Fig. 1.1. Robotul se bazează pe RCX.
Capitolul 1. Introducerea designerului
În conștiința modernă, formată nu de o singură generație de scriitori științifici, robotul este un fel de mecanism asemănător cu cel uman, care îndeplinește o muncă utilă pentru oameni (sau, dimpotrivă, rebelă și extrem de periculoasă).
Cu toate acestea, roboții industriali rareori arată ca oameni sau animale.
Cuvântul "robot" este un nume care denotă un obiect neînsuflețit și spunem: "Construim roboți". Comparați: "construim un pod s" și "noi crescăm elefanți". Dar copilul este unic pentru a anima o jucărie care se încadrează în mâinile sale, adică să-l imaginați ca o creatură vie, animată. Nu doresc adulții la fel? În parte, prin urmare, sunt admise două variante de declinare.
Roboții sunt adorabili. Ideea unei chestiuni neînsuflețite, care îndeplinește în mod independent sarcini complexe, este pur și simplu uimitoare! Deoarece roboții au devenit atât de sofisticați și moderni din punct de vedere tehnologic, s-ar fi crezut că cunoștințele și abilitățile lor necesită o mulțime de cunoștințe și abilități. Cu toate acestea, o serie de designeri cibernetici Lego Mindstorms face robotica usoara si distractiva atat pentru adulti cat si pentru copii.
Multe îmbunătățiri au fost făcute în comparație cu RIS, făcând crearea de roboți chiar mai ușoară și mai interesantă.
Cu toate acestea, designerul NXT depășește simplitatea îmbunătățirilor hardware și software. Un set nou deschide robotica pentru toate varstele.
Cum se poate ajunge în mâinile tale?
Dacă în ultimul deceniu nu ați reușit să vă familiarizați cu RIS sau alte truse bazate pe RCX, nu vă deranjați. Practic toate capabilitățile lor și chiar mult mai mult pot fi obținute folosind o nouă generație de designeri - NXT. Detalii netede de la Lego Technic 1. motoare avansate cu senzori și un controler fundamental nou - acestea sunt principalele diferențe externe de la roboții în formă de cutie din generația trecută.
Fig. 1.2. Seturi de serii Lego Minstorms NXT cu robotul Alpha Rex pe copertă:
pe stânga 8527, pe dreapta 8547 NXT 2.0.
Practic, în orice departament al magazinului de jucării Lego există un set
Lego Mindstorms NXT cu codurile 8527 sau 8547 (Figura 1.2). Pe acoperisul său -
Există un robot care seamănă cu un android: un cap aplatizat cu ochi rotunzi, mâini fără perii, picioare cu picioare largi și un controler NXT în loc de trunchi. Funny, dar nu vă înșelați: cel mai interesant nu va fi în acest model Alpha Rex, care servește în principal pentru a atrage atenția cumpărătorilor, dar de fapt nu este foarte funcțional. Instrucțiunile de montaj, împreună cu software-ul corespunzător, pot fi găsite pe CD-ROM-ul care însoțește kit-ul. Dar creativitatea reală va începe în momentul în care, din aceleași detalii, proprietarul norocos al designerului va colecta și va programa un robot complet nou, pe care îl va veni cu el însuși.
1 Dacă aveți deja Lego Technic, asigurați-vă că acestea se vor completa reciproc cu Lego Mindstorms.
Modelul 8547 se numește cu mândrie NXT 2.0, deși există foarte puține modificări: au fost dezvoltate mai multe părți și modele noi, componența senzorilor a fost schimbată, iar mediul de programare pentru copii a fost îmbunătățit. O descoperire neplăcută a fost reducerea numărului de unelte, care sunt atât de importante pentru roboții tineri. Lipsesc detalii teoretic pot fi achiziționate de la compania Lego, dar în Rusia este dificil de făcut.
În magazinul online, kiturile robotizate vor costa puțin mai puțin decât 1. în mod obișnuit. Acesta este așa-numitul "Lego comercial", versiunea pentru casă.
În cazul în care cititorul nostru a avut robotica deja avansate, și gata pentru a îmbunătăți designer, adăugând cu senzori noi, dar acest lucru va ajuta producătorii de opțiuni și extensii pentru Lego Mindstorms NXT: Firma HiTechnic (www.hitechnic.com), MindSensors (www.mindsensors.com), Vernier (www.vernier.com) și altele.
1 În legătură cu încheierea lansării setului 8527, unele magazine online au lăsat copii rare, ale căror prețuri ar putea fi supraevaluate. Dar prețul setului 8547 până în prezent este stabil.
Seturi pentru școală și acasă
Astfel, seturile Lego Mindstorms NXT sunt vândute în două tipuri: pentru școală (9797) și pentru domiciliu (8527, 8547). Setul pentru școală (Figura 1.3) este așezat într-un recipient frumos din plastic alb, cu două niveluri de depozitare a pieselor din interior: de sus în celulele portocalii sunt elementele de bază ale clădirii; de mai jos - componente electronice, roți și alte părți mari. Pe carduri speciale, este trasată în ce celula trebuie să fie câte părți ale unui anumit tip. Un astfel de set poate fi utilizat pentru a lucra în mai multe grupuri diferite și de fiecare dată la începutul și la sfârșitul sesiunii pentru a verifica dacă toate detaliile sunt în vigoare.
Fig. 1.3. Set educațional Lego Mindstorms NXT 9797 (stânga) și set de resurse 9648 (dreapta).
Detaliile setului de case sunt păstrate împreună într-o cutie de carton colorată și sortarea acestora nu este o sarcină ușoară. Resurse de robotică containere de cumpărare pentru stocarea de piese mici în mod ieftin în magazinele de construcție, iar designerul se mută într-un nou loc de reședință. Cu toate acestea, în ciuda unor confuzii, kitul de acasă conține multe elemente utile care lipsesc în versiunea școlară. În acest sens, împreună cu proiectantul 9797, se recomandă achiziționarea unui set de resurse 9695 (anterior 9648), care este ieftin și conține toate elementele necesare (Figura 1.3).
Setul de școală este, de asemenea, echipat cu unele dispozitive care nu se află în setul de acasă. Și aici, totul nu este neted. În primul rând, ar trebui să menționăm acumulatorul Lego, care vă permite să înlocuiți șase baterii deget sau baterii, dar fără sursa de alimentare, utilizarea sa nu are sens (și această sursă de alimentare a kitului
nu este atașat). În al doilea rând, convertoare de sârmă pentru a sprijini dispozitive RCX și trei becuri corespunzătoare. În cele din urmă, un senzor de atingere suplimentar, pentru care, din motive inexplicabile, nu există spațiu în cutia senzorilor.
Pentru oricare dintre seturile nu sunt incluse Bluetooth adaptor pentru conectarea la un calculator, acesta trebuie achiziționat separat. Și dacă vă decideți să utilizați adaptorul, să fie atenți atunci când instalarea driverelor: pentru a se conecta la NXT la Lego au anumite cerințe 1. Cu toate acestea, pentru încărcarea de la software-ul NXT nu este necesar: fiecare set de furnizat USB-cablu standard.
Compoziția de bază a kitului: ce am cumpărat?
Lego vinde un set de bază care conține toate detaliile de bază ale sistemului NXT. Acesta include mai multe dispozitive electronice, inclusiv un microcalculator, senzori și motoare. Microcomputerul este numit unitatea de procesare NXT (controler) și este o unitate rezonabilă, controlată de calculator, care joacă rolul "creierului" structurilor dvs. robotice. Programele o controlează pentru a primi informații de la senzori, pentru a activa motoare, a reda sunete și multe altele. Prin ea însăși, blocul de calcul informatic intelectual Lego, care permite robotului Mindstorms să devină "viu" și să efectueze diverse operațiuni.
1 Software-ul suportat pentru adaptor Bluetooth - Widcomm® Bluetooth pentru Windows sau versiunile ulterioare v.1.4.2.10 SP5 și drivere pentru a sprijini tehnologia Bluetooth inclus în Microsoft Windows XP cu Service Pack 2 sau Service Pack 3, Windows Vista sau Vista Service Pack 1 , Apple MacOS X 10.3.9, 10.4 și 10.5.
dispozitive. Al patrulea port senzor este echipat cu capacitatea de a conecta două controlere cu un cablu convențional NXT în conformitate cu standardul HS485.
