EntradaDesarrollo de una clase abierta de robótica con ev3. Robótica y construcción Lego
Institución educativa presupuestaria municipal
Escuela secundaria de Olkhovatsk
Programación del robot LEGO Mindstorms EV3
profesor de informática y TIC
Merkulova G.V.
r.p. Olkhovatka, 2017
Metas:
Introducción a la robótica con el conjunto educativo LEGO Education Mindstorms EV3 (LEGO Education Mindstorms EV3);
sistematización de conocimientos sobre el tema "Algoritmos" (en el ejemplo del trabajo de LEGO Mindstorms EV3 Robots);
Dominar los conceptos de un intérprete, un algoritmo, un algoritmo cíclico, las propiedades de un algoritmo cíclico, para dar una idea de cómo componer los algoritmos cíclicos más simples en el entorno de LEGO Education. Además, se domina el concepto de patrón geométrico.
Durante la lección, los estudiantes deben demostrar los siguientes resultados en forma de actividades de aprendizaje universal:
Regulador:
sistematizar y generalizar conocimientos sobre el tema "Algoritmos" para la implementación exitosa del algoritmo cíclico del robot ensamblado;
Aprenda a programar robots con el software LEGO Education Mindstorms EV3.
Cognitivo:
Aprender robótica, crear su propio robot, la capacidad de programar usando el programa para LEGO Mindstorms EV3;
estudio experimental, evaluación (medición) de la influencia de factores individuales.
Comunicativo: Desarrollar habilidades de comunicación cuando se trabaja en grupo o en equipo.
Personal: desarrollo de la memoria y el pensamiento, posibilidad de estudiar robótica en la tercera edad.
Tipo de lección: combinada
Tipo de lección: trabajo práctico
Equipo: proyector multimedia, set de construcción LEGO Mindstorms EV3 45544 (4 uds.), Que incluye 541 elementos, incluido un interruptor LEGO USB, 2 servomotores grandes, un sensor ultrasónico, un sensor de color, un sensor táctil.
Plan de estudios:
Momento organizacional (2 min)
Repetición del material teórico de la lección anterior (10 min)
Trabajo practico: desarrollo de un algoritmo para un robot (23 min)
Resumiendo la lección. Reflexión (3 min)
Etapa de información sobre la tarea (2 min)
Durante las clases:
Organizar el tiempo.
El propósito de esta lección es presentarle las tormentas mentales de Lego. Enseñar a programarlos para tareas específicas, analizar contigo las soluciones básicas de los problemas más habituales.
Se utiliza un grupo de piezas para conectar los haces entre sí, al bloque y a los sensores. Las piezas con una sección transversal se denominan ejes (a veces pasadores) y se utilizan para transferir la rotación de los motores a las ruedas y engranajes.
II. Una repetición del material teórico de la lección anterior.
Maestro: Cada uno de nosotros usamos diariamente diferentes algoritmos: instrucciones, reglas, recetas, etc. Normalmente hacemos esto sin pensar. Por ejemplo, sabes muy bien cómo plantar árboles. Pero digamos que tenemos que enseñarle esto a un hermano o hermana menor. Esto significa que tendremos que indicar claramente las acciones y el orden de su implementación.
¿Cuáles serán estas acciones y cuál es su orden?
Los estudiantes inventan una regla para plantar árboles.
Cavar un agujero.
Sumerge una plántula en el hoyo.
Rellena el hoyo con la plántula con tierra.
Vierta agua sobre la plántula.
Siga adelante.
Cavar un agujero.
Sumerge una plántula en el hoyo.
Etc.
Ahora respondamos las siguientes preguntas:
¿Cuál es la característica de un algoritmo cíclico?
¿Para qué sirven los algoritmos de bucle?
¿Cuáles son las propiedades de los algoritmos cíclicos?
¿Cómo implementa el ejecutor el algoritmo de bucle?
Los estudiantes responden las preguntas propuestas y el maestro demuestra las respuestas correctas en las diapositivas.
III. Trabajo práctico: desarrollo de un algoritmo cíclico para un robot
Ahora pasemos a nuestros robots (en esta lección estos son "bots de tres ruedas con un marcador para dibujar en el campo", creados de acuerdo con las instrucciones), que recopilamos en la última lección.
Vamos a probar programa especial componen un algoritmo cíclico que ejecutarán usando los siguientes comandos:
Iniciar la ejecución del algoritmo
Control de motor grande (enciéndalo para el número de revoluciones)
Control de motor grande (enciéndalo durante unos segundos)
Control de dos motores (dirección, encender por el número de revoluciones)
Repetir una acción o un conjunto de acciones.
(ciclo)
Pausa (en segundos)
Tarea 1: escriba un algoritmo lineal que permita que el robot se mueva en línea recta y gire en un ángulo (90 grados).
Primero, determinaremos qué comandos necesitamos, en qué dirección debe girar el motor, el intervalo de tiempo de funcionamiento del motor y la secuencia de ejecución del comando.
Opción correcta:
Nota: el tiempo de funcionamiento del motor en cada caso individual será diferente, dependiendo del ángulo de rotación requerido, se seleccionan los valores del motor (tiempo / potencia).
Tarea 2: cambiar el algoritmo lineal creado por uno cíclico (es posible establecer el número de repeticiones del ciclo).
Opción correcta:
Nota: Analice qué forma geométrica dibujará el robot en el campo con un marcador. (Se dibujará un cuadrado)
Tarea 3: cambiar el algoritmo (cambiar los parámetros del movimiento de avance PERO! Sin cambiar el ángulo de rotación, y hacer un bucle del robot para un número finito de repeticiones del cuerpo del ciclo - 4) y ver qué forma dibujará el robot. Ejemplo:
Descripción de las acciones: avance 2 segundos, gire 90 grados, avance 4 segundos, gire 90 grados. El resultado será un rectángulo.
Nota: Analice qué forma geométrica dibujará el robot en el campo con un marcador. (Se dibujará un rectángulo)
Tarea 4: cambie el algoritmo a su discreción (cambiando los parámetros del movimiento hacia adelante y cambiando el ángulo de rotación, y haciendo un bucle del robot para un número infinito de repeticiones del cuerpo del ciclo) y vea qué formas dibujará el robot. Habla con los chicos sobre el término "patrón geométrico". Por ejemplo:
Analiza las formas resultantes. Preste atención al algoritmo de cada uno de ellos. Lo más probable es que cada grupo de estudiantes tenga algún tipo de patrón.
IV. Resumiendo la lección. Reflexión.
Entonces, chicos, resumamos nuestro trabajo.
¿Qué tipo de algoritmos consideramos en la práctica hoy?
¿Qué propiedades tiene un algoritmo cíclico?
¿Qué tareas se pueden implementar utilizando algoritmos cíclicos?
V. Etapa de información de las tareas.
Anote tarea: desarrollar un algoritmo para el movimiento del robot para que dibuje la siguiente forma.
¡La tarea definitivamente será apreciada!
¡Gracias por la leccion! Chicos adiós.
Lista de materiales didácticos usados:
Instrucciones para trabajar con el set 45544 de LEGO Mindstorms EV3.
Vyazov S.M., Kalyagina O.Yu., Slezin K.A. Robótica competitiva: técnicas de programación en el entorno EV3: una guía de estudio. - M. Editorial "Pero", 2014
Software LabView para kits Lego EV3 45544.
Programa PervoLogo 3.0.
Recursos de Internet.
13PÁGINA 14-2-15
Segundo motor grande Control de dos motores Programa 1 Figura para dz Título 1 Título 3 Título 4 Título 515
En la segunda lección, nos familiarizaremos con más detalle con el entorno de programación y estudiaremos en detalle los comandos que establecen el movimiento de nuestro carro robot, ensamblados en la primera lección. Así que comencemos el entorno de programación Lego Mindstorms EV3, carguemos nuestro proyecto Lesson.ev3 que creamos anteriormente y agreguemos al proyecto. nuevo programa- lección-2-1. El programa se puede agregar de dos formas:
- Selecciona un equipo "Archivo" - "Agregar programa" (Ctrl + N).
- prensa "+" en la pestaña de programas.
Programación de paletas y bloques de programa
Dirijamos ahora nuestros ojos a la sección inferior del entorno de programación. Por el material de la primera lección, ya sabemos que aquí se encuentran los comandos para programar el robot. Los desarrolladores aplicaron una técnica original y, habiendo agrupado los bloques del programa, asignaron a cada grupo su propio color, llamando a los grupos paletas.
La paleta verde se llama: "Acción":
Esta paleta contiene bloques de software de control de motores, un bloque de visualización y un bloque de control del indicador de estado del módulo. Ahora comenzaremos a explorar estos bloques de programación.
Paleta verde - bloques de acción
El primer bloque de programa de la paleta verde está diseñado para controlar un motor mediano, el segundo bloque es para controlar un motor grande. Dado que los parámetros de estos bloques son idénticos, consideremos el ajuste utilizando el ejemplo de un bloque: un motor grande.
Para ajuste correcto unidad de control de motor grande, debemos:
- Seleccione el puerto al que está conectado el motor (A, B, C o D) (Fig.3 pos.1)
- Seleccione el modo de funcionamiento del motor (Figura 3 pos.2)
- Configurar los parámetros del modo seleccionado (Figura 3 pos. 3)
¿Cuál es la diferencia entre los modos? Modo: "Encender" enciende el motor con parámetro dado "Poder" y luego el control se transfiere al siguiente bloque de programa del programa. El motor seguirá funcionando hasta que se detenga en el siguiente bloque. "Gran motor" con modo "Apagar" o el siguiente bloque "Gran motor" no contendrá ningún otro parámetro de ejecución. Modo "Enciéndalo por la cantidad de segundos" incluye un motor grande con una potencia instalada cantidad especificada segundos, y solo al final del tiempo, el motor se detendrá y el control en el programa pasará al siguiente bloque de programa. El motor se comportará de manera similar en los modos "Incluir por número de grados" y "Encender para el número de revoluciones": solo después de ejecutar la rotación configurada del motor, se detendrá y el control en el programa pasará al siguiente bloque.
El parámetro de potencia (en la Fig. 3, la potencia se establece en 75) puede tomar valores de -100 a 100. Los valores de potencia positivos establecen la rotación del motor en el sentido de las agujas del reloj, negativo - en sentido antihorario. Cuando el valor de potencia es igual a 0, el motor no girará, cuanto más "alto" sea el valor de potencia, más rápido gira el motor.
El parámetro de potencia se establece solo con valores enteros, los parámetros: segundos, grados, revoluciones pueden tomar valores con una fracción decimal. Pero conviene recordar que el paso mínimo de rotación del motor es de un grado.
Por separado, debe decirse sobre el parámetro "Reduzca la velocidad al final"... Este parámetro, si se establece en "Frenar" hace que el motor desacelere después de ejecutar el comando, y si está "Invadir", entonces el motor girará por inercia hasta que se detenga.
Los siguientes dos bloques de programa "Direccion" e implementar el control de un par de motores grandes. Por defecto, el motor grande izquierdo se conecta al puerto "V", y el de la derecha - al puerto "CON"... Pero puede cambiar los puertos de conexión en la configuración del bloque de acuerdo con los requisitos de su diseño ( Arroz. 4 pos. 1).
Parámetro "Direccion" (Arroz. 4 pos. 2) puede tomar valores de -100 a 100. Los valores negativos del parámetro hacen que el robot gire hacia la izquierda, cuando el valor es igual a 0, el robot se mueve en línea recta y los valores positivos hacen que el robot gire hacia la derecha. La flecha sobre el parámetro numérico cambia su orientación dependiendo del valor, sugiriendo así la dirección del movimiento del robot ( Arroz. 5).
Bloque de programa "Control de motor independiente" similar a un bloque de programa "Direccion"... También controla dos motores grandes, solo en lugar del parámetro "Direccion" es posible controlar de forma independiente la potencia de cada motor. Con un valor igual del parámetro "Poder" para los motores izquierdo y derecho, el robot se moverá en línea recta. Si se aplica un valor de potencia negativo (por ejemplo, -50) a un motor y un valor positivo (por ejemplo, 50) al segundo, el robot girará en su lugar ( Arroz. 6).
Los modos de operación de estos bloques son similares a los modos de la unidad de control para un motor, por lo tanto, no se requiere descripción adicional.
Movimiento en línea recta, giros, marcha atrás en el lugar.
Entonces, ahora podemos escribir un programa para que el robot se mueva a lo largo de una ruta.
Problema 1
Pantalla, sonido, indicador de estado del módulo
Bloque de programa "Pantalla" le permite generar texto o información gráfica en la pantalla LCD del Bloque EV3. Que puede tener uso práctico? Primero, en la etapa de programación y depuración del programa, puede mostrar las lecturas actuales de los sensores en la pantalla mientras el robot está funcionando. En segundo lugar, puede mostrar el nombre de las etapas intermedias de la ejecución del programa en la pantalla. Bueno, en tercer lugar, con la ayuda imágenes gráficas puede "animar" la pantalla del robot, por ejemplo, mediante la animación.
Bloque de programa "Pantalla" tiene cuatro modos de funcionamiento: modo "Texto" le permite mostrar una cadena de texto en la pantalla, modo "Formas" le permite mostrar en la pantalla una de cuatro formas geométricas (recta, círculo, rectángulo, punto), modo "Imagen" puede mostrar una imagen. Puede elegir una imagen de una rica colección de imágenes o dibujar la suya propia con un editor de imágenes. Modo "Restablecer ventana de configuración" restablece la pantalla Bloque EV3 a la pantalla de información estándar que se muestra mientras se ejecuta el programa.
Considere los parámetros del bloque de programa. "Pantalla" en modo "Texto" (Figura 9 pos.1)... La cadena que se mostrará en la pantalla se ingresa en un campo especial (Figura 9 pos.2)... Desafortunadamente, solo se pueden ingresar letras latinas, números y signos de puntuación en el campo de entrada de texto. Si el modo "Pantalla clara" ajustado a "Cierto", la pantalla se borrará antes de mostrar la información. Por lo tanto, si necesita combinar la salida actual con la información que ya está en la pantalla, configure este modo en "Mentir"... Modos "X" y "Y" definir el punto de la pantalla desde el que comienza la salida de información. La pantalla Bloque EV3 tiene 178 píxeles (puntos) de ancho y 128 píxeles de alto. Modo "X" puede tomar valores de 0 a 177, modo "Y" puede tomar valores de 0 a 127. El punto superior izquierdo tiene coordenadas (0, 0), el punto inferior derecho (177, 127)
Durante el ajuste del bloque de programación "Pantalla" puedes habilitar el modo de vista previa (Figura 9 pos. 3) y evaluar visualmente el resultado de la configuración de salida de información.
En el modo "Figuras" (Fig. 11 pos. 1) la configuración del bloque de programa cambia según el tipo de figura. Entonces, al mostrar un círculo, deberá establecer las coordenadas "X" y "Y" el centro del círculo, así como el valor "Radio"... Parámetro "Llenar" (Fig. 11 pos. 2) es responsable del hecho de que se mostrará el contorno de la forma o el área interior de la forma se rellenará con el color especificado en el parámetro "Color" (Fig. 11 pos. 3).
Para mostrar una línea recta, debe especificar las coordenadas de los dos puntos extremos entre los que se encuentra la línea recta.
Para mostrar el rectángulo, debe especificar las coordenadas "X" y "Y" la esquina superior izquierda del rectángulo, así como su "Ancho" y "Altura".
¡El punto es el más fácil de mostrar! Indique solo sus coordenadas "X" y "Y".
Modo "Imagen" es probablemente el modo más interesante y más utilizado. Te permite mostrar imágenes en la pantalla. El entorno de programación contiene una enorme biblioteca de imágenes, clasificadas en categorías. Además de las imágenes existentes, siempre puede crear su propio dibujo y, después de insertarlo en el proyecto, mostrarlo en la pantalla. ("Menú principal del entorno de programación" - "Herramientas" - "Editor de imágenes")... Mientras crea su imagen, también puede mostrar los símbolos del alfabeto ruso.
Como puede ver, el entorno de programación otorga gran importancia a la visualización de información en la pantalla del Bloque Maestro EV3. Echemos un vistazo al siguiente bloque de programa importante "Sonido"... Con este bloque, podemos enviar archivos de sonido, tonos de duración y frecuencia arbitrarias y notas musicales al altavoz incorporado del Bloque EV3. Veamos la configuración del bloque de programa en el modo "Reproducir tono" (Figura 15)... En este modo, debe configurar "Frecuencia" tonos (Figura 15 pos.1), "Duración" sonando en segundos (Figura 15 pos.2) así como el volumen del sonido (Figura 15 pos. 3).
En el modo "Play Note" en lugar de la frecuencia del tono, debe seleccionar una nota en teclado virtual, así como establecer la duración y el volumen (Figura 16).
En el modo "Archivo de juego" puede elegir uno de los archivos de sonido de la biblioteca (Figura 17 pos.1), o conectando un micrófono a su computadora usando Sound Editor ("Menú principal del entorno de programación" - "Herramientas" - "Editor de sonido") Grabe su propio archivo de sonido e inclúyalo en el proyecto.
Echemos un vistazo más de cerca al parámetro "Tipo de reproducción" (Fig. 17 pos. 2) común para todos los modos del bloque de programa "Sonido"... Si este parámetro se establece en "Espere a que finalice", entonces el control al siguiente bloque de programa se transferirá solo después de la reproducción completa del sonido o del archivo de sonido. Si establece uno de los siguientes dos valores, el sonido comenzará a reproducirse y el control en el programa irá al siguiente bloque de programa, solo el sonido o el archivo de sonido se reproducirá una vez o se repetirá hasta que otro programa lo detenga. cuadra "Sonido".
Nos queda familiarizarnos con el último bloque de programa de la paleta verde: el bloque "Indicador de estado del módulo"... La codificación de colores está montada alrededor de los botones de control del Bloque EV3, que pueden brillar en uno de tres colores: verde, naranja o rojo... Para encender - apagar la indicación de color, el modo correspondiente es responsable (Figura 18 pos.1)... Parámetro "Color" establece el esquema de color de la indicación (Figura 18 pos.2)... Parámetro "Legumbres" es responsable de encender - apagar el modo de parpadeo de la indicación de color (Fig.18 elemento 3)... ¿Cómo se puede utilizar la indicación de color? Por ejemplo, puede utilizar diferentes señales de color durante los diferentes modos de funcionamiento del robot. Esto lo ayudará a comprender si el programa se está ejecutando según lo planeado.
Pongamos este conocimiento en práctica y pintemos un poco nuestro programa del Problema 1.
Tarea 2
¡Intente resolver el problema usted mismo sin mirar a escondidas la solución!
La prueba debe contener preguntas simples y claramente formuladas sobre el constructor, sobre lego, sobre las leyes de la física, las matemáticas, etc. El número de preguntas recomendado es de 10 a 20. Los alumnos responden a preguntas sencillas, comprueban su nivel de conocimientos. Se recomienda incluir en la prueba algunas preguntas complicadas del ciclo: "¿Y si ...?". Como resultado de las pruebas, debemos comprender si el estudiante ha aprendido algo.
Aquí hay algunos aproximados preguntas para el seguimiento de los conocimientos en robótica durante el primer semestre del año.
1) La construcción es - ..... (elija la definición correcta del término)
2) Por palabras clave determinar el tipo de constructor: bola, surco, ángulo de inclinación, obstáculos.
3) Seleccione las principales características de un juego de construcción de madera:
4) Seleccione la palabra que falta: ____________ el constructor consta de ladrillos de diferente color y tamaño, que se "colocan" entre sí con sujetadores especiales.
5) Elija un constructor que pueda transformar de un modelo completo a otro.
6) ¿Se llama un conjunto de varias placas de metal, esquinas que se sujetan con pernos?
7) Uso directo de materiales para proporcionar alguna función mecánica; mientras que todo se basa en la mutua adhesión y resistencia de los cuerpos. Elija el apropiado esta definición término:
8) ¿Quién formuló las tres leyes de la robótica? ¿Cuál es el nombre y apellido del escritor de ciencia ficción que formuló las tres leyes de la robótica?
9) Una máquina antropomórfica que imita a una persona, buscando reemplazarla en cualquiera de sus actividades. Indique el término correspondiente a esta definición:
10) ¿Quién acuñó la palabra "Robot"? ¿Cuál es el nombre y apellido del escritor de ciencia ficción, el autor de la palabra "ROBOT"?
11) Un dispositivo automático creado según el principio de un organismo vivo. Actuar de acuerdo con un programa predeterminado y recibir información sobre mundo exterior de los sensores, realiza de forma independiente la producción y otras operaciones habitualmente realizadas por una persona. Indique el término correspondiente a esta definición:
12) Un conjunto de mecanismos que reemplazan a una persona o un animal en un área específica; se utiliza principalmente para la automatización del trabajo. Indique el término correspondiente a esta definición:
13) Detalle del set Lego Mindstorms EV3, diseñado para programar movimientos robóticos precisos y potentes:
El propósito de este curso es presentarle las tormentas mentales de Lego. Enseñar a montar diseños básicos de robots, programarlos para tareas específicas, analizar contigo las soluciones básicas de los problemas de competición más habituales.
El curso está diseñado para aquellos que dan sus primeros pasos en el mundo de la robótica utilizando Mindstorms de Lego. Aunque todos los ejemplos de robots en este curso están hechos usando el constructor Lego Mindstorms EV3, la programación de robots se explica usando el ejemplo del entorno de desarrollo Lego Mindstorms EV3, sin embargo, los propietarios de Lego Mindstorms NXT también pueden unirse al estudio de este curso y, con suerte, encontrarán por sí mismos lo mismo útil ...
1.1. ¿Qué hay en el set? Clasificación de piezas, piezas de sujeción entre sí, unidad principal, motores, sensores.
Comencemos con Lego Mindstorms EV3. Habiendo impreso el constructor, encontraremos en él una amplia variedad de detalles. Si está familiarizado con los ladrillos tradicionales de Lego, pero nunca antes se ha encontrado con juegos de Technic Lego, es posible que se sienta un poco desanimado por los detalles inusuales. Sin embargo, lidiar con ellos no es nada difícil. Entonces, dividamos condicionalmente todos los detalles en varias categorías. La figura muestra partes llamadas vigas (a veces para estas partes puede encontrar el nombre - viga) Las vigas juegan el papel de un marco (el esqueleto de su robot),
Arroz. 1
El siguiente grupo de piezas se utiliza para conectar los haces entre sí, al bloque y a los sensores. Las piezas con una sección transversal se denominan ejes (a veces pasadores) y se utilizan para transferir la rotación de los motores a las ruedas y engranajes. Las partes que parecen cilindros (que tienen un círculo en la sección transversal) se llaman alfileres (del inglés pin - horquilla),
Arroz. 2
La siguiente figura muestra las diferentes opciones para conectar vigas mediante pasadores.
Arroz. 3
El siguiente grupo de piezas se llama conectores. Su tarea principal es conectar vigas en diferentes planos, cambiar el ángulo de unión de piezas y conectar sensores al robot.
Arroz. 4
Pasando al siguiente grupo de partes. Los engranajes están diseñados para transferir la rotación de los motores a otros elementos estructurales del robot. Por regla general, se trata de ruedas, pero al mismo tiempo, los engranajes se pueden utilizar ampliamente en varios diseños de robots que no implican rotación. Seguramente nos encontraremos con ellos más de una vez al diseñar mecanismos complejos.
Arroz. 5
Y, por supuesto, el movimiento en el espacio de nuestro robot lo proporcionan varias ruedas y orugas que se presentan en el set.
Arroz. 6
El siguiente grupo de detalles tiene funciones decorativas. Con su ayuda, podemos decorar nuestro robot, darle un aspecto único.
Arroz. 7
El juego Lego Mindstorms EV3 incluye dos motores grandes. Los motores actúan como los músculos o elementos de poder de nuestro robot. Los motores grandes se utilizan con mayor frecuencia para transferir la rotación a las ruedas, lo que permite que el robot se mueva. Podemos decir que estos motores cumplen la misma función que las piernas de una persona.
Arroz. ocho
Un motor mediano, que también se incluye en el juego Lego Mindstorms EV3, actúa como fuerza motriz para varios accesorios del robot (garras, módulos de pinza, varios manipuladores). Por analogía con los motores grandes, asignemos al motor mediano la misma función. como nuestras manos.
Arroz. nueve
Los sensores incluidos en el conjunto Lego Mindstorms proporcionan al robot la información necesaria del entorno externo. La principal tarea del programador es aprender a extraer y analizar la información proveniente de los sensores, y luego dar los comandos correctos a los motores para realizar determinadas acciones.
Arroz. diez
Bueno, el elemento principal de nuestro constructor es el bloque EV3 principal. Este cuerpo contiene el cerebro de nuestro robot. Es aquí donde se ejecuta el programa que recibe información de los sensores, la procesa y transmite comandos a los motores.
Arroz. once
1.2. Estamos montando un robot con el que estudiaremos este curso.
Es hora de montar nuestro primer robot.
En la primera etapa, el diseño de nuestro robot será el siguiente:
- Dos grandes motores para que podamos enseñar a girar a nuestro robot
- Dos ruedas motrices a las que se transmitirán las fuerzas de los motores.
- Una rueda o rótula que gire libremente y que le dará estabilidad a nuestro robot.
- Un bloque maestro EV3 que almacenará y ejecutará nuestro programa.
- Una serie de detalles para darle a la estructura un aspecto acabado.
Este robot más simple se llama robot carro.
Puede intentar experimentar o construir un robot de acuerdo con las instrucciones sugeridas, según la versión de su kit EV3:
Tan pronto como nuestro robot esté listo, comencemos a aprender el entorno de programación.
1.3. Familiaridad con el entorno de programación.
El primer paso es cargar el entorno de programación Lego Mindstorms EV3. En el menú principal del programa, seleccione: " Expediente "-" Nuevo proyecto" o presione " +" indicado por la flecha en la figura.
Arroz. 12
Un proyecto puede contener muchos programas. Para que el proyecto se cargue correctamente en nuestro robot ¡Es necesario usar solo letras del alfabeto latino en el nombre del proyecto y los programas!Llamemos a nuestro proyecto lecciones(lecciones), y el primer programa - lección 1(lección 1). Para darle un nombre al proyecto usaremos el menú principal del programa: "Archivo" - "Guardar proyecto como ..." Para cambiar el nombre del programa, debe hacer haga doble clic mouse sobre su nombre (programa) e ingrese su nombre.
Encienda el bloque central de nuestro robot. Para hacer esto, haga clic en el botón del bloque central (más oscuro). Utilizando el cable USB suministrado con el kit, conectaremos el robot al ordenador. La conexión exitosa del robot se reflejará en la pestaña de hardware software EV3 en la esquina inferior derecha del programa.
Arroz. 13
Si la conexión del robot fue exitosa, comencemos a programar y creemos nuestro primer programa.
1.4. ¡Nuestro primer programa!
Enseñemos a nuestro robot a avanzar una cierta distancia. En la parte inferior de la pantalla está la paleta de programación, cada color de la paleta corresponde a un grupo diferente de bloques de programación. Elijamos una paleta verde. "Acción"... Contiene las unidades de control del motor, la unidad de visualización, la unidad de control de sonido y los botones del controlador EV3 (unidad principal). Seleccione el bloque "Dirección" y arrástrelo al área de programación (área central del programa).
Arroz. catorce
Cada programa consta de una cadena de bloques que establecen una acción o verificación específica diferentes condiciones... Cada bloque tiene muchos parámetros diferentes. El primer bloque naranja con un triángulo verde en el interior se llama - "Comienzo"... Es con él que comienza cualquier programa para nuestro robot. Instalamos el segundo bloque. Repito - se llama "Direccion"... Su propósito es controlar simultáneamente dos motores.
Arroz. 15
Pero, si ensambló el robot de acuerdo con las instrucciones propuestas anteriormente, probablemente notó que carece de un circuito para conectar motores y sensores. Es hora de averiguarlo. El Bloque EV3 tiene 4 puertos indicados por números: 1 , 2 , 3 , y 4 ... Estos puertos se utilizan para conectar solamente sensores. Para conectar los motores se utilizan los puertos indicados por las letras: A, B, C y D... Puede conectar motores a cualquier puerto libre designado para ellos. Pero en el caso de un carro conducido, se recomienda conectar los motores a los puertos: B y C... Tomemos ahora dos cables de conexión de 25 cm de largo, motor izquierdo conectarse al puerto B, a Derecha- al puerto C... Esta conexión está seleccionada por defecto en el bloque "Dirección". Un botón especial marcado con una flecha es responsable del modo de funcionamiento de la unidad. Para el primer programa, seleccione el modo: "Encender para el número de revoluciones"... Sentido 0 debajo de la flecha negra en el bloque significa movimiento en línea recta cuando ambos motores giran a la misma velocidad. Número 75 establece la potencia de los motores, cuanto mayor sea este valor, más rápido irá nuestro robot. Número 2 establece el número de revoluciones de cada uno de los motores, por el cual deben girar.
Entonces, nuestro primer programa está listo. Lo cargamos en nuestro robot. Para hacer esto, presione el botón "Descargar" en la pestaña de hardware y desconecte el cable USB del robot.
Arroz. dieciséis
Instalamos el robot sobre una superficie plana. Usando las flechas del bloque EV3, dirígete a la carpeta de nuestro proyecto, selecciona el programa lección 1 y botón central del Bloque EV3, ejecútelo.
Escuela secundaria de Olkhovatsk
"Programación de robots Lego Mindstorms EV 3 "
profesor de informática y TIC
Merkulova G.V.
r.p. Olkhovatka, 2017
Metas :
Introducción a la robótica con un kit educativo.LegoMindstormsEV 3 (LegoEducaciónMindstormsEV 3);
sistematización del conocimiento sobre el tema " Algoritmos "(En el ejemplo del trabajo Robots LegoMindstormsEV 3 );
asimilación de conceptos ejecutor, algoritmo, cíclicoalgoritmo, propiedades de un algoritmo cíclico, para dar una idea de cómo componer los algoritmos cíclicos más simples del entornoLegoEducación... Además, se domina el concepto de patrón geométrico.
Durante la lección, los estudiantes deben demostrar los siguientes resultados en forma de actividades de aprendizaje universal:
Regulador:
sistematizar y generalizar conocimientos sobre el tema"Algoritmos" para la implementación exitosa del algoritmo cíclico del robot ensamblado;
Aprenda a programar robots con el software LEGO Education Mindstorms EV3.
Cognitivo:
Aprender robótica, construir su propio robot, programar con el software LEGOMindstormsEV 3;
NSestudio experimental, evaluación (medición) de la influencia de factores individuales.
Comunicativo: Desarrollar habilidades de comunicación cuando se trabaja en grupo o en equipo.
Personal: desarrollo de la memoria y el pensamiento, la posibilidad de estudiar robótica en la tercera edad.
Tipo de lección: conjunto
Tipo de lección: trabajo practico
Equipo : proyector multimedia, constructorLegoMindstormsEV 3 45544 (4 piezas), C un conjunto de 541 elementos, que incluyen un interruptor LEGO USB, 2 servomotores grandes, un sensor ultrasónico, un sensor de color, un sensor táctil.
Plan de estudios:
Momento organizacional (2 min)
Repetición del material teórico de la lección anterior (10 min)
Trabajo práctico: desarrollo de un algoritmo para un robot (23 min)
Resumiendo la lección. Reflexión (3 min)
Etapa de información sobre la tarea (2 min)
Durante las clases:
Organizar el tiempo.
El propósito de esta lección es presentarle las tormentas mentales de Lego. Enseñar a programarlos para tareas específicas, analizar contigo las soluciones básicas de los problemas más habituales.
Se utiliza un grupo de piezas para conectar los haces entre sí, al bloque y a los sensores. Las piezas con una sección transversal se denominan ejes (a veces pasadores) y se utilizan para transferir la rotación de los motores a las ruedas y engranajes.
II ... Una repetición del material teórico de la lección anterior.
Maestro : Cada uno de nosotros usamos diariamente diferentes algoritmos: instrucciones, reglas, recetas, etc. Normalmente hacemos esto sin pensar. Por ejemplo, sabes muy bien cómo plantar árboles. Pero digamos que tenemos que enseñarle esto a un hermano o hermana menor. Esto significa que tendremos que indicar claramente las acciones y el orden de su implementación.
¿Cuáles serán estas acciones y cuál es su orden?
Los estudiantes inventan una regla para plantar árboles.
Cavar un agujero.
Sumerge una plántula en el hoyo.
Rellena el hoyo con la plántula con tierra.
Vierta agua sobre la plántula.
Cavar un agujero.
Sumerge una plántula en el hoyo.
Etc.
Ahora vamos aresponderemos las siguientes preguntas:
¿Cuál es la característica de un algoritmo cíclico?
¿Para qué sirven los algoritmos de bucle?
¿Cuáles son las propiedades de los algoritmos cíclicos?
¿Cómo implementa el ejecutor el algoritmo de bucle?
Los estudiantes responden las preguntas propuestas y el maestro demuestra las respuestas correctas en las diapositivas.
III ... Trabajo práctico: desarrollo de un algoritmo cíclico para un robot
Ahora pasemos a nuestros robots (en esta lección estos son "bots de tres ruedas con un marcador para dibujar en el campo", creados de acuerdo con las instrucciones), que recopilamos en la última lección.
Intentemos componer un algoritmo cíclico en un programa especial, que ejecutarán usando los siguientes comandos:
Repetir una acción o un conjunto de acciones.(ciclo)
Pausa (en segundos)
Ejercicio 1: escribir un algoritmo lineal mediante el cual el robot se moverá en línea recta y rotará en un ángulo (90 grados).
Primero, determinaremos qué comandos necesitamos, en qué dirección debe girar el motor, el intervalo de tiempo de funcionamiento del motor y la secuencia de ejecución del comando.
Opción correcta:
Nota: el tiempo de funcionamiento del motor en cada caso individual será diferente, dependiendo del ángulo de rotación requerido, se seleccionan los valores del motor (tiempo / potencia).
Tarea 2: cambie el algoritmo lineal creado a uno cíclico (es posible establecer el número de repeticiones de ciclo).
Opción correcta:
Nota: Analice qué forma geométrica dibujará el robot en el campo con un marcador. (Se dibujará un cuadrado)
Tarea 3: cambie el algoritmo (cambiando los parámetros del movimiento hacia adelante ¡PERO! sin cambiar el ángulo de rotación, y haciendo un bucle del robot para un número finito de repeticiones del cuerpo del ciclo - 4) y vea qué forma dibujará el robot. Ejemplo:
Descripción de las acciones: avance 2 segundos, gire 90 grados, avance 4 segundos, gire 90 grados. El resultado será un rectángulo.
Nota: Analice qué forma geométrica dibujará el robot en el campo con un marcador. (Se dibujará un rectángulo)
Tarea 4: cambie el algoritmo a su discreción (cambiando los parámetros de movimiento hacia adelante y cambiando el ángulo de rotación, y haciendo un bucle del robot para un número infinito de repeticiones del cuerpo del ciclo) y vea qué formas dibujará el robot. Habla con los chicos sobre el término "patrón geométrico". Por ejemplo:
Analiza las formas resultantes. Preste atención al algoritmo de cada uno de ellos. Lo más probable es que cada grupo de estudiantes tenga algún tipo de patrón.
IV ... Resumiendo la lección. Reflexión.
Entonces, chicos, resumamos nuestro trabajo.
¿Qué tipo de algoritmos consideramos en la práctica hoy?
¿Qué propiedades tiene un algoritmo cíclico?
¿Qué tareas se pueden implementar utilizando algoritmos cíclicos?
V ... Etapa de información de la tarea.
Escriba su tarea:Desarrollar un algoritmo para el movimiento del robot para que dibuje la siguiente figura.
¡La tarea definitivamente será apreciada!
¡Gracias por la leccion! Chicos adiós.
Lista de materiales didácticos usados:
Instrucciones para trabajar con el kitLegoMindstormsEV 3 45544.
Vyazov S.M., Kalyagina O.Yu., Slezin K.A. Robótica competitiva: técnicas de programación en el medio ambienteEV3: guía de estudio. - M. Editorial "Pero", 2014
Programa LabView para kits LegoEV 3 45544.
Programa PervoLogo 3.0.
Recursos de Internet.