Как называются детали лего ev3
Основные механические детали конструктора Lego mindstorms EV3 и их назначение.
Просмотр содержимого документа
«Основные механические детали конструктора Lego mindstorms EV3 и их назначение.»
Основные механические детали конструктора и их назначение.
Курс рассчитан на делающих первые шаги в мир робототехники с помощью конструктора Lego mindstorms. Хотя все примеры роботов в этом курсе сделаны с помощью конструктора Lego mindstorms EV3, программирование роботов объясняется на примере среды разработки Lego mindstorms EV3.
Присоединяйтесь к изучению данного курса, и, надеемся, найдете для себя что то полезное.
1.1. Что в наборе? Классификация деталей, крепление деталей между собой, главный блок, моторы, датчики
Представленный ниже рисунок демонстрирует вам различные варианты соединения балок с помощью пинов.
Переходим к следующей группе деталей. Шестерни предназначены для передачи вращения от моторов к другим элементам конструкции робота. Как правило, это колеса, но в тоже время шестерни могут широко применяться и в различных конструкциях роботов, не предполагающих вращение. С ними мы непременно еще не раз встретимся при конструировании сложных механизмов.
Ну и, конечно же, движение в пространстве нашему роботу обеспечивают различные колеса и гусеницы, представленные в наборе.
Следующая группа деталей несет в себе декоративные функции. С их помощью мы можем украсить нашего робота, придать ему неповторимый вид.
В набор Lego mindstorms EV3 входят два больших мотора. Моторы выполняют роль мышц или силовых элементов нашего робота. Большие моторы, наиболее часто используются для передачи вращения на колеса, тем самым, обеспечивая движение робота. Можно сказать, что эти моторы выполняют ту же роль, что и ноги человека.
Один средний мотор, который также входит в набор Lego mindstorms EV3 выполняет роль движущей силы для различного навесного оборудования робота (клешни, модули захвата, различные манипуляторы) По аналогии с большими моторами отведем среднему мотору ту же роль, которую у нас выполняют руки.
Ну и основным элементом нашего конструктора является главный блок EV3. В этом корпусе заключен мозг нашего робота. Именно здесь выполняется программа, получающая информацию с датчиков, обрабатывающая её и передающая команды моторам.
1.2. Собираем робота, с помощью которого будем изучать данный курс
На первом этапе конструкция нашего робота будет следующей:
Два больших мотора, для того чтобы мы смогли научить нашего робота поворачивать
Два ведущих колеса, на которые будут передаваться усилия моторов.
Одно свободно вращающееся колесо или шаровая опора, которая будет придавать устойчивость нашему роботу.
Один главный блок EV3, который будет хранить и выполнять нашу программу.
Некоторое количество деталей для придания конструкции законченного вида.
Такой простейший робот называется роботом-тележкой.
Вы можете попробовать поэкспериментировать или собрать робота по предложенной инструкции в зависимости от версии вашего набора EV3:
Lego mindstorms EV3 Home
Lego mindstorms EV3 Education
1.3. Знакомство со средой программирования
Включим центральный блок нашего робота. Для этого нажмем на центральную (самую темную) кнопку блока. С помощью USB-кабеля, идущего в комплекте с конструктором, подключим робота к компьютеру. Успешное подключение робота отразится на вкладке аппаратных средств программного обеспечения EV3 в правом нижнем углу программы.
Если подключение робота прошло успешно, то приступим к программированию и создадим нашу первую программу.
1.4. Наша первая программа!
Давайте научим нашего робота двигаться вперед на определенное расстояние. В нижней части экрана находится палитра программирования, каждому цвету палитры соответствуют различные группы программных блоков. Выберем зеленую палитру «Действие». Она содержит блоки управления моторами, блок вывода информации на экран, блок управления звуком и кнопками контроллера EV3 (главного блока). Выберем блок «Рулевое управление и перетащим его в область программирования (центральная область программы).
Итак, наша первая программа готова. Загружаем ее в нашего робота. Для этого нажимаем кнопку «Загрузить» на вкладке аппаратных средств и отсоединяем USB-кабель от робота.
Устанавливаем робота на ровную поверхность. С помощью стрелок на блоке EV3 заходим в папку нашего проекта, выбираем программу lesson-1 и центральной кнопкой блока EV3 запускаем ее на выполнение.
Lego Mindstorms EV3 45544
Lego Mindstorms 45544
Базовый набор Lego Mindstorms 45544 Education EV3 в своем составе имеет все что нужно для обучения робототехнике на базе технологий Lego Mindstorms. Робототехнический конструктор Lego Mindstorms Education EV3 имеет артикул 45544 и является основной составляющей платформы EV3.
Он предназначен для обучения робототехнике детей, которые имеют возраст десять лет и выше. На практике можно начинать обучение детей и более раннего возраста от семи лет. Лучше всего обучение проходит в группах по два человека.
