Mindstorms - EV3:

    Понятно, что кубики LEGO остались практически неизменными, а вот «мозг» компьютера претерпел значительные изменения и обещает стать любопытной игрушкой не только для детей, но и для взрослых гиков (как это впрочем и было с предыдущими версиями конструктора).

    Программируемый кирпичик в третьей реинкарнации выглядит вот так:

    Технические характеристики:

    • Процессор - ARM9 (в конструкторе NXT 2.0 использовался ARM7)
    • FLASH память - 16 мегабайт
    • Оперативная память - 64 мегабайт
    • Операционная система - Linux
    • Слот расширения SD
    • USB 2.0 (поддерживает USB Host, то есть можно вставить WiFi свисток)
    • Bluetooth 2.1
    • 4 порта на вход и 4 порта на выход
    • Динамик

    Объединить можно до четырёх таких модулей.
    Запитываются кирпичики от вот таких аккумуляторов (ёмкость, правда на данный момент неизвестна):

    Комплект поставки

    Помимо собственно основного кирпичика в комплект также входят:
    • Три сервомотора (два больших и один маленький)
    • Датчик нажатия (Touch Sensor, попросту - кнопка)
    • Цветовой сенсор
    • Датчик расстояния (в некоторых пресс-релизах заявлен инфракрасный, но я полагаю, он всё-таки ультразвуковой)


    На фотографии второй сенсор слева - это гироскоп-акселерометр, он в базовый комплект поставки, судя по всему, не входит.

    Также доступен инфракрасный маячок (возможно его потребуется покупать отдельно), с помощью которого можно управлять роботом, либо можно создать робота, который будет самостоятельно выполнять поиск маячка.

    Общее количество блоков Lego-Technics в комплекте - 594. Изготовитель обещает сохранить обратную совместимость с NXT2.0, то есть будет возможно использовать моторы и сенсоры от предыдущей версии.

    Заявленная цена - 350 долларов. Будем надеяться, что Лего не будет считать доллар равным евро, как это нынче модно, и в Европе он будет стоить хотя бы 300 Евро. Для сравнения - Lego Mindstorm NXT 2.0D в Германии стоит 274 Евро. Кроме того, возможно появление EV3 вызовет некоторое снижение цены на NXT 2.0.

    Программирование будет осуществляться при помощи специальной графической программы, поставляемой компанией National Instruments (также, как и в предыдущей версии конструктора). Эта программа имеет довольно низкий «порог вхождения», что очень хорошо для обучения детей азам робототехники. Будем надеяться, что и взрослые дети не останутся «за бортом» и NI будет продолжать поставлять библиотеку для LabVIEW. Вообще игрушка обещает быть любопытной из-за наличия линукса на борту - почти наверняка через некоторое время появятся прошивки, расширяющие возможности встроенного компьютера.

    Также представляет интерес возможность интеграции с iOS и Android (робот может работать автономно, либо получать управляющие команды с планшета по Bluetooth).

    Конструктор будет доступен во второй половине этого года. Возможно если вы уже собрались купить NXT 2.0, то имеет смысл немного подождать. Рекомендованный возраст пользователей - от 10 лет.

    В заключение - несколько фотографий роботов, которые можно построить с использованием EV3, найденных на просторах сети:

    Конвейер с сортировкой кубиков по цвету (это для тех детей, кто хочет посвятить свою жизнь промышленной автоматизации):

    Балансировщик - что может быть лучше для изучения основ ПИД-регулятора?

    Mindstorms EV3 - современный конструктор с невероятными возможностями

    Серия Lego Mindstorms EV3 - самый известный набор для обучения детей робототехнике и основам программирования.

    С 1991 года компания по производству детских игрушек была убыточной 11 лет. Правильным шагом на пути к успеху и всемирной славе стало решение оживить лего-конструкции за счет добавления в игровые наборы датчиков, электродвигателей, программируемого блока. Так началась новая эпоха.

    Лего Mindstorms EV3 история создания

    В 1998 году на свет появилась серия Lego Mindstorms RCX. В 2006-м вышла обновленная версия под названием NXT, а в 2013-м компания радует юных конструкторов очередным обновлением, которое названо Mindstorms Education EV3 (сокращенно от Evolution 3).

    Сердцем любого набора серии является так называемый программируемый кирпич (P-brick) - микрокомпьютер. Если сравнивать все версии, то можно заметить незначительные изменения наборов в целом. Строительные кирпичи, шестерни, балки, оси и другие детали практически не менялись. Зато микроконтроллер менял внешность и расширял свои функциональные возможности, следуя за современными тенденциями развития среды программирования и компьютеров.

    Главные отличия Lego Mindstorms Education EV3:

    • Современный блок EV3 работает на основании операционной системы Linux, которая свободно распространяется.

      • · Наборы всех версий совместимы между собой. Если вы использовали серию NXT, а потом вас заинтересовали роботы Mindstorms EV3, то их можно рассматривать как дополнение к предыдущему варианту набора.

    Конструкторы предназначены для использования детьми от 10 лет.

    Какими бывают наборы Lego Mindstorms EV3

    Существует две разновидности конструкторов:

    · 31313 Mindstorms EV3 Home Edition -набор для домашнего пользования, игры детей и любителей (коробочная версия);

    · Lego Mindstorms EV3 45544 - комплект для образовательных учреждений, которым пользуются ученики и преподаватели.

    По желанию родителей или учителей базовый набор Lego Mindstorms Education EV3 каждой из версий может быть расширен за счет дополнительных комплектов. Самым востребованным, например, является ресурсный набор, состоящий из стандартных деталей, предоставляющий юным конструкторам возможность собирать роботов больших размеров и более сложной конфигурации.