Afișajul LCD de pe panoul de sus al unității procesorului poate afișa texte și imagini, iar difuzorul poate reda muzică (așa cum ar putea să facă RCX), precum și fișiere de sunet preînregistrate. De exemplu, puteți să programați robotului să spună expresii precum "Bună ziua!" Sau "Cum vă simțiți?" Prin difuzor. Această proprietate vă permite să aduceți roboți la un nou nivel de contact cu persoana și le oferă copiilor și mai multă distracție cu jocul.
Fig. 1.4. Porturile controlerului NXT.
Butoanele NXT îndeplinesc următoarele funcții:
¾ buton portocaliu - activați / introduceți / porniți;
¾ săgeți de gri deschis - utilizate pentru a vă deplasa spre dreapta și spre stânga în meniul NXT;
¾ butonul gri închis - clar / spate / ieșire.
Pentru a controla motoarele și a obține intrarea de la senzori, NXT are trei porturi de ieșire și patru porturi de intrare. Senzorii pot fi conectați la porturile de intrare numerotate de la unu la patru, cu cabluri de conectare, care sunt de asemenea incluse în sistemul NXT. Odată ce senzorii sunt conectați la dispozitiv, aceștia încep să trimită informații de mediu către unitatea de procesare și această informație este ulterior utilizată pentru a influența comportamentul robotului. Motoarele pot fi conectate la trei porturi de ieșire - A, B și C - după care servesc ca robotul să meargă, să ridice obiecte sau să facă multe alte mișcări.
Motoarele NXT sunt servomotoare. Ele sunt mai puternice decât motoarele RCX, astfel încât acestea vă permit să creați roboți mai puternici și mai rapizi. Acestea au, de asemenea, senzori de rotație încorporați care măsoară viteza motorului (în grade sau rotații complete) - această caracteristică vă permite să faceți mișcările robotului foarte precise.
În sistemul NXT standard, există patru tipuri de
1) senzor tactil, 2) sunet, 3) senzor de lumină, 4) senzor ultrasonic (figura 1.4). În
versiunea 8547 are un nou senzor de culoare (senzor de culoare), care înlocuiește senzorul de lumină și, în plus, poate determina culorile. Cu toate acestea, viteza sa este mult mai scăzută.
Senzorii de atingere au un buton care simte când este împins, eliberat sau lovit pe el. Acest senzor poate fi util pentru roboți care trebuie să detecteze obstacole sau să răspundă atingerii.
Senzorul de sunet controlează volumul sunetelor ambientale. Roboții pot folosi acest senzor pentru a răspunde la comenzile vocale.
Senzorii de lumină detectează intensitatea luminii din jurul lor și sunt, de asemenea, echipați cu un LED roșu, astfel încât robotul dvs. poate determina intensitatea luminii reflectate. Aceste senzori permit robotului să facă multe lucruri, de exemplu, pentru a evalua nivelul luminii din cameră sau pentru a vă deplasa de-a lungul liniei. În unele probleme, trei sau patru astfel de senzori pot fi utilizați dintr-o dată.
Senzorul de culoare din setul 8547 este combinat cu senzorul de lumină și dispune de o gamă largă de posibilități pentru determinarea nuanțelor de culoare. Cu ea puteți, de exemplu, sortați cuburi colorate sau bile.
Senzorul cu ultrasunete măsoară timpul necesar pentru ca undă sonoră să reflecte din obiect și să se întoarcă, pentru a măsura distanța dintre senzor și obiect. Acest senzor are multe utilizări, cum ar fi cartografierea mediului robotului, identificarea obstacolelor, prevenirea coliziunilor, detectarea traficului etc.
Parametrii tehnici ai NXT
¾ microcontroler ARM7 pe 32 de biți: viteză 48MHz, RAM 64K, memorie externă (FLASH) 256KB;
¾ microcontroler pe 8 biți AVR: viteză ceas 8 MHz, RAM 512 octeți, memorie externă (FLASH) 4 KB;
¾ canal wireless Bluetooth (dispozitivul respectă cerințele
Bluetooth Class II V2.0);
¾ port USB de mare viteză (12 Mbps);
¾ patru porturi de intrare, un cablu cu șase fire pentru platforma digitală (unul dintre porturi include un port de expansiune conform cu IEC 61158 Tip 4 / EN 50 170 pentru utilizare ulterioară);
¾ trei porturi de ieșire, cablu cu șase fire pentru cartelele digitale -
¾ afișare grafică LCD 100 '64 pixeli;
¾ difuzor - calitate audio de 8 kHz, canal audio cu cuantizare pe 8 biți și frecvență de eșantionare 2-16 KHz;
¾ alimentare: șase baterii AA sau o baterie
Detalii de proiectare
Pentru a crea un corp robotizat în sistemul NXT, există componente de construcție pe care le-ați aștepta de la un kit Lego. Cu toate acestea, ele nu sunt tipice detalii Lego: majoritatea nu au proeminențe. După cum am menționat deja, componentele de construcție ale sistemului NXT sunt seria Technic. Și, deși poate părea că va dura mult timp să vă obișnuiți cu designul cu aceste detalii fără protuberanțe, ele oferă o mai mare flexibilitate și forță designului.
Împreună cu detaliile de bază ale seriei Technic, cum ar fi grinzile, știfturile, axele, setul de bază al NXT include și altele care nu erau în RIS. De exemplu, acest kit include două bile Lego, discuri rotative și dinți. Unele dintre aceste părți au fost adăugate pentru a facilita crearea de modele bazate pe seria Technic și altele - doar pentru a dezvălui mai multe oportunități. În setul 8547, precum și în noua versiune a setului 9797 v.95 au fost adăugate detalii suplimentare, cele mai solicitate de utilizatori.
În general, varietatea de componente incluse în kit vă oferă o ofertă aproape infinită de modele robot. Dacă nu țineți cont de numărul mic de unelte mari, cu 612 de elemente nu există aproape nici o lipsă de detalii (sau idei!). Pentru proiectarea în viitorul apropiat.
Ce altceva este necesar?
Asigurați-vă că nu ați uitat să echipați proiectantul cu 6 (sau mai bine 12) baterii de tip AA și un încărcător pentru ele. Un acumulator de rezervă este util pentru a nu pierde timpul dacă se așează la cel mai inoportun moment. Bateriile funcționează, de asemenea, roboții se vor mișca puțin mai repede, dar toate cele bune se termină rapid și va trebui să mergeți din nou la magazin pentru baterii.
1 inclus în setul educațional Lego Mindstorms NXT 9797.
Fig. 1.5. Senzor de la Hitechnic.
Energizer Maxim și Duracel Turbo,
deși au valori medii.
Prezentare generală a caracteristicilor suplimentare
În prezent, în plus față de senzori furnizate în set standard, există, de asemenea, sunt senzori „busola“, senzori de accelerație, senzori giroscopici, senzori de culoare și de temperatură, și în timp ce citiți acest lucru, au produs mai mult. Compania Lego și compania-
Vă interesează electronica nouă? Acum, aproape orice servomotor poate lucra cu controlerul NXT datorită dezvoltării companiei
Mindsensori - Servo controler NXTServo. În
formularul NXT, de mulți ani va fi folosit în studii, în știință și în divertisment. Partenerii Lego conștienți de popularitatea Mindstorms, și lucrează în mod activ la îmbunătățirea cele mai vechi părți ale noilor piese și dispozitive pentru utilizatorii care sunt dornici de a crea roboți mai rapide, inteligente și sofisticate.
O serie de designeri Lego Mindstorms și-a găsit fanii atât în rândul copiilor, cât și al inventatorilor entuziaști, și al inginerilor adulți implicați în dezvoltarea serioasă. Prin urmare, software-ul pentru roboți NXT a fost lansat cu un accent pe diferite vârste și nivel de instruire a utilizatorilor.
Împreună cu seturile "pentru acasă" vine mediul grafic de programare original al Lego Mindstorms NXT. Lego Mindstorms versiunea NXT Edu, concepută pentru școli, diferă de "acasă" doar cu trei litere în titlu și un manual electronic de utilizare. Limba de programare NXT, numită NXT-G, este un limbaj grafic, drag-and-drop, care este nu numai foarte ușor de învățat, dar și puternic. Dacă ați folosit software-ul ROBOLAB cu RCX, puteți găsi o asemănare.
Trebuie să recunosc că marea surpriză în NXT-G a fost că este extrem de ușor să stăpânești. Utilizatorii care nu au deloc experiență de programare se pot implica foarte repede. Lego a re-
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: