Lego mindstorms education ev3 описание программы

Система программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3 основана на программном пакете National Instruments LabVIEW и имеет понятный графический интерфейс. Пользователь формирует программу, перетаскивая иконки, отвечающие за те или иные функции робота. Функционал регистрации данных, включенный в систему программирования, является мощным инструментом для проведения различной экспериментальной работы. С помощью него можно собирать, анализировать и использовать данные, поступающие с датчиков. Студенты также могут строить интерактивные графики, используя полученные данные. Программное обеспечение EV3 поставляется со специальным инструментом по обучению Robot Educator, включающим 48 пошаговых мультимедийных обучающих урока, созданных для помощи студентам и преподавателям в обучении основам робототехники. Эти уроки также обучают использованию функционала регистрации данных и поясняют свойства аппаратного обеспечения EV3. После запуска программного обеспечения LEGO MINDSTORMS Education EV3 открывается основное окно программы (лобби). Это окно содержит меню, позволяющие работать:

• с основным и расширенным набором компонентов (описание наборов и инструкции по сборке моделей);
• кратким руководством пользователя (теория и базовые примеры программирования);
• проектом;
• самоучителем.

Основным для работы с моделью является окно проекта. Проект может содержать программы управления роботом. В этом случае открывается окно, показанное ниже:

Кроме этого, проект может подразумевать проведение эксперимента по обработке данных. Тогда открывается следующее окно:

Основные программные блоки

1. Палитра блоков «Действие» 2. Палитра блоков «Управление операторами» 3. Палитра блоков «Датчик»

1. Палитра блоков «Операции с данными»

1. Палитра блоков «Дополнения»

Лабораторная работа №1. Базовые принципы среды программирования ev3

Лабораторная работа №2. Измерение расстояния

09.04.2015 2.09 Mб 56 МУ по УЭР план формирования 2495.DOC

LEGO Mindstorm EV3: Programming Tutorial

09.04.2015 2.12 Mб 51 МУ№2 по УЭР ПФП 2014.DOC

Ограничение

Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

Источник: studfile.net

Информатизация и образование

• 
• 
• 

• 
• 
• 

LEGO Mindstorms Education EV3 — это конструкторский набор программируемой робототехники, который дает возможность создавать и управлять собственными роботами LEGO.

Этот набор, несомненно, вызовет интерес у учащихся, вдохновит их на совместное обсуждение реальных задач и поиск творческого решения, которые затем можно будет воплотить в жизнь, построив и протестировав робота, используя набор моторов, датчиков и строительных элементов LEGO. Использование конструктора при изучении информатики, физики, математики, технологии делает процесс обучения увлекательным, наглядным, повышает мотивацию к решению сложных задач.

Набор LEGO Mindstorms Education EV3 поставляется в удобной коробке, идеальной для хранения элементов и использования в классе. Программное обеспечение и зарядное устройство продаются отдельно.

Робототехническая платформа Lego Mindstorms EV3 была разработана, как и предыдущая модель конструктора LEGO Mindstorms NXT, для двух разных целевых аудиторий: для домашнего пользования (дети и энтузиасты-любители) — Lego Mindstorms Home Edition EV3 (31313) и в образовательных учреждениях (ученики и преподаватели) — LEGO Mindstorms Education EV3 (45544). LEGO разработала базовый набор для каждой группы, а также несколько дополнительных наборов. Однако не существует четкой границы между домашними пользователями и пользователями учебных заведений, можно прекрасно использовать Образовательную версию дома, и Домашнюю версию в школе. Подробно про сравнение наборов можно посмотреть – здесь.

Наборы LEGO Mindstorms Education EV3 обладают широчайшим учебным потенциалом и могут быть использованы на большинстве технических предметах для повышения эффективности учебного процесса и уровня мотивации обучающихся.

• Информатика и программирование. Изучение ключевых принципов программирования, развитие алгоритмического мышления, создание и отладка сложных программ по управлению моделями.
• Технология и проектирование. Исследование новейших технологических решений и технологий с помощью создания их аналогов в виде рабочих моделей роботов, изучение ключевых принципов проектирования, прототипирования и моделирования.
• Физика. Подтверждение гипотез опытным путем, проведения опытов, всесторонний анализ полученных данных, включая анализ прогнозированных данных, изучение концептов механики, оптики, термодинамики, магнитных явлений, принципов радиосвязи.
• Математика. Измерение времени, скорости, ускорения и расстояний, работа с переменными, случайными и пороговыми величинами, изучение геометрических, тригонометрических концепций.
• Язык и грамотность. Развитие навыков описания процессов и технологий в повествовательной форме, их объяснения и интерпретирования, освоение навыка построения вербальных моделей различных систем и концепций.

Компоненты LEGO Mindstorms Education EV3

Сердцем набора является программируемый интеллектуальный микрокомпьютер EV3, контролирующий работу моторов и датчиков. Он также поддерживает беспроводные протоколы связи Wi-Fi и Bluetooth. Базовый набор EV3 включают в себя:

• Микрокомпьютер EV3
• Автоматически определяет и управляет датчиками и моторами.
• Воспроизводит звуки и изображения, имеет встроенные светодиоды с возможностью управления.
• Возможность программирования и регистрации данных непосредственно на микрокомпьютере EV3.
• Встроенный Bluetooth контроллер.
• Поддержка Wi-Fi.
• Аккумуляторная батарея для микрокомпьютера EV3.

Большой серво мотор EV3, в наборе их два, предназначен для нового микрокомпьютера Mindstorms EV3. Встроенный датчик вращения производит измерения с точностью до одного градуса. С помощью этого датчика мотор можно присоединить к другим моторам, что позволит роботу передвигаться с постоянной скоростью. Помимо этого, датчик вращения можно использовать и во время проведения разных экспериментов с целью точного считывания данных о скорости и расстоянии.

Средний серво мотор для роботов LEGO Mindstorms EV3 лучше всего подходит для выполнения задач, при которых размер робота, быстрота отклика и его скорость важнее грузоподъемности. Точность измерения встроенным датчиком мотора составляет один градус. Идентификация устройств программным обеспечением EV3 происходит автоматически.

С помощью цифрового ультразвукового датчика EV3, который генерирует звуковые волны и фиксирует их отражение от объектов, можно измерять расстояние до объектов. Более того, испуская одиночные волны, его можно использовать в режиме сонара для определения наличия объектов. Также датчик улавливает звуковые волны, выступающие в качестве триггеров для запуска программ. Например, можно использовать датчик с целью построения системы мониторинга трафика, а также измерения расстояния между автомобилями.

Цифровой датчик цвета микрокомпьютера LEGO Mindstorms EV3 может определить восемь разных цветов. Кроме того, его можно использовать в качестве датчика освещенности. Используя такой датчик, пользователь получает возможность построить роботов-сортировщиков, которые в процессе сортировки используют цветовые индикаторы. Экспериментируя со световым отражением разных цветов, вы можете возыметь глубокое понимание технологии, которая широко используется в процессе переработки отходов, а также производстве упаковок в сельском хозяйстве.

С помощью гироскопического цифрового датчика LEGO Mindstorms EV3 можно измерять движение вращения робота и улавливать малейшие изменения в его положении и движении. Этот датчик позволяет легко измерять углы (точность режима измерения углов +/- 3 градуса), создать балансирующего робота, а также исследовать технологии, используемые, как в игровых контроллерах, так и в настоящих навигационных системах.

Аналоговый датчик касаний для LEGO Mindstorms EV3 является простым, но в то же время высокоточным инструментом, определяющим, нажата его кнопка или нет. Кроме того, он может определять количество как одиночных, так и множественных нажатий. Ученикам он пригодится для построения систем контроля запуска/остановки либо для создания роботов, которые способны выбраться из лабиринта. Все это позволяет глубоко понять технологии, используемые в кухонных устройствах, компьютерных клавиатурах и в цифровых музыкальных инструментах.

Кроме того, Базовый набор LEGO Mindstorms Education EV3 также включает 2 пластиковых лотка для хранения и сортировки деталей, и 541 тщательно подобранных элементов LEGO Technic.

Интерфейс микрокомпьютера EV3

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

Запуск программ. Запускайте недавно загруженные с настольного ПК программы.

Менеджер файлов. Доступ и управление всеми файлами, хранящимися в памяти микрокомпьютера, а также на карте памяти.

Приложения микрокомпьютера. Пять предустановленных приложений: менеджер портов, управление моторами, ИК интерфейс, программирование с помощью интерфейса микрокомпьютера и программа по регистрации данных.

Настройки. Настраивайте основные функции микрокомпьютера EV3.

LEGO Mindstoms Education EV3 создан для применения при работе в классе:

• Прочная пластиковая коробка обеспечивает надежное хранение деталей наборов EV3.
• Сортировочный лоток поможет оптимизировать процесс конструирования и обеспечить правильный порядок хранения деталей.
• Перезаряжаемая аккумуляторная батарея обеспечивает продолжительную автономную работу, снимая необходимость постоянно тратить бюджет на покупку одноразовых батареек.
• С помощью некоторых новых элементов, например нового колеса-шарнира, удалось значительно сократить время, затрачиваемое на сборку базовых моделей (по сравнению с предыдущей версией конструктора).

Конструировать роботов — это увлекательное занятие, однако главное в робототехнике — «вдохнуть в них жизнь», заставить их двигаться и выполнять задачи.Вы обнаружите, что программное обеспечение LEGO Mindstoms Education EV3 — это:

• Наглядное и интуитивно понятное введение в программирование.
• Полезный комплексный инструмент журналирования данных.
• Электронная тетрадь, в которой содержатся инструкции и регистрируются полученные результаты.
• Естественная возможность вдохновить и проявить интерес в областях науки, техники, конструирования и математики.

В процессе установки программного обеспечения выбирается необходимая версия – для учителя или для ученика. В версии для учителя содержится дополнительная информация и ресурсы, которые могут быть полезны на уроке и в других ситуациях обучения. Также вы будете иметь расширенные возможности редактора контента для доступа, создания и управления контентом, используемым для обучения, например возможность, делать программы недоступными для учащихся.

Программное обеспечение LEGO Mindstoms Education EV3 основано на LabVIEW, графическом языке программирования, которым пользуются ученые и инженеры по всему миру. Оно оптимизировано для работы на уроках и учитывает все последние тенденции в создании интуитивно понятных интерфейсов пользователя. Программное обеспечение обеспечивает интуитивное визуальное программирование с помощью графических программных блоков, позволяет создавать. В помощь учителю программное обеспечение содержит полное руководство пользователя и другие дополнительные материалы.

Программное обеспечение EV3 можно использовать, как мощный инструмент для научных исследований. Ученики могут использовать его для создания прогнозов, сбора, анализа и управления данными во время проведения экспериментов.

В программное обеспечение встроен редактор контента педагога, который даёт возможность редактировать весь, предоставляемый в рамках ПО EV3, контент адаптируя его под свои цели и задачи разрабатываемых учебных курсов. Также можно создавать и добавлять свои собственные учебные материалы.

В версию ПО для учеников встроены электронные тетради в которых, учащиеся смогут фиксировать свои успехи с помощью добавления текстовых комментариев, изображений, звуковых файлов и видео контента, они превращают простое задание в творческую проектную работу. Электронные тетради дают множество возможностей для создания потрясающих отчетов о созданных проектах, документов и презентаций существующих работ. Благодаря электронным тетрадям каждый ученик сможет легко создать свое портфолио для демонстрации коллегам, преподавателям или родителям. Электронные тетради также позволяют упростить процесс проверки выполнения и оценки работ учеников.

Используя конструкторы LEGO Mindstoms Education EV3, ученики получат возможность мыслить, как настоящие ученые и инженеры. Создав команду из подготовленных учеников, можно принимать участие в различных соревнованиях по робототехнике, в том числе и в самых крупных во «Всемирной Олимпиаде роботов» WRO или в лиге FIRST LEGO League.

Ресурсный набор LEGO Mindstorms Education EV3 (45560)

Это набор содержит множество дополнительных элементов и является идеальным дополнением для Базового набора Lego Mindstorms Education EV3. В него входят более 800 деталей, которых нет в Базовом наборе, в том числе специальных элементов, например, шестерни, большие поворотные элементы, элементы для персонализации роботов и другие уникальные строительные элементы. Набор поставляется в большой и удобной пластиковой коробке. Ресурсный набор позволит вам построить более сложных и функциональных роботов.

Дополнительный набор «Космические проекты» LEGO Mindstoms Education EV3 (45570)

«Космические проекты» — это более 30 академических часов занятий, основное тематическое и три тренировочных поля, а также все необходимые кубики и детали LEGO для сборки требуемых для выполнения миссий и проектов моделей. Комплект заданий «Космические проекты» (2005574) продаётся отдельно

Этот набор создан специально для увлекательного и легкого ознакомления учеников с робототехникой, физикой, информатикой, программированием, математикой и, конечно же, технологией. Ученики будут работать по одной из самых актуальных тем нашего времени – путешествие и жизнь на Марсе.

С помощью Дополнительного набора «Космические проекты» EV3, а также Комплекта заданий к нему, ученики превратятся в настоящих ученых и инженеров, выполняя миссии и проекты, которые помогут им усовершенствовать свои навыки критического мышления, поиска альтернативных методов решения открытых задач, социально-коммуникативные навыки. Кроме того, вы сможете предложить им поработать над ключевыми проблемами, стоящими перед современной космонавтикой, выполняя специальные миссии, разработанные специалистами NASA и Роскосмоса.

Комплект заданий «Инженерные проекты» LEGO Mindstoms Education EV3 (2005544)

Созданный специально для EV3 Комплект заданий «Инженерные проекты» — это 30-часовой пакет учебных материалов, включающий в себя задания для работы в классе по решению проблем с открытым решением, которые делают изучения естествознания, технологии, конструирования и математики невероятно увлекательными. Комплект заданий поставляется в цифровом виде и устанавливается на ПК, становясь частью программного окружения EV3. Учебные материалы состоят из трех основных разделов, а каждый из которых включает 5 проектных работ, в общей сложности 15 проектных работ.

Структура заданий из Комплекта заданий «Инженерные проекты» повторяет процессы и учитывает стандарты проведения проектных работ, которые используются настоящими инженерами, работающими в различных отраслях промышленности. Каждый проект начинается с краткого объяснения задания. Ученикам демонстрируется видео, показывающие реально существующих роботов в действии.

А затем ребята строят, программируют, тестируют, а потом и обсуждают свои собственные проекты. На протяжении всего процесса ученики получают знания по естествознанию, технологии, конструированию и математике. Таким образом, структура заданий этого набора способствует развитию навыков обучения 21-го века, включая коммуникативные навыки и навыки решения сложных задач.

Источник: hotuser.ru

Lego Mindstorms EV3: чем отличаются версии конструкторов, комплектация наборов, схемы сборки

Известная во всем мире компания LEGO занимается не только созданием разноцветных кирпичиков и человечков, но и производит детали для настоящих программируемых роботов. Это направление развивается в компании с 1998 г. В 2013 г. вышла их последняя версия LEGO Mindstorms EV3 – третье поколение робо-конструктора.

Виды робо-конструкторов EV3

В настоящее время существует 3 версии конструктора Mindstorms Lego EV3:

• домашняя (31313);
• базовая, или обучающая (45544);
• ресурсная (45560), которая расширяет возможности базового набора.

Между наборами есть некоторые отличия по комплектующим. Используя каждый из них, можно собрать более 15 основных моделей киборгов.

Конструктор 31313 (домашняя версия) выпускается в большой синей коробке и включает в себя детали для создания следующих роботов:

1. TRACK3R – внешне похож на главного персонажа мультфильма «Валли», только вместо головы у него подобие молота. Производитель предлагает начать свое знакомство с конструктором со сборки данной модели. Это робот на гусеничном ходу, который имеет 4 инструмента — двойное лезвие, молот, клешню для захвата и базуку с пульками.
2. GRIPP3R – робот, созданный для тяжеловесных нагрузок. Его сил хватит для поднятия и броска жестяной банки. Имеет, как и предыдущий вариант, гусеничный ход, а в качестве инструментов – две своеобразные руки с одной общей широкой шестипалой кистью.
3. R3PTAR – имитация змеи, самая длинная по окончании сборки модель (35 см). Этот робот умеет скользить по полу и производить захват с помощью красных клыков, реагируя на внешние раздражители.
4. SPIK3R – робот-скорпион с соответствующими «повадками». У него есть 6 лапок, благодаря которым он передвигается, хвост-молния и клешня для захвата.
5. EV3STORM – венец творения 3 поколения Mindstorms EV3. Обладает высоким уровнем интеллекта и навыками боевого робота. Одна рука оснащена лезвиями, другая — базукой. Две ноги-гусеницы помогают в передвижении.

Помимо вышеперечисленных вариантов, каждый новоявленный робототехник, получив соответствующие навыки, может собрать другие модели собственного изобретения из тех же деталей.

Управлять полученными роботами можно с помощью мобильных устройств – смартфона или планшета – или же пультом ДУ.

Lego Mindstorms EV3 31313 — домашняя версия робототехнического конструктора.

Образовательная версия комплекта выпускается в пластиковом контейнере. Она позволяет также создать 5 базовых роботов, которые к тому же будут более совершенными.

Роботы обучающей версии обладают большей автономностью. В набор дополнительно входят датчик касания, гироскопический и ультразвуковой датчики.

Основным отличием от домашней версии является отсутствие возможности ее приобретения в розничных магазинах, т.к. она предназначена для специализированных образовательных учреждений.

Благодаря образовательному набору LEGO Mindstorms EV3 можно создать такие модели:

1. Робот-щенок – выглядит как подобие собаки. Позволяет имитировать кормление, задирает лапку, имеет соответствующее звуковое сопровождение. Реагирует на прикосновения, умеет садиться и вставать. На экране-мордочке отражаются глаза, которые могут моргать и превращаться в сердечки.
2. Гироскутер (Gyro Boy).
3. Сортировщик деталей по цвету.
4. Рука-робот.
5. Робот-транспортировщик (грузчик).

Lego Mindstorms EV3 Education 45544 — образовательная версия конструктора, предназначенная для образовательных учреждений.

Ресурсный набор выпускается в таком же контейнере, как и базовый. В своем составе он имеет детали механики, которые позволяют собрать еще 5 различных машин:

1. Танк.
2. Робот Znap – гусеничный ход, глаза, устрашающие челюсти и подобие ушей делают эту модель похожей на невиданную зверушку. Лего-робот реагирует на прикосновения и движения, правда, несколько агрессивным образом – шипит и пытается укусить.
3. Вездеход.
4. Слон.
5. Фабрика спиннеров.

С участием лего-ботов проводят соревнования по робототехнике.

Назначение конструкторов

Конструктор LEGO Mindstorms EV3 имеет возрастные ограничения «10+». Это обусловлено сложностью работы с набором.

Ребенку придется не только собрать из деталей целого робота, но и запрограммировать его с помощью специального программного обеспечения. Последнее бесплатно можно скачать с официального сайта LEGO.

Благодаря Mindstorms EV3 его пользователь учится конструированию и программированию, осваивает основы робототехники, ведь из деталей возможно собрать не только предложенные модели, но и придумать собственного робота, а также написать для него индивидуальную программу (для этого создано бесплатное приложение EV3 ProgrammerApp). Особенно полезна в этом отношении базовая (образовательная) версия конструктора.

Домашняя версия подойдет детям младшего возраста, для которых собранный ими робот в первую очередь будет игрушкой, которой можно управлять с помощью пульта ДУ.

Для тех же, кто хочет заниматься робототехникой на более высоком уровне, выгодным приобретением станет базовая версия конструктора (Mindstorms Education).

Из деталей Lego EV3 можно собрать множество различных ботов, например, робота-кубера, который способен собрать кубик Рубика всего за 1-1,5 минуты.

Что входит в набор

Все наборы из «Лего Майндстормс ЕВ3» имеют отличающиеся комплектации.

В каждую обязательно входит микроконтроллер EV3, 1-2 датчика касания, севомоторы, USB-кабель и кабели для соединения, а также мелкие детали (оси, шарниры, колеса, штифты и т. д.).

Детали, которые отличаются в комплектациях, перечислены в таблице.

HOME	EDUCATION (базовый)
Инфракрасный маяк (пульт ДУ)	Контейнер для хранения деталей
Инфракрасный датчик-приемник (одновременно и датчик расстояния)	УЗ-датчик расстояния, гироскопический датчик, дополнительный датчик касания
Готовые гусеницы	Сборные гусеницы
Понадобится 6 батареек АА + 2 батарейки ААА	Батарея-аккумулятор (зарядное устройство приобретается отдельно)
Всего 601 деталь	Всего 541 деталь

Основная деталь любого из комплектов – микрокомпьютер EV3, своеобразный «головной мозг» робота. Представляет собой прямоугольный корпус с 6 кнопками с подсветкой, который имеет 4 разъема для подключения датчиков, дисплей 178х128, слот для карты памяти miniSD, USB-порт 2.0 тип А, Bluetooth, динамик, Wi-Fi.

Lego Mindstorms EV3 используют в большинстве кружков по робототехнике и программированию.

Каждый из датчиков, входящих в комплект конструктора, имеет свои особенности и функции:

1. Ультразвуковой датчик дистанции определяет расстояние до объекта с помощью отраженных от него ультразвуковых волн. Интервал для измерения составляет от 3 до 250 см. Также данное устройство можно применяться и как датчик звука. При этом режиме работы его индикатор будет мигать. Если же устройство излучает ультразвуковые волны, индикатор на корпусе светится непрерывно.
2. Датчик (или кнопка) касания имеет трехступенчатую реакцию, распознает нажатия и их количество.
3. Цифровой гироскопический датчик обнаруживает вращательные движения по одной оси, определяет скорость вращения в градусах за 1 секунду. Максимально распознаваемая скорость — 440°/сек. Плоскость, в которой работает устройство, можно определить, посмотрев на его корпус (там имеются стрелки-указатели).
4. Свето-цветовой датчик различает 8 цветов (синий, желтый, зеленый, коричневый и др.), предназначен для определения степени освещенности в широком диапазоне – от темноты до яркого солнечного света. Способен отличить цветное изображение от черно-белого.
5. ИФ-датчик – предназначен для обнаружения ИФ-света, который отражается от объектов; определяет наличие препятствий, чувствителен к пульту ДУ.
6. Севомоторы – обеспечивают подвижность моделей.

Инструкции по сборке роботов EV3

В каждой коробке конструктора есть только 1 инструкция по сборке. Множество других схем можно найти на официальном сайте LEGO, база которого постоянно пополняется.

Источник: robotportal.ru