В наборе содержится 541 деталь, есть удобный пластиковый бокс для хранения деталей и пластиковый сортировочный лоток для деталей. В пластиковом лотке можно разложить детали по видам. Это позволяет ускорить и упростить процесс создания роботов на основе Lego EV3.
LEGO EV3 45544
Чаще всего этот робототехнический конструктор используется образовательными учреждениями, но приобрести его может любой желающий. Стоимость набора несколько выше, чем стоимость домашней версии EV3, но пользоваться конструктором несколько удобнее.
Программное обеспечение Lego Mindstorms 45544
ПО образовательной версии входит в комплект поставки Lego Mindstorms Education EV3 45544. Программирование происходит в среде программирования LabVIEW. Это графический язык программирования при помощи пиктограмм.
Визуальное программирование позволяет достаточно быстро научиться писать простые программы. Затем можно переходить к сложным программам и алгоритмам. Также визуальный язык программирования дает возможность быстро и эффективно изучить основы программирования и развить алгоритмическое мышление.
редактор Lego EV3
Программное обеспечение является полностью бесплатным. При необходимости базовое ПО Lego Mindstorms 45544 можно скачать с официального сайта Lego. Также в образовательную версию программного обеспечения Lego EV3 включена возможность регистрации данных.
Это дает возможность проводить различные эксперименты в режиме реального времени, получать данные от сенсоров, строить графики. Можно вести исследования в областях физики, химии, изучать новые технологии. Регистрация данных может производиться только в настольной версии программного обеспечения.
ПО Lego Mindstorms 45544 содержит 48 разработанных занятий. Эти занятия помогают быстро освоить весь функционал образовательной версии платформы Lego EV3. При этом происходит изучение и закрепление на практике знаний по физике, математике, информатике, технологии.
Механические детали Lego Mindstorms 45544
Размеры всех деталей в наборе Lego EV3 измеряются в модулях.
Модуль – это расстояние равное 0,8см, также это расстояние между двумя рядом расположенными отверстиями в деталях.
В состав роботехнического набора EV3 45544 входит 528 пластмассовых деталей Lego Technic таких как: втулки, соединительные штифты, оси, балки, стрелки, рамки, блоки, зубчатые колеса, вращающееся днище с вращающейся верхушкой, шариковый подшипник со стальным шариком, ступицы, шины, рельсы, криволинейные панели.
Детали механики образовательного набора Lego EV3
Основные элементы Lego Mindstorms 45544
Для того, чтобы робот EV3 мог нормально функционировать ему необходимо получать информацию из окружающего мира, обрабатывать ее и на основе этой информации выполнять какие-то действия.
Основным элементом конструктора является микрокомпьютер EV3. Он получает информацию от датчиков, обрабатывает ее и управляет сервомоторами. Также в наборе пять сенсоров и три сервомотора.
модуль EV3 с датчиками и моторами
Датчики EV3:
Сервомоторы EV3:
Также есть семь соединительных кабелей, один USB кабель, перезаряжаемый аккумулятор. Зарядное устройство аккумулятора в комплект поставки не входит и приобретается отдельно.
Как можно загрузить программу в робота EV3
Есть несколько простых способов подключения робота к компьютеру и загрузки в него программы:
Дополнительные возможности Lego Mindstorms 45544
Для того, чтобы расширить возможности EV3 45544 существует несколько решений. Можно дополнить конструктор ресурсным набором EV3 с артикулом 45560. Этот набор позволяет расширить возможности базового набора и собрать больше интересных моделей робота.
ресурсный набор ev3
Есть дополнительный набор под артикулом 45570 «Космические проекты EV3». При помощи этого набора появляется возможность решать задачи в области аэрокосмических исследований.
космические проекты
На официальном сайте можно скачать учебные материалы в состав которых входят комплекты заданий:
Робототехника Лего. Состав базового набора Lego EV3
Описание набора Lego Mindstorms EV3
Набор Lego Mindstorms содержит центральный блок, управляющий всеми устройствами, моторы, датчики, а также, конструктивные элементы серии Lego Technics, с помощью которых можно создавать экспериментальные устройства, учебные и научные установки и различных роботов.
Модуль (блок) EV3
Экран блока показывает, что происходит внутри модуля EV3, и позволяет использовать интерфейс модуля. Также, он позволяет вводить и выводить текстовые и числовые данные, а также, отображать графические элементы при работе вашей программы или в процессе проведения эксперимента. Например, вы можете запрограммировать экран таким образом, чтобы он выводил текстовые сообщения в процессе работы программы или число, которое является результатом математических вычислений или данными, полученными с датчика.
