Краткий обзор lego mindstorms ev3

Интерфейс управления микрокомпьютера EV3

В модуле EV3 реализован шестикнопочный интерфейс управления. Этот интерфейс имеет программируемую визуальную индикацию состояний — подсветка различных цветов.

Ход выполнения программы может контролироваться при помощи подсветки модуля. В этом случае подсветка выполняет роль индикатора состояния контроллера EV3.  Индикатор может приобретать зеленый, оранжевый или красный цвет. Также индикатор может мигать. Индикатор состояния модуля имеет следующие коды:

• Красный цвет означает запуск. Также он сигнализирует об обновлении или показывает завершение работы
• Если красный цвет мигает, то микроконтроллер занят
• Оранжевый цвет — это оповещение, блок работает
• Когда зеленый цвет пульсирует это значит, что происходит выполнение программы

Для лучшего понимания на каком этапе находится программа можно отдельно программировать индикатор блока EV3. Тогда при выполнении различных условий индикатор сможет гореть различными цветами и пульсировать.

Порты модуля EV3

С одной стороны, блок EV3 оснащен четырьмя портами входа для подключения различных датчиков.

Также сбоку есть дополнительный USB — порт, который можно использовать для чтения USB-flash накопителей, подключения Wi-Fi приемника WiFi. Адаптер нужно приобретать отдельно. Flash память адаптера 16 Мб. При помощи этого порта можно создать последовательную цепь микрокомпьютеров EV3. Всего можно последовательно соединить до четырех программируемых блоков управления EV3.

Порты входа обозначаются цифрами от одного до четырех. На другой стороне модуля есть четыре порта выхода, куда происходит подключение моторов. Это позволяет создавать сложные и функциональные модели роботов. Порты выхода обозначаются буквами A, B, C, D. Также со стороны портов выхода имеется мини – USB порт. Он позволяет при помощи USB кабеля соединять модуль EV3 с компьютером.

С этой же стороны блока есть слот для чтения карт формата микро-USB. Этот слот позволяет увеличить объем памяти доступной для хранения данных микрокомпьютера EV3 до 32 гигабайт. SD карта в комплект не входит и покупается отдельно.

Структура наборов серии Mindstorms EV3

Платформа EV3 состоит из Базового набора Mindstorms EV3 и 5-ти дополнительных наборов (три от Lego и два от Tetrix). Для работы с дополнительными наборами требуется наличие базового набора.

Базовый набор Mindstorms EV3 Lego Education 45544

Является основой для всех дополнительных наборов, так как содержит микрокомпьютер EV3, основные датчики, моторы и строительные элементы, необходимые для построения более сложных моделей из инструкций дополнительных наборов. Рассчитан на сборку 5 моделей роботов.

В состав Базового набора EV3 входит: 3 сервомотора различной мощности (2 больших и 1 средний), 5 датчиков (гироскопический и ультразвуковой датчик, датчик света/цвета и 2 датчика касания), перезаряжаемая аккумуляторная батарея и соединительные провода.

Состав базового набора LEGO Mindstorms EV3 45544

Микрокомпьютер EV3 45500	Аккумуляторная батарея 45501	Набор кабелей 45514
2 x Большой сервомотор 45502	Средний сервомотор 45502	2 x Датчик касания 45507
Гироскопический датчик 45505	Ультразвуковой датчик 45504	Специальная система для хранения деталей
Датчик цвета 45506	Строительные элементы 524 шт.	Программное обеспечение

Зарядное устройство LEGO Education 45517

Зарядное устройство LEGO Education 45517 для зарядки Аккумулятора EV3 не входит в Базовый набор LEGO Mindstorms EV3, и его необходимо покупать отдельно.

Ресурсный набор LEGO Mindstorms EV3 45560

Ресурсный набор содержит 853 детали LEGO Techniс, такие как: колеса, шестерни, поворотные и крепежные детали.

Благодаря ему можно собрать еще 6 интересных моделей роботов, помимо моделей, которые собираются с использованием базового набора EV3.

Набор «Космические проекты» LEGO Mindstorms EV3 45570

В Комплект заданий «Космические проекты» входят 7 полноценных тематических миссий, 9 обучающих исследовательских миссий, 4 исследовательских проекта.

Все задания разработаны совместно с настоящими специалистами в области космонавтики и ракетостроения NASA. Выполнение заданий наглядно продемонстрирует вашим ученикам, как робототехнику можно применять для решения реальных проблем и задач из такой продвинутой сферы деятельности человека, как аэрокосмические исследования.

Набор состоит из 1418 деталей, 4-х полей и специальной ленты для их фиксации.

