Robotiikan kirjahylly. EV3 robottiohjelmointikurssi Lego Mindstorms EV3 EV3 ohjelmointiopetusohjelmassa

Jos pidät graafisesta ohjelmointiympäristöstä Scratch 2.0, sinun ei tarvitse luopua siitä ohjelmoidaksesi robotteja Lego Mindstorms EV3. Sinun tarvitsee vain asentaa ja määrittää tarvittavat ohjelmisto, josta kirjoitetaan tässä artikkelissa.

Artikkeli on suunnattu käynnissä olevien tietokoneiden omistajille Windows vaikka kaikki artikkelissa mainitut ohjelmistot voidaan asentaa ja käyttää käynnissä olevissa tietokoneissa MacOS, Mac OS X Ja Linux. Tässä on yhteenveto suunnitelmasta, jota noudatamme:

SD-kortin valmistelu

Ennen kuin alat tehdä mitään, sinun on löydettävä sopiva SD-kortti, poista siitä kaikki siellä mahdollisesti olevat tarpeettomat osiot ja alusta se. Tämän kortin on oltava vähintään volyymi 2GB, mutta ei enempää 32 Gt (SDXC-kortit moduuli ei tue niitä EV3). Kortin tiedostojärjestelmän on oltava FAT32. Kehittäjät leJOS On suositeltavaa alustaa kortti SD Card Formatter -ohjelmalla. Loppujen lopuksi, vaikka päätät käyttää juuri ostamaasi muistikorttia, se saattaa sisältää piilotetut osat, joka voi aiheuttaa ongelmia työskennellessäsi EV3. Kuitenkin, jos sinun SD-kortti alle 4 Gt, ohjelma valitsee automaattisesti tiedostojärjestelmä RASVA ja tätä ei voi muuttaa asetuksissa, joten ohjelman alustamisen jälkeen SD-kortin alustaja muotoile tällaiset kortit muotoon FAT32 toisella tavalla. Lisäksi vanhoja kortteja käytettäessä minulla on 2GB, leJOS EV3 kieltäytyi käynnistymästä ollenkaan, vaikka asennus onnistui. Kokemukseni mukaan suosittelen käyttämään juuri ostettuja kortteja SDHCäänenvoimakkuutta 4-32GB(Minulla kaikki toimii kortin kanssa onnistuneesti SDHCäänenvoimakkuutta 4GB luokka 4 tuotantoon smartbuy).

LeJOS EV3 -komponenttien asentaminen tietokoneellesi

leJOS on pieni virtuaali Java kone, joka vuonna 2013 mukautettiin toimimaan järjestelmän kanssa Lego Mindstorms EV3. Hankkeen virallinen sivu löytyy. Käynnissä oleville tietokoneille Windows kehittäjät ovat tehneet jakelupaketin, joka sisältää apuohjelman valmisteluun SD-kortit, dokumentaatio ja esimerkit.

Joten asennetaan leJOS EV3 tietokoneelle:

• • • Lataa uusin versio leJOS EV3 0.9.0-beta). Asennettavaksi Windows– tämä on tiedosto leJOS_EV3_0.9.0-beta_win32_setup.exe.
    • Käynnistä ladattu jakelu tietokoneellasi. Näet tervehdyksen. napsauta " Seuraava >».

• • • Valitse tässä vaiheessa JDK (Java-kehityspaketti), jota aiot käyttää. Suositellaan käytettäväksi Java 7 tai 8 . Kuitenkin käyttöön Java 8 sinun on luotava sopiva kompakti profiili Java, Siksi Java 7 on helpompi käyttää, minkä me teemme. Jos JDK sinulla ei ole sitä asennettuna, napsauta painiketta " Lataa JDK"ja käytyään sivustolla Oraakkeli, lataa sopiva JDK ja asenna se tietokoneellesi. Napsauta painiketta Seuraava >».

• • • Seuraavassa vaiheessa voit valita asennuspolun tai jättää sen ennalleen. napsauta " Seuraava >».
    • Seuraavassa vaiheessa näet luettelon asennettavista komponenteista. On suositeltavaa asentaa kaikki komponentit. napsauta " Seuraava >».

• • • Seuraavassa vaiheessa voit valita vaihtoehtoisia asennuspolkuja valituille komponenteille. Täällä voit jättää kaiken oletukseksi ja napsauttaa " Seuraava >».
    • Valitse seuraavassa vaiheessa kansion nimi valikosta " Aloita" napsauta " Seuraava >».
    • Päällä viimeinen askel napsauta "Asentaa".
    • Jos tietokoneellesi on asennettu aiempi versio leJOS EV3, näet varoituksen, katso kuva. Napsauta "OK" poistaaksesi edellinen versio tietokoneelta.

• • • Asennuksen jälkeen näet viimeisen ikkunan. Täällä voit valita ruudun " Käynnistä EV3SDCard-apuohjelma"käynnistä SD-kortin valmisteluapuohjelma heti, kun poistut ohjatusta toiminnosta.

Napsauta painiketta "Lopeta" valintaruudulla " Käynnistä EV3SDCard-apuohjelma» komponenttien asennuksen jälkeen leJOS EV3 tietokoneellesi tai suorita apuohjelma manuaalisesti suorittamalla tiedosto ev3sdcard.bat joka on kansiossa roskakori, sen kansion sisällä, johon asensit leJOS EV3(minulle tämä on kansio " C:\Ohjelmatiedostot\leJOS EV3\bin"). Käynnistämisen jälkeen sinun pitäisi nähdä alla olevassa kuvassa näkyvä ikkuna.

Yläkentässä sinun on valittava korttisi asemakirjain, minulle se on asema Minä:. Alla oleva kenttä osoittaa kuvatiedoston leJOS ja oletuksena sinun pitäisi olla jo rekisteröitynyt oikea tapa, katso yllä oleva kuva. Tämä tiedosto löytyy kansiosta, johon komponentit asennettiin leJOS EV3(minulla on tämä" C:\Ohjelmatiedostot\leJOS EV3"). Aivan alimmasta kentästä sinun on valittava ajonaikaisen ympäristön tiedosto Java, joka sinun on ensin ladattava sivustolta Oraakkeli täältä (varmista, että valitset Java 7 JRE, ei Java 8 SDK, ellet tietenkään aio luoda kompaktia profiilia Java 8). Lataaminen edellyttää rekisteröitymistä, jos et ole vielä tehnyt sitä.

Kun kaikki kentät on täytetty, napsauta painiketta "Luoda" ja sen jälkeen, kun ne on kopioitu SD-kortille tarvittavat tiedostot näet seuraavanlaisen viestin:

Napsauta "OK" sulje sitten ohjelmaikkuna ja poista kortti turvallisesti tietokoneesta. Aseta se sitten sammutettuun moduuliin EV3 ja kytke se päälle painamalla keskipainiketta. Sinun pitäisi nähdä logo leJOS EV3 ja kuvan muotoilun ja asennuksen edistyminen SD-kortit. Tämä kestää noin 8 minuuttia. Tämän prosessin lopussa moduuli EV3 käynnistyy uudelleen ja sinun pitäisi nähdä valikko leJOS EV3.

Myöhemmin, kun käynnistät moduulin EV3 SD-kortin kanssa leJOS EV3 lataus alkaa välittömästi leJOS EV3, ja ilman SD-korttia vakioohjelmisto latautuu LEGO.

Adobe AIR:n asentaminen tietokoneellesi

Ennen kuin asennat offline-editorin Naarmu, sinun on päivitettävä tai asennettava uusin versio tietokoneellesi Adobe AIR. En kuvaile asennusta, se on hyvin yksinkertainen. Sinun on ladattava asennusohjelma, suoritettava se, vastattava muutamaan kysymykseen ja odotettava asennuksen valmistumista.

Lataa ja asenna nyt uusin versio offline-editorista tietokoneellesi Raaputus 2(Kirjoitushetkellä tämä on versio 437, tiedosto Scratch-437.exe). Asennusohjelmassa on hyvin vähän parametreja, katso kuva. Poista valinta " Käynnistä sovellus asennuksen jälkeen" ja napsauta " Jatkaa».

Asennuksen jälkeen näet seuraavan viestin, katso kuva. Napsauta " Valmis».

ev3-scratch-helper-app -sovelluksen asentaminen tietokoneellesi

Seuraava asia on asentaa avustajasovellus ev3-scratch-helper-sovellus tietokoneellesi, mikä mahdollistaa vuorovaikutuksen Scratch moduulin kanssa EV3(lue assistentin hakemuksista Scratch voi). Asennus voidaan tehdä kahdella tavalla:

1. 1. Jos olet asentanut tietokoneellesi git sitten voit kloonata projektin suorittamalla komennon " git-klooni https://github.com/koen-dejonghe/ev3-scratch-helper-app.git" Tämä menetelmä on parempi, mutta jos et tiedä mitä git eli toinen tapa.
   2. Lataa ja pura zip-arkisto projektin kanssa (valitsin tämän vaihtoehdon). Kansio ev3-scratch-helper-app-master zip-arkiston sisällä purin sen levylle C:.

