Mindstorms EV3 - развлекательно-обучающая среда визуального программирования от компании LEGO. Это очень интересное программное решение, пользуясь которым можно "запрограммировать" роботов, созданных из одноименного конструктора. Нет, писать код здесь не нужно. От пользователя требуется лишь собрать алгоритмы поведение из визуальных блоков, отвечающих за работу моторчиков, датчиков, лампочек, приводов и прочих компонентов, из которых собираются роботы Mindstorms. Программа подходит для любых наборов конструктора данной серии и является крайне простой в использовании.

Работа с программой

Перед тем как приступать непосредственно к программированию, желательно предварительно собрать готового робота и продумать операции, которые он будет выполнять. Конечно, можно первым делом написать инструкции, но делать этого мы не рекомендуем. Mindstorms EV3 в версии для Windows подключается к роботу через специальное устройство-передатчик (идет в комплекте с набором конструктора LEGO). Передатчик соединяется с ПК посредством порта USB.

Рабочая среда в программе состоит из окна проекта, который отчасти напоминает блок-схему, а также панели, на которой можно выбирать нужные визуальные блоки для управления компонентами робота. Например, допустим что в вашем собранном роботе установлен большой моторчик. Добавив в цепочку специальный блок, отвечающий за работу с большим моторчиком, вы сможете указать подаваемую на него мощность, количество вращений, номер порта (необходим в том случае, если в роботе есть несколько одинаковых блоков) и прочие параметры. Все остальные типы блоков настраиваются по тому же принципу.

Версии и наборы инструкций

Mindstorms EV3 поддерживает два режима работы: режим для ученика и режим для учителя (второй предназначен для взрослого). Также есть несколько вариантов используемых инструкций: основной набор и расширенный набор. Лично мы рекомендуем переходить ко второму только после полного освоения первого.

Ключевые особенности

• позволяет программировать роботов серии LEGO Mindstorms;
• подключается через специальный передатчик посредством кабеля USB;
• предлагает удобную рабочую область, в которой за поведения каждого компонента, установленного в роботе, отвечает наглядный визуальный блок;
• предлагает версии для взрослого и ребенка;
• клиент для Windows полностью переведен на русский язык.

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

LEGO Education Roboter EV3 : эта конфигурация называется Gyro Boy.

Еще в 2013 году подразделением LEGO Education на рынок был выпущен робот EV3, но только в 2015 году появилось соответствующее приложение. С новым аппаратным обеспечением, простым встроенным интерфейсом и всесторонним учебным планом робот должен стать интересным дополнением к таким «сухим» дисциплинам, как математика, информатика, естественные науки и техника. При этом за LEGO Roboter Mindstorms Education EV3 придется выложить весьма внушительную сумму – около 30 000 рублей.

Плюсы и минусы

Универсальность в использовании
+ Делает естественные науки и информатику интересными для детей и молодежи
+ Высокое игровое удовольствие и эффект обучения
— Зарядное устройство для аккумуляторного модуля не входит в комплект поставки
— Очень высокая цена

Средняя розничная цена: 30 000 рублей

LEGO Roboter: Монтаж и установка

У учеников есть выбор между пятью различными видами роботов и многочисленными формами экспериментов. Основой всегда является «Brick», мозг робота: эта аппаратная часть работает с помощью Wi-Fi или Bluetooth через входящее в комплект поставки программное обеспечение для PC, Mac OSX, а также iPad и управляет таким образом всеми моторами и сенсорами.

Правда, реализация не идеальная: несмотря на то, что компьютер или планшет «видят» Brick, беспроводное соединение все равно устанавливается вручную. А для этого придется покопаться в меню, запрятанном в интерфейсе программирования робота.

Чтобы создать необходимую для конкретного урока конструкцию, необходимо использовать «кирпичики» LEGO Technic. Подробные и детальные инструкции можно найти в прилагаемом ПО. Единственный недостаток относится к кабелям: дизайнеры могли бы сделать их цветными, чтобы было легче различать длину. А так детям приходится измерять каждый кабель перед использованием.

Также важно вот что: если дети смастерят робота Gyro Boy (смотри иллюстрацию) с длинными проводами, он потеряет равновесие, так как сместится центр тяжести. Для постройки одного робота требует от 1,5 до 3 часов в зависимости от сложности конструкции. Это больше, чем один школьный урок, но для домашнего проекта такое условие вполне подходит.

LEGO Roboter: Приложение и программирование

По сравнению с предыдущей моделью NXT, робот LEGO EV3 должен быть проще в использовании. Вместо HTML-тегов программа Mindstorms представляет программные блоки визуально. Для взрослых, привыкших программировать на языках высокого уровня, потребуется время для привыкания.

А вот дети, действующие интуитивно, смогут самостоятельно распознать образно представленные модули и будут в состоянии работать с ними. В частности, они могут заставить робота двигаться или выполнять другие действия.

Если вы установите на робота датчик света, его можно будет запрограммировать так, что в зависимости от результатов измерений он будет издавать звуки различной тональности. Также благодаря датчикам робот сможет понять, что он находится на краю стола и, соответственно, вовремя остановиться.

LEGO Roboter: альтернатива Mindstorms EV3

К сожалению, LEGO Mindstorms Education EV3 очень дорогой. Базовый набор стоит около 30 000 рублей. Хотя в комплект уже входит перезаряжаемый аккумуляторный модуль, зарядное устройство для него придется покупать отдельно за 2500 рублей. Если вы ищете робота LEGO для домашнего использования, рекомендуем вам приобрести LEGO Mindstorms EV3 в Home-версии. Хотя у него и меньше разных датчиков, зато по цене он дешевле.

Конструктор основан на деталях LEGO Technic и сложной электронике. Он включает:

• Мощный микрокомпьютер EV3 с возможностью перепрограммирования.
• Три электрических сервомотора.
• Соединительные кабели.
• Более 500 строительных элементов.

Программное обеспечение для LEGO Mindstorms 45544 с 2016 года поставляется бесплатно. Оно включает в себя 48 интерактивных уроков с пошаговыми инструкциями по сборке.

Почему стоит купить базовый набор LEGO Mindstorms EV3 45544?

• Роботы способны улавливать ультразвуковые волны и видеть предметы, расположенные в радиусе 2,5 м.

• Благодаря датчику цвета, модели различают до 7 оттенков и реагируют на смену освещенности.

• «Мозг» конструктора LEGO Mindstorms Education EV3 45544 обладает увеличенным объемом памяти и самой высокой вычислительной мощностью в серии Майндстормс.

• Роботы соединяются с компьютером при помощи WiFi и Bluetooth.
• Модели управляются при помощи планшетов или смартфонов.

Модели которые можно собирать при помощи данного набора

С помощью базового набора Mindstorms EV3 можно собрать несколько моделей: робота на колесах, сортировщика, манипулятора, щенка и т.п. Высокотехнологичная игрушка вдохновляет детей на изучение школьных предметов, совместное обсуждение задач и поиск наилучшего инженерного решения.

Программная среда

Купить LEGO 45544 также стоит для обучения основам компьютерных программ. Специально для этой серии компанией National Instruments было разработано графическое ПО, которое легко усвоить даже тем, кто раньше не был знаком с программированием. Чтобы управлять роботами, не нужно кодировать - оболочка содержит готовые алгоритмы в виде иконок, из которых собирается последовательность действий. Впоследствии ребята могут улучшать свои навыки, используя языки программирования на основе Java или C+.

Образовательные возможности

Необходимо помнить, что базовый набор LEGO Mindstorms Education EV3 прежде всего, образовательный конструктор. Он рекомендуется для школьников, начиная с 10 лет и старше. Роботы часто используются на уроках для наглядной демонстрации теории по многим предметам: физики, математики, технологии, информатики. Классы также могут участвовать в соревнованиях роботов, представляя свою школу или кружок. Конструктор LEGO EV3 45544 приспособлен и для домашнего использования. Решение стало более доступным благодаря бесплатному программному обеспечению.

На этой странице собраны инструкции по сборке роботов или механизмов из стартового образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544) . Кроме инструкций вы найдёте здесь видео, показывающие возможности собранных моделей, и демонстрационные программы. Для некоторых моделей даны рекомендации, с помощью каких приложений можно дистанционно управлять роботами и как настраивать эти приложения.

Робот с большими картонными колёсами

Если вы горите желанием сделать робота с большими колёсами из образовательного набора LEGO Mindstorms EV3 (45544), но у вас нет таких колёс, не расстраивайтесь. Вы можете изготовить их самостоятельно из толстого гофрированного картона. Как сделать робота с большими картонными колёсами, чтобы колёса нормально крутились и не отваливались, я предлагаю вам прочитать в этой статье.

Робот-художник EV3 Print3rbot

Мне очень понравился проект робота-художника EV3 Print3rbot, в котором, к сожалению, используются нестандартные детали, которые нужно печатать на 3D-принтере. Я решил собрать такого же робота, но используя детали только из образовательного набора LEGO Mindstorms EV3 (45544). И у меня это получилось, правда, пришлось добавить ещё резинок.

Управление роботом LEGO Mindstorms EV3 от первого лица

Роботом, собранным из конструктора LEGO Mindstorms EV3, вы легко можете управлять дистанционно от первого лица. Для этого вам дополнительно понадобится два смартфона, с установленным приложением RoboCam на один из них. Давайте познакомимся подробнее с приложением RoboCam и научимся им пользоваться.

Обнаружение лица на EV3

Используя конструктор LEGO MINDSTORMS EV3 и веб-камеру, вы сможете провести эксперимент по обнаружению лиц в помещении. Для эксперимента подойдёт любой колёсный робот EV3, который умеет вращаться на месте, и на который вы сможете закрепить веб камеру. Робот будет сканировать помещение, поворачиваясь вокруг, а, увидев лица, будет останавливаться и дёргаться столько раз, сколько лиц увидел.

Слежение за объектом на EV3

С помощью веб-камеры и образовательного набора конструктора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544) вполне можно сделать робота, отслеживающего двигающийся объект. Робот сможет не только поворачивать камеру в сторону объекта, но и выдерживать определённую дистанцию до него, т.е. подъехать поближе, если объект удаляется от камеры, или отъехать подальше, если объект приближается. О том, как это сделать поговорим в этой статье.

Гимнаст EV3

Гимнаста выполняющего различные упражнения на турнике сделать достаточно просто, если у вас есть образовательный конструктор LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544). Я научил гимнаста выполнять три упражнения, а вы можете научить его и другим различным трюкам.

Гоночная машина формула 1 EV3

Гоночную машину, имитирующую болид формулы 1, можно сделать с помощью образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544). В машине сидит водитель и держится за руль. Машина дистанционно управляется с Android-смартфона.

Мойщик пола LEGO EV3

Робот мойщик пола передвигается за счёт поворотов двух дисков параллельно полу. С помощью резинок на диски можно закрепить смоченные моющим раствором тряпки и тогда ваш пол станет немного чище.

Робот с клешнёй LEGO EV3

Этот робот с клешнёй умеет не только хватать, но и приподнимать предметы. И оба эти действия он делает с помощью всего одного мотора. А за счёт резиновых кончиков клешни, робот может приподнимать даже скользкие предметы. Ну и конечно, то, что робот схватил, он может перевезти на другое место.

Селеноход из конструктора LEGO EV3

Селеноход – это луноход, созданный российской командой для участия в конкурсе Google Lunar X PRIZE. В настоящий момент проект закрыт, но интересная конструкция с не менее интересной системой передвижения по лунной поверхности остались. С помощью стартового образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544) возможно собрать модель Селенохода, который будет передвигаться по такому же принципу и так же поднимать и опускать «голову».

Собираем часы со стрелками из конструктора LEGO EV3

В базовом образовательном наборе LEGO Mindstorms Education EV3 (45544) оказалось достаточно шестерёнок и других деталей, чтобы собрать часы с часовой и минутной стрелками. Кроме того, что часы точно отображают время, они издают звуковой сигнал каждый час.

Приводная платформа EV3 на гусеничном ходу

В образовательном наборе конструктора Mindstorms Education EV3 всё обучение робототехники в классе ведётся с помощью приводной платформы, на колёсном ходу. Мне же захотелось сделать точно такую же платформу, чтобы на неё точно также можно было установить все датчики, но только, чтобы она передвигалась с помощью гусениц.