Кнопки управления модулем позволяют перемещаться по интерфейсу модуля EV3. Их также можно использовать в качестве программируемых элементов управления. Например, вы можете запрограммировать робота таким образом, чтобы он ехал вперёд, когда нажата кнопка «Вверх», или двигался назад, когда нажата кнопка «Вниз»(нижняя кнопка 3 на рисунке ниже).
Включение блока осуществляется длительным (2-3 сек) нажатием средней кнопки (кнопка 2 на рисунке ниже). Остановка любой запущенной программы осуществляется нажатием верхней боковой кнопки (кнопка 1 на рисунке ниже). Эта же кнопка позволяет выключить блок: после завершения работы программы необходимо нажать верхнюю боковую кнопку — появится меню выключения блока — нажмите кнопку «Влево» или «Вправо» (левая или правая кнопка 3 на рисунке ниже) для выбора пункта «Подтвердить», затем нажмите среднюю кнопку блока (кнопка 2 на рисунке ниже).
Подсветка кнопок модуля, которая находится под кнопками управления модулем, может информировать о текущем состоянии модуля EV3. Цвет индикатора может быть зеленым, оранжевым или красным, также, он может мигать. Существуют следующие коды индикатора подсветки при работе модуля без запущенной пользовательской программы:
Вы можете запрограммировать подсветку кнопок таким образом, чтобы во время выполнения вашей программы она горела разными цветами и мигала.
Технические характеристики блока EV3
Моторы EV3
Моторы EV3 — это сервомеханизмы с отслеживанием вращения, точным управлением скоростью, мощностью и углом поворота. Они поддерживают автоматическую идентификацию при подключении.
Большой мотор — это мощный мотор со средней скоростью вращения. В нем есть встроенный датчик вращения с разрешением 1 градус для точного контроля. Большой мотор оптимизирован для выполнения роли главного привода в ваших роботах. Большой мотор работает со скоростью 160–170 об/мин, с вращающим моментом при работающем моторе 20 Нсм и с пусковым моментом 40 Нсм.
Средний мотор также имеет встроенный датчик вращения с разрешением 1 градус, но он меньше и легче, чем большой мотор. Это означает, что он способен реагировать быстрее, чем большой мотор. Средний мотор работает со скоростью 240–250 об/мин, с вращающим моментом при работающем моторе 8 Нсм и с пусковым моментом 12 Нсм.
Большой и средний моторы содержат встроенные датчики вращения, которые могут определять количество совершённых полных и неполных оборотов с точностью до градуса, а также мгновенную мощность. При этом вращение оси мотора может производиться только внешней силой. Отсчёт сделанных оборотов начинается с момента запуска программы. Поэтому, если необходим точный отсчёт оборотов, начиная с определённого момента, необходимо произвести сброс значений датчика. При повороте оси мотора по часовой стрелке происходит суммирование всех оборотов, при повороте оси против часовой стрелки – вычитание.
Датчики
Датчик цвета (цветосветовой) — это цифровой датчик, который может определять цвет или яркость света, поступающего в небольшое окошко на лицевой стороне датчика. Этот датчик может работать в трех разных режимах: «Цвет», «Яркость отраженного света» и «Яркость внешнего освещения».
В режиме «Цвет» датчик цвета распознает семь цветов: 1 – чёрный, 2 – синий, 3 – зелёный, 4 – желтый, 5 – красный, 6 – белый, 7 – коричневый, а также, 0 — отсутствие цвета. Эта способность различать цвета означает, что ваш робот может быть запрограммирован таким образом, чтобы он сортировал цветные мячи или кубики, произносил названия обнаруженных им цветов или прекращал действие, увидев заданный цвет.
В режиме «Яркость отраженного света» датчик цвета определяет яркость света, отраженного от источника, излучающего красный свет. Датчик использует шкалу от 0 (очень темный) до 100 (очень светлый). Это означает, что ваш робот может быть запрограммирован таким образом, чтобы он двигался по белой поверхности до тех пор, пока не будет обнаружена черная линия, или чтобы он интерпретировал идентификационную карточку с цветовым кодом.
В режиме «Яркость внешнего освещения» датчик цвета определяет силу света, попадающего в окошко из окружающей среды, например солнечного света или луча фонарика. Датчик использует шкалу от 0 (очень темный) до 100 (очень светлый). Это означает, что ваш робот может быть запрограммирован таким образом, чтобы он подавал сигнал утром, когда восходит солнце, или чтобы он прекращал какое-то действие, если свет гаснет.
Частота обновления данных датчика цвета составляет 1 кГц.
Для наибольшей точности при выборе режима «Цвет» или «Яркость отраженного света» датчик следует держать под правильным углом, близко к исследуемой поверхности, но не касаясь ее.
Датчик касания — это аналоговый датчик, который может определять, когда красная кнопка датчика нажата, а когда отпущена. Это означает, что датчик касания можно запрограммировать для действия в зависимости от трех условий: нажатие, отпускание и щелчок (нажатие и отпускание).