Kansiossa "naarmu" asennuskansiosta löydät tiedoston " ev3-helper-app.s2e"englanniksi ja tiedostoille" ev3-helper-app-NL.s2e» hollannin kielet kansioissa "en" Ja "nl". Jos haluat käyttää venäjää, voit kääntää tiedoston itse " ev3-helper-app.s2e"(tiedoston koodaus d.b. UTF-8) tai ota tiedosto" ev3-helper-app-RU.s2e"minun käännöksen kanssa (tiedosto" ev3-helper-app-RU.s2e"tallenna samalla tavalla kuin englannin ja hollannin versiot: tee kansio" ru\extensions"ja tallenna se sinne). Valitettavasti voit kääntää vain lohkojen nimet, mutta et arvoja, muuten sovellus ev3-scratch-helper-sovellus ei toimi. Ne. moottoreiden ja antureiden nimet pysyvät englanninkielisinä (moottoreille tämä on "Suuri" Ja "Keskitaso" antureille - "Väri", "Etäisyys" Ja "Kosketa" jne.).

Sovelluskansiosta löydät tiedoston " application.properties» asetuksilla. Muuta asetuksia tarvittaessa. Kiinteistöjen nimet puhuvat puolestaan, joten en kuvaile niitä tässä. Varmista muuttamisen jälkeen, että ominaisuuden arvo on " server.port"tiedostossa" application.properties"on yhtä suuri kuin muuttujan arvo" laajennusportti"tiedostossa" ev3-helper-app.s2e"tai" ev3-helper-app-RU.s2e", riippuen siitä, mitä kielitiedostoa käytät.

Käynnistetään ev3-scratch-helper-sovellus

Ennen kuin aloitat editorin Raaputus 2 sovelluksen pitäisi aina olla käynnissä ev3-scratch-helper-sovellus. Suorita se seuraavasti:

1. 1. Käynnistä konsoli-ikkuna ja vaihda nykyinen kansio kansioon, johon sovellus on asennettu ev3-scratch-helper-sovellus. Minulla on tämä kansio" C:\ev3-scratch-helper-app", joten kutsuin komennon" cd C:\ev3-scratch-helper-app».
   2. Suorita komento " gradlew.bat bootRun" Kun käynnistät sen ensimmäisen kerran, tarvittavat kirjastot ladataan ja asennetaan tietokoneellesi, joten varmista, että tietokoneesi on yhteydessä Internetiin. Ensimmäinen käynnistys kestää kauan, ole kärsivällinen.

Kun sovellus käynnistyy, näet seuraavankaltaisia ​​viestejä konsolissa:

2015-08-06 09:15:28.699 INFO 10236 --- s.b.c.e.t.TomcatEmbeddedServletContainer: Tomcat aloitettu portilla/porteilla: 4321/http 2015-08-06 09:15:2015-08-69 sovellus. Sovellus aloitettiin 13,411 sekunnissa (JVM käynnissä 15,025)

Myöhempiä julkaisuja varten voit mukavuuden vuoksi luoda pikakuvakkeen esimerkiksi työpöydälle. Tältä pikakuvakkeen ominaisuudet näyttävät asennettu sovellus kansiossa" C:\ev3-scratch-helper-app»:

Sovellusta käynnistettäessä ev3-scratch-helper-sovellus muodostaa yhteyden ensimmäiseen saatavilla olevaan moduuliin EV3 verkossa. Jos moduulia ei havaita, sovellus odottaa sellaisen ilmestymistä.

Scratch 2:n offline-editorin ensimmäinen julkaisu

Muokkausohjelman käynnistämisen jälkeen Raaputus 2 ensimmäistä kertaa (sinulla täytyy olla etiketti " Raaputus 2» työpöydällä), haluat ehkä vaihtaa kielen venäjäksi. Kielen valinta tehdään maapallolla varustetusta valikosta, katso kuva.

EV3-ohjelmalohkojen lisääminen Scratch 2 -editoriin

Käynnistämisen jälkeen uusi tyhjä projekti luodaan automaattisesti. Nyt tätä projektia varten sinun on tuotava lohkoja EV3, tehdäksesi tämän pitämällä näppäintä painettuna "Siirtää" klikkaa valikkoa" Tiedosto -> Tuo kokeellinen HTTP-laajennus" ja valitse tiedosto ev3-helper-app.s2e tai ev3-helper-app-RU.s2e, valitsemasi kielen mukaan. valitsin tiedoston" C:\ev3-scratch-helper-app-master\scratch\ru\extensions\ev3-helper-app-RU.s2e" Tämä menettely on suoritettava kerran jokaista uutta projektia varten.

Avaa sen jälkeen " Käsikirjoitukset» klikkaa « Muut lohkot» ja varmista, että lohkomme näkyvät täällä. On suositeltavaa tarkistaa lohkojen olemassaolo joka kerta, kun olet avannut aiemmin tallennetun projektin. Vihreä ympyrä nimen oikealla puolella " EV3HelperApp" tarkoittaa, että sovellus v3-scratch-helper-app on käynnissä. Jos ympyrä on punainen, se tarkoittaa, että sovellus v3-scratch-helper-app ei ole käynnissä ja pitää ajaa.

EV3 Brickin liittäminen tietokoneeseen

Yhdistä moduuli EV3 voit käyttää tietokonettasi kahdella tavalla: kautta Bluetooth tai WiFi.

Yhteyden muodostaminen kautta WiFi sinulla on oltava USB WiFi sovitin. leJOS EV3 tukee piirisarjoilla varustettuja sovittimia Atheros ATH9K Ja Realtex 8192cu. EV3 Brick -kehittäjien testaama sovittimilla NetGear WNA1100 Ja EDIMAX EW-7811Un, mutta muita sovittimia voidaan tukea, jos ne käyttävät jotakin luetelluista piirisarjoista. Tässä en harkitse yhteyden muodostamista kautta WiFi koska Kaikilla ei ole oikeaa adapteria. Mutta jos olet kiinnostunut tällaisesta yhteydestä, voit selvittää, kuinka tämä tehdään virallisesta lähteestä.

Yhteyden muodostaminen kautta Bluetooth moduulit on ensin kytkettävä toisiinsa EV3 ja tietokone ja tee sitten henkilökohtainen bluetooth verkko(PANOROIDA).

EV3 Brick kytketään tietokoneeseen vain kerran paria kohden. EV3-moduuli - tietokone»:

1. Päävalikon EV3 Brickissä leJOS EV3 etsi valikkokohta "Bluetooth" ja mene sisään painamalla EV3 Brickin keskipainiketta. Jos näet merkinnän " Näkyvyys päällä", sitten kaikki on kunnossa: moduulin näkyvyys on päällä. Jos näet merkinnän " Näkyvyys pois päältä", etsi sitten valikkokohta "Näkyvyys"(silmän kuvalla) ja paina moduulin keskipainiketta EV3 kahdesti näkyvyyden mahdollistamiseksi (tunnisteen pitäisi muuttua " Näkyvyys päällä»).
2. Avaa tietokoneellasi Ohjauspaneeli -> Laitteisto ja äänet -> Laitteet ja tulostimet" Näet luettelon tietokoneeseesi liitetyistä laitteista.

3. Varmista Bluetooth tietokone on päällä ja napsauta yläreunassa olevaa painiketta Laitteen lisääminen" Näyttöön tulee valintaikkuna, jossa moduulin pitäisi ilmestyä hetken kuluttua EV3. Napsauta sitä ja napsauta sitten " Seuraavaksi».

4. Seuraavassa vaiheessa näet yhteysvaihtoehdon. Napsauta toista vaihtoehtoa ja syötä PIN-koodi 1234 .

Kun EV3 Brick ja tietokone on liitetty toisiinsa, voit Bluetooth henkilökohtainen verkko (PANOROIDA) (verkkoyhteys PANOROIDA sinun on tehtävä joka kerta, kun käynnistät EV3 Brickin):

1. 1. Avaa " Ohjauspaneeli -> Verkko ja Internet -> Verkko- ja jakamiskeskus jaettu pääsy "ja napsauta" Sovittimen asetusten muuttaminen» ikkunan vasemmassa ruudussa.
   2. Sinun pitäisi nähdä täällä" Verkkoyhteys Bluetooth"punaisella ristillä. Napsauta tätä kuvaketta kerran valitaksesi sen.
   3. Napsauta yläreunassa olevaa painiketta Näytä verkkolaitteet Bluetooth».
   4. Hetken kuluttua näet yhden tai useamman tukiaseman ponnahdusikkunassa. Napsauta tästä laitteestamme " EV3" valitaksesi sen ja napsauta valikkokohtaa " Yhdistä kautta -> Access Point».

EV3-robotin ohjelmointi Scratch 2 Editorissa

Kun ohjelmoit robotteja EV3 editorin avulla Scratch ja laajennukset ev3-scratch-helper-sovellus sinun on muistettava, että ennen moottoreiden ja antureiden käyttöä ne on kytkettävä lohkoilla " Liitä moottori porttiin"ja" Liitä anturi porttiin» (« Liitä moottori porttiin"ja" Liitä anturi porttiin", kun käytetään lohkojen englanninkielistä versiota). Anturit poistetaan käytöstä käyttämällä " Sulje kaikki portit» (« Sulje kaikki portit"englanninkielinen versio).

Hallitse mitä sovelluksessa tapahtuu ev3-scratch-helper-sovellus voit katsoa viestejä konsolissa.

Voit tarkistaa, olemmeko määrittäneet kaiken oikein kokoamalla yksinkertaisen kärryn, esimerkiksi tavallisen ajoalustan, ja kirjoittamalla sille yksinkertaisin ohjelma V Raaputus 2. Voit nähdä esimerkkejä kansioista " doc"ja" scratch\en\demos» ohjelman asennuskansiossa ev3-scratch-helper-sovellus. Demo-ohjelmia avattaessa Raaputus 2 tarkista, onko lohkoja EV3, kuten edellä kohdassa "" on kuvattu.

Ohjeet vakiokäyttötason kokoamiseen löytyvät täältä:

• • • Kun napsautat kolmiota, moottorit ja etäisyysanturi yhdistetään, ja kolmio muuttuu vihreäksi. Kuten näet, moottoreiden nopeus ja anturin etäisyys näyttävät nyt merkityksellisiä arvoja nollan sijaan.

• • • Nyt voit painaa tietokoneen välilyöntiä ja robotti liikkuu eteenpäin, kunnes eteen tulee este alle 50 cm:n etäisyydelle Kun robotti havaitsee esteen, se pysähtyy.
    • Kun olet saanut tarpeeksesi robotin kanssa leikkimisestä, voit klikata kolmiota uudelleen. Tämä sulkee kaikki portit ja robotti muuttuu jälleen alustamattomaksi ja kolmio muuttuu harmaaksi.

Liitän artikkeliin kuvassa näkyvän ohjelmatiedoston:

Bottom line

Tästä artikkelista opit määrittämään offline-editorin Raaputus 2 robottien ohjelmointiin LEGO Mindstorms EV3 ja opit myös aloittamaan ohjelmoinnin sen avulla. Valitettavasti ohjelmoinnin tapauksessa Raaputus 2 moduuli EV3 on aina liitettävä tietokoneeseen kautta Bluetooth tai WiFi, eli se ei ole itsenäinen. Vaikka täällä on mukavia bonuksia - robottia voidaan ohjata tietokoneelta, esimerkiksi pyörillä olevaa robottia voidaan ohjata nuolinäppäimillä tai W-, A-, S- ja D-näppäimillä. Joten kokeile, kokeile ja kirjoita jos jotain ei ole selvää.

Hei. Artikkeleissani haluan esitellä sinulle LEGO NXT Mindstorms 2.0 -mikrotietokoneen ohjelmoinnin perusteet. Sovellusten kehittämiseen käytän Microsoft Robotics Developer Studio 4 (MRDS 4) ja National Instruments LabVIEW (NI LabVIEW) alustoja. Mobiilirobottien automaattisen ja automatisoidun ohjauksen tehtävät tarkastellaan ja toteutetaan. Siirrymme yksinkertaisesta monimutkaiseen.

Odotan lukijoiden kysymyksiä ja kommentteja.

Miksi MRDS 4 ja NI LabVIEW alustat? Näin kävi historiallisesti. Yliopistossa opiskellessani tehtävänä oli kehittää koulutuskursseja näiden alustojen avulla. Lisäksi alustat ovat melko helppoja oppia ja niitä käyttämällä voi kirjoittaa ohjelman suoraan robotin ohjaamiseen, käyttöliittymän kehittämiseen ja testaamiseen virtuaaliympäristössä (MRDS 4:n tapauksessa).

Kuka näitä sinun oppituntejasi edes tarvitsee, Internetissä on jo paljon robotiikkaprojekteja! Tällä yhdistelmällä (NXT+MRDS 4/NI LabVIEW) ei ole käytännössä yhtään opetusartikkelia, enimmäkseen käytetään alkuperäistä ohjelmointiympäristöä ja kaikki siinä on täysin triviaalia. Kaikki, jotka ovat kiinnostuneita robotiikasta, ohjelmoinnista ja joilla on NXT-setti (ja niitä on melko vähän), kaikenikäisille yleisöille.

Graafiset ohjelmointikielet ovat pahoja, ja niillä ohjelmoijat ovat harhaoppisia! Graafisilla ohjelmointikielillä, joita ovat MRDS 4 ja NI LabVIEW, on epäilemättä haittapuolensa esimerkiksi keskittyminen kapeisiin tehtäviin, mutta silti toiminnallisuudessa ne eivät ole paljon huonompia kuin tekstikielet, varsinkin kun NI LabVIEW kehitettiin alun perin helppokäyttöiseksi. oppia kieltä tieteellisten ja teknisiä ongelmia, tätä varten se sisältää monia tarvittavia kirjastoja ja työkaluja. Siksi nämä graafiset kielet ovat sopivimpia ongelmien ratkaisemiseen. Ja sinun ei tarvitse polttaa meitä roviolla tämän vuoksi.

Kaikki tämä näyttää lapselliselta eikä ollenkaan vakavalta! Kun tehtävänä on toteuttaa algoritmeja, opettaa ohjelmoinnin, robotiikan, reaaliaikaisten järjestelmien perusteet ja periaatteet syventymättä piireihin ja protokolliin, niin tämä on erittäin sopiva työkalu, vaikkakaan ei halpa (koskee NXT-sarjaa). Vaikka Arduino-pohjaiset sarjat ovat varsin sopivia samoihin tarkoituksiin, tämä ohjain ei ole läheskään yhteensopiva MRDS 4:n ja NI LabVIEW:n kanssa, ja näillä alustoilla on oma viehätyksensä.

Käytettävät teknologiat ovat rappeutuvien kapitalististen maiden tuotteita, ja kirjoittaja on kansan vihollinen ja länsimaisten salaliittolaisten rikoskumppani! Valitettavasti useimmat tekniikat elektroniikan ja tietokonetekniikka

Olen kotoisin lännestä, olen erittäin iloinen, jos he osoittavat minulle samanlaisia ​​alkuperäisen kotimaisen tuotannon tekniikoita. Sillä välin käytämme sitä mitä meillä on. Eikä tästä tarvitse ilmoittaa erityispalveluille ja pitää kaunaa minulle.

, tarkoitamme joukkoa erilaisia ​​työkaluja, esimerkiksi VPL-kieltä MRDS:ssä sekä sovelluksen ajonaikaista ympäristöä, ts. Sovelluksia ei käännetä suoraan suoritettaviksi (*.exe) tiedostoiksi. Vuonna 2006 Microsoft ilmoitti perustavansa alustan(lisätietoja Wikipedian artikkelissa). MRDS on Windows-pohjainen sovelluskehitysympäristö robotiikkaan ja simulointiin. Tällä hetkellä nykyinen versio on Microsoft Robotics Developer Studio 4. Ominaisuuksia: graafinen ohjelmointikieli VPL, web- ja Windows-pohjaiset rajapinnat, VSE-simulaatioympäristö, yksinkertaistettu pääsy antureille, robotin mikro-ohjain ja toimilaitteet, tuki C#-ohjelmointiin kieli, kirjastot monisäikeiseen ohjelmointiin ja CCR- ja DSS-sovellusten hajautettuun suorittamiseen, tuki monille robottialustoille (Eddie, Boe - Bot, CoroBot, iRobot, LEGO NXT jne.).

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) on kehitysympäristö ja alusta National Instrumentsin graafisella ohjelmointikielellä "G" luotujen ohjelmien suorittamiseen (katso lisätietoja Wikipedia-artikkelista). LabVIEW:ää käytetään tiedonkeruu- ja käsittelyjärjestelmissä sekä teknisten kohteiden ja teknisten prosessien hallintaan. Ideologisesti LabVIEW on hyvin lähellä SCADA-järjestelmiä, mutta toisin kuin ne, se keskittyy enemmän ongelmien ratkaisemiseen ei niinkään automatisoitujen prosessinohjausjärjestelmien (automatisoitujen prosessinohjausjärjestelmien) alalla, vaan ASNI:n ( automatisoidut järjestelmät tieteellinen tutkimus). LabVIEW:ssä käytetty graafinen ohjelmointikieli "G" perustuu tiedonkulkuarkkitehtuuriin. Tällaisten kielten operaattoreiden suoritusjärjestystä ei määrää niiden esiintymisjärjestys (kuten pakollisissa ohjelmointikielissä), vaan tietojen läsnäolo näiden operaattoreiden tuloissa. Operaattorit, jotka eivät liity tietoihin, suoritetaan rinnakkain satunnaisessa järjestyksessä. LabVIEW-ohjelmaa kutsutaan virtuaaliseksi instrumentiksi (englanniksi: Virtual Instrument) ja se koostuu kahdesta osasta:

• lohkokaavio, joka kuvaa virtuaalisen instrumentin logiikkaa;
• etupaneeli, joka kuvaa virtuaalisen instrumentin käyttöliittymää.

Pikakatsaus LEGO NXT Mindstorms 2.0 -sarjaan.

• 32-bittinen AVR7-mikro-ohjain 256 kt FLASH-muistilla ja 64 kt RAM-muistilla;
• 8-bittinen AVR-mikro-ohjain, jossa on 4 KB FLASH-muisti ja 512 tavua RAM-muistia;
• Bluetooth V 2.0 -radiomoduuli;
• USB-portti;
• 3 liitintä servojen kytkemiseen;
• 4 liitintä antureiden kytkemiseen;
• LCD-näyttö, jonka resoluutio on 99x63 pikseliä;
• puhuja;
• liitin 6 AA-paristolle.

• ultraääni-anturi;
• kaksi kosketusanturia (kosketusanturia);
• värintunnistusanturi.

Ja tietysti sarja sisältää erilaisia ​​LEGO Technic -muotoisia LEGO-osia, joista toimilaitteet ja tukirakenne kootaan.

Kirjoitamme ensimmäistä hakemusta.

Asennamme ensin MRDS 4- ja NI LabVIEW -alustat, MRDS 4:n tapauksessa asennus tulee suorittaa kansioon, jonka polku ei ole kyrillinen (venäläisiä kirjaimia); tili Myös käyttäjänimen tulee koostua vain latinalaisista kirjaimista.

1. MRDS 4 -alusta.

1. Perustoiminnot – sisältää peruslohkot, jotka toteuttavat operaattorit, kuten vakio, muuttuja, ehto jne.;
2. Palvelut – sisältää lohkoja, jotka tarjoavat pääsyn MRDS-alustan toimintoihin, esimerkiksi lohkoja vuorovaikutukseen minkä tahansa robotin laitteistokomponentin kanssa tai lohkoja valintaikkunan kutsumiseksi;
3. Projekti – yhdistää projektiin sisältyvät kaaviot sekä erilaiset asetustiedostot;
4. Ominaisuudet – sisältää valitun lohkon ominaisuudet;
5. Kaaviot-ikkuna – sisältää suoraan kaavion ( lähdekoodi) sovelluksia.

Kuva 3 - VPL-ohjelmointiympäristö

Suoritetaan seuraava toimintosarja:

2. NI LabVIEW -alusta.

Käytämme Block Diagram -ikkunaa. Suoritetaan seuraavat vaiheet:

Jatkaa

• Olemme käyneet läpi ohjelmistoalustoja NXT-mikrotietokoneen sovellusten kehittämiseen.
• Kävimme läpi MRDS 4- ja NI LabVIEW -alustojen sovelluskehityksen perusperiaatteet.
• Tutustuimme ympäristön käyttöliittymään.

• NXT-mikrotietokoneen ohjelmointi LabVIEW:ssä - Lidiya Beliovskaya, Alexander Beliovsky,
• Microsoft Robotics Developer Studio. Robotin ohjausalgoritmien ohjelmointi - Vasily Gai.

Toisella oppitunnilla tutustumme ohjelmointiympäristöön ja tutkimme yksityiskohtaisesti komentoja, jotka määrittävät ensimmäisellä oppitunnilla kootun robottikärrymme liikkeen. Käynnistetään siis Lego mindstorms EV3 -ohjelmointiympäristö, ladataan aiemmin luotu lessons.ev3-projektimme ja lisätään se projektiin uusi ohjelma- oppitunti-2-1. Voit lisätä ohjelman kahdella tavalla:

• Valitse joukkue "Tiedosto" - "Lisää ohjelma" (Ctrl+N).
• Napsauta "+" ohjelmat-välilehdellä.

Riisi. 1

2.1. Ohjelmointipaletit ja ohjelmalohkot

Käännetään nyt huomiomme ohjelmointiympäristön alaosaan. Ensimmäisen oppitunnin materiaalista tiedämme jo, että tässä on robotin ohjelmointikomennot. Kehittäjät käyttivät alkuperäistä tekniikkaa ja ryhmiteltyään ohjelmalohkot antoivat jokaiselle ryhmälle oman värinsä, kutsuen ryhmiä paleteiksi.

Vihreä paletti on nimeltään: "toiminta":

Riisi. 2

Tämä paletti sisältää ohjelmistolohkot moottoreiden ohjaamiseen, näyttölohkon ja ohjauslohkon moduulin tilan ilmaisimelle. Nyt alamme tutkia näitä ohjelmalohkoja.

2.2. Vihreä paletti - toimintalohkot

Vihreän paletin ensimmäinen ohjelmalohko on suunniteltu ohjaamaan keskikokoista moottoria, toinen lohko ohjaa suurta moottoria. Koska näiden lohkojen parametrit ovat identtiset, harkitaan asetusta lohkon - suuren moottorin - esimerkillä.

Riisi. 3

varten oikeat asetukset suuren moottorin ohjausyksikkö meidän on:

1. Valitse portti, johon moottori on kytketty (A, B, C tai D) (Kuva 3, kohta 1)
2. Valitse moottorin toimintatila (Kuva 3, kohta 2)
3. Konfiguroi valitun tilan parametrit (Kuva 3 kohta 3)

Miten tilat eroavat toisistaan? Tila: "Kytke päälle" käynnistää moottorin kanssa annettu parametri "Voima" ja sen jälkeen ohjaus siirretään ohjelman seuraavaan ohjelmalohkoon. Moottori jatkaa pyörimistään, kunnes seuraava lohko pysäyttää sen "iso moottori" hallinnon kanssa "Sammuta" tai seuraava lohko "iso moottori" ei sisällä muita suoritusparametreja. tila "Ota käyttöön muutaman sekunnin ajan" käynnistää suuren moottorin asetetulla teholla tietyn sekuntimäärän ajaksi, ja vasta ajan kuluttua moottori pysähtyy ja ohjelman ohjaus siirtyy seuraavaan ohjelmalohkoon. Moottori käyttäytyy samalla tavalla tiloissa "Kytke päälle asteiden lukumäärän mukaan" Ja "Ota käyttöön kierrosten lukumäärän mukaan": vasta kun moottorin asetettu kierto on suoritettu loppuun, se pysähtyy ja ohjelman ohjaus siirtyy seuraavaan lauseeseen.

Tehoparametri (kuvassa 3 teho on asetettu arvoon 75) voi saada arvot välillä -100 - 100. Positiiviset tehoarvot asettavat moottorin pyörimään myötäpäivään, negatiiviset arvot asettavat moottorin pyörimään vastapäivään. Tehoarvolla 0 moottori ei pyöri, mitä "korkeampi" tehoarvo on, sitä nopeammin moottori pyörii.

Tehoparametri määritetään vain kokonaislukuina: sekunnit, asteet, kierrokset voivat ottaa arvoja desimaaliluvulla. Muista kuitenkin, että moottorin pienin pyörimisaste on yksi aste.

Erityisesti tulee mainita parametri "Jarru lopussa". Tämä parametri, jos se on asetettu "Jarru" saa moottorin hidastumaan komennon suorittamisen jälkeen, ja jos se on asetettu "Ylikulku", niin moottori pyörii hitaudella, kunnes se pysähtyy.

Seuraavat kaksi ohjelmalohkoa "Ohjaus" ja toteuttaa kahden suuren moottorin ohjaus. Oletuksena vasen iso moottori on kytketty porttiin "IN", ja oikea - satamaan "KANSSA". Mutta voit muuttaa liitäntäportteja yksikön asetuksissa suunnittelusi vaatimusten mukaisesti ( Riisi. 4 pos. 1).

Riisi. 4

Parametri "Ohjaus" (Riisi. 4 pos. 2) voi saada arvot välillä -100 - 100. Parametrin negatiiviset arvot saavat robotin kääntymään vasemmalle, arvo 0 saa robotin liikkumaan suoraan ja positiiviset arvot saavat robotin kääntymään oikealle. Numeerisen parametrin yläpuolella oleva nuoli muuttaa suuntausta riippuen arvosta, mikä osoittaa robotin liikesuunnan ( Riisi. 5).

Riisi. 5

Ohjelmalohko "itsenäinen moottorin ohjaus" näyttää ohjelmistolohkolta "Ohjaus". Se ohjaa myös kahta suurta moottoria, mutta sen sijaan "Ohjaus" on mahdollista ohjata itsenäisesti kunkin moottorin tehoa. Saman parametrin arvolla "Voima" vasemmalla ja oikealla moottorilla robotti liikkuu suorassa linjassa. Jos käytät negatiivista tehoarvoa yhteen moottoriin (esimerkiksi -50) ja positiivista arvoa toiseen (esimerkiksi 50), robotti kääntyy paikalleen ( Riisi. 6).

Riisi. 6

Näiden lohkojen toimintatilat ovat samanlaisia ​​kuin yhden moottorin ohjausyksikön tilat, joten ne eivät vaadi lisäselvityksiä...

2.3. Suoraviivainen liike, käännökset, kääntyminen ja pysähtyminen

Joten nyt voimme kirjoittaa ohjelman robotille liikkumaan mitä tahansa reittiä pitkin.

Tehtävä 1: Aja suoraan eteenpäin 4 moottorin kierrosta. Kääntyä ympäri. Aja 720 astetta.

Ratkaisu ( Riisi. 7):

1. Aja 4 kierrosta eteenpäin käyttämällä "Steering"-ohjelmistolohkoa.
2. Käänny paikan päällä ”Independent Motor Control” -ohjelmistolohkon avulla (astearvo on valittava kokeellisesti).
3. Aja eteenpäin 720 astetta käyttämällä "Steering"-ohjelmistolohkoa.

Huomautus: Miksi minun piti valita astearvo kääntäessäni? lohko 2?. Eikö olekin 360 astetta - haluttu arvo? Ei, jos asetamme parametrin arvon "Asteet" yhtäläinen 360 , pakotamme siten robottimme vasemman ja oikean moottorin akselit pyörimään vaaditulla määrällä. Kulma, jossa robotti kääntyy akselinsa ympäri, riippuu pyörien koosta (halkaisijasta) ja niiden välisestä etäisyydestä. Päällä Riisi. 7 parametrin arvo "Asteet" on yhtä suuri 385 . Tämä arvo mahdollistaa ohjeiden mukaan kootun robotin pieni robotti 45544 kääntyä akselinsa ympäri. Jos sinulla on erilainen robotti, sinun on valittava eri arvo. Löytyykö tämä arvo matemaattisesti? Se on mahdollista, mutta puhumme tästä myöhemmin.

Riisi. 7

Tehtävä 2: Aseta este (tölkki, kuutio, pieni laatikko) tasaiselle pinnalle ja merkitse robotin aloituspiste. Luo projektiin uusi ohjelma: oppitunti-2-2, jonka avulla robotti voi ajaa esteen ympäri ja palata lähtöpisteeseen.

Kuinka monta ohjelmistolohkoa olet käyttänyt? Jaa onnistumisesi oppitunnin kommenteissa...

2.4. Näyttö, ääni, moduulin tilan ilmaisin

Ohjelmalohko "näyttö" Mahdollistaa tekstin tai graafisen tiedon näyttämisen EV3 Brickin LCD-näytöllä. Mitä käytännön sovellusta tällä voisi olla? Ensinnäkin ohjelman ohjelmointi- ja virheenkorjausvaiheessa voit näyttää nykyiset anturin lukemat robotin ollessa toiminnassa. Toiseksi voit näyttää ohjelman suorittamisen välivaiheiden nimet. Kolmanneksi, avulla graafisia kuvia Voit "animoida" robotin näytön esimerkiksi animaatiolla.

Riisi. 8

Ohjelmalohko "näyttö" on neljä toimintatilaa: tila "Teksti" voit näyttää tekstimerkkijonon näytöllä, tila "Muodot" voit näyttää yhden neljästä geometrisestä muodosta näytöllä (suora viiva, ympyrä, suorakulmio, piste), tila "Kuva" voi näyttää yhden kuvan näytöllä. Voit valita kuvan runsaasta kuvakokoelmasta tai piirtää oman kuvanmuokkausohjelmalla. tila "Palauta asetusikkuna" Palauttaa EV3 Brick -näytön vakiotietonäyttöön, joka näytetään ohjelman ollessa käynnissä.

Riisi. 9

Katsotaanpa ohjelmalohkon parametreja "näyttö" tilassa "Teksti" (Kuva 9, kohta 1). Näytöllä näytettäväksi tarkoitettu merkkijono syötetään erityiseen kenttään (Kuva 9, kohta 2). Valitettavasti voit kirjoittaa vain latinalaisia ​​kirjaimia, numeroita ja välimerkkejä tekstinsyöttökenttään. Jos tila "Tyhjennä näyttö" asetettu arvoon "Totta", näyttö tyhjennetään ennen tietojen näyttämistä. Siksi, jos sinun on yhdistettävä nykyinen lähtö näytöllä jo oleviin tietoihin, aseta tämä tila kohtaan "Valhe". Tilat "X" Ja "Y" määrittää näytön pisteen, josta tiedonanto alkaa. EV3 Brick -näyttö on 178 pikseliä (pistettä) leveä ja 128 pikseliä korkea. tila "X" voi ottaa arvot välillä 0 - 177, mode "Y" voi ottaa arvoja välillä 0 - 127. Vasemmassa yläkulmassa on koordinaatit (0, 0), oikeassa alakulmassa (177, 127)

Riisi. 10

Kun määrität ohjelmalohkon "näyttö" voit ottaa esikatselutilan käyttöön (Kuva 9, kohta 3) ja arvioida visuaalisesti tiedon tulostusasetusten tulos.

tilassa "Muodot" (kuva 11, kohta 1) ohjelmalohkon asetukset vaihtelevat kuvion tyypin mukaan. Joten, kun näytät ympyrän, sinun on määritettävä koordinaatit "X" Ja "Y" ympyrän keskipiste sekä arvo "Säde". Parametri "Täytä" (kuva 11, kohta 2) on vastuussa siitä, että joko kuvion ääriviivat näytetään tai hahmon sisäinen alue täytetään parametrissa määritetyllä värillä "Väri" (kuva 11, kohta 3).

Riisi. 11

Suoran viivan näyttämiseksi sinun on määritettävä kahden koordinaatit äärimmäisiä kohtia, joiden välissä on suora viiva.

Riisi. 12

Suorakulmion näyttämiseksi sinun on määritettävä koordinaatit "X" Ja "Y" suorakulmion vasen yläkulma sekä sen "Leveys" Ja "Korkeus".

Riisi. 13

Pisteen näyttäminen on helpoin tapa! Ilmoita vain sen koordinaatit "X" Ja "Y".

tila "Kuva", luultavasti mielenkiintoisin ja eniten käytetty tila. Sen avulla voit näyttää kuvia näytöllä. Ohjelmointiympäristö sisältää valtavan kuvakirjaston kategorioiden mukaan lajiteltuina. Olemassa olevien kuvien lisäksi voit aina luoda oman piirustuksen ja tuoda sen näytölle lisäämällä sen projektiin. ("Ohjelmointiympäristön päävalikko" - "Työkalut" - "Kuvaeditori"). Kun luot kuvaasi, voit näyttää myös venäjän aakkosten merkkejä.

Riisi. 14

Kuten näette, ohjelmointiympäristö pitää erittäin tärkeänä tietojen näyttämistä EV3:n pääruudulla. Katsotaanpa seuraavaa tärkeää ohjelmalohkoa "Ääni". Tämän lohkon avulla voimme toistaa äänitiedostoja, mielivaltaisen keston ja taajuuden ääniä sekä nuotteja EV3-lohkon sisäänrakennettuun kaiuttimeen. Katsotaanpa ohjelmalohkon asetuksia tilassa "Play Tone" (Kuva 15). Tässä tilassa sinun on asetettava "Taajuus" sävyjä (Kuva 15, kohta 1), "Kesto"ääni sekunneissa (Kuva 15, kohta 2), sekä äänenvoimakkuus (Kuva 15, kohta 3).

Riisi. 15

tilassa "Soita muistiinpano"äänitaajuuden sijaan sinun on valittava nuotti päällä virtuaalinen näppäimistö ja aseta myös äänen kesto ja äänenvoimakkuus (Kuva 16).

Riisi. 16

tilassa "Toista tiedosto" voit valita yhden äänitiedostoista kirjastosta (Kuva 17, kohta 1) tai kytkemällä mikrofoni tietokoneeseen Sound Editorin avulla ("Ohjelmointiympäristön päävalikko" - "Työkalut" - "Äänieditori") nauhoita omasi äänitiedosto ja sisällytä se projektiin.

Riisi. 17

Katsotaanpa parametria erikseen "Toistotyyppi" (kuva 17 kohta 2), yhteinen kaikille ohjelmalohkon tiloille "Ääni". Jos tämä parametri on asetettu arvoon "Odota valmistumista", ohjaus siirtyy seuraavaan ohjelmalohkoon vasta, kun ääni tai äänitiedosto on toistettu kokonaan. Jos asetat jommankumman seuraavista kahdesta arvosta, ääni alkaa soida ja ohjelman ohjaus siirtyy seuraavaan ohjelmalohkoon, vain ääni tai äänitiedosto toistetaan kerran tai toistetaan, kunnes toinen ohjelmalohko pysäyttää sen "Ääni".

Meidän on vain tutustuttava vihreän paletin viimeiseen ohjelmalohkoon - lohkoon. EV3-moduulin ohjauspainikkeiden ympärille on asennettu väriosoitin, joka voi hehkua jollakin kolmesta väristä: vihreä, oranssi tai punainen. Vastaava tila on vastuussa värinäytön kytkemisestä päälle ja pois (Kuva 18, kohta 1). Parametri "Väri" määrittää merkinnän värisuunnittelun (Kuva 18, kohta 2). Parametri "Impulssi" vastaa värin ilmaisun vilkkumistilan kytkemisestä päälle/pois (Kuva 18, kohta 3). Kuinka voit käyttää värimerkintää? Voit esimerkiksi käyttää erilaisia ​​värisignaaleja robotin eri toimintatiloissa. Tämä auttaa meitä ymmärtämään, suoritetaanko ohjelma suunnitellulla tavalla.

