Lego Mindstorms EV3 — это третье поколение в серии роботов от компании Lego. На прилавках этот набор [31313] появился 1-го сентября 2013. В этой статье я предлагаю ознакомиться с этим набором и его возможностями.
Данный обзор является вольным переводом статьи написанной Nathan Thom, английский оригинал можно посмотреть на его сайте — http://rebrickable.com/blog/2013/review-31313-mindstorms-ev3.
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 [31313] 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 тут )
- 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
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 тут):
- 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.
- Spik3r — шестиногий робот (хотя для перемещения используются все же колеса), подвижный хвост, который может стрелять шарами, и передний захват имитирующий клешни.
- R3ptar — скользкая змей, которая может греметь, трястись и поражать близкие цели своими клыками. Выглядит немного жутко, но отличный и интересный робот.
- Gripp3r — еще один гусеничный робот, имеющий спереди большой захват, предназначенный для подъема и транспортировки объектов.
- 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:
- Ev3game — автор Ricardo Oliveira. Робот случайно перемещает чашки и вы должны угадать, под какой скрывается мяч. Она включает в себя три миссии.
- Plott3R — авторы Ralf Hempel и Phillippe «Philo» Hurbain. 2d плоттер робот, который может написать или нарисовать что-нибудь. В комплекте программа пишущая «LEGO EV3»!
- Bobb3e — автор Kenneth Ravnshøj Madsen. Гусеничный робот погрузчик с динстанционным управлением.
- Dinor3x — автор Lasse Stenbæk Lauesen. Трицератопс — ходит на своих четырех ногах и избегает препятствий.
- El3ctric Guitar — автор Daniele Benedettelli. Это просто гитара, что еще добавить?
- Ev304 — автор Vassilis Chryssanthakopoulos. Это робот компаньон, который может управляться дистанционно или следовать за вами.
- Ev3meg — автор Martyn Boogaarts. Робот который может самостоятельно двигаться по линии, или управляться дистанционно.
- M-r.B3am — автор Kenneth Ravnshøj Madsen. Определяет размер и цвет балки (technic beam).
- Kraz3 — автор Marc-Andre Bazergui. Следует за своим другом спутником.
- Rac3 — автор Laurens Valk. Управляемый гоночный грузовик, который ездит избегая препятствий.
- Robodoz3r — авторы Mark Crosbie и Phillippe «Philo» Hurbain. Робот-бульдозер, управляется дистанционно или двигается самостоятельно.
- 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:
- выключить
- включить и вращать, пока отключили в более позднем блоке
- включить в течение определенного количества секунд
- включить и повернуть на определенный градус
- включить и повернуть фиксированное число раз
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.
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:
- USB кабель — 2м кабель поставляется с набором
- Wi-Fi — вам нужно купить дополнительное usb устройство, которое подключается к модулю EV3.
- 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.