Знайомство з конструктором Lego mindstorms EV3 № 1

Урок №1 – Знайомство з конструктором Lego mindstorms EV3
Вступ:
Завдання даного курсу – познайомити вас з конструктором Lego mindstorms. Навчити збирати базові конструкції роботів, програмувати їх під певні завдання, розібрати з вами базові рішення найбільш поширених завдань-змагань.
Курс розрахований на які роблять перші кроки в світ робототехніки за допомогою конструктора Lego mindstorms. Хоча все приклади роботів в цьому курсі зроблені за допомогою конструктора Lego mindstorms EV3, програмування роботів пояснюється на прикладі середовища розробки Lego mindstorms EV3, тим не менш, власники Lego mindstorms NXT теж можуть приєднатися до вивчення даного курсу, і, сподіваємося, знайдуть для себе теж корисне …
1.1. Що в наборі? Класифікація деталей, кріплення деталей між собою, головний блок, мотори, датчики
Давайте почнемо знайомитися з конструктором Lego mindstorms EV3. Роздрукувавши конструктор, ми знайдемо в ньому безліч різноманітних деталей. Якщо ви знайомі з традиційними цеглинками Lego, але раніше вам не доводилося стикатися з наборами Lego серії Technic, ти, можливо, ви будете злегка збентежені видом незвичних деталей. Однак, розібратися з ними зовсім нескладно. Отже, умовно розділимо всі деталі на кілька категорій. На малюнку представлені деталі, звані балками (іноді для цих деталей можна зустріти назву – бім (beam)) Балки виконують роль каркаса (скелета вашого робота),
Мал. 1
Наступна група деталей служить для з’єднання балок між собою, з блоком і датчиками. Деталі, що мають хрестоподібне перетин, називаються осями (іноді штифтами) і служать для передачі обертання від моторів до коліс і шестерень. Деталі, схожі на циліндри (що мають у перетині окружність) називаються пінами (від англ. Pin – шпилька),

Мал. 2
Представлений нижче малюнок демонструє вам різні варіанти з’єднання балок за допомогою пінів.

Мал. 3
Наступну групу деталей називають коннекторами. Їх головне завдання – з’єднання балок в різних площинах, зміна кута з’єднання деталей і під’єднання датчиків до робота.

Мал. 4
Переходимо до наступної групи деталей. Шестерні призначені для передачі обертання від моторів до інших елементів конструкції робота. Як правило, це колеса, але в той же час шестерні можуть широко застосовуватися і в різних конструкціях роботів, що не припускають обертання. З ними ми неодмінно ще не раз зустрінемося при конструюванні складних механізмів.

Мал. 5
Ну і, звичайно ж, рух в просторі нашого роботу забезпечують різні колеса і гусениці, представлені в наборі.

Мал. 6
Наступна група деталей несе в собі декоративні функції. З їх допомогою ми можемо прикрасити нашого робота, надати йому неповторний вигляд.

Мал. 7
У набір Lego mindstorms EV3 входять два великих мотора. Мотори виконують роль м’язів або силових елементів нашого робота. Великі мотори, найбільш часто використовуються для передачі обертання на колеса, тим самим, забезпечуючи рух робота. Можна сказати, що ці мотори виконують ту ж роль, що і ноги людини.

Мал. 8
Один середній мотор, який також входить в набір Lego mindstorms EV3 виконує роль рушійної сили для різного навісного устаткування робота (клешні, модулі захоплення, різні маніпулятори) За аналогією з великими моторами відведемо середньому мотору ту ж роль, яку у нас виконують руки.

Мал. 9
Датчики, що входять в набір Lego mindstorms, представляють роботу необхідну інформацію із зовнішнього середовища. Головне завдання програміста – навчитися отримувати і аналізувати інформацію, що надходить з датчиків, а потім подавати вірні команди на мотори для виконання певних дій.

Мал. 10
Ну і основним елементом нашого конструктора є головний блок EV3. В цьому корпусі укладено мозок нашого робота. Саме тут виконується програма, яка отримує інформацію з датчиків, обробна її і передає команди моторам.

