LEGO Mindstorms EV3

Программирование в EV3

Визуальная среда программирования

EV3 предлагает интуитивно понятную графическую среду программирования, основанную на LabVIEW. Пользователи могут создавать сложные программы, перетаскивая и соединяя графические блоки, каждый из которых представляет определенную функцию или команду. Это позволяет сосредоточиться на логике программы, не углубляясь в синтаксис текстовых языков программирования.

Текстовое программирование

Для продвинутых пользователей EV3 поддерживает программирование на текстовых языках, включая Python, Java и C++. Это открывает возможности для изучения профессиональных языков программирования и создания более сложных алгоритмов. Поддержка ROS (Robot Operating System) делает EV3 идеальной платформой для изучения современных подходов к разработке робототехнических систем.

Регистрация и анализ данных

EV3 включает мощные инструменты для сбора и анализа данных с датчиков. Пользователи могут записывать показания датчиков в реальном времени, строить графики и анализировать полученные данные. Эта функция особенно полезна для образовательных проектов и научных экспериментов, позволяя изучать физические явления и поведение роботов в различных условиях.

EV3 Classroom

Официальная среда программирования для образовательных учреждений с поддержкой Scratch-подобного интерфейса

MicroPython

Программирование на Python прямо на EV3 Brick с использованием MicroPython прошивки

LeJOS

Программирование на Python прямо на EV3 Brick с использованием MicroPython прошивки

Библиотека команд EV3

Движение и навигация

Блок движения - управление моторами с точным контролем мощности, вращения и синхронизации
Поворот по гироскопу - точные повороты на заданный угол с использованием гироскопического датчика
Следование по линии - алгоритмы для следования по трассе с использованием датчика цвета
Регуляторы ПИД - продвинутые алгоритмы управления для точного позиционирования

Обработка данных

Математические операции - комплексные вычисления и преобразования данных
Логические операции - сравнения, условия и булева алгебра для принятия решений
Массивы и переменные - хранение и обработка наборов данных
Таймеры и ожидание - управление временем выполнения программы

Сенсоры и восприятие

Датчик цвета - распознавание цвета, освещенности и отраженного света
Гироскопический датчик - измерение угла поворота и угловой скорости
Ультразвуковой датчик - измерение расстояния до объектов
Датчик касания - обнаружение физического контакта и нажатия

Мультимедиа и связь

Графический дисплей - вывод текста, изображений и графиков на экран EV3 Brick
Звуковые команды - воспроизведение тонов, аккордов и записанных звуков
Bluetooth связь - беспроводное соединение между роботами и с компьютером
Wi-Fi подключение - подключение к интернету через USB Wi-Fi адаптер

Конструктор EV3

Компоненты набора

Базовый набор EV3 содержит более 500 деталей, включая программируемый блок, моторы и различные датчики:

EV3 Programmable Brick

Мозг робота с ARM9 процессором, LCD дисплеем, USB портом и поддержкой Bluetooth/Wi-Fi

Сервомоторы

3 больших и 1 средний сервомотор со встроенными энкодерами для точного контроля положения

Датчик цвета

Определяет 8 цветов, измеряет освещенность и отраженный свет

Гироскопический датчик

Измеряет угол поворота с точностью до 3 градусов и угловую скорость

Ультразвуковой датчик

Измеряет расстояние до объектов в диапазоне 1-250 см

Датчик касания

Обнаруживает нажатие и отпускание кнопки

Инфракрасный датчик

Определяет расстояние, обнаруживает ИК-сигналы и ИК-маяк

Особенности конструктора

Мощный программируемый блок с Linux-основанной операционной системой и поддержкой SD-карт
Полная обратная совместимость с предыдущими версиями Mindstorms NXT
Возможность создания автономных роботов и удаленного управления через Bluetooth/Wi-Fi
Поддержка расширения функциональности через сторонние датчики и устройства
Интеграция со смартфонами и планшетами через официальное приложение EV3 Programmer
Возможность участия в международных соревнованиях по робототехнике FIRST LEGO League

Примеры проектов

Робот-сортировщик

Автономный робот, способный распознавать и сортировать объекты по цвету с использованием датчика цвета и сложных алгоритмов принятия решений. Проект демонстрирует применение компьютерного зрения в робототехнике.

Мобильный манипулятор

Робот с манипулятором, способный перемещаться в пространстве и выполнять задачи по переносу объектов. Использует гироскопический датчик для навигации и ультразвуковой датчик для избегания препятствий.

Автономный исследователь

Робот для исследования неизвестной территории с регистрацией данных о окружающей среде. Сохраняет показания датчиков на SD-карту и строит карту местности с использованием алгоритмов SLAM.