Благодаря данным с датчика касания, можно запрограммировать робота «видеть» то, что его окружает так, как это делают слепые люди: ощупывая пространство перед собой и реагируя на прикосновение к чему-либо (нажатие). Вы также можете построить робота с датчиком касания, который прижат к поверхности под ним. Вы можете запрограммировать робота так, чтобы он останавливался, когда он вот-вот скатится с края стола (когда датчик отпущен).
Инфракрасный датчик — это цифровой датчик, который может обнаруживать инфракрасный свет, отраженный от сплошных объектов. Он также может обнаруживать инфракрасные световые сигналы, посланные с удаленного инфракрасного маяка. Инфракрасный датчик может использоваться в трех разных режимах: в режиме приближения, в режиме маяка и в режиме пульта дистанционного управления.
В режиме приближения инфракрасный датчик использует световые волны, отраженные от объекта, для определения расстояния между датчиком и этим объектом. Он сообщает расстояние, используя значения от 0 (очень близко) до 100 (далеко), а не конкретное число сантиметров или дюймов. Датчик может обнаруживать объекты на удалении до 70 см, в зависимости от их размера и формы.
Вы также можете использовать инфракрасный маяк для дистанционного управления своим роботом. Работая в режиме дистанционного пульта, инфракрасный датчик может определять, какая кнопка (или комбинация кнопок) на маяке нажата. Всего существует одиннадцать возможных комбинаций кнопок:
Нажатие более двух кнопок на маяке — не воспринимается датчиком.
Ультразвуковой датчик генерирует ультразвуковые волны и воспринимает их отражение для обнаружения объектов и измерения расстояния до них. Он также может принимать волны от других ультразвуковых датчиков. Минимальное определяемое датчиком расстояние – 3 см, максимальное – 250 см. Точность определения расстояния +/- 1 см. Если смотреть на датчик спереди, то левая сторона содержит передатчик сигнала, правая – приемник. Угол излучения составляет примерно 20°. Если мы поместим какой-либо объект на расстоянии 1 м перед датчиком, то диаметр зоны «видимости» на этом расстоянии составит 65 см.
При длительном нахождении робота в неподвижном состоянии, включенный гироскопический датчик не выдаёт постоянное значение угла, а плавно его изменяет. Поэтому, чем больше времени проходит от момента инициализации датчика до чтения показаний, тем больше будет ошибка. Поэтому, перед началом каждого измерения необходимо производить обнуление значений датчика (сброс). Однако, наилучшим способом является предварительное вычисление значения ошибки на неподвижном датчике и последующая корректировка показаний путём вычитания расчётной ошибки из полученных данных.
Акустический датчик представляет из себя микрофон для измерения и регистрации звуков, тонов и звуковых образов (акустических диаграмм), а также для распознания изменения интонации. Вы можете запрограммировать робота так, что его действия будут зависеть от звука. Звуковой датчик улавливает частоты в диапазоне 3-6 кГц при уровне шума до 90 дБ.
Дополнение
Для более полного ознакомления с элементами набора Lego Mindstorms рекомендуем скачать и прочитать Официальное Руководство пользователя Lego Mindstorms EV3.
Для тех, кто переходит со стандартной системы программирования LEGO EV3-G на EV3 Basic мы рекомендуем следующую таблицу соответствия команд EV3-G и EV3 Basic.
Все о серии Lego Education Mindstorms EV3
Что такое Lego Education Mindstorms EV3?
Lego Education Mindstorms EV3 — образовательная робототехническая платформа, разработанная специально для учебных заведений. С помощью неё ученик сможет уже за первое занятие создать своего первого робота. Учебная программа на базе EV3 рассчитана на всю среднюю школу и может использоваться для старших классов.
Благодаря продуманным учебным материалам для учителя и учеников Mindstorms стал стандартом западных образовательных классов по робототехнике для детей и является самым популярным решением для оснащения классов робототехники в России.
Все детали имеют повышенную износоустойчивость и при адекватном использовании комплект способен пережить больше 10 учебных лет. А в случае повреждения одного из датчиков или соединительных проводов их можно докупить отдельно.
Мозгом платформы является программируемый Микрокомпьютер EV3 с экраном и портами ввода-вывода, он контролирует работу моторов и датчиков. Соединяются компоненты платформы специальными кабелями из комплекта.
При помощи датчиков робот воспринимает окружающий мир, а благодаря моторам – реагирует на него в соответствии с заложенной программой.
РоботБаза — официальный дилер LEGO Education с 2013 года
Структура наборов серии Mindstorms EV3
Платформа EV3 состоит из Базового набора Mindstorms EV3 и 5-ти дополнительных наборов (три от Lego и два от Tetrix). Для работы с дополнительными наборами требуется наличие базового набора.
Является основой для всех дополнительных наборов, так как содержит микрокомпьютер EV3, основные датчики, моторы и строительные элементы, необходимые для построения более сложных моделей из инструкций дополнительных наборов. Рассчитан на сборку 5 моделей роботов.
В состав Базового набора EV3 входит: 3 сервомотора различной мощности (2 больших и 1 средний), 5 датчиков (гироскопический и ультразвуковой датчик, датчик света/цвета и 2 датчика касания), перезаряжаемая аккумуляторная батарея и соединительные провода.
Состав базового набора LEGO Mindstorms EV3 45544
Специальная система для хранения деталей
Строительные элементы 524 шт.
Зарядное устройство LEGO Education 45517 для зарядки Аккумулятора EV3 не входит в Базовый набор LEGO Mindstorms EV3, и его необходимо покупать отдельно.
Ресурсный набор содержит 853 детали LEGO Techniс, такие как: колеса, шестерни, поворотные и крепежные детали.
Благодаря ему можно собрать еще 6 интересных моделей роботов, помимо моделей, которые собираются с использованием базового набора EV3.
В Комплект заданий «Космические проекты» входят 7 полноценных тематических миссий, 9 обучающих исследовательских миссий, 4 исследовательских проекта.
Все задания разработаны совместно с настоящими специалистами в области космонавтики и ракетостроения NASA. Выполнение заданий наглядно продемонстрирует вашим ученикам, как робототехнику можно применять для решения реальных проблем и задач из такой продвинутой сферы деятельности человека, как аэрокосмические исследования.
Набор состоит из 1418 деталей, 4-х полей и специальной ленты для их фиксации.
Набор содержит инструкции для сборки 50 проектных моделей, предназначенных для изучения устройства и принципов действия машин, встречающихся в повседневной жизни.
Изучать строение механизмов и их назначение, различные силы и законы движения, гораздо интереснее на примере собранных тобою машин. Так абстрактная механика и сложные технические науки получают живое воплощение.
С помощью набора ученики изучат: строение различных машин и устройств, исследуют работу моторов, рычагов, зубчатых, ременных передач и других механизмов, познакомятся с понятиями силы тяжести, сопротивления воздуха, трения и научатся использовать энергию ветра.
Набор идеально подходит в качестве практического инструмента при изучении технологии, математики и физики, объясняя такие понятия, как сила и движение, энергия и структура.
Специальные комплекты для образовательных учреждений
На основе нашего опыта и тысяч запросов от учебных заведений. Мы разработали комплекты которые покрывают запросы почти всех образовательных учреждений.
Комплекты с Tetrix
Технические данные Mindstorms EV3
Технические параметры микроконтроллера EV3
Внутри микроконтроллера установлен ARM-процессор на 300 МГц, с 16 МБ постоянной памяти и 64 МБ оперативной. Мощности более чем достаточно для исполнения даже самых сложных алгоритмов, которые ученик может составить в процессе обучения или для соревнований. Также в микроконтроллер встроен большой и громкий динамик, способный воспроизводить мелодии.
Экран
Микрокомпьютер оснащен монохромным ЖК-экраном на 178 х 128 пикселей, с изменяемым цветом подсветки. На экран выводится меню и любая другая графическая информация необходимая в процессе работы, например данные с датчиков, картинки и анимация.
Соединение с компьютером
Также есть слот для карт памяти micro-SDHC и USB-порт. USB-порт и microSDHC можно использовать как для загрузки программ, так и для обновления прошивки.
USB-порт поддерживает режим хоста, это позволяет не только подключать Wi-Fi-адаптер, но и соединять несколько блоков EV3 в одного сложного робота.
Беспроводные интерфейсы
Также у микроконтроллера есть и беспроводные интерфейсы, при желании загружать программы можно через Wi-Fi (нужен внешний модуль) или Bluetooth (он уже встроен).
Если вы собираете робота с дистанционным управлением, «рулить» им можно с использованием беспроводной связи со смартфона или планшета.
Моторы
В каждый мотор встроена защита от блокировки, предусмотрен механический фрикцион, который начинает проскальзывать, если трение больше расчетного, так что моторы довольно сложно сломать.
Два из них мощные моторы, развивающие благодаря внутренней понижающей передаче внушительный крутящий момент.
Имеется датчик угла поворота с разрешением в 1 градус (мотор сообщает контроллеру, на какой угол сейчас повернута его ось) это дает возможность точно синхронизировать вращение всех подключенных моторов.
Третий, так называемый М-сервопривод, меньший по размеру мотор, выдает в 3 раза меньший крутящий момент, но зато его скорость вращения выше почти в 2 раза.
Датчики
Все датчики автоматически определяются микроконтроллером и при программировании подключенного микроконтроллера через ПО сразу видно типа датчика, подключенного к порту робота, случае ошибки подключения загорается предупреждающая лампочка на программном блоке.
Измеряет расстояния, определяет наличие объектов
Роботы способны улавливать ультразвуковые волны и видеть предметы, расположенные в радиусе 2,5 м.
Три режима действия: фиксирует нажатие, отсутствие нажатия, считает количество нажатий
Измеряет углы наклона, измеряет скорость вращения в градусах в секунду
Благодаря датчику цвета, модели различают до 7 оттенков и реагируют на смену освещенности.
ИК-маяк вы можете использовать в качестве пульта управления компьютером, а также как простой излучатель ИК-лучей.
Мощное устройство создано для того, чтобы излучать ИК-сигнал, который принимается на расстоянии датчиком EV3. Передача сигнала возможно с расстояния примерно 2 метров.
Прибор измеряет приближение/удаление в радиусе 500-700 мм
Хотя датчиков, что предлагает LEGO Education, вполне достаточно для любого образовательного проекта, ряд сторонних компаний выпускает совместимые датчики. Все датчики можно посмотреть тут: https://robotbaza.ru/collection/lego-mindstorms-ev3-datchiki
Питание
Питается микрокомпьютер от перезаряжаемого литиево-ионного Аккумулятора EV3 на два ампер-часа. От одной зарядки аккумулятора робот без проблем способен проработать в течение всего урока.
Зарядное устройство LEGO Education 45517 для зарядки Аккумулятора EV3 не входит в Базовый набор LEGO Mindstorms EV3.
Также есть возможность питания от 6-ти батареек/аккумуляторов типа АА, но их будет необходимо вынимать каждый раз для зарядки или замены, что не очень удобно при постоянном использовании.
Строительные элементы
Высококлассные пластиковые строительные детали LEGO во многом превосходят аналоги по механическим качествам, легкой заменяемости и доступности дополнительных деталей. LEGO Mindstorms совместим с деталями Lego Technic, любой набор Lego Technic может стать источником деталей.
Упаковка наборов
Все наборы от Lego Education поставляются в удобных пластиковых коробках, со специальными сортировочными лотками и отделами для хранения каждого элемента — идеальное решение для поддержания порядка и использования в классе.
Интерфейс микрокомпьютера Lego Mindstorms EV3
Используйте дисплей и 6 кнопок, расположенных на лицевой стороне микрокомпьютера, чтобы перемещаться по четырем основным экранам интерфейса системы, которые предоставят вам доступ к удивительному разнообразию функций микрокомпьютера EV3. Это может быть и простой запуск программ из памяти, так и возможность создания программы с помощью интерфейса микрокомпьютера.
Программирование через интерфейс микрокомпьютера
Стандартная прошивка микроконтроллера имеет программный интерфейс, позволяющий создавать программы и настраивать регистрацию данных непосредственно на микрокомпьютере EV3.
Стандартные модели роботов Lego Mindstorms EV3
Используя Базовый набор LEGO® MINDSTORMS® Education EV3, вы можете собрать Стартовую модель робота (Robot Educator) всего за 15 минут. Это позволит вам и вашим ученикам сосредоточиться на изучении необходимого материала и программировании с использованием датчиков и моторов.
Всего базовый содержит инструкции для сборки 5 моделей:
Базовая модель, начальная функция доставка грузов к месту назначения,ее можно модифицировать под более сложные задачи.
Робот-манипулятор по принципу промышленных манипуляторов
Робот иммитирует поведение щенка.
Gyro Boy. Робот-гироскутер | Инструкция
Робот «стоит», балансируя на двух колесах по принципу гироскутера/сигвея.
Color Sorter. Робот-сортировщик | Инструкция
Робот сортирует детали по цвету
Сочетая дополнительные элементы из Ресурсного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 с одним или двумя Базовыми наборами, ученики смогут сконструировать более крупные и функциональные модели.
Программное обеспечение LEGO Mindstorms
Мы много говорили об аппаратной базе, но на самом деле далеко не только она определяет эффективность занятий по робототехнике. Именно наличие действительно интуитивно понятного ПО, доступного для использования на всех популярных платформах (Windows, MacOS, iOS), и готовых учебных планов делает LEGO Mindstorms Education EV3 самой популярной платформой в обучении, и особенно на рубеже начальной и средней школы, примерно для детей 10 лет.
Программное обеспечение LME EV3 для LEGO Mindstorms 45544 поставляется бесплатно и включает в себя: 48 интерактивных уроков с пошаговыми инструкциями по сборке, учебные материалы для учителя и учеников, инструкции по сборке и программированию стандартных моделей роботов.
Программирование через ПО
Визуализация алгоритмов в родном ПО LEGO Mindstorms Education EV3 просто на высшем уровне: достаточно буквально за несколько минут усвоить основные виды взаимодействия логических блоков (условия перехода, цикл и т.д.) и в дальнейшем постепенно наращивать сложность программ. Разумеется, есть и готовые обучающие проекты для десятков разнообразных моделей роботов, а при желании в интернет-сообществах можно найти тысячи интересных программ.
Режим просмотра готовой программы позволяет увидеть как текущий фрагмент, так и всю программу целиком (при исполнении определенного фрагмента эта часть программы подсвечивается).
С образовательной точки зрения гораздо больший интерес представляет версия ПО для настольных компьютеров. Оно позволяет вести электронные тетради учеников, благодаря которым преподаватель может из своей версии приложения оценивать успехи конкретного ученика и наблюдать за его прогрессом. Плюс ко всему можно использовать не только имеющиеся на борту ПО учебные материалы (коих множество), но и с помощью встроенного редактора контента создавать свои собственные.
Весь предоставляемый в рамках ПО EV3 контент можно редактировать. Редактор контента позволяет вам, как учителю, легко редактировать стандартные учебные материалы EV3, адаптируя их под цели и задачи ваших учебных курсов. Вы также можете создавать и добавлять ваши собственные учебные материалы!
Вы можете добавлять задания и материалы, учитывающие уровень подготовки ваших подопечных, как в целом по классу, так и индивидуальный. Вы не ограничены в свободе модифицровать предлагаемые учебные материалы: меняйте текст, изображения, видео, звуковые файлы.
Ваши ученики смогут фиксировать свои успехи в специальных электроных тетрадях. С помощью добавления текстовых комментариев, изображений, звуковых файлов и видео контента, они превращают простое задание в творческую проектную работу.
Электронные тетради дают им множество возможностей для создания потрясающих отчетов о созданных ими проектах, документов и презентаций существующих работ. Благодаря электронным тетрадям каждый ученик сможет легко создать свое портфолио для демонстрации коллегам, переподаввателям или родителям.
Оценка проделанной работы
Электронные теради также позволяют упростить процесс проверки выполнения и оценки работ ваших учеников. Вы сможете в любой момент времени посмотреть, над чем работают ваши ученики и насколько они продвинулись в решении той или иной задачи, а также предоставить им свой отзыв или комментарий.
Регистрация данных с датчиков и моторов
В ПО есть утилита регистрации данных с возможностью программирования областей графика в зависимости от пороговых значений. То есть теперь педагог может с легкостью продемонстрировать работу современных технологий в рамках умного дома, к примеру.
Микрокомпьютер EV3 будет собирать данные с датчиков в реальном режиме времени и в зависимости от температурного фона запускать ту или иную программу модели. При высокой температуре включается вентилятор, при низкой — обогреватель. А ученики смогут фиксировать и анализировать данные, дорабатывая модель.
Продвинутое программирование
Продвинутые пользователи могут установить LabVIEW или RobotC – «мозги» LEGO Mindstorms Education EV3 полностью совместимы с этими пакетами.
Открытость прошивки «умного кирпича» уже сыграла свою роль: существуют альтернативные варианты с поддержкой большинства популярных языков программирования (десятки их). По большому счету использование EV3 можно «прикрутить» к любому образовательному проекту, связанному с программированием, поскольку мало что так радует, как возможность увидеть работу собственных алгоритмов «в железе».
Предметное обучение по STEM методике
Наборы Лего Майндстормс EV3 обладают широчайшим учебным потенциалом и могут быть использованы на большинстве технических предметов для повышения эффективности учебного процесса.
Давая задачи из реальной жизни на занятиях по информатике, математике, физике, технологии и проектной деятельности, Mindstorms поможет пробудить в учениках энтузиазм и мотивацию к учёбе.
Достигайте учебных целей, выводя успеваемость ваших учеников на новый уровень. С Mindstorms EV3 вашей единственной проблемой станет необходимость отправлять учеников на перемену.
Информатика
Настоящее программирование. Изучение ключевых принципов программирования, развитие алгоритмического мышления, создание и отладка сложных программ по управлению моделями. Пройдите с учениками путь от составления простых программ до создания сложных алгоритмов при помощи интуитивно-понятного графического языка программирования.
Пример: составьте алгоритм для измерения и управления поведением робототехнического прототипа.
Физика
Закрепление теории на практике. Проводите увлекательные лабораторные работы по изучению ключевых тем механики и динамики. Лабораторные стенды из ЛЕГО и специальная утилита по регистрации и обработке больших данных помогут вашим ученикам по-новому взглянуть на физику. Подтверждение гипотез опытным путем, проведения опытов, всесторонний анализ полученных данных, включая анализ прогнозируемых данных, изучение концептов механики, оптики, термодинамики, магнитных явлений и принципов радиосвязи.
Пример: проведите опыты для определения температуры плавления. Соберите данные при помощи датчика температуры, далее систематизируйте и представьте их в виде графика, пользуясь графическим приложением с интуитивно понятным интерфейсом.
Математика
Простой подход к сложным числам. Решайте математические задачи с опорой на реальную жизнь. При этом абстрактные понятия обретут осязаемость за счет объединения математики с физикой с учетом реальных физических ограничений.
Пример: найдите длину окружности для колеса вашего робота, затем запрограммируйте робота на движение на определенное расстояние, отсчитывая обороты колеса с помощью датчика вращения.
Технология
Активное вовлечение в инженерно-проектную деятельность. Рассматривайте технические задачи из реального мира, находя аналогии, устанавливая взаимосвязи, прогнозируя результаты, анализируя данные и строя выводы.
Пример: исследуйте конструкцию и функции. Для этого соберите и запрограммируйте модель LEGO® Mindstorms® Education EV3 на выполнение управляемых действий.
Проектирование
От идеи к рабочему прототипу. Привлекайте учеников к решению технических вопросов практического и творческого характера, а также к работе над задачами без готовых решений, тесно связанными с реальной жизнью.
Пример: пройдите весь процесс создания готового продукта – от примерного плана до ходовой модели. Результатом должен стать действующий прототип, который можно легко изменять для решения тех или иных проектных задач.
Помощь в выборе будущей профессии
EV3 ориентирован на среднюю школу, соответственно, на детей постарше, для которых актуален вопрос выбора будущей профессии.
Используя Mindstorms EV3, каждый из учеников сможет активнее раскрыть те способности, которые были в нем заложены природой, воспитанием и учебным процессом.
Прирожденный математик будет пристально следить за телеметрией датчиков, за тем, как именно фиксируется пройденное роботом расстояние, как записывается угол, на который он отклоняется, и прочее.
Будущий айтишник, погрузится в программирование робота, разбирая алгоритмы, по которым тот движется. И непременно будет создавать свои, не предусмотренные штатной инструкцией.
Физик, сможет с помощью робота проводить наглядные эксперименты, благо с датчиками у наборов проблем нет, равно как и у ребенка — с фантазией.
Какие бы у ребенка ни были интересы и любимые предметы в школе, обучение с использованием наборов Mindstorms EV3 позволит четче их выделить и сконцентрироваться на их развитии в будущем.
Робототехнические соревнования с использованием EV3
В России соревнования по робототехнике с использованием Lego Education стали проводиться примерно с 2000 года. Сначала проходят соревнования в регионах, затем в Москве из победителей из всех регионов, а после финалисты Московского этапа едут в другие страны для участия в соревнованиях на мировом уровне.
Во Всемирной олимпиаде по робототехнике World Robotics Olympiad или WRO участвуют дети и молодежь до 25 лет. Олимпиада проводится в более чем 55 странах. Более 22 000 команд соревнуются в четырех увлекательных категориях по трем возрастным группам:
Основная категория – один робот, одна задача для всех.
Творческая категория – конкурс тематических открытых научно-инженерных проектов.
Футбол роботов – команды из двух роботов играют в настоящий футбол, полностью автономно, без помощи
Команды из России имеют достаточно хорошие результаты и не раз занимали призовые места на WRO.
FLL FIRST LEGO League
Junior FIRST® LEGO® League (Jr.FLL®) и FIRST LEGO League (FLL®) – это международные состязательные программы, которые знакомят детей в возрасте от 6 до 16 лет с миром науки, технологии, физики и математики. Участвуя в соревновательных программах, ученики развивают ключевые навыки, необходимые ученым и инженерам будущего, например: критическое мышление, решение задач нестандартными методами и командную работу. Каждый год в этих соревнованиях принимают участие более 250 000 детей из более чем 85 стран мира.
Узнайте, как стать участником FLL на сайте firstlegoleague.org
“Не детские” проекты на EV3 созданные детьми
На данный момент учащиеся с помощью EV3 создали сотни интересных проектов, как в рамках различных конкурсов, так и для общего развития. О ряде из них в этом году писали СМИ.
Астраханские школьники Руслан Казимов и Михаил Гладышев на базе регионального технопарка разработали робот-тренажер для реабилитации суставов рук.
Российская команда DRL представила проект CaveBot. Команда построила робота-скалолаза, оснащенного различными датчиками, для обнаружения предметов с целью их последующего исследования. Полученные данные могут быть превращены в 3D-модели на компьютере.
13-летний Шубхэм Бэнерджи создал принтер Брайля из частей LEGO в рамках школьного научного проекта. Позже, при участии его семьи, был создан стартап по запуску изобретения, который получил финансовую поддержку от технической корпорации Intel.
Если у вас остались любые вопросы, свяжитесь с нами!
Наши менеджеры подберут наиболее подходящее под ваши задачи оборудование.