«Технология и основы механики» Lego Education 9686

Набор содержит инструкции для сборки 50 проектных моделей, предназначенных для изучения устройства и принципов действия машин, встречающихся в повседневной жизни.

Изучать строение механизмов и их назначение, различные силы и законы движения, гораздо интереснее на примере собранных тобою машин. Так абстрактная механика и сложные технические науки получают живое воплощение.

С помощью набора ученики изучат: строение различных машин и устройств, исследуют работу моторов, рычагов, зубчатых, ременных передач и других механизмов, познакомятся с понятиями силы тяжести, сопротивления воздуха, трения и научатся использовать энергию ветра.

Набор идеально подходит в качестве практического инструмента при изучении технологии, математики и физики, объясняя такие понятия, как сила и движение, энергия и структура.

Базовый набор Tetrix Max 44616 для Lego Mindstorms EV3

Базовый набор Tetrix Prime 44610 для Lego Mindstorms EV3

На основе нашего опыта и тысяч запросов от учебных заведений. Мы разработали комплекты которые покрывают запросы почти всех образовательных учреждений.

Стартовый комплект для класса LEGO Mindstorms EV3

Расширенный комплект для класса LEGO Mindstorms EV3

Полный комплект для класса LEGO Mindstorms EV3

Комплекты с Tetrix

Комплект Lego Education EV3 с Tetrix Prime для класса

Комплект Lego Education EV3 с Tetrix Max для класса

Динамик EV3

С другой стороны блока расположен высококачественный встроенный динамик. Этот динамик может воспроизводить любые звуки программируемого блока EV3. Качество звука всегда будет хорошим если динамик микроконтроллера не будет закрыт.

Динамик позволяет эффективно использовать звуковые функции микроконтроллера EV3. Благодаря дополнительному объему памяти и улучшенным характеристикам встроенного динамика увеличились возможности использования звука и вышли на новый качественный уровень.

Технические характеристики микрокомпьютера EV3

Микрокомпьютер Lego EV3 имеет следующие характеристики:

• Процессор — ARM9
• Микрокомпьютер EV3 имеет операционную систему Linux
• Контроллер блока программирования — ARM9  с частотой 300 МегаГерц
• Объем flash-памяти составляет 16 МБ
• Объем оперативная памяти — 64 МБ
• Модуль EV3 имеет монохромный черно-белый экран с разрешение 178×128 px
• При осуществлении связь с главным компьютером через шину USB 2 .0 скорость передачи данных достигает 480 Мбит/с
• При осуществлении связь с главным компьютером через шину USB 1 .1 скорость передачи данных до 12 Мбит/с
• Карта памяти типа Micro SD с поддержкой SDHC, версии 2 .0. Максимальный объем памяти карты 32 ГБ
• По 4 входных и выходных порты для подключения моторов и датчиков
• Соединение осуществляются при помощи кабелей с коннекторами типа RJ12
• Поддерживается автоматическая идентификация сенсоров и моторов
• Электропитание от 6 батареек типа AA (батарейки можно заменить на литиевые аккумуляторы) или от аккумуляторной батарея

EV3 является третьей версией конструктора Lego Mindstorms Education. Вторая версия носила название NXT, первая версия – RCX.

Внутри микроконтроллера установлен ARM-процессор на 300 МГц, с 16 МБ постоянной памяти и 64 МБ оперативной. Мощности более чем достаточно для исполнения даже самых сложных алгоритмов, которые ученик может составить в процессе обучения или для соревнований. Также в микроконтроллер встроен большой и громкий динамик, способный воспроизводить мелодии.

Микрокомпьютер оснащен монохромным ЖК-экраном на 178 х 128 пикселей, с изменяемым цветом подсветки. На экран выводится меню и любая другая графическая информация необходимая в процессе работы, например данные с датчиков, картинки и анимация.

Также есть слот для карт памяти micro-SDHC и USB-порт. USB-порт и microSDHC можно использовать как для загрузки программ, так и для обновления прошивки.

USB-порт поддерживает режим хоста, это позволяет не только подключать Wi-Fi-адаптер, но и соединять несколько блоков EV3 в одного сложного робота.

Также у микроконтроллера есть и беспроводные интерфейсы, при желании загружать программы можно через Wi-Fi (нужен внешний модуль) или Bluetooth (он уже встроен).

Если вы собираете робота с дистанционным управлением, «рулить» им можно с использованием беспроводной связи со смартфона или планшета.

Моторы

В каждый мотор встроена защита от блокировки, предусмотрен механический фрикцион, который начинает проскальзывать, если трение больше расчетного, так что моторы довольно сложно сломать.

Два из них мощные моторы, развивающие благодаря внутренней понижающей передаче внушительный крутящий момент.

Имеется датчик угла поворота с разрешением в 1 градус (мотор сообщает контроллеру, на какой угол сейчас повернута его ось) это дает возможность точно синхронизировать вращение всех подключенных моторов.

Третий, так называемый М-сервопривод, меньший по размеру мотор, выдает в 3 раза меньший крутящий момент, но зато его скорость вращения выше почти в 2 раза.

Датчики

Все датчики автоматически определяются микроконтроллером и при программировании подключенного микроконтроллера через ПО сразу видно типа датчика, подключенного к порту робота, случае ошибки подключения загорается предупреждающая лампочка на программном блоке.

Ультразвуковой датчик EV3 45504

Измеряет расстояния, определяет наличие объектов

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

Датчик касания Lego Mindstorms EV3 45507

Три режима действия: фиксирует нажатие, отсутствие нажатия, считает количество нажатий

Гироскопический датчик Lego EV3 45505

Измеряет углы наклона, измеряет скорость вращения в градусах в секунду

Датчик цвета EV3 45506

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

ИК-маяк Lego Mindstorms EV3 45508

ИК-маяк вы можете использовать в качестве пульта управления компьютером, а также как простой излучатель ИК-лучей.

Мощное устройство создано для того, чтобы излучать ИК-сигнал, который принимается на расстоянии датчиком EV3. Передача сигнала возможно с расстояния примерно 2 метров.

ИК-датчик Lego Mindstorms EV3 45509

Прибор измеряет приближение/удаление в радиусе 500-700 мм

В России соревнования по робототехнике с использованием Lego Education стали проводиться примерно с 2000 года. Сначала проходят соревнования в регионах, затем в Москве из победителей из всех регионов, а после финалисты Московского этапа едут в другие страны для участия в соревнованиях на мировом уровне.

Помощь в выборе будущей профессии

EV3 ориентирован на среднюю школу, соответственно, на детей постарше, для которых актуален вопрос выбора будущей профессии.

Используя Mindstorms 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, погрузится в программирование робота, разбирая алгоритмы, по которым тот движется. И непременно будет создавать свои, не предусмотренные штатной инструкцией.

Физик, сможет с помощью робота проводить наглядные эксперименты, благо с датчиками у наборов проблем нет, равно как и у ребенка — с фантазией.

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 микрокомпьютере есть возможность программирования при помощи самого микрокомпьютера. Есть двенадцать программируемых блоков при помощи которых можно создавать программы.

Можно писать сложные программы без использования компьютера. Эту программу можно экспортировать на компьютер. На компьютере программу можно улучшить при помощи программного обеспечения EV3. После этого ее снова можно загрузить на микрокомпьютер и проверить на практике. Это является очень полезной функцией.

Интерфейс управления микрокомпьютера EV3

Всего существует три способа установить соединение микроконтроллера с компьютером:

1. Через USB – кабель
2. С помощью встроенного модуля Bluetooth
3. Через Wi — Fi приемник

Для включения микрокомпьютера EV3 нужно нажать на кнопку, находящуюся в центре шестикнопочного интерфейса микрокомпьютера EV3. После нажатия индикатор статуса модуля загорится красным цветом.

При этом будет видно окно запуска. После того, как индикатор загорится зеленым цветом, модуль EV3 будет готов к работе. Чтобы выключить модуль EV3 нужно нажимать кнопку «Назад» до тех пор, пока не будет видно окно завершения работы.

По умолчанию будет выбран вариант «Прервать X». При помощи кнопки «Вправо» нужно выбрать вариант «Принять». После этого нажмите центральную кнопку (OK). Теперь микрокомпьютер EV3 выключен. Если нажать OK, то при выбранном варианте Х, произойдет возврат в окно «Запустить последнюю».

Используйте дисплей и 6 кнопок, расположенных на лицевой стороне микрокомпьютера, чтобы перемещаться по четырем основным экранам интерфейса системы, которые предоставят вам доступ к удивительному разнообразию функций микрокомпьютера EV3. Это может быть и простой запуск программ из памяти, так и возможность создания программы с помощью интерфейса микрокомпьютера.

Стандартная прошивка микроконтроллера имеет программный интерфейс, позволяющий создавать программы и настраивать регистрацию данных непосредственно на микрокомпьютере EV3.

Программное обеспечение LEGO Mindstorms

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, доступного для использования на всех популярных платформах (Windows, MacOS, iOS), и готовых учебных планов делает LEGO Mindstorms Education EV3 самой популярной платформой в обучении, и особенно на рубеже начальной и средней школы, примерно для детей 10 лет.

Программное обеспечение LME EV3 для LEGO Mindstorms 45544 поставляется бесплатно и включает в себя: 48 интерактивных уроков с пошаговыми инструкциями по сборке, учебные материалы для учителя и учеников, инструкции по сборке и программированию стандартных моделей роботов.

Визуализация алгоритмов в родном ПО LEGO Mindstorms Education EV3 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.

Режим просмотра готовой программы позволяет увидеть как текущий фрагмент, так и всю программу целиком (при исполнении определенного фрагмента эта часть программы подсвечивается).

С образовательной 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.

Весь предоставляемый в рамках ПО EV3 контент можно редактировать. Редактор контента позволяет вам, как учителю, легко редактировать стандартные учебные материалы EV3, адаптируя их под цели и задачи ваших учебных курсов. Вы также можете создавать и добавлять ваши собственные учебные материалы!

Вы можете добавлять задания и материалы, учитывающие уровень подготовки ваших подопечных, как в целом по классу, так и индивидуальный. Вы не ограничены в свободе модифицровать предлагаемые учебные материалы: меняйте текст, изображения, видео, звуковые файлы.

Ваши ученики смогут фиксировать свои успехи в специальных электроных тетрадях. С помощью добавления текстовых комментариев, изображений, звуковых файлов и видео контента, они превращают простое задание в творческую проектную работу.

Электронные тетради дают им множество возможностей для создания потрясающих отчетов о созданных ими проектах, документов и презентаций существующих работ. Благодаря электронным тетрадям каждый ученик сможет легко создать свое портфолио для демонстрации коллегам, переподаввателям или родителям.

Установка и зарядка батарей блока EV3

На нижней стороне модуля находится литиево — ионный аккумулятор. Конструкция аккумулятора выполнена таким образом, что позволяет плотно устанавливать блок и детали модели робота. Когда батарея используется в первый раз или в случае полностью разряженной батареи нужно в течении как минимум двадцати минут произвести зарядку батареи.

Производить зарядку батареи можно, не вынимая ее из собранной модели. Это значит, что не нужно тратить время на разборку и сборку робота, чтобы заменить аккумулятор.

Батарея заряжается при помощи стандартного адаптера Lego EV3, который входит в комплект. Когда батарея разряжена, то при включении в розетку через адаптер индикатор начинает гореть красным светом. После завершения зарядки индикатор начинает гореть зеленым цветом, а индикатор красного цвета гаснет.

При использовании программируемого микроконтроллера EV3 во время зарядки аккумулятора время зарядки увеличивается. Для зарядки аккумулятора нужно три – четыре часа. Когда аккумуляторная батарея используется в первый раз, рекомендуется, чтобы она имела полную зарядку.

При этом модуль при использовании аккумулятора работает дольше, чем при использовании батареек. Чтобы батарея дольше сохраняла работоспособность есть несколько простых правил:

• Если батарея не используется, то ее лучше на время вынуть
• Каждый комплект батарей должен хранится отдельном контейнере для совместного использования
• Громкость динамик лучше уменьшить
• Произвести правильные настройки параметров спящего режима
• Если вы не используете Bluetooth и Wi-Fi, то их нужно отключить
• Стараться избегать ненужного износа моторов

Обзор среды программирования EV3

Двойным нажатием левой кнопки мыши на иконку LEGO MINDSTORMS Education EV3 запускаем среду программирования EV3. У меня установлено программное обеспечение для педагога т.к. оно дает больше возможностей.

После того, как среда программирования запустится сразу появляется окно — «Что нового в этой версии». Можно прочитать и лучше в левом нижнем углу поставить галочку у надписи «Do not show again for this version».

Теперь каждый раз при запуске ПО это окно не будет появляться. Запустив приложение, мы попадаем в основное окно под названием «Лобби». В окно «Лобби» легко перейти если нажать кнопку «Лобби» в верхнем левом углу.

Внешний вид кнопки похож на панель управления микрокомпьютера EV3. Также в левой верхней части находятся кнопки меню:

• Файл
• Редактировать
• Инструменты
• Справка

В правой верхней части окна «Лобби» можно увидеть логотип «LabVIEW» и значки:

• Свернуть
• Свернуть в окно
• Закрыть

Также слева в образовательной версии расположены динамические ярлыки, которые открывают доступ к инструкциям, мультимедийным справочным материалам и т.д.

На данный момент в установленной версии есть семь ярлыков из которых четыре активированы и три являются неактивными.

Активные ярлыки:

• Начало работы
• Новый проект
• Руководство (самоучитель)
• Инструкции по сборке

Неактивные ярлыки:

• Конструкторские проекты
• Космическое задание
• Окружающий мир