Лего майндстормс ев3 сумо

Обновлено: 24.04.2024

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Обращаем Ваше внимание, что c 1 сентября 2022 года вступают в силу новые федеральные государственные стандарты (ФГОС) начального общего образования (НОО) №286 и основного общего образования (ООО) №287. Теперь требования к преподаванию каждого предмета сформулированы предельно четко: прописано, каких конкретных результатов должны достичь ученики. Упор делается на практические навыки и их применение в жизни.

Мы подготовили 2 курса по обновлённым ФГОС, которые помогут Вам разобраться во всех тонкостях и успешно применять их в работе. Только до 30 июня Вы можете пройти дистанционное обучение со скидкой 40% и получить удостоверение.

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

Программирование, подготовка и комплектация борца-робота «СУМО» на базе конструктора Mindstorms LEGO EV 3.

Мы живем в веке информационных технологий, поэтому робототехника становится неотъемлемой частью учебного процесса. И если в рамках стандартной школьной программы мы изучаем теоретические основы программирования, то с помощью лего-роботов мы можем наглядно показать как выполняются те или иные функции.

Робототехника поощряет детей мыслить творчески, анализировать ситуацию и применять критическое мышление для решения реальных проблем. Работа в команде и сотрудничество укрепляет коллектив, а соперничество на соревнованиях дает стимул к учебе. Возможность делать и исправлять ошибки в работе самостоятельно заставляет школьников находить решения.

Робототехника в школе приучает детей смотреть на проблемы шире и решать их в комплексе. Созданная модель всегда находит аналог в реальном мире. Задачи, которые ученики ставят роботу, предельно конкретны, но в процессе создания машины обнаруживаются ранее непредсказуемые свойства аппарата или открываются новые возможности его использования. Различные языки программирования графическими элементами помогают школьникам мыслить логически и рассматривать вариантность действия робота. Обработка информации с помощью датчиков и настройка датчиков дают школьникам представление о различных вариантах понимания и восприятия мира живыми системами.

В данной статье, мы рассмотрим программирование, подготовку и комплектацию борца-робота «СУМО». По данному направлению в любом регионе России и в мире в целом постоянно проводятся всевозможные мероприятия.

Цель: Научить учащихся к самостоятельному программированию робота сумоиста, с применением датчиков: 2 датчика цвета, ультразвукового датчика и датчика касания для дальнейшего участия в соревнованиях борцов-роботов «СУМО».

Задача работы: Познакомить учащихся со способом программирования робота сумо.

Новизна: По новым требованиям ФГОС нового поколения введены новые направления в дополнительном образовании. Направление «Робототехника» представляет собой конструирование и программирование робота, т.е. развивает малую моторику, технические навыки у учащихся, а также укрепляет межпредметную связь.

Данная работа представляет собой инструкцию программирования робота с пояснениями.

· Роботы устанавливаются в центре круга (на линии старта) в любом направлении (кроме как внутрь круга)

· После включения программы робот ожидает 3 секунды и начинает выполнять программу

· Робот должен доехать до края площадки (белая или черная линия)

· Коснувшись линии робот приступает к поиску соперника

· В соревнованиях побеждает тот, кто выталкивает робота соперника за черный круг.

Конструкция данного робота будет наглядно приведена (изображения) в приложении к данной работе.

Рис. 1 Программа СУМО робота

По регламенту соревнования роботы должны находиться внутри круга с диаметром 122 см с черной или белой границей в 4 см, в середине круга расположены две линии старта, после сигнала они должны стоять на линии в течение 3 секунд, только потом начинать движения, поэтому необходимо использовать оператор времени, настроив его на время.

Рис. 2

Далее робот движется до белой или черной линии (границы круга)

Рис. 3

Коснувшись линии, робот приступает к поиску соперника. То есть начинаем кружиться вокруг. Это можно сделать с помощью блока независимого управления моторами, который так же будет действовать в цикле с постусловием. Но здесь мы будем использовать показания другого датчика в качестве условия. Ультразвуковой датчик отправляет ультразвуковой сигнал и замеряет скорость, за какой промежуток времени сигнал приходит обратно. Таким образом этот датчик в состоянии определить расстояние до объекта. Поскольку наше поле диаметром 122 см, наш робот продолжит выполнять программу после того, как обнаружит объект на расстоянии меньшем или равном 90 см.

Рис. 4

Далее, как только датчик расстояния заметит перед собой цель, программа переключается на независимое управление моторами, движением вперед моторамиA и B. Для этого просто включим оператор управления с независимыми моторами, присоединённых к порту A и B, на движение вперед. Тем самым обеспечив роботу движение вперед. Но не стоит забывать, что робот соперника, может совершить маневр, и мы проедем мимо него. Или попытавшись вытолкнуть соперника, наш робот сам может покинуть пределы площадки. Чтобы избежать этого нам помогут датчики цвета. В нашем роботе используется 2 датчика. Так как на практике столкнулись с ситуацией. Когда датчик, расположенный с одной стороны просто не успевает среагировать, когда робота выталкивают с площадки другой стороной. И это будет одной из самых сложных частей программы, так как для считывания информации параллельно с обоих датчиков, придется использовать логическую операцию и работу датчиков цвета разбирать во вложенном цикле. Потребуется логическая операция ИЛИ, известная каждому школьнику, и значение истинности одного из условий. После того, как один из датчиков цвета обнаружил линию черного или белого цвета ему необходимо отъехать назад от края площадки и вновь приступить к поиску противника.

Для того, чтобы нашего робота было не так просто вытолкнуть за пределы поля, если он не успел развернуться и увидеть робота, или если проехал мимо и оказался в невыгодном положении, когда робот соперника находится сзади и уже выталкивает с поля, мы используем датчик касания. Его работа будет выполняться в параллельном цикле, который начнет свое действие только тогда, когда будет произведено нажатие. И остановит выполнение основного цикла. После нажатия датчика робот совершит маневр разворота с радиусом, чтобы избежать своего соперника, при этом учитывая данные показаний датчиков цвета, чтобы не покинуть пределы площадки.

После чего мы начинаем выполнение основной программы. Таким образом получается следующее:

Приведена схема и инструкция по сборке полно приводного мощного робота lego ev3 для соревнований сумо.В соревновании сумо роботов lego робот должен вытолкнуть робота соперника за круг, при этом самому остаться в круге. Чтобы обнаруживать робота соперника необходим датчик расстояния, чтобы не вылететь за границу круга необходим датчик цвета. Робот Lego сумо должен иметь поддевающий или толкающий ковш и обладать хорошей мощностью. На основе опыта участия в соревнованиях лего сумо создана данная модель робота ev3 сумо, такая модель и ее модификации помогут вам успешно выступать в соревнованиях сумо роботов. Программа для сумо lego роботов

Полный привод собирается на 3 крупных шестеренках, которые сжимаются двумя длянными балками

Крепим колеса к роботу лего сумо и прикрепляем прямоугольную рамку к боковой стороне вертикальной прямоугольной рамки

Сборка поддевающего ковша робота ev3 сумо

Собираем правую сторону робота ev3 сумо

Подсоединяем проводами моторы к портам A и B датчик цвета к порту 3 датчик расстояния к порту 4

Для победы в боевых соревнованиях по робототехнике необходимо правильно собрать робота сумо ev3, инструкция по сборке поможет в этом. Результативность обеспечивается задействованием всех функциональных возможностей, включая датчики расстояния, цвета, толкающие и поддевающие ковши. Роботы-участники представлены в базовых и усовершенствованных комплектациях (шагающие, гусеничные боты).

Необходимые детали для робота-сумо ev3

Модели для сумо состоят из следующих блоков и элементов:

3 большие шестеренки, скрепленные парой балок для полного привода;
колеса;
прямоугольная рамка для размещения боковой платформы;
поддевающий и распорный ковши;
моторы;
датчики и портальные разъемы;
конструкционные элементы (поперечины, крепеж, направляющие, продольные, диагональные рейки).

Датчики и моторы

Для робота предусмотрено два больших двигателя, подсоединяемые к портам «В» и «С». Движущая конструкция расположена во фронтальной части, моторы вращаются по часовой стрелке.

Полноценное функционирование ev3 невозможно без датчиков. У рассматриваемого конструктора применяется пять основных видов индикаторов:

Инфракрасный маяк служит для передачи сигналов роботу. Он агрегирует с другими лего-ботами.
Температурный датчик работает по принципу органов чувств человека и других живых организмов.
Ультразвуковой индикатор реагирует на соперника, что важно на соревнованиях любого уровня.
Индикатор цвета расширяет возможности робота, ориентируя его на ринге.
Датчик касания — самый простой и важный элемент.

Одно состязание робо-сумо состоит из 3-х раундов, общая продолжительность которых составляет 3 минуты.

Программный блок

Стандартное ПО рассчитано на два больших мотора, два датчика (инфракрасный и цветовой). Работает программа по следующей схеме:

«Ожидание» – 5 секунд.
«Звуковой сигнал» – начало работы.
Два цикла «Начало» и «Неограниченный» – старт движения.
«Определение цвета» – по умолчанию робот видит черный колер; при этом механизм отъезжает на два вращения назад.
«Управление рулевое» – корректируется количество оборотов.
Режим «Нет цвета» – ведется расчет имеющихся препятствий, расстояния до них и последующих манипуляций.
«Инфракрасный индикатор» – действует по принципу распознавания и приближения объектов.
«Истина» – ветка, которая активируется, если до препятствия менее 60 единиц.
«Лож» – противоположность восьмой позиции в списке.
«Независимое управление» – на противоположных мощностях двигателей бот будет вертеться на месте, пока дистанция до соперника не станет менее 60 единиц.

Выставив указанные параметры, проводят тестирование робота ev3 для сумо.

Моторы большой и средний

Основной двигатель серверного типа сделан под NXT с увеличенной корпусной частью. Характеристики:

оборотистость предельная (об./мин.) — 170;
заданный/рабочий момент кручения (Н/см) — 40/20;
индикатор поворотного угла – есть, погрешность – до одного градуса.

Средний сервомотор «ев3» базируется на Power Function, ориентирован на высокие скорости и низкие нагрузки. Параметры:

максимум оборотов (об./мин.) — 250;
крутящий момент (Н/см) — 12/8;
энкодер, отвечающий за угол поворота с точностью до одного градуса.

Новый блок для соревнований настроен универсально, подходит для всех модификаций рассматриваемых конструкций.

Удаленный инфракрасный маяк

ИК-маяк может определять дистанцию до соперника, посылая сведения о примерном своем расположении и удаленности. Для использования функции потребуются батарейки типа «ААА».

Датчик цвета и прикосновения

Цветовой индикатор «сумоиста» отличает семь оттенков с возможностью определения отсутствия колера. Дополнительная функция – работа в режиме подсветки.

улавливание красного и его окружающего фона;
контроль разницы между контрастными оттенками;
рабочая частота – 1 кГц.

Датчик касания фиксирует активацию или отпускание кнопки, подсчитывает число нажатий.

Инфракрасный сенсор

Этот индикатор позволяет определять не только оттенок, но и степень освещенности, дистанцию до ближайших предметов. В качестве контроллера выступает специальный блок, к которому подсоединяются сопутствующие «движки» и датчики.

Роботы-сумоисты могут иметь различную конфигурацию, однако, они должны соответствовать регламенту соревнований — находиться в пределах назначенного размера и веса.

Пошаговая инструкция по сборке

Собрать мощного робота-сумоиста Lego не сложно, если знать все операции по этапам.

Боевой бот Mindstorms ev3 конструируется следующим образом:

Собирается передний привод с тремя большими шестернями и обжимной парой длинных балок.
Крепятся колеса, горизонтальная и вертикальная прямоугольная рамка.
Цепляется поддевающий ковш.
Комплектуется вся правая сторона боевого робота для сумо.
Подсоединяются датчики к моторам посредством проводов и специальных портальных гнезд.

Бота собирают в нескольких базовых исполнениях. Таблица ориентирует пользователей на выбор модели, подходящей для заданных целей, по сравнению с категорией Education.

Характеристика	NXT	EV3
Основной процессор	ARM AT91-SAM 7S256, Atmel. 48 МГц, «Флеш-память» – 256 кБ, RAM – 64 кБ	ARM9, 300 МГц, Память – 16/64 кБ
Вспомогательное ПО	«Восьмибитный» «Амтел», 8 МГц, «Флеш»/«РАМ» – 4,0/0,52 кБ	Не предусмотрено
Операционная система	Propietary	Linux
Ввод	Четыре гнезда с цифровыми и аналоговыми портами. Скорость – 9600 бит/с	Аналоговые и цифровые разъемы со скоростью 460,8 Кбит/с
Вывод	3	4
Передача сведений	Full speed 12 Мбит/с	High speed 480 Мбит/с
Способ подключения	Отсутствует	Wi-Fi, Flash (до трех носителей и передатчиков)
Чтение карт SD	Нет	miniSD до 32 Гб
Совместимость с мобильными девайсами	«Андроид»	«Андроид», iOS
Монитор	Монохромный LCD (100×64 Px)	LCD (178×128 Px)
Взаимодействие	Bluetooth, USB	Bluetooth 2.1, USB 2.0/1.1, Wi-Fi

Коротко о программировании сумо-робота

Регламент состязаний предполагает расположение «бойцов» во внутреннем секторе круга. Диаметр арены составляет 1540 мм, черная приграничная окантовка имеет ширину 50 мм. В середине круга предусмотрены две стартовые линии. На них соревнующиеся машины должны выждать 5 секунд до того, как броситься в схватку. В связи с этим секундомер пуска настраивается с соответствующей задержкой.

«Фишка» подобных соревнований заключается в том, что программировать робота «на успех» не получится. Направление движения определяет судья. Во избежание попадания бота в «молоко» используется программа «Цикл» с независимым управлением.

Настройка предполагает создание для мотора «А» предельной скорости перемещения вперед. Соответственно, мотор «В» на гусеницах альтернативно вращается назад. Независимое управление позволяет вращаться конструкции в пределах одной оси.

Пользователь корректирует робота, вращая его на одной точке. В этом помогает инфракрасный датчик, определяющий цель. Используют опцию «Приближение», настроив дистанцию 0,5 м. Рабочий диаметр для сражения ботов составляет по диагонали 1,5 м.

В соответствии с правилами предельное расстояние между соперниками не превышает 1000 мм. Колесо каждого участника не должно заступать за стартовую линию. Уловив цель, индикатор передает сведения на микропроцессор. Включается независимое управление, робот начинает перемещаться вперед и в стороны.

Для того чтобы лего-боец сумо смог уловить направление движения и стратегию ведения борьбы, включается датчик цвета. С его помощью бот доходит до черной черты с последующим включением задней передачи. Если на протяжении одной секунды ситуация остается без изменений, «сумоист» останавливается автоматически.

После настройки всех портов с моторами и датчиками, программа представит собой схему, в которой задействованы два двигателя, индикаторы света и инфракрасного излучения на движение.

В этой статье вы можете скачать плакаты / постеры и наглядные материалы для уроков робототехники на базе конструктора Lego Mindstorms Education EV3. Мы сверстали оригинальные плакаты по робототехнике, в которых наглядно показываются детали, механизмы, их названия и где это применяется в реальной жизни.

Для класса робототехники будут полезны плакаты, наглядно показывающие названия основных деталей, механизмов и механических передач. Хотя на официальном сайте можно скачать и распечатать постеры для занятий LEGO MINDSTORMS Education EV3 , но их использовать на занятиях нельзя. Детали мелкие, картинки размытые, материал плохо структурирован.

Если у вас есть предложения по новым темам — пишите в комментариях.