Lego mindstorms ev3 робот сумо

Обновлено: 23.04.2024

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.

Пахомов Максим Семенович, учитель математики и информатики

МБОУ « АМ Саха-Бельгийская гимназия », с.Ке птени , Усть-Алданский райо н , Республики Саха(Якутия)

Программирование робота «Сумо» конструктора LEGO на базе MINDSTORMSEV 3

Робототехника быстро становится неотъемлемой частью учебного процесса, потому что она легко вписывается в школьную программу обучения по техническим предметам. Ключевые опыты в физике и математике можно наглядно показать с помощью лего роботов.

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 без потери уважения среди сверстников.

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 частности мы рассмотрим программу, составленную для соревнования лего робота к категории «Сумо».

Цель: Научить учащихся к самостоятельному программированию робота сумоиста, с минимальным применением датчиков: датчика света и инфракрасного датчика для дальнейшего участия в конкурсе «Робото-Сумо».

Задача работы: Ознакомить учащихся с самым простым 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 краткую инструкцию программирования робота. В соревнованиях побеждает тот, кто выталкивает робота соперника за черный круг. Конструирование данного робота ссылается на сборку стандартного гусеничного робота по инструкции LEGOMINDSTORMSEV 3 с дополнительным применением датчика света, для определения границы поля, и инфракрасного датчика, для определения цели и направления движения.

По регламенту соревнования роботы должны находиться внутри круга с диаметром 100 см с черной границей в 2 см, в середине круга расположены две линии старта, после сигнала они должны стоять на линии в течение 5 секунд, только потом начинать движения, поэтому необходимо использовать оператор времени, настроив его на время.

Неопределенность этого соревнования заключается в том, что направления робота определяется судьей.

Во избежание того, что робот пройдет мимо (в случае, когда используется прямое движение) используем оператор «цикл» с использованием независимое управления моторами для поворота на месте.

Настроим его так, чтобы двигатель A двигался c максимальной скоростью вперед, а двигатель B c максимальной скоростью назад. Тем самым независимое управление моторами даст роботу поворачиваться на одной оси.

Во избежание того, что робот будет стоять и кружиться на одном месте в операторе цикл используем инфракрасный датчик для определения цели, настроив егок порту 1 на «Приближение» меньше или равно 50 см, так как роботы будут стоять в центре круга с диаметром 1м.

Таким образом, максимальная расстояние между нами не будет превышать 100 см, так как линия старта будет в середине поля, то расстояние между роботами будет меньше 50 см.

Далее, как только датчик расстояния заметит перед собой цель, программа переключается на независимое управление моторами, движением вперед моторами A 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.

Прямое движение робота рано или поздно приведет его к черной линии, во избежание выхода из границы (поля сражения) используем датчик цвета. Настроим датчик для определения черного цвета к порту 2.

Для этого настраиваем его на определение черного цвета, как только датчик дойдет до черной линии включается мотор с движением назад (настроим независимые двигатели движения назад в течение 1 секунды) и автоматически останавливается.

После того как настроим все порты к моторам и к датчикам наша программа для соревнования сумо-роботов целиком будет иметь следующий вид с применением 2 моторов и датчика света с инфракрасным датчиком

Список использованной литературы:

1. Инструкция по сборке робота TRACK 3 R 01 Прицельное измельщение С.1-17.

Введение:

На этом уроке мы продолжим изучать использование датчика цвета. Материал, изложенный ниже, очень важен для дальнейшего изучения курса робототехники. После того, как мы научимся использовать все датчики конструктора Lego mindstorms EV3, при решении множества практических задач, будем опираться на знания, полученные на этом занятии.

Урок №7 - Изучаем ультразвуковой датчик

Введение:

Текущий урок мы посвятим изучению ультразвукового датчика. Данный датчик присутствует только в образовательной версии набора Lego mindstorms EV3. Тем не менее, пользователям домашней версии конструктора советуем тоже обратить внимание на данный урок. Возможно, что прочитав о назначении и использовании этого датчика, вы пожелаете его приобрести в дополнение к своему набору.

Урок №8 - Начинаем изучать инфракрасный датчик

Введение:

Инфракрасный датчик входит домашнюю версию набора Lego mindstorms EV3. Это единственный датчик, который может применяться как самостоятельно, так и в паре с инфракрасным маяком, тоже являющимся частью домашнего набора. Следующие два урока мы посвятим изучению этих двух устройств, а также их взаимодействию между собой.

Урок №9 - Продолжаем изучать инфракрасный датчик

Введение:

Наш очередной урок мы посвятим последнему режиму совместной работы инфракрасного датчика и инфракрасного маяка - режиму "Маяк". В этом режиме инфракрасный датчик способен обнаруживать излучение инфракрасного маяка, а также определять примерное направление и расстояние до него.

Урок №10 - Изучаем гироскопический датчик

Введение:

Завершающий урок цикла "Первые шаги" посвятим изучению гироскопического датчика. Данный датчик, как и ультразвуковой, присутствует только в образовательной версии набора Lego mindstorms EV3. Тем не менее, пользователям домашней версии конструктора советуем тоже обратить внимание на данный урок. Возможно, что прочитав о назначении и использовании этого датчика, вы пожелаете его приобрести в дополнение к своему набору.

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

Инструкция сборки робота lego ev3 для сумо

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

Вы можете также познакомиться с другой схемой робота для лего сумо собранной на основе мощного редуктора и больших колес

Сумо - одно из самых увлекательных соревнований роботов Лего Ev3 . В данном соревновании робот должен вытолкнуть робота противника за круг при этом самому не выехать за границу круга.

В самом начале соревнования роботы ставятся в центр круга, после страта программы запускаются и роботы должны подождать 3 секунды, после этого роботы должны доехать до границы круга и только потом они имеют возможность атаковать противника. На портале приведены схемы роботов для лего сумо Мощный сумо робот и инструкция по сборке Полноприводный сумо робот лего

Опишем алгоритм и программу Сумо для робота EV3

Робот ждёт 3 секунды, отъезжаем от центра круга до границы, едем вперёд, крутимся, ищем врага, едем до врага, если едем от границы то отъезжаем назад.

Ставим ожидание на 3 секунды.

2 Действие. Отъезжаем назад, до границы.

3 действие. После того как робот отъехал до границы он должен выдвинуться вперед . Движение вперёд.

4 Действие. Ставим бесконечный цикл. Робот будет атаковать врага, пока его не вытолкнет или пока не закончится время соревнования.

в него ставим цикл вращение c ультразвуковым датчиком. (можно использовать и инфракрасный датчик)

5 Действие. Едем вперёд до тех пор, пока датчик цвета не увидит чёрную линию, границу круга.

6 . Действие После того как увидели границу мы отъезжаем назад.

Напишите отъезд назад сами, используя урок 1.Движение и повороты EV3

Вернуться к содержанию Перейти к уроку Движение по черной линии с одним датчиком

немножко не понятно, но все равно благодарен автору, просьба объясните это все одна программа без других начал, если да то он должен в себя включать все циклы и можно ли его полностью включить в один повторяющийся цикл, подскажите пожалуйста, и если у когото он получился можете пожалуйста скинуть

Первых два действия пишем последовательно это отъезд назад и езда вперед.А дальше ставится бесконечный цикл и в этом бесконечном цикле действие 4 поиск врага, действие 5 едем вперед до линии и отъезд назад Все это в бесконечном цикле

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.

Читайте также: