Марсоход из лего майндстормс

Обновлено: 28.04.2024

Всё на русском языке о роботах LEGO MINDSTORMS EV3 и NXT: различные инструкции к конструкторам разных версий, информация о версиях, скриншоты готовых моделей, фото и видео занятий по робототехнике. Также мы выкладываем пошаговые инструкции по созданию и программированию разных видов роботов лего из конструктора версии 8547. У нас можно скачать поурочное планирование факультатива робототехники для учеников 6-8 классов. Планируем добавить всю необходимую для роботехника-любителя информацию. Всё будет доступно всегда и бесплатно!

Танцующий робот Tosy DiscoRobo

Корейский робот-пёс похож на Aibo

Южнокорейская компания Dasatech разработала роботизированную собаку Genibo, продажи которой на территории страны планируется начать в ближайшее время. Как сообщает Digita.

Рубрика: Робот LEGO MINDSTORMS EV3 и NXT инструкции

На первой странице мы с Вами познакомимся с внешним видом конструкторов lego mindstoms ev3 и инструкциями (інструкциї lego) на русском языке для них.
Сейчас доступны к скачиванию статьи с готовыми пошаговыми инструкциями по сборке различных моделей роботов из конструктора лего ев3 версии 313313 и 45544 (робот lego mindstorms ev3).

Руководство пользователя (EV3 Home) для домашней версии, артикул 31313 - инструкция на русском языке для lego mindstorms ev3.

Элементная база (из каких деталей состоит набор), как выглядит содержимое коробки лего 31313.
Базовый набор LEGO MINDSTORMS Education EV3 (артикул 45544).
Версия набора - образовательная (для школ).
Элементная база набора.

Инструкция lego mindstorms ev3:
руководство пользователя (EV3 education) для учебной версии, артикул 45544.
лего EVO 3 презентация pptx с описанием и возможностями набора.

C 2013 года в продаже доступны наборы по цене от 350$ (около 30 000 рублей)! Понятно, что наборы LEGO MINDSTORMS версии EV3 в несколько раз "круче" предыдущего NXT!

Имеются две модификации: HOME и EDUCATIONS (Домашняя и образовательные версии). Каждая версия имеет свои особенности. Но в каждой можно собрать отличные модели роботов из лего! Домашняя попроще и подешевле, а образовательная версия с лицензионным ПО LABVIEW для рабочей группы от NATIONAL INSTRUMENS, естественно, подороже.
Купить набор в Зеленогорске (Красноярский край) можно в компании "Компас". Скачивайте, ознакамливайтесь с ПО, внешним видом и способом соединения, настройки и программирования новой модели от лего!

Робота можно использовать для соревнования "Шорт трек" категории "Hello, robot!". Инструкция (презентация) содержится 45 слайдов, многие слайды являются повторами с разных углов обзора.

Возраст обучающихся: 4 – 8 классы. УМК любой. Презентация выполнена при помощи ПО Lego Digital Designer ver.4.3.:
полная инструкция по сборке в pptx

Бонусные модели 6 роботов EV3 на одной платформе (6 роботов в 1):

Имитация марсохода из лего.

1 Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №9 с углублённым изучением иностранных языков города Дубны Московской области»

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ и ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Я решил заниматься конструированием марсохода из лего MINDSTORMS, потому что я понял, что в космосе наше будущее, да и просто это интересная тема.

Задача лего MINDSTORMS обучать детей разного возраста физике и механике и развивать воображение.

Всего 3 вида: RCX, NXT и EV3. Свою имитацию марсохода я буду делать из EV3.

Ещё я сделаю 3 сравнения между марсоходом на Земле и на Марсе.

ЦЕЛЬ: изготовить марсохода из лего MINDSTORMS.

Изучить планету Марс и сравнить с Землёй

Изучить историю развития марсоходов

Сравнить силу тяжести марсохода на Земле и на Марсе и двух других.

Сравнить скорость передвижения марсохода на Земле и на Марсе.

Узнать, сколько времени надо антенне марсохода, чтобы передать сигнал с Земли на Марс и обратно.

Что нужно для лего марсохода, чтобы он мог существовать на Марсе.

Сравнительная характеристика планет Марса и Земли

Большинство из нас надеются, что возможно когда-нибудь в недалеком будущем ученые обнаружат жизнь за пределами Земли. Наверное, планета Марс - одна из самых важных претендентов. И для этого есть морфологических и документальных предпосылок, полученных в результате немалое число исследований.

И что все-таки общего между нашей Землей и Красной планетой?

Вода – это основа

2/3 из планеты Земли –вода, 1/3-суша. Сама жизнь на нашей планете возникла в воде, и она присутствует везде, включая человеческие тела. У нас такого химического соединения предостаточно. Что касается Марса, то там тоже есть вода, но она представлена лишь льдом?! Хотя…

Снежные дюны на Марсе

На обеих планетах на полюсах обнаружены ледяные шапки. Лед также присутствует и в других местах Марса. Раньше его не могли открыть из-за пыли на поверхности. Считалось, что вода в жидком виде на Красной планете нет. Из-за того, что давление на Марсе небольшое, лед сразу превращается в пар и улетучивается.

Справка! Запасы льда на Марсе оцениваются в 150 млрд. куб. м. Им можно обложить всю планету слоем в 1 метр.

Тающий лед на Марсе

Наши сутки – это 24 часа, а марсианские – 24 часа 40 минут. Разница минимальная. Вероятно, многие опровергнуть нас, объяснив этим простым совпадением, но все же. Например, марсианский год существенно длиннее – 687 суток (земных).

За осенью идет зима и так далее. Привычный для нас порядок смены сезонов есть и на Марсе, но вот их длительность не такая однообразная как у нас: осень – 5,3 месяца; зима – 4 месяца; весна – 7 месяцев; лето – 6 месяцев.

На Земле существует благоприятный температурный фон для живых организмов. Марс критичен по температуре. В зависимости от полушария летом разбег составляет от -20 до +30 °C. Зафиксированный максимум температуры +35 °C. Зимой все хуже, ночью на экваторе слишком холодно – в районе -100 °C. А на полюсах – до -143 °C. При этом перепад температур может доходить до
80 °C в день.

Как мы видим совпадений между Марсом и Землей есть, но они становятся не особо актуальными, так как есть основная проблема -на Красной планете нет магнитного поля. И не будет защита от радиации для людей там. И не надо забывать, что там не хватает солнечного света. По сравнению с Землей он составляет 50%.

Сравнение характеристик Земли и Марса с округлением

1. Расстояние от Солнца – 150 млн. км и 228 млн. км.

2. Диаметры – 12 755 км и 6 791 км.

3. Наклон оси – 23,5 градуса и 25 градусов.

4. Год – 365 и 687 дней.

5. Сутки – 23 часа 56 минут и 24 часа 37 минут.

6. Сила тяжести на Земле в 2,66 раза больше по сравнению с Марсом.

7. Средняя температура –+13 °C и -62 °C.

8. Атмосфера у Земли азот и кислород и др., а на Марсе - более 95 % приходится на углекислый газ, небольшое количество водяного пара. Давление атмосферы Марса составляет в среднем1/170 от земного атмосферного давления, или равно земному на высоте почти 35 км от поверхности Земли.

9. Количество лун – 1 и 2, соответственно.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МАРСОХОДОВ.

Первый полноценный марсоход в мире был сконструирован в СССР в 1971 году. Его назвали сокращенно ПрОП-М «прибором оценки проходимости – Марс». Первая попытка запуска состоялась в ноябре 1971 года. Межпланетная станция Марс-2 должна была спустить марсоход на поверхность планеты. Из-за ошибки в работе аппаратуры плавная посадка не произошла. Угол спуска марсохода оказался слишком резким и парашютная система не выдержала. Аппарат разбился о поверхность планеты.

Совместно с Марс-2 была запущена межпланетная станция Марс-3, сблизившаяся с Красной планетой несколькими неделями позже. Марс-3 также должен был доставить марсоход ПрОП-М. В этот раз посадка получилась более удачной. Аппарат успешно приземлился на поверхность и успел передать на Землю изображение местности. Однако через 14 секунд связь с марсоходом была прервана навсегда. До сих пор не выявлено единодушного мнения насчет того, что с ним случилось. Наиболее популярные гипотезы говорят о попадании в пылевую бурю, повредившую систему аппарата.

ПрОП-М с Марса-3 стал первым в истории искусственным аппаратом, удачно приземлившимся на поверхность Марса. У этого марсохода также была уникальная система передвижения – лыж. Такой необычный выбор был сделан из-за слабо изученной поверхности Марса.

Успешные миссии на поверхности Марса

Первая полностью успешная миссия на Красную планету состоялась только в 1997 году. Это была часть американской программы «Марс Патфайндер» (МаrsPathfinder). Целью программы стала доставка и спуск марсохода «Соджорнер» (Sojorner) на поверхность Марса. Посадка вышла не слишком удачной – после сильного столкновения с поверхностью, марсоход несколько раз отскакивал от нее, прежде чем остановиться на место. Была проблема со связью Патфайндера с космической сетью NASA. Но связь была налажена, и марсоход приступил к выполнению своих целей.

Соджорнер должен был выполнить следующие задачи:

• Провести анализ пород камней из поверхности Марса.
•Сделать фотоснимки по указанным координатам.
•Исследовать состав атмосферы.

Компьютер аппарата работал без операционной системы и имел весьма скромные характеристики, но этого хватало для выполнения всех поставленных задач. Антенна обеспечивала марсоходу связь с Землей. Она транслировала сигнал к орбитальной станцией, имевший прямую связь с научным центром NASA. Энергию для работы марсоход черпал из солнечных батарей, установленных на его поверхности. Вместительность батарей позволяла ему работать в течение нескольких часов даже ночью.

У марсохода Соджорнер были 3 камеры. Две из них использовались для создания широких панорамных снимков. Всего более 500 фотографий поверхности были сделанными аппарата. Анализ почвы, проведенный Соджорнером показал, что Марс содержит химический состав близкий к земному. Исследование камней подтвердило теорию ученых о высокой вулканической активности в далеком прошлом.

Миссия Соджорнера была рассчитана на 7 дней, с возможным продлением до 30 в случае успеха. Однако марсоход превзошел все ожидания, сохраняя себя в рабочем состоянии 83 дня. До выхода из строя он проехал по Марсу 100 метров.

Программа МЕ R Mars Exploration Rover

Новая космическая программа – Mars Exploration Rover ( MER ). Два новых марсохода были «Спирит» и «Оппортьюнити». В январе 2004 года оба марсохода были успешно доставлены на Красную планету. И это стало первым случаем, когда планетоходы приземлились абсолютно удачно.

Марсоход Оппортьюнити
в лаборатории на Земле

Марсоход Спирит на Марсе

Масса марсохода на Земле - 185 кг, на Марсе - 69,7 кг.

Последний успешный сеанс связи -

Мощность -140 ватт

Масса на Земле 185 кг, а на Марсе 69,7 кг.

Размеры - 1,6*2,3*1,5 м

Последний успешный сеанс связи- 2270,78 дня

Мягкая посадка была обеспечена новыми инженерными решениями:

• Увеличенный парашют
• Подушки безопасности из прочного синтетического материала
• Вспомогательные ракетные двигатели для замедления скорости приземления

Аппараты приземлились в разные районы Марса. Их главной задачей стало изучение осадочных пород в кратерах. На основании полученных результатов, ученые смогли сделать вывод о вероятность существования жизни на Марсе, которая оказалась неоднозначной. В каналах на поверхности планеты обнаружено наличие воды в прошлом, а анализ почвы был очень близкий к земному химическому составу. Химический анализ одного из камней стал первым полноценным доказательством о существовании воды на Марсе. Ссылаясь на этих открытий, самой популярной гипотезой стала теория о существовании жизни на Марсе миллионы лет назад, которая была уничтожена в результате высокой тектонической активности на планете.

Питание марсоходам обеспечивали солнечные батареи в ячейками. Если одна или несколько ячеек перестанут работать, то остальные продолжать работать. Емкость самих батарей была также увеличена для продолжительную работу в пасмурную погоду и ночью.

Камерам марсоходов программы MER удалось сделать самые качественные снимки Марса. Камеры способны делать стерео снимки с углом зрения в 360 градусов и создавать карты поверхности Красной планеты.

Новость стали камеры избегания опасности, получившие название Hazcam. С их помощью компьютер, не позволял марсоходов столкнуться с потенциально опасными зонами на планете.

Работать аппараты должны около 90 суток. Но «Spirit» проработал 6 лет. В 2009 году он застрял в песчаной дюне и через год уже не выходил на связь. «Opportunity» вовсе побил все рекорды. В 2007 году попав в пылевой шторм, он потерял связь с Землей, но вышел на связь уже через сутки. По состоянию на 2019г. он все еще функционировал.

В 2011 году NASA запустили марсоход Curiosity. Спустя девять месяцев аппарат совершил успешную посадку на поверхность Красной планеты.

Масса - 899 кг (вес на Марсе эквивалентен 340 кг)

Размеры - 3,1 × 2,7 × 2,1 м

Мощность – 125 Вт электрической энергии,
или примерно 2000 Вт тепловой.

Источник питания – радиоактивный источник электричества (использует радиоактивный распад изотопа 238 Pu).

Движитель - 4 см/с = 14.4 км/ч

Перед Кьюриосити стоял ряд задач:

• Подробное исследование климата Марса
• Детальный анализ поверхности
• Поиск следов возможного существования жизни на планете в прошлом
• Выполнение подготовки высадки человека на Марс

«Кьюрио́сити» оборудован двумя компьютерами с одинаковыми характеристиками: 256 кБ ПЗУ, 256 МБ DRAM, 2 ГБ перезаписываемой памяти, Процессор RAD750, Операционная система VxWorks.

У его процессора есть высокая устойчивость к радиации. Там два компьютера для подстраховки. Компьютер автоматически следит за состоянием марсохода. Он может регулировать температуру аппарата, в зависимости от времени суток. Так как ночью температура Марса значительно падает, Curiosity включает самообогревание. Также, компьютер постоянно отправляет на Землю отчет о своем техническом состоянии. Операторы NASA командуют, например взятия проб марсианских почв или фотографирования поверхности.

Марсоход Curiosity имеет много камер.

• MastCam. Оптическая система состоит из двух камер. Из возможностей – съемка фотографий в разрешении 1600 х 1200 и съемка видео с разрешением 720р. Все красивые пейзажи Марса сделаны именно с нее.
• MAHLI расположена на так называемой руке-роботе аппарата. Используется для получения микроскопических фотографий грунта.
• камера MARDI снимала поверхность Марса во время спуска аппарата на поверхность.
• Инфракрасная камера ChemCam. Она с помощью излучаемого лазера анализирует свет, исходящий с горных пород.
• APXS система, при помощи которой можно сделать рентгеновские снимки. Они необходимы для более детального исследования состава пород.

Уже через месяц после посадки на Марс, Кьюриосити сделал открытие, были найдены следы древнего ручья. Анализ показал, что вода в нем текла примерно со скоростью 1 метр в час. Давно существовали гипотезы о наличии запасов льда под поверхностью Марса. Но открытие Curiosity окончательно доказывает, что раньше здесь была и жидкая вода на поверхности.

Кроме множества камер, Curiosity оснащен буром. После бурения поверхности планеты, частицы почвы подвергаются анализу. Подробное исследование образцов почвы позволило начать активную подготовку к отправке человека на Марс. Необходимость такого исследования заключается в измерение радиации и нахождении вредных испарений.

Советский Союз принимал несколько попыток запуска своего марсохода на Красную планету в начале семидесятых. В 1970 году были разработаны два проекта под кодовыми названиями «Марс-4НМ» и «Марс-5НМ». Это были тяжелые советские марсоходы, которые должны были быть доставлены на Марс ракетой H-1. Проекты были закрыты, так как ракета не прошла тестовые запуски. Всего было произведено 4 пуска, каждый из которых закончился пожаром и разрушением обшивки.

В 1998 NASA начали очередную разработку программы по исследованию Марса под названием «Mars Surveyor 98». В 1999 году состоялся запуск межпланетной станции и марсохода «Mars Climate Orbiter». Войдя в атмосферу Красной планеты, оба аппарата перестали функционировать. В неудаче проекта винят слабое финансирование и маленькие сроки.

Еще одной неудачей в исследовании Марса стал российский проект «Фобос-Грунт». Задача аппарата была - собирание образцы грунта с Марса и его спутника Фобоса. Запуск состоялся в ноябре 2011 года. Из-за неполадок в двигательной системе, аппарату не хватило мощности покинуть земную орбиту, где он и остался. Через несколько месяцев «Фобос-Грунт» сгорел в плотных слоях атмосферы.

В мае 2018 года к Марсу был запущен новый аппарат – InSight. Он стал частью программы Discovery. Цель миссии направлена на изучение внутреннего строения Марса. За разработку программы отвечали те же люди, которые подготавливали операции Спирит, Оппортьюнити и Кьюриосити. В ноябре аппарат удачно сел на планируемое место посадки и приступил к выполнению задач.

Летом 2020 года Роскосмос планирует запуск аппарата «Экзомарс». Ракетный модуль должен доставить новый марсоход к 2021 году. Цель проекта – поиск следов существования жизни на Марсе.

В 2020 году НАСА планируют запустить очередной планетоход на Марс. Проект назван «Марс-2020» и включает несколько революционных разработок. К марсоходу будет прикреплен небольшой дрон. Он сможет передвигаться по воздуху и получать доступ в места недоступные марсоходу. Также на дроне будут установлены микрофоны, что позволит впервые записать звук на Марсе.

Моя имитация марсохода из ЛЕГО.

Масса - 0,85 кг

Скорость -102 м/ч

Мощность -2 ватт

Марсоход ЛЕГО снабжен лазером, фонариком и детектором радиоактивности.

Атомная (радионуклидная) батарея

Как известно последний марсоход Кьюриосити использовал атомную батарею и поэтому он такой мощный. Давайте представим, что мой прототип марсохода взяли NASA, осталось бы только добавить атомную батарею и среднюю по длине антенну. Чтобы марсоход имел связь с Землёй нужен искусственный спутник, находящийся на орбите Марса. И самое главное нужно приспособление, которое бы помогало марсоходу возвращаться в исходное положение, если перевернется.

СРАВНИЕ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ МАРСОХОДОВ НА ЗЕМЛЕ И МАРСЕ

Fтяж = mg, где m-масса, g-ускорение свободного падения.

m=0,85 кг, g_земля=10 иg_марс=4 следовательно:

Fтяж = 0,85*10= 8,5H - на Земле

Так мы сравнили силу тяжести имитации ЛЕГО-марсохода
на Земле и на Марсе.

Для Спирит и Оппортьюнити:

Fтяж = mg, где m-масса, g-ускорение свободного падения.

m=185 кг, g_земля=10Н/кги g_марс=4Н/кг следовательно:

Fтяж = 1850 H - на Земле.

Fтяж = 185*4 = 740 H -на Марсе

Так мы сравнили силу тяжести марсохода Оппортьюнити на Земле и Марсе.

Сравнение скорости лего марсохода и обычного марсохода

И так сделаем отношение мощности к массе для каждого марсохода и получаем, что у обычного марсохода мы делим 140 ватт на 185 кг, получим приблизительно 0,76 ватт/кг.

Теперь для Лего марсохода делим 2 ватт на 0,85 кг, приблизительно получаем 2,33 ватт/кг. Делим отношения 2,33 на 0,76, получаем отношение приблизительно в 3 раза выше для лего марсохода.

Можно предположить, что Лего марсоход быстрее обычного в 3 раза при абсолютно гладкой поверхности. Посмотрев в википедии чему равна скорость обычного марсохода, я узнал, что она равна 34м/ч (с учётом проскальзывания колёс) следовательно, скорость Лего марсохода будет равна 102 м/ч на Марсе

И так чтобы узнать скорость Лего марсохода на Земле я отправил его на 6 метровую неровную поверхность, и он там ехал 36 секунд. Мы разделили расстояние на время и получили скорость 1/6 м/с. Умножили на 3600 с получили скорость 600 м/ч на Земле.

Сколько времени нужно, чтобы передать сигналс Земли на Марс и обратно.

Скорость света: c = 300000 км/сек

Мин. расстояние Земля-Марс = 54 млн. км.

Макс. расстояние - 400 млн.км.

Время если макс. расстояние туда и обратно
приблизительно за 45 мин.

Время если мин. расстояние туда и обратно
приблизительно за 10 мин.

Итак, давайте подводить итоги:

Хоть планеты Марс и Земля в чём-то похожи, но основная проблема - на Красной планете слабое магнитное поле, потому не будет защиты от радиации для людей. Еще там примерно в два раза меньше солнечного света, так что будет не хватать солнечного света.

Мы сравнили лего марсоход и два других марсохода, получилось, что мощность больше в 3 раза и выше скорость.

Узнали, в чём лего марсоход превосходит оригиналы, а в чём проигрывает.

Узнали сколько примерно времени нужно, чтобы передать сигнал между Землёй и Марсом туда и обратно.

Узнали, какое современное оборудование нужно лего марсоходу, чтобы жить и работать на Марсе.

Люди уже давно очарованы идеей путешествия на Марс, самую похожую на Землю планету в нашей Солнечной системе. Беспилотные исследовательские миссии с 60-х годов отправляют туда орбитальные аппараты, зонды и вездеходы, но что потребуется для успешной миссии по доставке человека на Марс?

PLAY

Попросите учеников подумать над этими вопросами.

Что необходимо для поддержания человеческой жизни на Марсе?
Как роботы могут помочь человеку исследовать Марс?
Что мы могли бы узнать, отправившись на Марс?
Как космический экипаж на Марсе сможет общаться с Центром управления полётами на Земле?

Цель Космического проекта
Ученики получают бронзовый, серебряный, золотой или платиновый значок отличия за каждую завершённую миссию. Цель Космического проекта состоит в том, чтобы успешно выполнить как можно больше заданий перед заключительной миссией — запуском ракеты на Станцию на Марсе. Каждая миссия имеет цель и собственный набор правил, но перед началом работы всем ученикам необходимо ознакомиться со следующими пятью общими правилами.

Завершите как можно больше миссий.
Порядок выполнения миссий вы определяете сами.
Вы можете попробовать выполнить каждую миссию несколько раз.
Миссия Инициирование запуска — заключительная в Космических проектах.
Значки отличия присуждает судья.

Советы по сборке

Инструкции по сборке
Игровое поле для Космических проектов составляют следующие восемь моделей.

В данной статье речь пойдет о новой версии конструктора - LEGO Mindstorms Education EV3. Но прежде чем рассказывать о нововведениях EV3, давайте познакомимся с серией конструкторов LEGO Mindstorms поближе.

LEGO Mindstorms – робототехнический конструктор для ребят в возрасте от 10 лет. В качестве строительных блоков для робота используются детали LEGO Techniс – многие ребята уже знакомы с ними по конструкторам «Технология и физика», «Пневматика», «Возобновляемые источники энергии». Но построить каркас робота недостаточно: надо «научить» его получать информацию из окружающей среды и реагировать на нее. Для этого используются специальные устройства – сенсоры: они позволяют определять цвет, освещенность, расстояние до ближайших предметов и многое другое. Реагировать на «раздражители» робот может с помощью моторов – либо уехать куда-нибудь, либо что-нибудь сделать – например, укусить обидчика за палец. А «мозгом» робота является специальный программируемый блок, к которому и подключаются все моторы и датчики.

Перейдем к составу набора LEGO Mindstorms EV3. Вот что входит в образовательную версию набора:

1 программируемый блок
3 мотора:
- 2 больших мотора
- 1 средний мотор
- 2 датчика касания
- 1 датчик цвета
- 1 ультразвуковой датчик расстояния
- 1 гироскоп
Датчики и моторы

Рассмотрим, что же изменилось в EV3 по сравнению со старой версией NXT.

В наборе будет 3 мотора, но один из них будет отличаться как по размерам так и по техническим характеристикам.

Датчик звука был заменен на гироскоп. Остальные типы датчиков остались прежними.

Еще одной особенностью является авто-определение датчиков и моторов при их подключении к блоку – о данной особенности я расскажу в разделе, описывающем новую среду программирования EV3.

Характеристики датчиков и моторов представлены ниже.

Датчик касания

Датчик касания EV3 очень похож на датчик предыдущей версии. Он определяет, когда кнопка нажата или отпущена, также он может подсчитывать одиночные или многократные нажатия.

Датчик цвета

Датчик цвета EV3 различает 7 цветов и может определить отсутствие цвета. Как и в прошлой версии он может работать как датчик освещенности.
- Измеряет отраженный красный свет и окружающее освещение
- Способен определять различия между белым и черным или цветами: синим, зеленым, желтым, красным, белым и коричневым
- Частота работы: 1 кГц
Гироскопический датчик EV3 измеряет вращательное движение робота и изменение его положения.
- Может использоваться для определения текущего направления вращения
- Точность: +/- 3 градуса на 90 градусов оборота (в режиме измерения наклона)
- Может определить максимум 440 градусов/c (в режиме гироскопа)
- Частота работы: 1 кГц
Ультразвуковой датчик расстояния

К основной функции ультразвукового датчика EV3 добавилась еще одна - он также может "слушать" ультразвуковые колебания, испускаемые другими датчиками ультразвука.
- Может измерять расстояние в диапазоне 3 - 250 см.
- Точность измерений : +/- 1 см
- Дискретность результата измерений: 0.1 см.
- Может быть использован для поиска других активных ультразвуковых датчиков (режим прослушивания)
- Красная LED подсветка вокруг "глаз"
Большой мотор

Большой сервомотор EV3 очень похож на предыдущую версию мотора NXT, однако корпус мотора стал чуть больше (виртуально он теперь занимает 14x7x5 отверстий против бывших 14x6x5). Также были изменены места крепления моторов и их тип.
- Максимальные обороты - 160- 170 об/мин.
- Заданный крутящий момент - 40 Н/см
- Реальный крутящий момент - 20 Н/см.
- Встроенный датчик угла поворота (энкодер) мотора с точностью 1 градус
Средний мотор

Средний сервомотор EV3 основан на Power Function моторе аналогичного размера. Дополнительное место потребовали только датчик угла поворота и порт для подключения. Этот мотор отлично подойдет для работы под низкими нагрузками и высокими скоростями.
- Максимальные обороты - 240- 250 об/мин.
- Заданный крутящий момент - 12 Н/см
- Реальный крутящий момент - 8 Н/см.
- Встроенный датчик угла поворота (энкодер) мотора с точностью 1 градус
NXT датчики, моторы и кабели совместимы с EV3, таким образом все ранее построенные роботы могут управляться новым блоком.

Программируемый блок EV3

Серьезные изменения произошли и с микрокомпьютером EV3. По сравнению с NXT, EV3 блок имеет более быстрый процессор, больше памяти. Прошивка блока EV3 базируется на свободно распространяемой ОС Linux, что дает возможность создавать свои прошивки для блока. Подключить робота к компьютеру теперь возможно не только через USB и Bluetooth, но и по Wi-Fi. Между собой роботы также могут «общаться» по USB, Bluetooth и Wi-Fi.

Ниже представлена сравнительная таблица характеристик NXT и EV3:

С EV3 в комплекте поставляется новая графическая среда разработки на базе LabView, похожая на NXT-G. Работать она будет, как и NXT-G, на ОС Windows и Mac.

Среда разработки EV3 была значительно улучшена. Теперь все материалы для робота: программы для робота, документацию, результаты экспериментов, фото и видео - можно хранить в проекте. Был также добавлен инструмент zoom, который позволяет масштабировать программу, чтобы, например, увидеть всю программу целиком. Стоит отметить, что NXT блок можно программировать с помощью новой среды EV3, однако старый блок поддерживает не все особенности нового языка программирования.

Перечислим основные нововведения среды программирования EV3:
- Тесная интеграция среды программирования с блоком:
  - Добавлена специальная страница с подключенным оборудованием. Она позволяет отслеживать статус EV3 блока и получать значения с датчиков в реальном времени.
  - Датчики и моторы распознаются при подключении автоматически, благодаря функции auto-id. Это позволяет не указывать, что к такому-то порту подключен такой-то датчик или мотор.
  - В процессе работы программы подсвечивается выполняемый блок. Это позволяет точно понимать поведение программы.
  - На программном блоке загорается специальный символ, если к данному порту подключен другой датчик или мотор.
  - Добавлена возможность просматривать значения, передаваемые через каналы данных (data wires).
  - Сцепление блоков друг с другом позволило отказаться от "балки исполнения", на которой располагались блоки в среде NXT-G.
  - У блоков нет такого понятия, как панель настройки, - поведение теперь настраивается непосредственно на блоке, что привело к увеличению их размера. Программу теперь намного легче читать – сразу видно как настроены датчики и моторы.
  - Появились блоки "ждать изменения", которые позволяют реагировать на факт изменения значения, а не на изменение до определенного значения как в NXT-G.
  - Улучшения в передачи данных от блока к блоку позволяют упростить преобразование типов (теперь не нужно вручную преобразовывать, например, число в строку).
  - Добавлена возможность работы с массивами.
  - Стал возможен досрочный выход из цикла.
  Кроме нового языка программирования появились программы под Android и iPhone\iPad для управления роботом. Также на базе программы Autodesk Invertor Publisher создана программа для создания и просмотра пошаговых 3D инструкций. В этой программе можно масштабировать и вращать модель на каждом этапе сборки, что позволяет строить более сложных роботов по инструкциям.
  
  В образовательный набор включены инструкции для сборки 5 роботов:
  
  Color Sorter
  Классическая задача по сортировке предметов (в данном случае - Lego деталей) по цвету.
  
  Gyro Boy
  Робот-сигвей, использующий гироскоп для балансировки.
  
  Puppy
  Робот-собачка, которую можно гладить, кормить. Спать и справлять нужду она также умеет :) Напоминает тамагочи.
  
  Робо-рука
  Позволяет перемещать предметы.
  
  Для EV3 набора был подготовлен ресурсный набор LEGO MINDSTORMS Education EV3, позволяющий собирать другие модели, используя новые детали.
  
  В данной статье речь пойдет о новой версии конструктора - LEGO Mindstorms Education EV3. Но прежде чем рассказывать о нововведениях EV3, давайте познакомимся с серией конструкторов LEGO Mindstorms поближе.
  
  LEGO Mindstorms – робототехнический конструктор для ребят в возрасте от 10 лет. В качестве строительных блоков для робота используются детали LEGO Techniс – многие ребята уже знакомы с ними по конструкторам «Технология и физика», «Пневматика», «Возобновляемые источники энергии». Но построить каркас робота недостаточно: надо «научить» его получать информацию из окружающей среды и реагировать на нее. Для этого используются специальные устройства – сенсоры: они позволяют определять цвет, освещенность, расстояние до ближайших предметов и многое другое. Реагировать на «раздражители» робот может с помощью моторов – либо уехать куда-нибудь, либо что-нибудь сделать – например, укусить обидчика за палец. А «мозгом» робота является специальный программируемый блок, к которому и подключаются все моторы и датчики.
  
  Перейдем к составу набора LEGO Mindstorms EV3. Вот что входит в образовательную версию набора:
  - 1 программируемый блок
  - 3 мотора:
    - 2 больших мотора
    - 1 средний мотор
    - 2 датчика касания
    - 1 датчик цвета
    - 1 ультразвуковой датчик расстояния
    - 1 гироскоп
    Датчики и моторы
    
    Рассмотрим, что же изменилось в EV3 по сравнению со старой версией NXT.
    
    В наборе будет 3 мотора, но один из них будет отличаться как по размерам так и по техническим характеристикам.
    
    Датчик звука был заменен на гироскоп. Остальные типы датчиков остались прежними.
    
    Еще одной особенностью является авто-определение датчиков и моторов при их подключении к блоку – о данной особенности я расскажу в разделе, описывающем новую среду программирования EV3.
    
    Характеристики датчиков и моторов представлены ниже.
    
    Датчик касания
    
    Датчик касания EV3 очень похож на датчик предыдущей версии. Он определяет, когда кнопка нажата или отпущена, также он может подсчитывать одиночные или многократные нажатия.
    
    Датчик цвета
    
    Датчик цвета EV3 различает 7 цветов и может определить отсутствие цвета. Как и в прошлой версии он может работать как датчик освещенности.
    - Измеряет отраженный красный свет и окружающее освещение
    - Способен определять различия между белым и черным или цветами: синим, зеленым, желтым, красным, белым и коричневым
    - Частота работы: 1 кГц
    Гироскопический датчик EV3 измеряет вращательное движение робота и изменение его положения.
    - Может использоваться для определения текущего направления вращения
    - Точность: +/- 3 градуса на 90 градусов оборота (в режиме измерения наклона)
    - Может определить максимум 440 градусов/c (в режиме гироскопа)
    - Частота работы: 1 кГц
    Ультразвуковой датчик расстояния
    
    К основной функции ультразвукового датчика EV3 добавилась еще одна - он также может "слушать" ультразвуковые колебания, испускаемые другими датчиками ультразвука.
    - Может измерять расстояние в диапазоне 3 - 250 см.
    - Точность измерений : +/- 1 см
    - Дискретность результата измерений: 0.1 см.
    - Может быть использован для поиска других активных ультразвуковых датчиков (режим прослушивания)
    - Красная LED подсветка вокруг "глаз"
    Большой мотор
    
    Большой сервомотор EV3 очень похож на предыдущую версию мотора NXT, однако корпус мотора стал чуть больше (виртуально он теперь занимает 14x7x5 отверстий против бывших 14x6x5). Также были изменены места крепления моторов и их тип.
    - Максимальные обороты - 160- 170 об/мин.
    - Заданный крутящий момент - 40 Н/см
    - Реальный крутящий момент - 20 Н/см.
    - Встроенный датчик угла поворота (энкодер) мотора с точностью 1 градус
    Средний мотор
    
    Средний сервомотор EV3 основан на Power Function моторе аналогичного размера. Дополнительное место потребовали только датчик угла поворота и порт для подключения. Этот мотор отлично подойдет для работы под низкими нагрузками и высокими скоростями.
    - Максимальные обороты - 240- 250 об/мин.
    - Заданный крутящий момент - 12 Н/см
    - Реальный крутящий момент - 8 Н/см.
    - Встроенный датчик угла поворота (энкодер) мотора с точностью 1 градус
    NXT датчики, моторы и кабели совместимы с EV3, таким образом все ранее построенные роботы могут управляться новым блоком.
    
    Программируемый блок EV3
    
    Серьезные изменения произошли и с микрокомпьютером EV3. По сравнению с NXT, EV3 блок имеет более быстрый процессор, больше памяти. Прошивка блока EV3 базируется на свободно распространяемой ОС Linux, что дает возможность создавать свои прошивки для блока. Подключить робота к компьютеру теперь возможно не только через USB и Bluetooth, но и по Wi-Fi. Между собой роботы также могут «общаться» по USB, Bluetooth и Wi-Fi.
    
    Ниже представлена сравнительная таблица характеристик NXT и EV3:
    
    С EV3 в комплекте поставляется новая графическая среда разработки на базе LabView, похожая на NXT-G. Работать она будет, как и NXT-G, на ОС Windows и Mac.
    
    Среда разработки EV3 была значительно улучшена. Теперь все материалы для робота: программы для робота, документацию, результаты экспериментов, фото и видео - можно хранить в проекте. Был также добавлен инструмент zoom, который позволяет масштабировать программу, чтобы, например, увидеть всю программу целиком. Стоит отметить, что NXT блок можно программировать с помощью новой среды EV3, однако старый блок поддерживает не все особенности нового языка программирования.
    
    Перечислим основные нововведения среды программирования EV3:
    - Тесная интеграция среды программирования с блоком:
      - Добавлена специальная страница с подключенным оборудованием. Она позволяет отслеживать статус EV3 блока и получать значения с датчиков в реальном времени.
      - Датчики и моторы распознаются при подключении автоматически, благодаря функции auto-id. Это позволяет не указывать, что к такому-то порту подключен такой-то датчик или мотор.
      - В процессе работы программы подсвечивается выполняемый блок. Это позволяет точно понимать поведение программы.
      - На программном блоке загорается специальный символ, если к данному порту подключен другой датчик или мотор.
      - Добавлена возможность просматривать значения, передаваемые через каналы данных (data wires).
      - Сцепление блоков друг с другом позволило отказаться от "балки исполнения", на которой располагались блоки в среде NXT-G.
      - У блоков нет такого понятия, как панель настройки, - поведение теперь настраивается непосредственно на блоке, что привело к увеличению их размера. Программу теперь намного легче читать – сразу видно как настроены датчики и моторы.
      - Появились блоки "ждать изменения", которые позволяют реагировать на факт изменения значения, а не на изменение до определенного значения как в NXT-G.
      - Улучшения в передачи данных от блока к блоку позволяют упростить преобразование типов (теперь не нужно вручную преобразовывать, например, число в строку).
      - Добавлена возможность работы с массивами.
      - Стал возможен досрочный выход из цикла.
      Кроме нового языка программирования появились программы под Android и iPhone\iPad для управления роботом. Также на базе программы Autodesk Invertor Publisher создана программа для создания и просмотра пошаговых 3D инструкций. В этой программе можно масштабировать и вращать модель на каждом этапе сборки, что позволяет строить более сложных роботов по инструкциям.
      
      В образовательный набор включены инструкции для сборки 5 роботов:
      
      Color Sorter
      Классическая задача по сортировке предметов (в данном случае - Lego деталей) по цвету.
      
      Gyro Boy
      Робот-сигвей, использующий гироскоп для балансировки.
      
      Puppy
      Робот-собачка, которую можно гладить, кормить. Спать и справлять нужду она также умеет :) Напоминает тамагочи.
      
      Робо-рука
      Позволяет перемещать предметы.
      
      Для EV3 набора был подготовлен ресурсный набор LEGO MINDSTORMS Education EV3, позволяющий собирать другие модели, используя новые детали.
      
      Читайте также: