Robotika bemutató
Ábra. 1.1. A robot alapja az RCX.
1. fejezet: A tervező bemutatása
A modern tudatban, amely nem egy sci-fi író nemzedékéből alakult ki, a robot egyfajta emberszerű mechanizmus, amely hasznos munkát végez (vagy éppen ellenkezőleg, lázadó és rendkívül veszélyes). Azonban az ipari robotok ritkán hasonlítanak az emberekre vagy az állatokra.
A "robot" szó egy élettelen tárgyat jelző főnév, és azt mondjuk: "Robotokat építünk". Összehasonlítás: "hídon építettünk" és "elefántokat állítunk elő". De a gyermek különös, hogy animáljon egy játékot, amely a kezébe esik, vagyis elképzelni, mint élő lényt. A felnőttek nem akarják ugyanezt? Részben ezért a két deklinációs változat elfogadható.
A robotok imádnivalók. Az élettelen anyag eszméje, amely önállóan végzi a komplex feladatokat, egyszerűen elképesztő! Mivel a robotok olyan technikailag kifinomult és modern technikává váltak, azt gondolhatnánk, hogy tudásuk és készségeik sok tudást és készséget igényelnek. Azonban egy sor kibernetikus tervező a Lego Mindstorms robotot könnyűvé és szórakoztatóvá teszi mind a felnőttek, mind a gyermekek számára.
Számos fejlesztés történt a RIS-hez képest, ami még könnyebbé és izgalmasabbá tette a robotok létrehozását.
Az NXT tervezője azonban túlmutat a hardver és a szoftver egyszerű javításán. Egy új készlet minden korosztály számára megnyitja a robotikát.
Hogyan juthat el a kezedbe?
Ha az elmúlt évtizedben nem tudtál megismerkedni a RIS vagy más RCX-alapú készlettel, ne aggódj. Gyakorlatilag minden képességük és még sok más is elérhető az új generációs tervezők (NXT) segítségével. Finom részletek a Lego Technic-ból 1. korszerű motorok szenzorokkal és alapvetően új vezérlővel - ezek a fő külső különbségek az elmúlt generáció dobozos robotjaitól.
Ábra. 1.2. A Lego Minstorms NXT sorozat készletei az Alpha Rex robotral a fedélen:
a bal oldalon 8527, a jobb oldalon 8547 NXT 2.0.
Gyakorlatilag a Lego játékbolt bármely részlegében van egy készlet
Lego Mindstorms NXT a 8527 vagy a 8547 kóddal (1.2 ábra). A borítóján -
Van egy robot, amely hasonlít egy androidra: egy lapos fej kerek szemekkel, kefe nélkül, széles lábú lábakkal és NXT vezérlővel a törzs helyett. Vicces, de ne tévessze magát: a legérdekesebb nem lesz ebben a modellben Alpha Rex, amely elsősorban arra szolgál, hogy vonzza a vásárlók figyelmét, de valójában nem nagyon funkcionális. A szerelési útmutató és a megfelelő szoftver megtalálható a készlethez mellékelt CD-ROM-on. De az igazi kreativitás abban a pillanatban kezdődik, amikor ugyanazokból a részletekből a szerencsés tulajdonosa a tervezőnek összegyűjteni és programozni egy teljesen új robotot, amelyet ő maga hoz magával.
1 Ha már rendelkezik a Lego Technic-val, győződjön meg arról, hogy kiegészítik egymást a Lego Mindstorms-szal.
A 8547 büszkén nevezik az NXT 2.0-nak, bár nagyon kevés változás van benne: több új alkatrész és formatervezést fejlesztettek ki, az érzékelők összetételét megváltoztatták, és a gyerekek programozási környezetét javították. Kellemetlen felfedezés volt a sebességváltók számának csökkenése, amelyek a fiatal robotok számára nagyon fontosak. A hiányzó részletek elvileg megvásárolhatók a Lego cégtől, de Oroszországban nehéz ezt megtenni.
Az online áruházban a robotkészletek egy kicsit kevesebbet, mint a szokásosnál. Ez az úgynevezett "kereskedelmi Lego", a ház verziója.
Ha mi olvasó már fejlett robotika, és készen áll, hogy javítsa a tervező, hozzátéve, hogy ez az új érzékelők, de ez segíteni fogja a gyártókat az opciók és kiterjesztések Lego Mindstorms NXT: Cég HiTechnic (www.hitechnic.com) MindSensors (www.mindsensors.com) Vernier (www.vernier.com) és mások.
1 A 8527 készlet felszabadításának megszűnése miatt néhány online áruházban ritka másolatok vannak, amelyek ára túlbecsülhető. De a 8547-es sorozat ára eddig stabil.
Az iskolai és otthoni készletek
Így a Lego Mindstorms NXT készleteket kétféleképpen értékesítik: az iskolában (9797) és otthon (8527, 8547). Az iskola készletét (1.3. Ábra) egy gyönyörű, fehér műanyag tartályba helyezték el, amelyben kétrészes tárolóelemek találhatók: a narancssárga cellák tetejétől az alapelemek; alább - elektronikus alkatrészek, kerekek és néhány más nagy alkatrész. Speciális kártyákon azt rajzolja meg, hogy mely cellában kell egy bizonyos típusú résznek. Ez a készlet több különböző csoportban és minden egyes munkamenetben a munkamenet elején és végén is használható arra, hogy ellenőrizze, hogy minden részlet a helyén van-e.
Ábra. 1.3. Oktató szett Lego Mindstorms NXT 9797 (balra) és forráskészlet 9648 (jobbra).
A ház készletének részleteit egy színes kartondobozban tartják össze, és nem könnyű feladni őket. Az erőteljes robotika megvásárolja a kis alkatrészek olcsó tárolását az építőiparban, és a tervező egy új lakóhelyre költözik. Azonban bizonyos zavartság ellenére az otthoni készlet sok hasznos elemet tartalmaz az iskolai verzióban. Ebben a tekintetben a 9797 tervezővel együtt ajánlott egy 9695-es (korábban 9648) erőforrás-készlet megvásárlása, amely olcsó, és mindent tartalmaz (1.3. Ábra).
Az iskolai készleten vannak olyan készülékek is, amelyek nem az otthoni készletben vannak. És itt is, nem minden rendben van. Először meg kell említenünk a Lego akkumulátort, amely lehetővé teszi, hogy cserélje ki a hat ujjal rendelkező elemet vagy elemet, de tápellátás nélkül, annak használata semmi értelme (és ez a tápegység a készlethez
nincs csatolva). Másodszor, vezetékes átalakítók támogatják az RCX eszközöket és a három megfelelő izzót. Végül egy további érintésérzékelő, amelyért nem ismert okok miatt nincs helye az érzékelő dobozában.
Nincs semmilyen Bluetooth-adapter a számítógéphez való csatlakoztatáshoz, külön kell megvásárolni. És ha úgy dönt, hogy használja az adaptert, legyen óvatos, amikor az illesztőprogramok telepítése: csatlakozik NXT Lego bizonyos követelmények 1. Ahhoz azonban, hogy feltölteni NXT szoftver nem szükséges: minden sor alaptartozéka USB-kábel segítségével.
A készlet alapösszetétele: mit vásároltunk?
A Lego egy olyan alapkészletet ad el, amely tartalmazza az NXT rendszer összes alapvető részletét. Számos elektronikus eszközt tartalmaz, beleértve a mikroszámítógépet, az érzékelőket és a motorokat. A mikroszámítógépet NXT processzoregységnek (controller) nevezik, és ez egy ésszerű, számítógéppel vezérelt egység, amely játszik szerepet a robotok "agyának" szerepében. A programok vezérlik, hogy bemenetet kapjanak az érzékelőktől, aktiválják a motorokat, játsszanak hangokat és még sok mást. Maga a Lego intellektuális számítógépes építőeleme, amely lehetővé teszi, hogy a robot Mindstorms "éljen" és különböző műveleteket hajtson végre.
1 Támogatott Szoftver Bluetooth adapter - Widcomm® Bluetooth for Windows vagy újabb v.1.4.2.10 SP5 és illesztőprogramok támogatnia kell a Bluetooth technológiát tartalmazza a Microsoft Windows XP Service Pack 2 vagy Service Pack 3, Windows Vista vagy Vista Service Pack 1 , Apple MacOS X 10.3.9, 10.4 és 10.5.
eszközöket. A negyedik érzékelő csatlakozóval két vezérlő csatlakoztatható a HS485 szabványnak megfelelő hagyományos NXT vezetékkel.
A processzor felső részén található LCD kijelző szövegeket és képeket jeleníthet meg, a hangszórók pedig zenét (RCX-ként) és előre rögzített hangfájlokat is lejátszhatnak. Például beprogramozhatod a robotodat olyan mondatok kifejezésére, mint a "Hello!" Vagy "Hogy vagy?" A hangszórón keresztül. Ez a tulajdonság lehetővé teszi, hogy a robotok új szintre kerüljenek a kapcsolattal, és még élvezetesebbé tegyék a gyerekeket a játékkal.
Ábra. 1.4. NXT vezérlő portok.
Az NXT gombok a következő funkciókat látják el:
¾ narancssárga gomb - engedélyezés / be / indítás;
¾ világosszürke nyilak - az NXT menüben balra és jobbra mozgathatók;
¾ szürke szürke gomb - tiszta / vissza / kilép.
A motorok vezérlése és az érzékelők beszerzése érdekében az NXT három kimeneti porttal és négy bemeneti porttal rendelkezik. Az érzékelők csatlakoztathatók az 1-4-ig számozott bemeneti portokhoz, összekötő kábellel, amely szintén az NXT rendszerben található. Miután a szenzorok csatlakoztatva vannak a készülékhez, elkezdik a környezeti információ elküldését a processzoregységre, és ezt az információt később használják a robot viselkedésére. A motorok három kimeneti csatlakozóhoz csatlakoztathatók - A, B és C -, miután robotra járnak, járnak tárgyakkal vagy sok más mozgással.
Az NXT motorok szervo motorok. Hatékonyabbak az RCX motoroknál, így erősebb és gyorsabb robotokat hozhatnak létre. A beépített forgásérzékelőkkel, amelyek mérik a motor sebességét (fokban vagy teljes fordulatszámban) - ez a funkció lehetővé teszi, hogy a robotok mozgása nagyon pontos legyen.
A standard NXT rendszerben négy típus létezik
1) érintésérzékelő, 2) hang, 3) fényérzékelő, 4) ultrahangos érzékelő (1.4. Ábra). A
A 8547-es verzió új színérzékelővel (színérzékelővel) rendelkezik, amely helyettesíti a fényérzékelőt, továbbá meghatározza a színeket. Azonban a sebesség sokkal alacsonyabb.
Érintõ érzékelõknek olyan gombja van, amely érzékeli, ha be van nyomva, felengedik vagy ráérnek. Ez az érzékelő hasznos lehet olyan robotok számára, amelyeknek akadályokat kell felismerniük, vagy reagálniuk kell az érintésre.
A hangérzékelő vezérli a környezeti hangok hangerejét. A robotok használhatják ezt az érzékelőt, hogy válaszoljanak a hangutasításokra.
A fényérzékelők érzékelik a körülötte lévő fény intenzitását, és piros LED-el is vannak felszerelve, így a robot meghatározhatja a visszavert fény intenzitását. Ezek az érzékelők lehetővé teszik a robot számára, hogy sok dolgot hajtson végre, például a fényviszonyok felmérésére a szobában vagy a vonal mentén. Bizonyos problémák esetén három vagy négy ilyen érzékelő használható egyszerre.
A 8547-es készlet színérzékelője a fényérzékelővel kombinálódik, és széles választékkal rendelkezik a színárnyalatok meghatározására. Ezzel például színes kockákat vagy golyókat rendezhet.
Az ultrahangos érzékelő megméri az időtartamot, amíg a hanghullám visszatükröződik a tárgyról és visszatér, mérni az érzékelő és az objektum közötti távolságot. Ez az érzékelő sokféleképpen használható, például a robot környezetének feltérképezése, az akadályok azonosítása, az ütközések megakadályozása, a forgalom érzékelése stb.
Az NXT műszaki paraméterei
¾ 32 bites ARM7 mikrokontroller: 48MHz órajel, RAM 64K, külső memória (FLASH) 256KB;
¾ 8 bites mikrokontroller AVR: 8 MHz-es órajel, RAM 512 byte, külső memória (FLASH) 4 KB;
¾ Bluetooth vezeték nélküli csatorna (a készülék megfelel a
Bluetooth Class II V2.0);
¾ nagysebességű USB port (12 Mbps);
¾ négy bemeneti port, a hatos vezetékes kábel a digitális platformhoz (az egyik port az IEC 61158 Type 4 / EN 50 170 szabványnak megfelelő bővítési portot foglalja magában);
¾ három kimeneti port, hatvezetékes kábel digitális kártyákhoz -
¾ grafikus LCD kijelző 100 '64 képpont;
¾ hangszóró - 8 kHz hangminőség, hangcsatorna 8 bites kvantálással és mintavételi frekvencia 2-16 KHz;
¾ tápegység: hat AA elem vagy egy elem
Tervezési részletek
Az NXT rendszer robotikus testének létrehozásához vannak olyan alkatrészek, amelyeket egy Lego készletből elvárna. Azonban ezek nem tipikus Lego részletek: a legtöbbjüknek nincsenek kiemelkedése. Amint már korábban említettük, az NXT rendszer építőelemei a Technic sorozat. És bár úgy tűnhet, hogy hosszú időbe telik, hogy megszokja a formatervezést ezekkel a részletek nélkül kiemelkedések nélkül, nagyobb rugalmasságot és erőt adnak a mintáknak.
A Technic sorozat alapvető részleteivel, például gerendákkal, tüskékkel, tengelyekkel együtt az NXT alapkészlete olyan másokat is tartalmaz, amelyek nem voltak RIS-ben. Például ez a készlet két Lego golyót, forgó tárcsát és fogat tartalmaz. Ezen részek egy része hozzá lett adva, hogy megkönnyítse a Technic sorozaton alapuló tervek létrehozását, és mások - csak azért, hogy több lehetőséget tárjanak fel. A 8547-es készlet, valamint a 9797 v.95 új verziója további részleteket tartalmazott, amelyek a felhasználók által leginkább igényeltek.
Általában a készletben szereplő összetevők sokasága szinte végtelen számú robottervet kínál. Ha nem veszi figyelembe a nagy sebességű fogaskerekek kis számát, 612 elemrel aligha hiányoznak a részletek (vagy ötletek!) A közeljövőben történő tervezéshez.
Mi szükséges még?
Ügyeljen arra, hogy ne hagyja fel a tervezőt 6 (vagy jobb 12) AA típusú elemre és egy töltőre. A tartalék akkumulátort úgy lehet használni, hogy ne vesztegesse az időt, ha a legelőnyösebb pillanatban ül. Az akkumulátorok is működnek, a robotok egy kicsit gyorsabban mozognak, de minden jó cél gyorsan, és újra el kell mennie az üzletbe az elemekért.
1 A Lego Mindstorms NXT 9797 oktatási készletben található.
Ábra. 1.5. Hitechnic érzékelő.
Energizer Maximum és Duracel Turbo,
bár átlaguk van.
További jellemzők áttekintése
Jelenleg a standard készletben található érzékelők mellett vannak érzékelők "iránytű", gyorsulásérzékelők, giroszkópikus érzékelők, színes és hőmérséklet érzékelők, és miközben ezt olvassa, még többet szabadulnak meg. A Lego cég és a cég-
Érdekel az új elektronika? Mostanra szinte minden szervomotor együtt dolgozik az NXT vezérlővel a cég fejlesztése révén
Mindensensorok - NXTServo szervo vezérlő. A
az NXT formáját, sok éven át tanulmányok, tudomány és szórakoztatás céljára használják. A Lego partnerekkel tisztában van a Mindstorms népszerűségével, és aktívan dolgozik a régi alkatrészek javításán, az új részleteken és eszközökön azon felhasználók számára, akik még gyorsabb, intelligensebb és összetettebb robotokat kívánnak létrehozni.
Egy sor tervező, a Lego Mindstorms mind a gyerekek, lelkes feltalálók, mind a komoly fejlesztésű felnőtt mérnökök között megtalálta rajongóit. Ezért a robotok NXT szoftverét kiadták, különös tekintettel a különböző korosztályokra és a felhasználói képzés szintjére.
Az "otthoni" készletekkel együtt a Lego Mindstorms NXT eredeti grafikus programozási környezetét kapja. Lego Mindstorms verzió Az iskolák számára tervezett NXT Edu csak a címben három betűvel és egy elektronikus felhasználói kézikönyvetől különbözik. Az NXT programozási nyelv, az NXT-G, egy grafikus, húzással és lecsúszásgátló nyelv, amely nemcsak nagyon könnyű tanulni, hanem hatalmas is. Ha a ROBOLAB szoftvert az RCX-szel használta, találhat hasonlóságot.
Be kell vallanom, hogy az NXT-G nagy meglepetése az volt, hogy rendkívül könnyű elsajátítani. Azok a felhasználók, akiknek nincs programozási tapasztalata egyáltalán, nagyon gyorsan bekapcsolódhatnak. Lego bölcsen újra