Riisi. 18

Laitetaan tämä tieto käytäntöön ja väritellään vähän tehtävän 1 ohjelmaa.

Tehtävä 3:

1. Toista signaali "Aloita"
2. Ota käyttöön vihreä vilkkumaton värinäyttö
3. "Eteenpäin"
4. Aja suoraan eteenpäin 4 moottorin kierrosta.
5. Ota käyttöön oranssi vilkkuva värin ilmaisu
6. Kääntyä ympäri
7. Ota käyttöön vihreä vilkkuva värin ilmaisu
8. Näytä kuva näytöllä "Taaksepäin"
9. Aja 720 astetta
10. Toista signaali "Stop"

Yritä ratkaista ongelma 3 itse katsomatta ratkaisua! Onnea!

"Toiminnot" -paneelin ohjelmalohkoja käsiteltiin katsauksen aiemmissa osissa, ja tässä artikkelissa puhun "Operator Management" -välilehden lohkoista.

Nämä lohkot voidaan esittää ohjelman "säätelijöinä": ne määräävät pysähtymään ja jatkamaan ohjelman liikettä, siirtymään seuraavaan haaraan tai kulkemaan ympyrää.

NXT:hen verrattuna lisättiin 2 uutta lohkoa:

• Alku - NXT:ssä ohjelman alku oli yhtenäinen ja asetettiin heti, kun ohjelma avattiin.
• Jakson keskeyttäminen - NXT:ssä ei yksinkertaisesti ollut tällaista lohkoa. Jos oli tarpeen toteuttaa samanlainen toiminnallisuus, jouduimme käyttämään muuttujia.

• Aloita
• Odotus
• Kytkin
• Syklin keskeyttäminen

Olet ehkä huomannut, että kaikkien EV3-ohjelmien ensimmäinen lohko on vihreällä nuolella varustettu lohko. Tämä lohko on "Aloita". Yksikään ohjelma ei pärjää ilman sitä - tästä alkaa komennon suoritus. Jos et laita "Aloita" lohkosarjan eteen, tällaista ohjelmaa ei suoriteta.
Esimerkiksi alla esitetyn ohjelman mukaan robotti pyörii akselin ympäri (ylempi toimintosarja suoritetaan), mutta ei toista äänitiedostoja ja sytytä painikkeita (alempi sekvenssi ilman "Start"-lohkoa on ei aktiivinen):

EV3 tukee moniajoa, ts. ohjelma voi sisältää useamman kuin yhden komentosarjan. Lisäksi näillä sarjoilla voi olla oma "Start"-lohko tai ne voivat tulla ulos yhdestä "Aloita":

Kaikki tällaiset sekvenssit suoritetaan samanaikaisesti.

Huomaa, että lohkon vihreä nuoli ei ole koriste-elementti. Jos laite on kytketty tietokoneeseen (riippumatta siitä, miten: usb:n, wi-fi:n tai Bluetoothin kautta), nuolen napsauttaminen käynnistää tämän sekvenssin suorittamista varten.

Estä "Odottaa"

Tämä lohko on myös yksi eniten käytetyistä. Ohjelma "jäätyy" siihen - ohjelman myöhempiä lohkoja ei suoriteta - ja odottaa tietyn ajan tai tietyn anturin arvon.
"Odotuksessa" on suuri määrä tiloja, jotka voivat olla pelottavia:

• ajan mukaan - lohko odottaa määritetyn määrän sekunteja ennen kuin aloittaa seuraavien lohkojen suorittamisen
• anturin mukaan:
• vertailu - lohko odottaa tietyn lohkossa määritellyn anturin lukeman
• muuta - lohko odottaa, että anturin lukema muuttuu tietyn verran alkuperäiseen arvoon verrattuna. Lisäksi voit valita paitsi arvon koon, myös sen suunnan - pienentää arvoa, lisätä sitä tai mihin tahansa suuntaan.

Toinen ohjelma on Kegelring-kilpailun klassisen ratkaisun alku: robotti pyörii akselinsa ympäri, kunnes näkee tölkin edessään:

Seuraava ohjelma käynnistää moottorin A, ja kun se on tehnyt 5 kierrosta, sammuttaa sen:

Tämän laitteen toiminta Bluetoothin kanssa ei eroa minkään anturin kanssa toimimisesta. Esimerkiksi seuraava ohjelma odottaa "HI"-viestiä ja muuttaa sitten taustavalon vihreäksi ja toistaa äänitiedoston:

Tämä on erityinen lohko - sen sisään voidaan lisätä muita lohkoja. Sisällä olevat lohkot toistetaan. Silmukkalohkotilat määrittävät menetelmän, joka määrittää, milloin silmukan tulee päättyä. Tiedämme jo suurimman osan näistä tiloista edellisestä odotuslohkosta, mutta useita uusia on lisätty:

• Rajoittamaton – tämä silmukka jatkuu, kunnes ohjelma pakotetaan lopettamaan
• Laskeminen - silmukka toistaa tietyn määrän kertoja
• Boolen arvo - silmukka toistuu, kunnes annettu arvo on tosi
• Aika – sykli toistuu määritetyn ajan
• Anturin lukema:
• vertailu - jakso toistetaan, kunnes anturi hyväksyy määritetyn arvon
• muutos - jakso toistetaan, kunnes anturin lukema muuttuu määritetyn määrän alkuperäiseen arvoon verrattuna.

Seuraava ohjelma käyttää kosketusanturia. Kunnes sitä painetaan, robotti pyörittää keskimmäistä moottoria ensin myötäpäivään ja sitten vastapäivään. Anturin painamisen jälkeen moottori pysähtyy:

Vastasilmukan avulla voit soittaa nuotin 10 kertaa:

Loogisen arvon tilassa joudut käyttämään vielä tutkimattomia anturikyselylohkoja. Tämä ohjelma pakottaa robotin liikkumaan eteenpäin, kunnes se näkee kohteen alle 20 cm:n etäisyydellä (syklin ensimmäinen lohko) tai osuu esteeseen kosketusanturilla (syklin toinen lohko). Loogisen TAI-operaation tulos antaa silmukan kolmannen lohkon:

NXT:ssä on samanlainen lohko, jonka avulla voit suorittaa erilaisia ​​toimintosarjoja muuttujan tai anturin lukeman arvosta riippuen.
Kun tämä toimintosarja on suoritettu, ohjelma suorittaa lohkot "Switch" jälkeen.
Tämän lohkon tila määrittää, mitä anturia tai muuttujaarvoa käytetään. Kaikkia samoja tiloja käytetään "Cycle"-lohkona: voit käyttää mitä tahansa anturia (väri, gyroskooppinen, infrapuna, ultraääni, moottorin kierto ja muut), numeerista tai tekstin arvo, Bluetooth-viesti.
Esimerkiksi tämän ohjelman mukaan robotti pyörii ensin akselinsa ympäri 5 moottorin kierrosta ja sitten gyroskoopin anturin lukemista riippuen eteenpäin tai taaksepäin. Jos gyroskoopin havaitsema kulma on alle 90 astetta, robotti liikkuu eteenpäin. Jos kulma on alle 90 astetta, robotti menee taaksepäin.

Seuraava ohjelma on yksinkertaisen releohjaimen toteutus mustaa viivaa pitkin ajamiseen:

Molemmissa aiemmissa esimerkeissä "Switch"-lohko sisälsi vain 2 vaihtoehtoa tapahtumien kehittämiseen. Mutta itse asiassa tällä lohkolla voi olla enemmän vaihtoehtoja. Jos robotti esimerkiksi määrittää kohteen värin, se voi valita paljon suuremmasta joukosta vaihtoehtoja:

Painike, joka vaihtaa litteän/yksityiskohtaisen tilan välillä, on ympyröity punaisella.

Estä "Cycle Interrupt"

Tämä lohko on uusi, vastaavaa lohkoa ei ollut NXT:ssä. Sen avulla voit poistua silmukasta - silmukan jäljellä olevia lohkoja ei suoriteta, ja ohjelma siirtyy silmukan jälkeen oleviin lohkoihin. Lohkon "otsikko" määrittää syklin nimen, joka on suoritettava.
Esimerkiksi ohjelman sykli tulee toistaa 5 kertaa, mutta jos etäisyys kohteeseen on yli 50 senttimetriä, sykli poistuu aikaisin ja robotti antaa äänimerkin:

Tämän lohkon erikoisuus on, että sen ei tarvitse sijaita keskeytetyn silmukan sisällä. Esimerkiksi seuraava ohjelma tulostaa, kuinka monta kertaa silmukka toistuu niin kauan kuin heijastuneen valon kirkkaus on suurempi kuin 50. Mutta jos kosketusanturia painetaan ohjelman ollessa käynnissä, silmukka pysähtyy ja ohjelma pysähtyy:

L.Yu. Ovsyanitskaya, D.N. Ovsyanitsky, A.D. Ovsyanitsky

EV3 robottiohjelmointikurssi

Lego Mindstorms EV3 -ympäristössä

Toinen painos, tarkistettu ja laajennettu

UDC 004.42+004.896

Ovsyanitskaya, L.Yu. Ohjelmointikurssi Lego robotti

Mindstorms EV3 EV3-ympäristössä: toim. toiseksi tarkistettu ja ylimääräisiä /

L.Yu. Ovsyanitskaya, D.N. Ovsyanitsky, A.D. Ovsyanitsky. -M.:

"Pero", 2016. – 296 s.

ISBN 978-5-906862-76-1

Kirja on omistettu EV3-robotin ohjelmointiin Lego Mindstorms EV3 -ympäristössä. Työ on tulosta tekijöiden monivuotisesta kokemuksesta osallistumisesta suoraan alueellisiin, koko venäläisiin ja kansainvälisiin robotiikan ja pedagogisen toiminnan kilpailuihin, joiden tarkoituksena on kouluttaa opettajia, luennoitsijoita ja kouluttajia tästä aiheesta.

Kirja on hyödyllinen perus-, toisen asteen, korkea-asteen ja jatkokoulutuksen opettajille, opiskelijoille, opiskelijoille ja kaikille robotiikasta kiinnostuneille.

Arvostelija:

Fysikaalisten ja matemaattisten tieteiden tohtori, professori A.F. Šorikov.

ISBN 978-5-906862-76-1 © L.Yu. Ovsyanitskaya, D.N. Ovsyanitsky, A.D. Ovsyanitsky, 2016 Sisältö Johdanto

Luku 1. Robotin ominaisuudet.

Ensimmäisen projektin luominen ja käynnistäminen 7

1.1. Lyhyt kuvaus robottialustoja. Yleiskatsaus Lego Mindstorms EV3 -ohjelmointiympäristöön

1.2. Tapoja yhdistää robotti tietokoneeseen. EV3 Brick -laiteohjelmistopäivitys. Ohjelmien lataaminen EV3 Brickiin

Luku 2. Robotin ohjelmointi

2.1. Moottorit. Liikkeiden ohjelmointi eri liikeradalla

2.2. Työskentely taustavalon, näytön ja äänen kanssa

2.2.1. Työskentely näytön kanssa

2.2.2. Työskentely EV3 Brickin taustavalaistujen painikkeiden kanssa

2.2.3. Työskentely äänen kanssa

2.3. Ohjelman rakenteet

2.3.1. Rakenteen odotus

2.3.2. Rakennesykli

2.3.3. Kytkimen rakenne

2.4. Työskentely tietojen kanssa

2.4.1. Tietotyypit. Kapellimestarit

2.4.2. Muuttujat ja vakiot

2.4.3. Matemaattiset operaatiot datan kanssa

2.4.5. Työskentely Arraysin kanssa

2.4.6. Loogiset operaatiot datan kanssa

2.5. Työskentely antureiden kanssa

2.5.1. Kosketusanturi

2.5.2. Värisensori

2.5.3 Gyro-anturi

2.5.4. Ultraäänianturi

2.5.5. Infrapuna-anturi ja majakka

2.5.6. Moottorin pyörimisanturi (määrittää kulman/kierrosten määrän ja moottorin tehon)

2.5.7. Moduulien ohjauspainikkeet

2.6. Työskentely tiedostojen kanssa

Lego Mindstorms EV3 robottiohjelmointikurssi EV3 ympäristössä

2.7. Useiden robottien yhteistyö

2.7.1. Robottien yhdistäminen USB-kaapelilla

2.7.2. Robottiviestintä Bluetooth-yhteyden avulla................................................ 207

2.8. Hyödyllisiä lohkoja ja työkalut

2.8.1. Estä "Pidä aktiivisena"

2.8.2. Estä "Lopeta ohjelma"

2.8.3. Rutiinien luominen

2.8.4. Kommenttien tallentaminen

2.8.5. Langallisen tuloportin käyttäminen

Luku 3. Kilpailujen päätyypit ja tehtäväelementit.

3.1. Sumo kilpailu

3.2. Kegelring

3.3. Pujottelu (esteiden välttäminen)

3.4. Linjaliikkeen ohjelmointi

3.4.1. Algoritmi liikkumiseen siksak-viivaa pitkin yhden ja kahden värisensorin kanssa

3.4.2. Algoritmi "aalto"

3.4.3. Algoritmi värianturin automaattiseen kalibrointiin..... 258

3.5. Suhteellinen lineaarinen ohjaus

3.5.1. Suhteelliseen ohjaukseen perustuva viivaliike

3.5.2. Risteyskohtien etsiminen ja laskenta suhteellisella viivaohjauksella

3.5.3. Matkan inversio

3.5.4. Robotin liike seinää pitkin

3.6. Tavoitteen löytäminen sokkelosta

Luku 4: Laiteohjelmiston päivitys ja EV3 Brickin uudelleenkäynnistys.

286 Luku 5. Kolmannen osapuolen antureiden käyttäminen

5.1. Työskentely HiTech värisensorin kanssa

5.2. Käytä muita antureita

Johtopäätös

Projektilista Projekti "Uskollinen koira" 90 Projekti "Urheilutulostaulu" 98 Projekti "Automaattinen viimeistely" 102 Projekti "60 sekuntia" 109 Projekti "Väriviivakoodin tallentaminen ja lukeminen" 120 Projekti "Matriisin lajittelu kuplamenetelmällä" 123 Projekti " Älykäs koti» 153 Projekti “Stubborn Robot” 160 Project “Robot with kaukosäädin» 182 Projekti Animoitu peli EV3-lohkon näytöllä "Catch a lumipallo" 191 Projekti "3D-pintakartan rakentaminen" 197 Projekti "EV3 - musiikkisyntetisaattori" 203 Lego Mindstorms EV3 -robotin ohjelmointikurssi EV3-ympäristön kuvassa kela (kuva 1.1.11b). Lohko muuttuu aktiiviseksi (kirkas) (kuva 1.1.11c).

–  –  –

Kuva 1.1.

12. Rinnakkaisohjelmat Kuvien skaalaus (kuva 1.1.13 a, b) käytetään MSWindowsin vakioyhdistelmiä Ctrl-näppäimen ja hiiren vieritysrullan tai ikkunan oikeassa yläkulmassa olevien kuvakkeiden kanssa:. Skaalausta käytetään suurissa ohjelmissa liikkumiseen, tiettyjen lohkojen kopioimiseen ja paljon muuta.

Lego Mindstorms EV3 robotin ohjelmointikurssi EV3 ympäristössä Blocks Large engine ja Medium motor Paletin ensimmäinen lohko on nimeltään Medium motor, toinen on nimeltään Large motor. Lohkoja käytetään yhden moottorin ohjaamiseen ja niillä on samat toiminnot.

Tarkastellaan lohkojen rakennetta suuren moottorilohkon esimerkillä (kuva 2.1.4).

–  –  –

Kuva 2.1.

4. Suuri moottorin ohjausyksikkö Napsauta ensin portin nimeä edustavaa kirjainta ja valitse portin nimi, johon moottori on kytketty.

Katsotaanpa tarkemmin jokaista ohjauselementtiä.

1. Valitse käyttötila:

a) kytke päälle (kuva 2.1.5);

–  –  –

Kuva 2.4.

3.4. Toteutusohjelma "60 sekuntia" -projektille

Tehtäviä varten itsenäistä työtä Lisää näytölle kellotaulun kuva.

Lisää minuutti- ja tuntiosoittimet analogisesti.

2.4.4. Muut tietojenkäsittelylohkot

–  –  –

Ennen kuin alat työskennellä taulukoiden kanssa, sinun on alustettava ne, ts. määritä tyyppi (numeerinen tai looginen) ja anna nimi.

Tiedot voidaan syöttää taulukkoon manuaalisesti tai automaattisesti (lukemalla antureilta lukemat). Jos haluat luoda taulukon, sinun on käytettävä Variable-lohkoa.

Matriisin luominen. Matriisin kirjoittaminen muuttujaan

Jotta voit luoda ja täyttää taulukon, sinun on:

(a) siirrä Variable-lohko työtilaan ja määritä sen tila (kirjoitus) ja tyyppi (numeerinen tai looginen taulukko);

Muodostus Loogisen taulukon numeerisen taulukon muodostaminen

–  –  –

Kuva 2.5.

3.3. Gyroskooppisen anturin toimintatilat Tärkeää!

Joskus (melko usein!) työskennellessäsi gyroskooppisen anturin kanssa voit tarkkailla seuraavaa: milloin käynnissä oleva ohjelma robotti on paikallaan ja kulman arvo kasvaa jatkuvasti (drift), kasvunopeus voi olla yli 1 aste sekunnissa!

Anturiarvojen lisääminen Luku 2. Robotin ohjelmointi 177 Jos majakka on hyvin kaukana (yli 1 m), mittausarvo on 100, jos hyvin lähellä (minimi 1 cm) - 0. Välitulokset eivät myöskään vastaa senttimetreihin asti.

Siinä tapauksessa, että majakka sijaitsee suoraan anturin edessä, kulmamittauksen suhteellinen tulos on 0, majakan maksimipaikka vasemmalla, vastapäivään on -25 (maksimi havaittava poikkeutuskulma on noin 100 astetta), oikealla, myötäpäivään on 25 (kuva 2.5. 5.5).

Kuva 2.5.

5.5. IR-majakan sijainti suhteessa IR-anturiin Katsotaanpa esimerkkiohjelmia. Aseta majakka robotin eteen, kytke se päälle ja suuntaa se robottia kohti.

LED-merkkivalo syttyy ja jää palamaan. Majakka lähettää jatkuvasti signaalia. Asenna infrapuna-anturiyksikköön sama kanava, joka asennettiin majakkaan. Anturi havaitsee vain ohjelmassa määrittämäsi kanavan majakan.

Majakka sammuu, jos sitä ei käytetä tuntiin.

Kuvassa 2.5.5.6 näyttää toimintatilan valinnan majakan kanssa.

Lego Mindstorms EV3 robottiohjelmointikurssi EV3 ympäristössä MS Excelillä.

Robotti pyörii ja tallentaa jokaisena hetkenä pyörimiskulman arvon ja etäisyyden pintaan.

Ratkaisu:

1. Nollaa gyroskoopin anturin arvot.

Lisäämme syklin 01, lopetusehto on aika (3 sekuntia).

2. Jakson aikana robotti pyörii ja lukee tietoja ultraääni- ja gyroskooppisista antureista. Lukemat yhdistetään Teksti-ohjelmalohkossa pilkulla erotettuina.

3. Mittaustulos syklin jokaisessa vaiheessa kirjoitetaan karttatiedostoon.

4. Aseta 0,25 sekunnin tauko. Jakson päätyttyä sulje tiedosto.

Huomio! Kun käytät gyroskooppista anturia, kiinnitä huomiota lukemaan, kun kytket sen päälle (katso.

kohta 2.5.3 ajautumisen poistamiseksi).

Luku 2. Robotin ohjelmointi 213 liikkuu ja pysähtyy, syötetään jokainen perävaunu peräkkäin.

2. "Laulu- ja instrumentaaliyhtye"

Tehtävänä on esittää musiikkikappale yhtyeen kanssa. Ensimmäinen EV3-robotti on kapellimestari, joka antaa Bluetoothin kautta käskyjä muille robottimuusikoille ja robotilaulajille, milloin heidän tulee soittaa musiikkikappaleitaan. Robottijohdin voidaan varustaa kapellimestarisauvalla, joka liikkuu ylös ja alas ja kääntyy robottia kohti, joka alkaa soittaa. Robottikapellimestari voi toimia esimerkiksi osa-aikaisena solistina.

3. "Tanssiyhtye"

Tehtävänä on luoda robottikokonaisuus. Ensimmäinen robotti, joka antaa komentoja Bluetoothin kautta, on solisti. Loput robotit noudattavat komentoja. Ohjelmoi erilaisia ​​tansseja - robottien pyöreä tanssi ("Locomotive"), hidas ja nopea tanssi.

4. "Aamuharjoitukset"

Tehtävänä on suorittaa samanaikaisesti voimisteluharjoituksia ensimmäisen robotin käskystä.

2.8. Hyödyllisiä lohkoja ja työkaluja 2.8.1. Estä "Pidä aktiivisena"

Tietyn ajan kuluttua ja siinä tapauksessa, että emme ota yhteyttä robottiin eikä robotti suorita mitään toimintoja, se sammuu (EV3-termeillä se menee lepotilaan). Tämä aiheuttaa hankaluuksia työskennellessäsi ohjelmien kanssa, jotka on suunniteltu odottamaan pitkiä aikoja joidenkin prosessien osalta. Voimme asettaa lepotilaan siirtymisen ajan suoraan lohkoon (aika ennen sammutusta on mahdollista asettaa: 2 minuuttia, Lego Mindstorms EV3 robottiohjelmointikurssi EV3-ympäristössä, luoda useita ohjelmavaihtoehtoja ja valita taistelutaktiikoita. Esimerkiksi, jos meillä on tehokas mutta hidas robotti, voimme ajaa ohjelman, jossa robottimme hyökkää vastustajaan nopeasti ja sivulta, jos vastustajan robotti kääntyy aina oikealle etsiessään robottiamme, meidän on suoritettava a ohjelma, joka kiertää ja hyökkää sitä vastaan ​​vasemmalta.

Robotissa voi olla yksi tai kaksi ultraäänianturia vihollisen sijainnin määrittämiseksi ilman tarpeettomia käännöksiä. Erityisen mielenkiintoisia ovat kierrokset, joissa kilpailevat suunnilleen samanvoimaiset tai -nopeudet robotit, tässä tapauksessa lopputulos määräytyy millimetreillä ja sekunneilla!

Voittaja on osallistuja, joka pystyi kokoamaan vahvan ja luotettavan rakenteen, kirjoittanut pätevän ohjelman (tai ohjelmat) ja valinnut oikean strategian. Juuri näiden tekijöiden yhdistelmä tekee kilpailuihin valmistautumisesta jännittävän ja itse kilpailuista erittäin viihdyttäviä ja jännittäviä!

Otetaan esimerkki ohjelma-algoritmista robotti-sumopainijalle.

Robotin pysäyttäminen.

2. Robotti kääntyy, kunnes näkee vastustajan robotin ultraäänianturilla (kunnes anturin arvo on alle 100 cm), mikä vastaa 120-180 asteen kiertokulmaa. Robotin pysäyttäminen.

3. Luo sykli, jonka pääteehto on 01, – Rajoittamaton.

4. Sykliin 01 lisätään sykli 02, jonka lopetusehto on boolen arvo: Silmukka suoritetaan, kunnes Termination Condition -syöte on True.

Luku 3. Kilpailujen päätyypit ja tehtäväelementit 245 100 25 + 18 =.

Etsitään vasemman pyörän nopeus: V1=58.

Algoritmin toteuttamiseksi asenna ultraäänianturi robotin eteen keskelle ja liitä se porttiin 4.

Suuntaa värisensori alaspäin, aseta se viivan vasemmalle puolelle ja liitä se porttiin 2. Kuvassa 2. 3.3.3 esittelee ohjelman esteiden välttämiseksi. Huomaa, että havaittuaan esteen robotti pysähtyy ja kääntyy jyrkästi oikealle siirtyäkseen esteeseen nähden kohtisuorassa olevalta linjalta ja kiertääkseen kohteen tietyllä säteellä.

Tehtävät itsenäiseen työhön

Ohjelmoi polut:

a) välttää useita samalla säteellä olevia esteitä;

b) eri säteillä olevien esteiden välttäminen;

c) ratsastaa kahdeksalla.

Luku 3. Kilpailujen päätyypit ja tehtäväelementit 275 Kuva 3.

5.3.2. Ohjelma käänteisen liikeradan ajamiseen Luku 3. Kilpailujen päätyypit ja tehtäväelementit 285 Kuva 3.6.5. Ohjelma tavoitteen löytämiseen sokkelosta Lego Mindstorms EV3 -robotin ohjelmointikurssi EV3-ympäristössä.

LUKU 5. KOLMANNEN OSAPUOLEN KÄYTTÖ

ANTURIT

HiTechnic-yritys valmistaa suuri määrä LEGO Mindstorms -antureita, joista useimmat ovat LEGO-sertifioimia, mikä vahvistaa täydellisen yhteensopivuuden sekä korkeat laatu- ja turvallisuusstandardit.

Myös tärkeä tekijä, joka mahdollistaa näiden antureiden käytön lasten kanssa työskennellessä, on RoHS-sertifikaatti (Restriction of Hazardous Substances), joka vahvistaa, että sähkö- ja elektroniikkalaitteissa ei käytetä aineita: lyijyä, elohopeaa, kadmiumia, tinaa, kuusiarvoista kromia ja joitakin bromidiyhdisteitä. Ajantasainen luettelo Lego-sertifioiduista antureista on osoitteessa www.hitechnic.com/sensors.

Tällä hetkellä saatavilla: kiertokulma-anturi;

akseliin nähden poikittain kohdistettu voima; kompassi; kiihtyvyysmittari;

gyroskooppi; magneettikentän ilmaisin; infrapuna-anturi;

infrapunaliiketunnistin, jonka avulla voit määrittää ihmisten tai eläinten läsnäolon huoneessa, kuten turvajärjestelmissä käytetyt anturit; barometri, joka määrittää ilmanpaineen ja lämpötilan;

sähköoptinen etäisyysanturi, joka havaitsee tarkasti pienet esineet ja pienet etäisyyden muutokset niihin, mutta enintään ~20 cm:n etäisyydeltä; värisensori