LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях

Автор: Александр Чуб, 16 января 2015, 10:00
LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях

LEGO без преувеличения и вполне заслуженно можно назвать самыми популярными и интересными конструкторами. Первые кубики LEGO появились еще в 1949 году, несмотря на кардинальные изменения за все эти годы, совместимы между собой. На данный момент Выпускается огромное количество наборов и серий, в том числе и в рамках популярных франшиз. К примеру Star Wars, о которых мы недавно писали. Самыми продвинутыми сериями являются Technic и более новая Mindstorms, о которой сегодня пойдет речь. Справедливости ради, Mindstorms конструктор не совсем классического вида. Скорее можно охарактеризовать как набор для самостоятельного создания роботов в домашних условиях.

Первая модель NXT появилась на свет в 2006 году, в 2009 вышла обновленная NXT второго поколения. В 2013 году была представлена (и под конец года поступила в продажу) актуальная на сегодняшний момент модель EV3. Основной частью набора является электронный программируемый блок EV3, к нему подключаются различные датчики и моторы. Основным различием разных наборов Mindstorms является как раз этот блок: с каждым новым возможности расширялись, а мощности увеличивались. Отдельно стоит сказать спасибо LEGO за их обратную совместимость. Собственно, сам блок EV3:

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-2

По сути своей он является миникомпьютером с органами управления, портами ввода/вывода, экраном и собственным динамиком. Внутри:

  • Процессор Texas Instruments Sitara AM1808 на 300 МГц (ARM9)
  • 16 МБ флэш-памяти
  • 64 МБ оперативной памяти
  • Слот для карт памяти
  • USB 2.0 c поддержкой USB Host, возможно подключение Wi-Fi адаптера или соединения в одну цепь до четырех блоков
  • Беспроводной модуль Bluetooth 2.1
  • 4 порта ввода (1, 2, 3, 4) для подключения датчиков 
  • 4 порта вывода (A, B, C, D) для выполнения действий
  • Шестикнопочная панель управления
  • Монохромный дисплей с разрешением 178х128
  • В качестве источника питания может использоваться 6 батареек типоразмера AA или фирменный аккумулятор (в комплект не входит)
  • Операционная система — Linux

Помимо основного блока в комплект входят датчики цвета, касания, ИК-приемник, удаленный инфракрасный маяк, два больших и один средний моторы и кабеля для подключения всего этого добра. Это — базовый комплектный набор, существуют и другие сенсоры, которые продаются отдельно. О них мы поговорим чуть позже. Все это дополняется комплектом из порядка 600 деталей LEGO Technic, так что вполне можно добавить недостающих для реализации фантазий деталей с других наборов. Плюс существует Базовый набор LEGO MINDSTORMS Education EV3, в него входят:

  • еще три сервомотора (такой же набор)
  • датчик цвета, гироскопический датчик и два датчика касаний
  • аккумулятор
  • дополнительные кабеля
  • колеса и детали LEGO Technic

Вот так выглядит комплект LEGO Mindstorms EV3:

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-3

Что из этого можно сделать?

Собственно, как и писалось выше, из набора можно собирать роботов разной сложности, в комплекте имеется инструкция по сборке самого простого из них под названием TRACK3R:

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-4

Его можно назвать ознакомительным, в нем используется немного деталей, собирается он быстро и просто и умеет совершать базовые действия, запускается прямо с кнопочного блока управления. К слову, роботом можно управлять с помощью вышеупомянутого инфракрасного маяка с ИК-датчиком EV3, радиус действия 2 м или с помощью фирменного приложения LEGO MINDSTORMS Commander, на этой странице есть ссылки на Google Play и AppStore. Там же есть инструкции по сборке в виде приложения LEGO MINDSTORMS 3D Builder и игра Fix The Factory.

Вернемся к роботам. Еще 16 штук, более интересных имеется на сайте LEGO. Инструкции в формате PDF. Перейдем к ПО и программированию робота. Интерфейс ПО интерактивный и максимально наглядный. В гараже имеются 5 роботов, при желании можно скачать еще:

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-5

При выборе робота появится информация о нем и демонстрационный видеоролик. Там же есть кнопка для перехода к сборке и программированию:

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-6

Нам предложат выбрать одну из готовых миссий:

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-7

После чего — опять же пошаговая инструкция по сборке:

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-8

После сборки следует этап программирования. Интерфейс сделан предельно понятным, отдаленно напоминает блок-схемы с уроков программирования в школе и ребенку не составит сложности разобраться что к чему. Можно загрузить уже готовую программу, запустить пошаговое обучение или сделать все самостоятельно:

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-9

После завершения нужно залить программу на EV3, для этого можно воспользоваться USB-кабелем, а при наличии Wi-Fi адаптера — залить по воздуху:

