Подъемный механизм лего ev3 инструкция

Обновлено: 06.05.2024

Выкладываем пошаговую инструкцию к мобильному манипулятору (подъемнику) на среднем моторе с цепной передачей на базе конструктора Lego Mindstorms Education EV3. Детально описана конструкция и принцип установки захвата. Манипулятор можно переделать в вилочный погрузчик. Устройство подойдет для занятий по робототехнике при обучении детей сортировке предметов, там где нужно ставить один предмет на другой (собирать башню из кубиков, ставить кубики на цилиндры и др.). В приложении приводятся примеры используемых механизмов в реальной жизни.

Оборудование: базовый набор Lego Mindstorms Education EV3.

Механизмы: цепная передача, зубчатая передача.

Модель: ММ-ЦП-СМ – мобильный манипулятор с цепной передачей на среднем моторе.

Описание. Устройство подъемного механизма собрано на основе цепной передачи, которая приводится в движение средним мотором. На цепь крепится захват любой подходящей конструкции. Для предотвращения опрокидывания тележки колеса смещены вперед относительно моторов.

Манипулятор имеет 1 степень свободы и перемещает захват вдоль оси Y. Двухпальцевый захват можно заменить вилочным захватом и робот превратится в вилочный погрузчик.

Чтобы захват под собственным весом при движении не опустился, а также для увеличения крутящего момента большого мотора и плавности подъема, используется понижающая зубчатая передача.

Захват крепится к цепи двумя штифтами и свободно переваливается через верхнюю точку. Можно дооснастить тележку кузовом для сборки нескольких предметов.

Недостатки:

используется дополнительная зубчатая передача на ведущих колесах;
блок EV3 повернут экраном к захвату.

Задачи:

Собери мобильный манипулятор по инструкции.
Попробуй устранить недостатки данной модели, которые перечислены выше.
Выполни предложенные задачи по переносу или сортировке предметов.
Попробуй переделать конструкцию данного манипулятора под вилочный погрузчик.

Чтобы скачать файлы, вы должны зарегистрироваться или войти на сайт, а также иметь платный аккаунт доступа. Если у вас есть действующий аккаунт доступа, ниже увидите кнопку для загрузки.

Спроектируйте, постройте и запрограммируйте робота, который может двигаться вверх по максимально крутому склону.

План урока

1. Подготовка

Ознакомьтесь с материалами для учащихся в приложении Education EV3 Classroom.
Для урока вам понадобится: длинная деревянная или пенопластовая доска для сооружения пандуса; а также книги, блоки или похожие объекты для регулировки наклона.
Используйте транспортир для измерения наклона в градусах или рулетку для определения высоты подъема.
Чтобы состязание было честным, убедитесь, что каждый Модуль EV3 оснащен аккумулятором EV3 с полным зарядом или же в запасе есть свежие батареи.
Если у вас нет возможности провести спаренный урок, работайте с этой темой в течение нескольких занятий.

Часть А

Используйте идеи, приведённые в разделе Начало обсуждения, чтобы вовлечь учеников в дискуссию по теме занятия.
Коротко расскажите о проекте.
Разделите класс на пары.

3. Исследование (35 мин.)

Проведите мозговой штурм, во время которого каждая пара учеников предложит конструкции робота, способного ехать вверх по крутому склону.
Предложите учащимся создать несколько прототипов как конструкции, так и программы.

Часть B

4. Объяснение (15 мин.)

Каждая команда должна выполнить эксперимент по крайней мере три раза и записать его результаты.
Убедитесь, что дети могут подготовить собственные таблицы результатов испытаний.

5. Дополнение (30 мин.)

Дайте учащимся время, чтобы они могли усовершенствовать своих роботов, подготовив их к выполнению задания.
Не забудьте оставить время для уборки.

6. Оценка

Дайте оценку работе каждого учащегося.
Оцените творческий подход к решению задачи и командную работу.
Для упрощения этой задачи вы можете использовать раздел оценки.

Начало обсуждения

Formula Off Road — это соревнования в экстремальных условиях, например среди холмов. Вождение вверх по крутому склону может показаться глупым занятием, но сборка машины, способной подняться на большую высоту, требует серьёзных знаний о крутящем моменте, коробке передач и трении. Соревнование придумали в Исландии для сбора средств и распространения информации о спасательных отрядах, которым приходится преодолевать пересечённую местность в неблагоприятных условиях, чтобы спасать жизни.

Привлеките учащихся к обсуждению подъёма по склону, с помощью следующих вопросов.

Как думаете, что означает крутой уклон?
Можете ли вы вспомнить ситуации, когда функция подъёма вверх по склону была бы полезна?

Краткое описание проекта
Спроектируйте, постройте и запрограммируйте робота, способного двигаться вверх по максимально крутому склону.

Вот пример решения, которое отвечает кратким критериям проекта.

PLAY

Советы по сборке

Творческие решения
Данный проект разработан таким образом, чтобы каждый учащийся или команда могли предложить своё уникальное решение. Помогите командам в ходе мозгового штурма кратко сформулировать идеи с помощью следующих вопросов.

Как использовать шестерёнки для увеличения мощности двигателя?
Как необходимость ехать вверх по уклону отразится на конструкции вашего робота?

Настройка регулируемого пандуса
Для создания регулируемого пандуса используйте деревянную или пенопластовую доску длиной около 1 метра. Для регулировки наклона можно использовать книги, блоки или похожие предметы.

Проведение испытаний
При проведении испытаний напомните ученикам следующее.

Необходимо записывать в таблицу результатов испытания номер эксперимента, угол наклона, передаточное отношение и мощность мотора. Следует убедиться в том, что учащиеся оставили достаточно места для записи других наблюдений.
Учащиеся должны испытать своего робота на пандусах по крайней мере с тремя различными углами наклона.
Необходимо повторять испытания после каждой корректировки, чтобы определить их результат.

Пример решения
Это решение соответствует критериям проекта.

Разработайте, соберите и запрограммируйте роботизированную систему, которая могла бы захватывать и переставлять предметы.

План урока

Подготовка
— Ознакомьтесь с материалами для учителя.
— Если необходимо, разработайте план урока, используя материалы для начала работы из ПО «Лаборатория EV3» или Приложения для программирования EV3. Это поможет познакомить учащихся с конструкторами LEGO ® MINDSTORMS ® Education EV3.

Объяснение (30 мин.)
— Дайте учащимся задание придумать несколько прототипов.
— Предложите им найти новые конструкторские и программные решения.
— Попросите каждую пару учащихся собрать и испытать два решения.
— Раздайте учащимся большие листы клетчатой бумаги, цветные карандаши или маркеры.

Объяснение (60 мин.)
— Попросите учащихся протестировать свои решения и выбрать лучшее из них.
— Убедитесь, что они могут подготовить свои таблицы результатов испытаний.
— Дайте каждой команде немного времени, чтобы завершить свой проект; затем соберите материалы, в которых они зафиксировали результаты своей работы.

Дополнение (60 мин.)
— Дайте учащимся немного времени, чтобы подготовить итоговые отчёты.
— Проведите обсуждение, в ходе которого каждая группа расскажет о результатах своей работы.

Оценка
— Дайте оценку работе каждого учащегося.
— Для упрощения этой задачи вы можете использовать раздел оценки.

Начало обсуждения

Манипуляторы — один из видов промышленных роботов, которые могут перемещать предметы с одного заданного места на другое. Для более точного и безопасного захвата и установки предметов различной формы, веса и уровня хрупкости можно использовать разные виды захватов.

PLAY

Поощряйте активное обсуждение идей.

Предложите учащимся ответить на следующие вопросы.

Что представляют собой манипуляторы и где они используются?
Какой приводной механизм можно использовать, чтобы поднять предмет?
Как робот может переместить предмет?
Каким образом робот может осторожно и точно переместить предмет?

Попросите учащихся задокументировать свои первоначальные идеи и объяснить, почему они выбрали то или иное решение для создания своего первого прототипа. Попросите их описать, каким образом они будут оценивать свои идеи в процессе выполнения данного проекта. В процессе рассмотрения и повторения учащиеся получат определённую информацию, которую смогут использовать для оценки эффективности своих решений.

Дополнительно

Развитие языковых навыков

Для развития языковых навыков попросите учащихся:

использовать свои записи, наброски и/или фотографии, чтобы подвести итоги этапа разработки и подготовить итоговый отчёт;
снять видео, в котором рассказывалось бы о процессе разработки их решения, начиная с первоначальных идей и заканчивая финальным этапом реализации проекта;
подготовить презентацию, рассказывающую об их программе;
подготовить презентацию, рассказывающую об их решении и аналогичных системах, используемых в реальной жизни, а также описывающую новые изобретения, которые можно создать на основе их решения.

Вариант 2
Для развития языковых навыков попросите учащихся:

Исследуйте различные механизмы, использующиеся для производства лекарственных препаратов и вакцин, и затем подготовьте рассказ о работе в автоматизированной фармацевтический лаборатории, сделав акцент на преимуществах и недостатках автоматизации процесса приготовления лекарств.

Обсудите вопросы обеспечения безопасности данных и защиты авторских прав на формулы лекарств, способных принести владельцам миллиардные прибыли и хранящихся в онлайн-системах, в том числе:

возможные последствия утери формул лекарств;

преимущества хранения конфиденциальной информации в онлайн-системах.

Развитие математических навыков

На этом уроке учащиеся собрали робота-манипулятора. Оценка и улучшение производительности крайне важны для любых автоматизированных систем. Машинное обучение — процесс, при помощи которого роботы-манипуляторы оценивают собственную производительность и вносят в производственные процессы изменения, необходимые для ее улучшения.

Для развития математических навыков и изучения машинного обучения попросите учащихся:

дать определения терминов точности и аккуратности и применить их в своих робототехнических проектах;
определить переменные, по которым можно оценить точность и аккуратность разработанных учащимися систем (например, скорость робота может влиять на аккуратность, точность или на обе эти характеристики);
подготовить и провести мини-эксперимент, чтобы определить, влияют ли выбранные переменные на аккуратность, точность или на обе эти характеристики.

Советы по сборке

Идеи для вдохновения
Дайте учащимся возможность собрать несколько моделей, инструкции для которых можно найти по следующим ссылкам. Предложите им изучить работу этих систем и на их основе подготовить Техническое задание.

Советы по тестированию
Предложите учащимся сконструировать собственную испытательную установку и разработать порядок испытаний, который позволил бы выбрать наилучшее решение. Следующие советы помогут учащимся провести испытания.

Отметьте положение карандаша/маркера, установленного в механизме, на клетчатой бумаге. Это позволит возвращать его в то же положение каждый раз при проведении нового испытания.
Используйте квадраты 1 x 1 см на клетчатой бумаге, чтобы записывать результаты каждого испытания.
Используйте цветные карандаши или маркеры, чтобы отметить ожидаемое и фактическое положение перемещённого роботом предмета.
Подготовьте таблицы результатов испытаний, чтобы записывать в них результаты своих наблюдений.
Оцените точность работы своего робота, сравнив ожидаемые и фактические результаты.
Проведите испытания по меньшей мере три раза.

Пример решения
Далее приведён пример решения, соответствующего критериям Технического задания.

PLAY

Советы по программированию

Пример программы, созданной в EV3 MicroPython

Перспективы профессионального развития

Учащиеся, которым было интересно данное задание, могут попробовать себя в следующих сферах деятельности:

информационные технологии (программирование);
производство и инженерное дело (машиностроение).

Возможности для оценки

Журнал педагога
Разработайте критерии оценки, максимально соответствующие вашим задачам, например следующие.

1. Задание выполнено не полностью.
2. Задание выполнено полностью.
3. Результаты превзошли ожидания.

Используйте следующие критерии для оценки успеваемости учащихся.

Учащиеся могут оценить различные варианты решений на основе выбранных критериев и компромиссов между ними.
Учащиеся самостоятельно разрабатывают работающие и креативные решения.
Учащиеся могут понятно рассказать о своих идеях.

Самостоятельная оценка
Когда учащиеся получат первые сведения об эффективности моделей, дайте им время, чтобы оценить свои решения. Вы можете задать следующие вопросы.

Ваше решение соответствует критериям технического задания?
Можно ли сделать движения вашего робота более точными?
Какие способы решения этой задачи нашли другие команды?

Попросите учащихся придумать и задокументировать два варианта усовершенствования их решений.

Оценка одноклассников
Организуйте процесс оценки решения одноклассниками, в ходе которого каждая группа должна оценить свой собственный проект и проекты других групп. Это поможет развивать навыки высказывания конструктивного мнения, а также совершенствовать навыки анализа и умение использовать объективные данные для аргументации своей позиции.

На этой странице собраны инструкции по сборке роботов или механизмов из стартового образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544). Кроме инструкций вы найдёте здесь видео, показывающие возможности собранных моделей, и демонстрационные программы. Для некоторых моделей даны рекомендации, с помощью каких приложений можно дистанционно управлять роботами и как настраивать эти приложения.

Имея под рукой образовательный набор LEGO Mindstorms EV3 (45544) и шарики для пинг-понга вполне можно собрать пушку, стреляющую шариками. Пушкой можно управлять со смартфона с помощью приложения RoboCam.

Если вы горите желанием сделать робота с большими колёсами из образовательного набора LEGO Mindstorms EV3 (45544), но у вас нет таких колёс, не расстраивайтесь. Вы можете изготовить их самостоятельно из толстого гофрированного картона. Как сделать робота с большими картонными колёсами, чтобы колёса нормально крутились и не отваливались, я предлагаю вам прочитать в этой статье.

Мне очень понравился проект робота-художника EV3 Print3rbot, в котором, к сожалению, используются нестандартные детали, которые нужно печатать на 3D-принтере. Я решил собрать такого же робота, но используя детали только из образовательного набора LEGO Mindstorms EV3 (45544). И у меня это получилось, правда, пришлось добавить ещё резинок.

Роботом, собранным из конструктора LEGO Mindstorms EV3, вы легко можете управлять дистанционно от первого лица. Для этого вам дополнительно понадобится два смартфона, с установленным приложением RoboCam на один из них. Давайте познакомимся подробнее с приложением RoboCam и научимся им пользоваться.

Используя конструктор LEGO MINDSTORMS EV3 и веб-камеру, вы сможете провести эксперимент по обнаружению лиц в помещении. Для эксперимента подойдёт любой колёсный робот EV3, который умеет вращаться на месте, и на который вы сможете закрепить веб камеру. Робот будет сканировать помещение, поворачиваясь вокруг, а, увидев лица, будет останавливаться и дёргаться столько раз, сколько лиц увидел.

С помощью веб-камеры и образовательного набора конструктора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544) вполне можно сделать робота, отслеживающего двигающийся объект. Робот сможет не только поворачивать камеру в сторону объекта, но и выдерживать определённую дистанцию до него, т.е. подъехать поближе, если объект удаляется от камеры, или отъехать подальше, если объект приближается. О том, как это сделать поговорим в этой статье.

Гимнаста выполняющего различные упражнения на турнике сделать достаточно просто, если у вас есть образовательный конструктор LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544). Я научил гимнаста выполнять три упражнения, а вы можете научить его и другим различным трюкам.

Гоночную машину, имитирующую болид формулы 1, можно сделать с помощью образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544). В машине сидит водитель и держится за руль. Машина дистанционно управляется с Android-смартфона.

Робот мойщик пола передвигается за счёт поворотов двух дисков параллельно полу. С помощью резинок на диски можно закрепить смоченные моющим раствором тряпки и тогда ваш пол станет немного чище.

Этот робот с клешнёй умеет не только хватать, но и приподнимать предметы. И оба эти действия он делает с помощью всего одного мотора. А за счёт резиновых кончиков клешни, робот может приподнимать даже скользкие предметы. Ну и конечно, то, что робот схватил, он может перевезти на другое место.

Селеноход – это луноход, созданный российской командой для участия в конкурсе Google Lunar X PRIZE. В настоящий момент проект закрыт, но интересная конструкция с не менее интересной системой передвижения по лунной поверхности остались. С помощью стартового образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 (45544) возможно собрать модель Селенохода, который будет передвигаться по такому же принципу и так же поднимать и опускать «голову».

В базовом образовательном наборе LEGO Mindstorms Education EV3 (45544) оказалось достаточно шестерёнок и других деталей, чтобы собрать часы с часовой и минутной стрелками. Кроме того, что часы точно отображают время, они издают звуковой сигнал каждый час.

В образовательном наборе конструктора Mindstorms Education EV3 всё обучение робототехники в классе ведётся с помощью приводной платформы, на колёсном ходу. Мне же захотелось сделать точно такую же платформу, чтобы на неё точно также можно было установить все датчики, но только, чтобы она передвигалась с помощью гусениц.

Получилась вот такая платформа. Высота платформы уменьшилась примерно на 4,5 мм, поэтому датчик цвета нужно поднимать на 1 деление, например, чтобы идти по линии. Конечно, он тогда получается высоковато, но всё равно работает. Вместо стандартного крепления к приводной платформе, нужно будет сделать, например, вот такое:

Кроме датчика цвета, все остальные датчики и захват работают нормально. Их также можно прикрепить к платформе сразу все вместе, что видно на видео.

Теперь, что касается деталей. Детали использованы из стартового образовательного набора Core Set LEGO Mindstorms Education EV3, никакие дополнительные вам детали не понадобятся. Полный перечень смотрите в инструкции для сборки.

Итак, вот инструкция по сборке приводной платформы EV3 на гусеничном ходу.

В версии от 04.03.2015 исправлен список деталей.

А вот, на всякий случай, инструкция для сборки стандартной приводной платформы. Также здесь есть инструкции для крепления датчиков.

Читайте также: