Как программировать лего mindstorms ev3

Среда программирования EV3

Среда программирования Lego Mindstorms EV3 была разработана компанией National Instruments. В ее основе лежит мощная среда инженерного программирования LabVIEW.

Программирование является визуальным и осуществляется перетаскиванием пиктограмм (иконок) в рабочее окно.

Графический интерфейс языка программирования EV3 поддерживает большинство структур программирования и дает возможность создавать сложные алгоритмические конструкции.

Обзор среды программирования EV3

Двойным нажатием левой кнопки мыши на иконку LEGO MINDSTORMS Education EV3 запускаем среду программирования EV3. У меня установлено программное обеспечение для педагога т.к. оно дает больше возможностей.

После того, как среда программирования запустится сразу появляется окно — «Что нового в этой версии». Можно прочитать и лучше в левом нижнем углу поставить галочку у надписи «Do not show again for this version».

Теперь каждый раз при запуске ПО это окно не будет появляться. Запустив приложение, мы попадаем в основное окно под названием «Лобби». В окно «Лобби» легко перейти если нажать кнопку «Лобби» в верхнем левом углу.

Внешний вид кнопки похож на панель управления микрокомпьютера EV3. Также в левой верхней части находятся кнопки меню:

• Файл
• Редактировать
• Инструменты
• Справка

В правой верхней части окна «Лобби» можно увидеть логотип «LabVIEW» и значки:

• Свернуть
• Свернуть в окно
• Закрыть

Также слева в образовательной версии расположены динамические ярлыки, которые открывают доступ к инструкциям, мультимедийным справочным материалам и т.д.

На данный момент в установленной версии есть семь ярлыков из которых четыре активированы и три являются неактивными.

Активные ярлыки:

• Начало работы
• Новый проект
• Руководство (самоучитель)
• Инструкции по сборке

Неактивные ярлыки:

• Конструкторские проекты
• Космическое задание
• Окружающий мир

Для того, чтобы эти ярлыки стали активными нужно с официального сайта дополнительно загрузить и установить необходимые учебные материалы. Учебные материалы можно скачать бесплатно.

Также в левом нижнем углу находится кнопка «Просмотр», позволяющая переходить в основное меню и кнопка «Поиск», помогающая по заданным критериям осуществлять поиск проектов.

Динамические ярлыки

1. Начало работы содержит рекомендации по сортировке деталей, их маркировки, начале работы с микроконтроллером EV3. Также в этом разделе есть примеры создания первых простейших программ и схема сборки приводной платформы. Для преподавателей в этом разделе создан PDF файл с советами как эффективно преподавать изучаемый материал.
2. Новый проект позволяет создать новую программу или новый эксперимент.
3. Руководства (самоучитель) является подборкой учебных материалов для знакомства пользователей с обучающими программами.
4. Инструкции по сборке содержат конструкторские идеи с пошаговыми инструкциями для создания роботов. Модели для базового набора помогают собрать четыре базовых модели с использованием основного набора.
5. Для обладателей основного и ресурсного набора есть инструкции для сборки и программирования еще шести моделей роботов. Перечень деталей Lego содержит два PDF файла с перечнем деталей наборов 45544 и 45560. Это основной и ресурсный набор Lego EV3.

В одной из следующих статей я расскажу о создании нового проекта.

LEGO MINDSTORMS Education EV3 + MicroPython: программируем детский конструктор взрослым языком

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.

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.

Мы возьмем для примера чертежную машину, которую можно научить рисовать узоры и геометрические фигуры. Данный кейс является упрощенным вариантом взрослых роботов-сварщиков или фрезеровщиков и показывает, как можно использовать EV3 совместно с MicroPython для обучения школьников. А еще чертежная машина может разметить отверстия в печатной плате для папы, но это уже другой уровень, требующий математических расчетов.

Для работы нам понадобятся:

• базовый набор LEGO MINDSTORMS Education EV3;
• большой лист клетчатой бумаги;
• цветные маркеры.

Сначала инициализируем библиотеку модулей EV3:

#!/usr/bin/env pybricks-micropython from pybricks import ev3brick as brick from pybricks.ev3devices import (Motor, TouchSensor, ColorSensor, GyroSensor) from pybricks.parameters import Port, Stop, Direction, Color, ImageFile from pybricks.tools import wait 

Настраиваем платформу, которая вращает ручку как мотор в порте B. Задаем передаточное отношение двухступенчатой зубчатой передачи с количеством зубьев 20-12-28 соответственно.

turntable_motor = Motor(Port.B, Direction.CLOCKWISE, [20, 12, 28]) 

Настраиваем подъемный механизм для ручки как мотор в порте C:

seesaw_motor = Motor(Port.C) 

Настраиваем гироскоп, измеряющий угол наклона ручки, в порте 2:

gyro_sensor = GyroSensor(Port.S2) 

Настраиваем цветовой датчик в порте 3. Датчик используется, чтобы определять белую бумагу под чертежной машиной:

color_sensor = ColorSensor(Port.S3) 

Настраиваем датчик касания в порте 4. Робот начинает рисовать, когда датчик нажат:

touch_sensor = TouchSensor(Port.S4) 

Определяем функции, которые поднимают и опускают ручку:

def pen_holder_raise(): seesaw_motor.run_target(50, 25, Stop.HOLD) wait(1000) def pen_holder_lower(): seesaw_motor.run_target(50, 0, Stop.HOLD) wait(1000) 

Определяем функцию для поворота ручки на заданный угол или до определенного угла:

def pen_holder_turn_to(target_angle): if target_angle > gyro_sensor.angle(): 

Если целевой угол больше, чем текущий угол гироскопического датчика, продолжаем движение по часовой стрелке с положительной скоростью:

 turntable_motor.run(70) while gyro_sensor.angle() < target_angle: pass elif target_angle < gyro_sensor.angle(): 

Если целевой угол меньше, чем текущий гироскопического датчика, то двигаемся против часовой стрелки:

 turntable_motor.run(-70) while gyro_sensor.angle() > target_angle: pass 

Останавливаем вращающуюся платформу, когда целевой угол будет достигнут:

 turntable_motor.stop(Stop.BRAKE) 

Устанавливаем начальное положение ручки в верхнем положении:

pen_holder_raise() 

Теперь идет основная часть программы — бесконечный цикл. Сначала EV3 ожидает, когда датчик цвета обнаружит белую бумагу или синюю стартовую клетку, а датчик касания будет нажат. Затем он рисует узор, возвращается в исходное положение и повторяет все заново.

Когда устройство не готово, светодиоды на контроллере принимают красный цвет, и на ЖК-экране отображается изображение «палец вниз»:

while True: brick.light(Color.RED) brick.display.image(ImageFile.THUMBS_DOWN) 

Дожидаемся, когда датчик цвета считает синий или белый цвет, устанавливаем цвет светодиодов зеленым, отображаем на ЖК-экране изображение «палец вверх» и сообщаем, что устройство готово к работе:

 while color_sensor.color() not in (Color.BLUE, Color.WHITE): wait(10) brick.light(Color.GREEN) brick.display.image(ImageFile.THUMBS_UP) 

Дожидаемся нажатия датчика касания, присваиваем гироскопическому датчику значение угла 0 и начинаем рисовать:

 while not touch_sensor.pressed(): wait(10) gyro_sensor.reset_angle(0) pen_holder_turn_to(15) pen_holder_lower() pen_holder_turn_to(30) pen_holder_raise() pen_holder_turn_to(45) pen_holder_lower() pen_holder_turn_to(60) 

Поднимаем держатель ручки и возвращаем его в исходное положение:

 pen_holder_raise() pen_holder_turn_to(0) 

Вот такая несложная программа у нас получилась. И теперь запускаем ее и смотрим на робота-чертежника в деле.

Что дают такие примеры

EV3 — это инструмент для профориентации в рамках профессий STEM и точка входа в инженерные специальности. Так как на нем можно решать практические задачи, дети получают опыт технических разработок и создания промышленных роботов, учатся моделировать реальные ситуации, понимать программы и анализировать алгоритмы, осваивают базовые конструкции программирования.

Поддержка MicroPython делает платформу EV3 подходящей для обучения в старших классах. Ученики могут попробовать себя в роли программистов на одном из самых популярных современных языков, познакомиться с профессиями, связанными с программированием и инженерным проектированием. Наборы EV3 показывают, что писать код — это не страшно, готовят к серьезным инженерным задачам и помогают сделать первый шаг к освоению технических специальностей. А для тех, кто работает в школе и связан с образованием, у нас подготовлены программы занятий и учебные материалы. В них детально расписано, какие навыки формируются при выполнении тех или иных задач, и как полученные навыки соотносятся со стандартами обучения.

• lego
• lego mindstorms
• ev3
• конструктор
• детское программирование

• Блог компании LEGO Education
• Python
• Программирование
• Учебный процесс в IT
• Робототехника

Пушка EV3

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.

Робот с большими картонными колёсами

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.

Algobrix – играем и обучаемся программированию используя LEGO и Arduino

Algobrix – это самая захватывающая и всесторонне обучающая программированию игра для детей 4-14 лет. Это изучение программирования роботов и преобразование процесса кодирования в игру. Именно так разработчики описывают своё новое творение – LEGO и Arduino совместимый конструктор . Давайте подробно разберёмся, что же такое Алгобрикс.

Робот-художник EV3 Print3rbot

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.

ev3dev – устанавливаем и настраиваем Debian Linux на LEGO Mindstorms EV3

Чтобы программировать робота LEGO Mindstorms EV3 на любимом языке программирования, использовать огромное количество продвинутых библиотек и получить доступ к дополнительному подключаемому оборудованию, такому как клавиатура, джойстики, мышки и камеры, вам просто необходимо использовать полноценную операционную систему. Здесь на помощь придёт ev3dev – операционная система, базирующаяся на Debian Linux. Я предлагаю вам познакомиться с процессом установки и настройки этой операционной системы.

Создание блоков для LEGO Mindstorms EV3

С помощью дополнительных блоков можно существенно расширить возможности своей программы, созданной в среде разработке LEGO Mindstorms EV3. Читая эту статью вы изучите анатомию блока и научитесь создавать свои собственные блоки.

Open Roberta Lab – новый способ Scratch-подобного программирования роботов Lego Mindstorms EV3

Open Roberta Lab или открытая лаборатория Роберты, робо-леди, которую вы видите на картинке – это облачная среда программирования роботов Lego Mindstorms EV3 очень похожая на Scratch 2, но не требующая установки на компьютер. Ваши готовые программы вы можете протестировать здесь же на симуляторе. Для программирования и использования симулятора вам достаточно иметь браузер и доступ в интернет.

Компания LEGO Education объявила о конкурсе для педагогов «STEM педагог 2016»

Российские педагоги начальной и основной школы, а также педагоги учреждений дополнительного образования, использующие в своей педагогической практике наборы LEGO Education, приглашаются на конкурс "STEM педагог 2016".

Причины, по которым нельзя не присмотреться к LEGO Education WeDo 2.0

Уже вначале этого года Лего успели порадовать детей, родителей и учителей новинкой в серии LEGO Education - робототехническим набором нового поколения WeDo 2.0. В данной статье мы постараемся вкратце рассказать, почему этот набор заслуживает вашего внимания, чем он отличается от предшественника, а в чём заменить его не сможет.

Гимнаст EV3

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.

Гоночная машина формула 1 EV3

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.

Мойщик пола LEGO EV3

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.

Программируем робота LEGO Mindstorms EV3 на Java

С помощью чего только не программируются роботы LEGO Mindstorms EV3. Поддерживается большое количество языков программирования на любой вкус. Но сегодня я хочу рассказать вам, о самом, на мой взгляд, удобном и богатом, в плане возможностей, способе программирования роботов LEGO Mindstorms EV3. Удобный, потому что разрабатывать можно в среде разработки Eclipse на языке Java, а богатый, потому, что виртуальная машина Java для EV3, которая называется leJOS, поддерживает не только стандартные возможности EV3, но даёт и гораздо больше.

Программирование робота Lego Mindstorms EV3 с помощью Scratch 2.0

Если вам нравится графическая среда программирования Scratch 2.0, то вам необязательно отказываться от неё для программирования роботов Lego Mindstorms EV3. Достаточно лишь установить и настроить нужное программное обеспечение, о чём и будет написано в этой статье.

Робот с клешнёй LEGO EV3

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 из конструктора LEGO EV3

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».

Как сделать пошаговую инструкцию LEGO (создание инструкции в LPub)?

В первой статье мы научились создавать виртуальную модель с помощью программ MLCad и LSynth. В этой второй статье мы рассмотрим, как создать полноценную пошаговую инструкцию по сборке робота LEGO Mindstorms Education EV3 с помощью программы LPub.

Собираем часы со стрелками из конструктора LEGO EV3

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.

Как сделать пошаговую инструкцию LEGO (создание модели в MLCad + LSynth)?

Для создания пошаговых инструкций для сбора моделей из конструктора LEGO любой линейки можно воспользоваться программами LDraw. Всего будет две статьи, посвящённых программам LDraw, где я опишу, как создать полноценную инструкцию по сборке робота LEGO Mindstorms Education EV3. В этой первой статье, вы познакомитесь с программами MLCad и LSynth и научитесь создавать виртуальную копию вашей модели.

Приводная платформа EV3 на гусеничном ходу

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.

Программирование модуля EV3

Вопрос про программирование модуля EV3 без применения компьютера иногда встает перед многими любителями робототехники. Для этого на микрокомпьютер EV3 уже предустановлено программное обеспечение идентичное ПО установленному на микрокомпьютер.

Создать свою программу можно при помощи приложения модуля EV3 находящегося в окне приложений. Это третья вкладка интерфейса микроконтроллера EV3. Приложение называется Brick Program и является четвертым приложением по счету.

Дословно это переводится как кирпичная программа и является средой программирования модуля EV3. Зайти в это приложение можно после включения модуля при помощи кнопок управления модулем.

Среда программирования микрокомпьютера EV3

Если зайти в среду программирования микрокомпьютера EV3, то первое что мы увидим будет блок «Начало» и блок «Цикл». Между этими двумя блоками находится вертикально расположенная прерывистая линия, при помощи которой происходит добавление блоков из палитры блоков.

В палитре блоков расположены блоки двух типов:

• Блоки действия;
• Блоки ожидания.

Также в палитре блоков находится корзина для удаления ненужного блока из программы.

Блоки действия

Всего в палитре блоков находятся шесть блоков действия:

1. Экран;
2. Звук;
3. Подсветка кнопок;
4. Средний двигатель;
5. Большой двигатель;
6. Рулевое управление – в этом блоке используется два двигателя.

В правом верхнем углу каждого блока действия находится его указатель в виде маленькой стрелки. Блоки действия предназначены для выполнения какого-либо действия. Это может быть включение мотора, изменение цвета подсветки кнопок и прочее.

Блоки ожидания

Имеется одиннадцать блоков ожидания:

1. Ожидание температуры;
2. Ожидание показаний энкодера;
3. Ожидание нажатия управляющей кнопки модуля EV3;
4. Ожидание времени;
5. Ожидание ультразвукового датчика;
6. Ожидание инфракрасного датчика;
7. Ожидание инфракрасного маяка;
8. Ожидание датчика гироскопа;
9. Ожидание датчика касания;
10. Ожидание датчика освещенности;
11. Ожидание датчика цвета.

В правом верхнем углу каждого блока ожидания находится его указатель в виде маленьких песочных часов. Блоки ожидания предназначены для ожидания наступления какого-либо события. Это может быть достижение нужных показаний датчиков, нажатие на кнопку и так далее.

Как создать программу на модуле EV3

Для того, чтобы на микрокомпьютере EV3 создать программу нужно найти в третьем окне интерфейса модуля приложение Brick Program. Нажав на центральную кнопку блока входим в приложение и видим блок начало и цикл. Между этими двумя блоками можно разместить всего шестнадцать различных блоков ожидания и блоков действия.

Поэтому при помощи интерфейса микроконтроллера EV3 можно писать только несложные программы. В блоках программирования есть возможность изменения одного параметра при помощи кнопок «Вверх» и «Вниз». Количество повторений выполнения программы задается в блоке «Цикл» и может принимать значения 1, 2, 3, 4, 5, 10 и бесконечность.

Пример простой программы микрокомпьютера EV3

Например, стоит задача движения робота с двумя большими моторами вперед пять секунд. Для этого мы выбираем при помощи прерывистой линии переходим в блоки действий и выбираем блок «Рулевое управление». Этот блок выглядит как сдвоенная вращающаяся передняя часть большого мотора. Нажатием на центральную кнопку подтверждаем выбор.

Блок рулевого управления устанавливается между блоком «Начало» и «Цикл». Повторным нажатием на центральную кнопку мы переходим в настройки блока, где нажатием на кнопки «Вверх» и «Вниз» можно изменять направление движения робота. По умолчанию у нас в блоке выбраны большие моторы в портах B и C. Также по умолчанию у нас стоит движение вперед.

Для того, чтобы робот ехал вперед пять секунд нужно добавить блок ожидания времени. Устанавливаем прерывистую стрелочку между блоком «Рулевое управление» и блоком «Цикл» и переходим при помощи кнопок управления модулем в палитру блоков ожидания. Находим блок ожидания времени, который выглядит как часы и выбираем. Нажатием средней кнопки подтверждаем выбор.

Блок «Ожидание времени» устанавливается после блока «Рулевое управление» перед блоком «Цикл». Повторное нажатие центральной кнопки на блоке «Ожидания времени» позволяет зайти в настройку времени. Стрелочками «Вверх» и «Вниз» выбираем значение пять секунд и нажатием на центральную кнопку подтверждаем выбор. В своей программе между блоками можно передвигаться при помощи кнопок «Влево» и «Вправо».

На всякий случай нужно проверить значение блока «Цикл» и при необходимости устанавливаем значение в единицу, для того, чтобы программа выполнилась только один раз. Чтобы запустить программу на выполнение переходим в блок «Начало» и нажимаем центральную кнопку. Робот движется вперед пять секунд, после чего останавливается. Программа выполнена.

Как сохранить программу модуля EV3

Для того, чтобы сохранить программу нужно перейти к значку «Сохранить», который находится внизу в левом дальнем конце программы. При нажатии значка откроется окно, где можно дать название программе. Также можно применить название по умолчанию. После этого нужно нажать на кнопку «OK».

Программа с этим названием будет сохранена в папке BrkProg SAVE. Эта папка расположена во втором окне интерфейса модуля EV3 выбор файла.

Как открыть программу модуля EV3

Над значком «Сохранить» находится значок «Открыть». Чтобы отрыть любую программу, которая существует в блоке нужно нажать на этот значок. После этого можно кнопками «Вверх» и «Вниз» выбрать программу. Нажатие на центральную кнопку откроет выбранную программу

Как удалить блок модуля EV3

Для того, чтобы удалить ненужный вам блок из программы необходимо выделить этот блок центральной кнопкой. После этого переходим в палитру блоков нажатием кнопки «Вверх». По палитре блоков нужно переместиться в нижний левый угол и найти значок «Мусорная корзина».

Выделяем значок и нажимаем центральную кнопку. Удаление ненужного блока произведено.