Примеры программ для ev3

Привет, Хабр! Мы уже рассказывали о платформе LEGO MINDSTORMS Education EV3. Основные задачи этой платформы — обучение на практических примерах, развитие навыков STEAM и формирование инженерного мышления. В ней можно проводить лабораторные работы по изучению механики и динамики.

Лабораторные стенды из кубиков LEGO и утилиты по регистрации и обработке данных делают опыты еще интереснее и нагляднее и помогают детям лучше понять физику. Например, школьники могут собрать данные о температуре плавления и с помощью приложения систематизировать их и представить в виде графика. Но это только начало: сегодня мы расскажем, как дополнить этот набор средой программирования MicroPython и использовать его для обучения робототехнике.

Учим программированию с помощью EV3

Современные школьники хотят видеть красочный результат. Да, им скучно, если программа выводит в консоль числа, и они хотят рассматривать цветные графики, диаграммы и создавать настоящих роботов, движущихся и выполняющих команды. Обычный код тоже кажется детям слишком сложным, поэтому обучение лучше начинать с чего-нибудь полегче.

NEVER Think About Hand Washing?! MINDSTORMS EV3 Soap Dispenser #shorts

Базовая среда программирования EV3 создана на основе графического языка LabVIEW и позволяет задавать алгоритмы для робота визуально: команды представлены в виде блоков, которые можно перетаскивать и соединять.

Такой способ хорошо работает, когда нужно показать, как строятся алгоритмы, но он не подходит для программ с большим количеством блоков. При усложнении сценариев необходимо переходить на программирование с помощью кода, но детям трудно сделать этот шаг.

Здесь есть несколько хитростей, одна из которых — показать, что код выполняет те же задачи, что и блоки. В среде EV3 это можно сделать благодаря интеграции с MicroPython: дети создают одну и ту же программу в базовой среде программирования с помощью блоков и на языке Python в Visual Studio Code от Microsoft. Они видят, что оба способа работают одинаково, но кодом решать сложные задачи удобнее.

Переходим на MicroPython

Среда EV3 построена на базе процессора ARM9, и разработчики специально оставили архитектуру открытой. Это решение позволило накатывать альтернативные прошивки, одной из которых стал образ для работы с MicroPython. Он позволяет использовать Python для программирования EV3, что делает работу с набором еще ближе к задачам из реальной жизни.

Чтобы начать работать, нужно скачать образ EV3 MicroPython на любую microSD-карту, установить ее в микрокомпьютер EV3 и включить его. Затем нужно установить бесплатное расширение для Visual Studio. И можно приступить к работе.

Программируем первого робота на MycroPython

На нашем сайте есть несколько уроков для освоения базовых понятий робототехники. Модели на EV3 знакомят детей с азами, которые используются в самоуправляемых автомобилях, заводских роботах-сборщиках, станках с ЧПУ.

Примеры программ для ev3

воскресенье, 18 августа 2013 г.

Обзор среды программирования EV3. Часть 1.

На страницах своего блога мы уже не раз рассказывали об EV3, подготовили подробнейший обзор и начали рассказывать о EV3 блоке – здесь и здесь.

В этом цикле статей я расскажу об особенностях новой среды программирования, отмечу ее различия с NXT-G и приведу примеры программ.

Первая часть будет посвящена установке среды программирования и ее основному интерфейсу.

Прежде чем установить среду программирования, стоит проверить, удовлетворяет ли компьютер системным требованиям. Минимальные запросы EV3 к ресурсам компьютера по сравнению c NXT возросли и теперь составляют:

• Операционная система Windows (XP, Vista, 7, 8) или MacOS (10.6, 10.7, 10.8)
• 2 ГБ оперативной памяти
• Процессор 1.5 ГГц
• 750 Мб свободного дискового пространства
• Разрешение экрана 1024*600
• Microsoft Silverlight 5.0
• Microsoft .NET 4.0

Во время установки надо выбрать версию среды: для учителя или для учащегося. В версии для учителя содержится дополнительная информация и ресурсы. О них я расскажу позже в этом обзоре.

Следует отметить, что основным объектом, над которым придется работать, будет проект, а не программа, как в NXT. Проект позволяет более комплексно подойти к задаче создания робота. Он включает в себя описание и видео, программы для робота, результаты экспериментов, презентацию проекта — контент. О данных особенностях я расскажу в следующей статье обзора.

После запуска программной среды EV3 на экране появляется следующее окно:

Давайте рассмотрим основные элементы интерфейса:

1. Панель вкладок. Сейчас она содержит только вкладку на основное окно среды – лобби. Кнопка «+» позволяет создать новый проект. Также на данной панели будут находиться вкладки всех открытых проектов. Аналогичная панель есть и в NXT, она позволяет переключаться между несколькими программами.
2. Основное меню лобби. Именно с лобби начинается работа программы, и из его меню можно получить доступ к нужному разделу.
3. Кнопка «Просмотр» возвращает к основному меню лобби.
4. Кнопка «Поиск» отображает меню поиска проектов. Указав моторы и сенсоры, а также программные блоки, можно найти проекты, в которых они использовались.
5. Кнопка «Интернет» ведет на официальный сайт Lego.

Меню лобби предоставляет доступ к следующим разделам:

• Руководство пользователя. В этом разделе дана инструкция, которая кратко описывает все возможности нового набора
• Программирование. Здесь представлен видеоурок, который позволит получить первые навыки работы с EV3: подключить и запрограммировать большой мотор.
• Краткий обзор программирования. Этот видеоурок демонстрирует создание нового проекта, написание программы в этом проекте, редактирование свойств проекта (рисунок, описание), его сохранение и открытие. Программа, представленная в уроке, позволяет случайным образом выбрать число от 1 до 10 и использовать его как значение мощности мотора.

• создание графика прогноза
• анализ выбранного пользователем участка графика (определение минимального, максимального, среднего и медианного значения)
• получение нового графика путем применения математических операций (сложение, вычитание, умножение, деление, получение абсолютной величины, синус, косинус, округление и других) к уже созданным графикам
• возможность установки программ на 3 диапазона значений. Если значение выбранного датчика находится в запрограммированном диапазоне, то выполняется заданная для него программа. На примере, показанном ниже, регистрируются данные гироскопа. Когда показания гироскопа превысят пороговое значение — 61.07, тогда робот выполнит программу — проиграет звуковой файл.

• Открыть проект. Данная команда позволяет открыть уже существующий проект. Подробный обзор, что же является EV3 проектом, представлен в следующей статье.
• Новый проект. Эта команда позволяет создать проект, по умолчанию содержащий 1 программу или 1 эксперимент. Конечно, в ходе работы над проектом, в него можно будет добавлять и новые программы, и эксперименты.
• Открыть последние. Данное меню содержит список проектов, которые были недавно созданы или отредактированы.

В этой статье я постарался дать обзор интерфейса новой среды разработки EV3. Следующая статья будет посвящена основному объекту среды EV3 — проекту.

Автор обзора благодарит официального дистрибьютора Lego Education в России — компанию «Стандарт» за предоставленный набор Lego Mindstorms EV3.

Источник: nnxt.blogspot.com

Тренажер для LEGO ® MINDSTORMS ® EV3 ™ Virtual Robotics Toolkit ™

Перевод на русский язык с изменениями и дополнениями:

Проектирование и конструирование

Претвори свои творения в LEGO® Digital Designer ™ к жизни! Virtual Robotics Toolkit имеет возможность импортировать файлы, созданные с помощью ряда бесплатных инструментов 3D-моделирования. Если Вы проектируете и создаете модели роботов с использованием LEGO® Digital Designer ™, MLCAD или LDCad, просто импортируйте вашу модель в Virtual Robotics Toolkit и вы будете поражены преобразованием статической модели робота в виртуальную модель почти как настоящую, реальную, собранную из конструктора LEGO® MINDSTORMS® и управляемую написанной вами программой.

Программирование

Затем с помощью среды программирования LEGO® Mindstorms® ev3 пишем программы для управления виртуальными роботами, совершенно так же, как Вы бы программировали реального робота LEGO®. Если вы знакомы с программированием Mindstorms®, тогда Вам только нужно узнать как использовать тренажер. Если вы новичок в LEGO® Robotics, не волнуйтесь, наши учебные материалы превратият вас в профи.

Имитационное моделирование (симуляция)

Продвинутый физический движок тренажера Virtual Robotics Toolkit ™ обеспечивает беспрецедентный уровень реализма. Эксперимент с тем, как различные физические силы действуют на робота, изменение сил трения на игровой поверхности, или опыты с силой тяжести, покажут, как ваш робот будет вести себя в условиях невесомости.

Анализ

Тренажер позволяет увидеть, что «видит» ваш робот, то есть визуализировать выходные сигналы датчиков в легко понять направление внесения изменений в конструкцию или программу робота. Virtual Robotics Toolkit предоставляет поддержку для следующих датчиков:

• MINDSTORMS EV3 / NXT — Ультразвуковой датчик
• MINDSTORMS EV3 / NXT — датчик цвета
• MINDSTORMS EV3 / NXT — датчик касания
• MINDSTORMS EV3 — ИК-датчик
• Инфракрасный датчик — HiTechnic
• Датчик Компас — HiTechnic

Тренажер предназначен для использования с LEGO ® MINDSTORMS ® NXT ™ и EV3 ™ . Virtual Robotics Toolkit ™ является воплощением физического робота EV3 в программный аналог насколько это позволяет тренажер. Размер пакета программ: 1.3GB.
Тренажер идеально подходит для тех, кто хочет испытать эмоциональные взлеты и падения, проектирование и программирование собственного робота без бремени иметь самого робота и пространства для его тестирования.
Этот инструмент может быть особенно полезен для тех, кто заинтересован в обучении робототехники, но кто не имеет достаточного количества физических комплектов для каждого обучающегося в своем классе, а также для клубов робототехники, которые ищут отличный инструмент прототипирования, чтобы помочь дать Вам преимущество над конкурентами.

1. Введение

• Возможно, наиболее очевидным преимуществом является то , что при использовании моделируемого робота мы можем писать программы для работы с роботом, даже если он физически не доступен. Например, ваш клуб робототехники может иметь только один комплект для сборки MINDSTORMS ® робота, но вся команда может работать и программировать на цифровую версию такого же комплекта MINDSTORMS ® робота в классе или дома.
• Когда речь заходит о средах (реальных и виртуальных), моделирование предлагает гораздо большее разнообразие решений, чем это будет возможно физически. Это может быть даже слишком дорогим , чтобы протестировать наш робот в ближайшем невесомом космическом пространстве, в нашем случае мы могли бы легко имитировать его.
• С помощью виртуальных робототехники, вы никогда не потеряете детали LEGO ® MINDSTORMS ® , и их всегда легко найти, а кроме того у Вас будет своя библиотека деталей, узлов и готовых роботов и программ к ним.
• Работая в полностью цифровом пространстве, мы можем построить Вашу модель один раз, а затем сохранить её навсегда. Что дает нам возможность гораздо легче конкурировать и делиться своим роботами с другими пользователями по всему миру.

Различие между моделированием и видеоигрой не всегда легко заметить, и это играет большую службу в психологии обучения. Появляется так называемое трансовое состояние обучаемого, что приводит к автоматическому усвоению преподаваемого материала. Оба типа программного обеспечения позволяют проектировать, создавать и манипулировать 3D-объектами, и в своей основе представляют собой симуляцию вещей (или систем) и их поведения. А с другой стороны, это просто весело.

2. Установка и настройка

2.1 Минимальные системные требования к компьютеру

• Intel Core Duo или лучше
• 2 Гб оперативной памяти
• 1,3 Гб свободного пространства на жестком диске
• Windows 7 или выше

2.2 Рекомендуемые системные требования к компьютеру

• Intel ISeries, i3 или лучше
• 4 Гб оперативной памяти
• 1,3 Гб свободного пространства на жестком диске
• Dedicated видеокарта
• Windows 7 или выше

2.3 Поддерживаемые платформы Robotics

2.3.2 LEGO ® MINDSTORMS ® EV3 ™ — (3 — е поколение роботов)

На рисунке (Figure 2.2) приведен список датчиков EV3, которые поддерживаются в тренажере.

2.3.1 LEGO ® MINDSTORMS ® NXT ™ — (2 — е поколение роботов)

На рисунке (Figure 2.1) приведен список датчиков NXT, которые поддерживаются в тренажере.

2.4 Дополнительные ресурсы

2.4.1 LEGO ® среда программирования как дополнительный инструмент для работы в Virtual Robotics Toolkit ™

Virtual Robotics Toolkit предназначен для работы как с NXT так и с EV3 средами программирования. В среде разработчика LEGO Mindstorms Education (LME) EV3 ( Система Графического Программирования для LEGO Учитель/Ученик) будем создавать программы для управления виртуальным роботом в среде Virtual Robotics Toolkit ™.

Рисунок 2.3 Пример кода программы робота в среде программирования ev3.

-> Загрузить и установить среду разработчика LEGO Mindstorms Education (LME) EV3 ( Система Графического Программирования для LEGO Учитель/Ученик)
Как работать в среде программирования ev3 можно узнать в самой среде, в ней имеется мультимедийная справочная система на русском языке.

А также по урокам и лабораторным работам на этом сайте.

2.4.2 Среда моделирования LEGO ® Digital Designer ™ как дополнительный инструмент для работы в Virtual Robotics Toolkit ™

LEGO ® Digital Designer ™ (или LDD, так он обычно называется) является свободно доступным CAD инструментом. Если у Вас есть серьезный интерес в разработке собственных цифровых роботов, то Вам будет полезным рассмотреть вопрос о более близком ознакомлении с этим инструментом проектирования.

Моделирование в LDD довольно просто и легко в сравнение с другими системами CAD , программное обеспечение LDD точно отражает реальный процесс построения робота или любой другой модели LEGO ®. После того как модель построена, LDD отображает все используемые детали, а также последовательность построения робота или модели, то есть инструкцию, которую можно использовать для создания физического робота.

LDraw

В дополнение к LEGO Digital Designer, вы можете также рассмотреть вопрос установки LDraw «все-в-одном» библиотеки деталей LEGO ® . LDraw поддерживает многие форматы файлов, поддерживаемых LEGO Digital Designer, и, вероятно, самый популярный формат файлов для создания и совместного использования 3D моделей LEGO между программами САПР.

Virtual Robotics Toolkit содержит мастер импорта, который может быть использован, чтобы импортировать LDraw файлы в тренажер. Правда, нет необходимости устанавливать эту библиотеку, но она предоставит намного больше возможностей для различных типов LEGO ® деталей, которые могут быть приведены в тренажере.

Библиотеку LDraw можно скачать (бесплатно) и установить с официального сайта, указанного в ссылке ниже:

После установки LDraw «все-в-одном» библиотеки, вы также можете, обновить LEGO Digital Designer , так что вы можете экспортировать свои модели на SIM — карте. Для этого достаточно в меню Virtual Robotics Toolkit нажать на Help и выбрать пункт Patch LEGO Digital Designer .

Рисунок 2.5: Применение заплатки для LEGO Digital Designer

2.4.3 Дополнительные Интернет ресурсы

NXT Ресурсы: NXT Programs.com, ( https://www.nxtprograms.com ) , имеет массу больших проектов и учебников по программированию для обеих версий.

Ev3 Ресурсы: STEMcentric ev3 учебники, ( https://www.stemcentric.com/ev3-tutorial/ ) , представляет собой сборник скринкастовсс описанием основ программирования для LEGO ® EV3.

Блоги и социальные медиа: ( https://www.thenxtstep.com ) , является выдающимся блогом для всех MINDSTORMS ® роботов. FLL Casts.com, (https://www.fllcasts.com) — подписка на сайт, платные вебинары и полезные советы для FIRST ® LEGO ® командной лиги.

3. Экран приветствия

В этой главе рассмотрим проекты по умолчанию, которые включены в базовую установку Virtual Robotics Toolkit, и будем рекомендовать курс обучения. Мы завершим эту главу, продемонстрировав, как интерфейс Тренажера может быть настроен, чтобы наилучшим образом удовлетворить ваши потребности.

3.1 Установка Virtual Robotics Toolkit

Установка Virtual Robotics Toolkit

Рисунок 3.1.1 При первом запуске Virtual Robotics Toolkit введите лицензионный ключ если Вы приобрели лицензию или выберите радиокнопку Continue with trial period. (14 days remaining) — продолжить 14 дневную пробную версию — > нажать OK

Далее, через 30-40 секунд появиться экран приветствия с открытой вкладкой Sim Basics — Базовые Симуляции:

Рисунок 3.1.2 Вкладка Sim Basics — Базовые Симуляции.

3.1 Проекты

3.1.1 ПомощьСправка Virtual Robotics Toolkit

Рисунок 3.2: Вкладка SimBasics (Базовые симуляторы). Прокрутите справа движок окна вниз и вы увидите 8 проектов виртуальных миров (сред обитания роботов) из них 4 мира спроектированы для LEGO ® EV3

Getting Started (Приступая к работе) — пустая комната с роботом. Цель этой свободной среды: изучить основы запуска и остановки тренажера, и как использовать элементы управления клавиатуры и мыши для управления роботом.Вождение робота с помощью клавиш клавиатуры
Maze (Лабиринт). Это следующий проект , который вы можете практиковать с целью узнать как подключить среду программирования MINDSTORMS ® к Симулятору (Тренажеру). Это позволяет нам используя модель лабиринта, написать свои собственные программы с использованием среды программирования MINDSTORMS ® и загрузить эти программы в существующий виртуальный робот в Симуляторе.
Clean-up Challenge (Задача для уборки ) — является решением задачи конструирования робота «уборщика» задачей в этой тренировочной серии. Используя представленный робот, который предназначен для очистки игровой поверхности, мы можем рассмотреть внедрение LEGO Digital Designer и продемонстрировать , как мы можем использовать мастер импорта LDraw для работы с нашими собственными настроенными роботами.Работа с вложениями Подключение к виртуальному модулю EV3
Apartment (Квартира) — является последним в серии учебных проектов. Здесь мы можем использовать данный робот вместе с различными приложениями, а также использовать свои навыки , чтобы запрограммировать его , чтобы перемещаться по комнате и пылесосить блоки , которые находятся на полу.
Импорт моделей из LEGO Digital Designer программирование EV3
Рисунок 3.3 Challenges (Челенджеры) -вторая вкладка на экране приветствия, представляет шесть дополнительных виртуальных мульти-роботов MINDSTORMS EV3 / NXT
Soccer (Робот футболист) — представляет собой инсценировку версии WRO Всемирной олимпиады роботов — футбольный матч GEN II. Это, пожалуй, самая сложная модель из всех моделей роботов. Роботы игроки должны быть запрограммированы с использованием HiTechnic ® датчиков для обнаружения футбольного мяча и направления его в ворота соперника.
Sumo (Робот сумо) — является цифровой версией популярного робототехнического соревнования, где два робота запрограммированы таким образом, чтобы вытолкать друг друга из круга. Робот который остается в круге — выигрывает.
(Подбор конструкции робота для решения определенной задачи) — представлены два варианта роботов для решения задачи очистки поверхности рободрома. Здесь мы можем либо использовать клавиатуру управления, чтобы виртуозно тренироваться управлять роботом, или в качестве альтернативы изменять конструкцию робота подгоняя её под оптимальное решение задачи стоящей перед роботом, менять навесное оборудование или изменять программу управления модуля EV3 (микрокомпьютер EV3).

Продолжение следует…

Полезные ссылки:

Источник: mirrobo.ru