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-10

Собственно, все. После этого программа запускается на EV3 и робот выполняет запрограммированную последовательность действий. Это базовый и самый элементарный вариант, который не требует никаких особых знаний и под силу ребенку. Еще раз стоит напомнить о возможности управления с мобильных устройств, что делает процесс веселее, а для хардкорных ребят существуют различные прошивки и варианты программирования робота на большинстве современных языков программирования. В общем, для тех, кто серьезно подвиснет на этом деле существует масса онлайн-ресурсов и сообществ с массой контента, плюс проводятся различные соревнования. Есть где разгуляться. В Украине на данный момент нашлось буквально несколько предложений и купить LEGO Mindstorms EV3 можно, к примеру, в этом магазине за 6750 грн, российские цены — около 20000 руб. Теперь перейдем к комплектным и дополнительным элементам. Начнем с комплектных:

Датчик цвета

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-11

Датчик цвета распознает 8 цветов, также можно использовать как датчик освещенности. Пригодится при создании роботов-сортировщиков, использующих цветовые индикаторы. Измеряет отраженный красный свет и внешнее рассеянное освещение, от полной темноты до яркого солнечного света, частота опроса до 1 кГц, автоматическая идентификация программным обеспечением EV3. В Украине по отдельности аксессуары найти непросто, а если и есть то цены кусаются. 900 грн или 2000 руб.

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-12

Датчик касания

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-13

Попросту кнопка, определяется нажата или нет и количество последовательных нажатий. 900 грн или 1400 руб.

Удаленный инфракрасный маяк

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-14

ИК-маяк для использования с ИК-датчиком EV3. Для работы требуются две AAA батарейки. Поддерживается до 4 индивидуальных канала передачи сигнала с отдельными кнопками для переключения, радиус действия до 2 м. 900 грн или 2000 руб.

ИК-датчик

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-15

Цифровой ИК-датчик способен определять приближение робота, улавливать ИК-сигналы, излучаемые ИК-маяком, позволяя создавать дистанционно управляемых роботов, навигационные системы для преодоления препятствий. Измерения приближения/удаления в радиусе 50-70 см, радиус улавливания ИК-сигналов до 2 м. 400 грн или 1920-2600 руб.

Большой мотор

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-16

Большой сервомотор имеет встроенный датчик вращения с точностью измерений до 1 градуса, может соединяться другими моторами, позволяя роботу двигаться с постоянной скоростью. Кроме того, датчик вращения может использоваться и при проведении различных экспериментов для точного считывания данных о расстоянии и скорости. Корпус мотора делает монтаж элементов передач и трансмиссии простым процессом. Максимальные обороты до 160-170 об/мин, максимальный крутящий момент в 40 Нсм. Как обычно, только одно предложение за 900 грн или от 1600 до 2200 руб.

Средний мотор

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-17

Имеет встроенный датчик вращения с точностью измерений до 1 градуса. Максимальные обороты до 240-250 об/мин, максимальный крутящий момент в 12 Нсм. 700 грн или 2040 руб.

Датчики и аксессуары не входящие в комплект:

Гироскопический датчик

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-18

Позволяет измерять движение вращения робота и улавливать изменения в его движении и положении. С его помощью можно измерить углы и создать балансирующего робота. Режим измерения углов с точностью до +/- 3 градуса, встроенный гироскоп улавливает вращения с моментом до 440 град/с, частота опроса до 1 кГц. 900 грн или 2600 руб.

Ультразвуковой датчик

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-19

Цифровой ультразвуковой датчик генерирует звуковые волны и фиксирует их отражения от объектов, тем самым измеряя расстояние до объектов. Может использоваться в режиме сонара или улавливать звуковые волны, которые будут являться триггерами для запуска программ. Измеряет расстояния в пределах от 1 до 250 см, точность измерений составляет +/- 1 см, если ультразвуковой сигнал распознан, датчик возвращает логическое значение "Истина". 900 грн или 2600 руб.

Аккумуляторная батарея

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-20

Литий-ионный аккумулятор емкостью 2050 мАч, обеспечивает более долгую работу микрокомпьютера по сравнению с использованием АА батарей, возможна зарядка без необходимости разбирать робота. Для зарядки требуется адаптер постоянного тока1800 грн или 6700 руб.

Адаптер постоянного тока

LEGO Mindstorms или как создать терминатора в домашних условиях-21

Зарядное устройство постоянного тока на 10 В314 грн или 2900 руб.

Помимо всего вышеуказанного существуют датчики от NXT, как и сам NXT. В наших широтах найти очень сложно, но есть в официальном зарубежном магазине LEGO.

В сухом остатке

Набор LEGO Mindstorms получился хоть и дорогой, но отличной и интересной, развивающей игрушкой как для ребенка, так и для отца-гика или просто любителя роботов. При наличии дополнительных деталей и больной богатой фантазии можно создавать весьма экзотические экземпляры и посоревноваться с другими роботоводами по всему миру.

Подписывайтесь на наш нескучный канал в Telegram, чтобы ничего не пропустить.

Поделиться

Ваш комментарий
3 комментария
CEMEHOB гаджетоман (71 комментарий)
16 января 2015 г. 12:54:30 #

а еще есть на ebay от 200уёв

Ответить
CEMEHOB
0
iNDiGO гаджетоман (93 комментария)
16 января 2015 г. 16:07:40 #

Оце я хочу аж плачу. Дорого (

Ответить
iNDiGO
0
Faux ветеран (500 комментариев)
16 января 2015 г. 17:36:15 #

Софтина похожа на SCADA-систему.

Ответить
Faux
0