Мал. 11

1.2. Збираємо робота, за допомогою якого будемо вивчати цей курс
Настав час – зібрати нашого першого робота.
На першому етапі конструкція нашого робота буде наступною:
Два великих мотора, для того щоб ми змогли навчити нашого робота повертати
Два провідних колеса, на які будуть передаватися зусилля моторів.
Одне вільно обертається колесо або кульова опора, яка буде надавати стійкість нашому роботу.
Один головний блок EV3, який буде зберігати і виконувати нашу програму.
Деяка кількість деталей для додання конструкції закінченого вигляду.
Такий найпростіший робот називається роботом-візком.
Ви можете спробувати застосувати або зібрати робота за запропонованою інструкції в залежності від версії вашого набору EV3:
Ви можете спробувати застосувати або зібрати робота за запропонованою інструкції в залежності від версії вашого набору EV3:
 
Як тільки наш робот буде готовий – почнемо вивчення середовища програмування.
1.3. Знайомство з середовищем програмування
Насамперед завантажуємо середу програмування Lego mindstorms EV3. У головному меню програми вибираємо: ” Файл” – “Новий проект” або натискаємо ” +” , показаний на малюнку стрілкою.

В одному проекті може перебувати безліч програм. Для того, щоб проект коректно завантажувався в нашого робота необхідно в назві проекту і програм використовувати тільки букви латинського алфавіту! Давайте назвемо наш проект lessons (уроки), а першу
програму – lesson-1 (урок-1). Для того, щоб дати назву проекту, скористаємося головним меню програми: “Файл” – “Зберегти проект як …” Щоб змінити назву програми – слід зробити подвійне клацання мишею на її назві (program) і вписати свою назву Включимо центральний блок нашого робота. Для цього натиснемо на центральну (найтемнішу) кнопку блоку. За допомогою USB-кабелю, що йде в комплекті з конструктором, підключимо робота до комп’ютера. Успішне підключення робота відіб’ється на вкладці апаратних засобів програмного забезпечення EV3 в правому нижньому кутку програми.

Якщо підключення робота пройшло успішно, то приступимо до програмування і створимо нашу першу програму.
1.4. Наша перша програма!
Давайте навчимося нашого робота рухатися вперед на певну відстань. У нижній частині екрана знаходиться палітра програмування, кожному кольору палітри відповідають різні групи програмних блоків. Виберемо зелену палітру “Дія” . Вона містить блоки управління моторами, блок виведення інформації на екран, блок управління звуком і кнопками контролера EV3 (головного блоку). Виберемо блок “Рульове управління і перетягнемо його в область програмування (центральна область програми)

Кожна програма складається з ланцюжка блоків, які задають певну дію або перевіряючих різні умови. Кожен блок має безліч різних параметрів. Перший, помаранчевий блок із зеленим трикутником всередині називається – “Початок” . Саме з нього починається будь-яка програма для нашого робота. Другий блок встановили ми. Повторю – він називається “Рульове управління” . Його призначення – одночасне керування двома моторами.
Але, якщо ви збирали робота за інструкцією, запропонованої вище, то, напевно, звернули увагу, що в ній відсутня схема підключення моторів і датчиків. Настав час з цим розібратися. Блок EV3 має 4 порту, позначених цифрами: 1 , 2 , 3 , і 4 . Ці порти служать для підключення тільки датчиків. Для підключення моторів служать порти, позначені літерами: A , B , C і D . Можна підключати мотори в будь-які вільні порти, призначені для них. Але в разі керованої візки рекомендовано підключати мотори в порти: B і C. Давайте зараз візьмемо два сполучних кабелю довжиною 25 см, лівий мотор підключимо до порту B , а правий – до порту C . Саме це підключення вибрано за замовчуванням в блоці “Рульове управління”. Спеціальна кнопка, позначена стрілкою, відповідає за режим роботи блоку. Для першої програми виберемо режим: “Включити на кількість оборотів” . Значення 0 під чорної стрілочкою на блоці означає прямолінійний рух, коли обидва мотори крутяться з однаковою швидкістю. Число 75 задає потужність моторів, чим більше це значення, тим швидше поїде наш робот. цифра 2 задає кількість оборотів кожного з моторів, на яке вони повинні провернутися.
Отже, наша перша програма готова. Завантажуємо її в нашого робота. Для цього натискаємо кнопку “Завантажити” на вкладці апаратних засобів і від’єднуємо USB-кабель від робота 

Встановлюємо робота на рівну поверхню. За допомогою стрілок на блоці EV3 заходимо в папку нашого проекту, вибираємо програму lesson-1 і центральною кнопкою блоку EV3 запускаємо її на виконання
.