2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Мечты сбываются — робот Lego MindStorms NXT

Мечты сбываются — робот Lego MindStorms NXT

Роботы в нашей жизни – это уже не фантастика, а реальность! Они используются во всех сферах деятельности человека: транспорте, хирургии, военной промышленности, освоении космоса… Служат людям, выполняя определенные задачи. А чтобы управлять электронными машинами, необходимо пользователям обладать специальными знаниями. Именно поэтому, удовлетворяя такую потребность, в образовательных учреждениях разрабатываются и предлагаются учащимся курсы роботостроения, где они учатся самостоятельно создавать и программировать электронные механизмы. Робототехника развивает творческие способности детей, учит их самостоятельно мыслить, приобщает к науке.
Для создания робота своими руками необходим конструктор Lego MindStorms NXT. В нем заложены новейшие технологии робототехники. Такие наборы сейчас поступают в российские школы по линии ФГОС. На их основе дети собирают различные конструкции роботов с нуля, используя свою фантазию и творческие идеи.
Создаем вездеход
Начинаем с отбора необходимых для создания автоматизированного гусеничного вездехода с дистанционным управлением детали. Кстати, они почти такие же, как в лего-конструкторах, которые родители покупают детям дома.

1 этап Сборка гусениц.

Берем 3 средних прямоугольных детали и еще 3 чуть поменьше, соединяем их. С помощью «шпилек» присоединяем 2 диска и натягиваем резиновую гусеницу.

В том же порядке собираем вторую гусеницу.
2 этап. Сборка привода.

Из трех шестеренок разного размера собираем шестереночную передачу.

Затем присоединяем ее к интерактивному сервомотору, гарантирующему точность движений робота.

Теперь необходимо присоединить «квадратные» шестеренки.

Передача готова.
3 этап. Соединение передачи с гусеницами.
Чтобы соединить сервомотор с гусеницами, делаем из угловых деталей надстройку и соединяем корпус мотора с основанием гусеницы.

То же проделываем и со второй.

Диск гусеницы соединяем с помощью шпильки с сервомотором.

Теперь как только мотор включится, гусеница начнет двигаться. Точно так же собираем вторую конструкцию.

4 этап. Основание для придания жесткости всей конструкции.
Из такого набора деталей (ФОТО 9) с помощью уголков соединяем собранные конструкции с гусеницами.

5 этап. Установка блока питания с процессором NXT
NXT – это «мозг» робота, интеллектуальный, управляемый компьютером элемент Lego, позволяющий роботу MindStorms оживать и совершать различные действия.

Для нормальной работы NXT необходимо вставить 6 щелочных батарей типа ФФ/LR6. С помощью небольших шпилек крепим NXT на основание вездехода.

Для укрепления модели сверху соединяем оба мотора «перекладиной».

6 этап. Установка ультразвукового сенсора.
Ультразвуковой сенсор позволяет роботу видеть, измерять расстояние до объекта и реагировать на движение. Он присоединяется к готовой модели вездехода с помощью 6-проводного кабеля. Один его конец подключаем к сенсору, а второй – к одному из портов входа NXT.

Сервомоторы также необходимо подключить с помощью таких же кабелей к NXT.

Теперь необходимо написать оригинальную программу на компьютере и с помощью кабеля USB, подключив к нему NXT, загрузить программное обеспечение в нашу модель. Теперь она сможет двигаться, объезжать видимые преграды, а также преодолевать их: подниматься на ступеньку высотой около 5 см.

Для программирования робота можно обойтись и без компьютера: это можно сделать с помощью подменю «Программа NXT», т.е. непосредственно на самом приборе.
В наборе есть еще ряд сенсоров, использование которых помогает роботу чувствовать внешние раздражители и реагировать на них, обнаруживать свет и различать цвета.
Управляется модель с помощью Biuetooth c компьютера или телефона без использования проводов или кабелей. Это помогает осуществлять дистанционный контроль.
Что именно создать: автомобиль, робота-человека или еще что-то другое – выбирает, фантазируя, автор модели.
Конечно, занятия робототехникой не приведут к тому, что все дети захотят стать программистами, роботостроителями, инженерами, исследователями. Но они дадут им общенаучную подготовку, будут способствовать развитию их мышления, логики, математических и алгоритмических способностей, исследовательских навыков.
Кстати, взрослым тоже такие занятия могут оказаться интересными и полезными.

Обзор робота Lego Mindstorms NXT 2.0: Терминатор из конструктора

Не секрет, что в Северной Америке существует настоящий культ Lego. Конструкции из пупырчатых кубиков постоянно становятся новостным поводом на сайтах посвященных науке и технике, а среди авторов этих конструкций вы редко когда встретите имена детей или подростков – а всё больше людей взрослых, увлечённых инженеров, программистов, архитекторов… Из деталей конструктора Lego делают модели космических кораблей, известных по популярным кинофильмам, дома и автомобили в натуральную величину, различного рода электронные устройства со сложным программированием и использованием сенсоров…

Lego — не только кубики с креплениями

В России, в отличие от Америки, конструктор Lego по-прежнему воспринимается как детская забава – по крайней мере, большинством. Типичный образ датской игрушки у нас – это либо скромного вида коробочка с парой десятков деталей, либо огромные тематические аттракционы, которые представляются этаким архитектурным феноменом, а не полем для конструкционного творчества.

При должном усердии из Lego можно собрать настоящий компьютер

Меж тем, Lego – конструктор с действительно великими творческими возможностями. Она основаны на двух главных принципах. Во-первых, все детали во всех наборах (кроме детской серии Lego Duplo) совместимы между собой. Во-вторых, под брэндом Lego выпущен огромное количество разнообразных наборов.

На все вкусы

За 60 с лишним лет работы компания Lego выпустила больше сотни различных наборов. Все их можно условно разделить на несколько групп.

Во-первых, это «составные» тематические конструкторы, выпуск которых длится уже много лет. К ним относятся такие наборы, как Town, Space или Castle.

Во-вторых, это тематические конструкторы с определённой идеей. К таким наборам можно отнести Sports, Friends, Fabuland…

Мечтать о джипе можно начать с покупки Lego

В-третьих, это конструкторы, темы которых лицензированы у популярных на момент выхода набора произведений масскульта: книг, комиксов, фильмов, анимационных лент. К этой группе относятся наборы Star Wars, Batman, Harry Potter…

Наконец, в-четвёртых, существует группа «творческих» конструкторов. Они посвящены различным темам, общее в которых – достаточная реалистичность и сложность явления. К таким наборам можно отнести Creator и Architecture, а также Technic – конструктор, позволяющий создавать различные машины и механизмы, использующие моторы.

К «творческим» конструкторам Lego стоит отнести и формально «тематический» набор Mindstorms – наиболее сложное, интересное и разнообразное по возможностям творение Lego.

Читать еще:  Двухъярусная кровать своими руками: варианты, силовая модель, материалы, чертежи и размеры

Персональный робот — норма в XXI веке

История набора Mindstorms началась в 1998 году, когда в ассортименте конструкторов Lego появилась первая его версия. Она стала закономерным итогом сотрудничества компании Lego и компании MIT Media Lab по созданию универсального программируемого блока-процессора, который стал основой для конструктора. Потенциал набора был настолько огромен, что на протяжении десяти лет он оставался актуальной творческой площадкой различных конструкторских экспериментов. В 2008 году вышла вторая версия набора Mindstorms – NXT. А в 2009 – третья: Mindstorms NXT 2.0.

Ничего сложного

Конструктор Lego Mindstorms NXT 2.0 – это набор для создания роботов. Под роботом мы понимаем конструкцию, выполняющую ряд действий в соответствии с заранее написанной программой. Программа может быть как простой, состоящей из ряда последовательностей, так и сложной – имеющей несколько вариантов, которые запускаются в зависимости от наличия внешних факторов.

Всё это разнообразие обеспечивается набором стандартизированных деталей Lego, которые в Mindstorms NXT 2.0 можно разделить на четыре группы.

Коробка с набором Mindstorms NXT 2.0

Во-первых, это детали для сборки конструкции: приводные ремешки, гусеницы, шестерёнки, колёса, балки, кронштейны…

Во-вторых, это электронно-управляемые серводвигатели. В наборе их три штуки. Их вращающиеся головки имеют максимальную скорость 170 оборотов в минуту, а точность равна одному градусу.

В-третьих, разнообразные сенсоры, которые позволяют созданным роботам интерактивно реагировать на изменения условий внешней среды.

Наконец, в четвёртых, это блок-процессор Mindstorms NXT, который представляет собой функцию центра координации всех остальных составляющих конструкции.

Давайте теперь рассмотрим элементы каждой из групп конструктора подробнее.

Вокруг компьютера

В базовый набор Mindstorms NXT 2.0 входит более 600 деталей для сборки конструкции робота. Как уже было сказано, это шестерёнки и втулки, пластиковые балки различного размера, крепления, кронштейны, колёса, фиксаторы, пластины и так далее. Все они принципиально совместимы с деталями из других конструкторов Lego и могут использоваться совместно. Кроме того, в продаже имеются дополнительные наборы деталей – предназначенные для сборки особо сложных роботов.

Визуальный перечень деталей

Блок-процессор Mindstorms NXT позволяет подключить к себе три электродвигателя – именно столько их и входит в поставку конструктора. Двигатель Mindstorms NXT 2.0 – это сборное устройство, состоящее из оснащённого редукторами двигателя с датчиком угловых перемещений. В конструкции двигателя имеются ступицы колеса с отверстием под ось. Как уже было сказано выше, угловой датчик мотора имеет точность в 1 градус, а максимальная скорость вращения двигателя составляет 170 оборотов в минуту.

Интеллектуальное поведение роботов, построенных с помощью конструктора Mindstorms NXT 2.0, обеспечивается сенсорами, входящими в состав набора и так же, как и моторы, подключаемыми к блокe-процессору. В базовый набор конструктора Mindstorms NXT 2.0 входят четыре сенсора – ровно столько, сколько позволяют подключить к блоку-процессору его порты ввода. Среди этих сенсоров два датчика нажатия, один ультразвуковой датчик для замера расстояний и дистанционного обнаружения препятствий и один датчик света (может быть использован как элемент подсветки). Кроме базовых сенсоров к набору Mindstorms NXT 2.0 также выпускаются датчики звука (микрофон с интерфейсом, совместимым с блок-процессором Mindstorms NXT. Наконец, по лицензии Lego дополнительные сенсоры выпускают компании Mindsensors и HiTechnic. Среди их продукции можно найти видеокамеры, таймеры, компасы, датчики давления, инфракрасные датчики, датчики ускорения (от 2 до 5 плоскостей), датчики наклона и гироскопы.

Небольшая часть сенсоров, производимых Mindsensors

Блок-процессор Mindstorms NXT, идущий в поставке конструктора Mindstorms NXT 2.0 в единичном экземпляре, представляет собой специализированный микрокомпьютер, основанный на двух микроконтроллерах с флэш-памятью. Его габариты составляют 14,5 на 9,6 и на 6,1 сантиметр, а масса (без батареек и аккумуляторов) равно 235 граммам. На корпусе блока-процессора выделяются четыре кнопки управления и монохромный жидкокристаллический дисплей с разрешением 100 на 60 точек. Задняя сторона блока представляет собой крышку батарейного отсека для установки 6 элементов питания размера AA. Верхнюю и нижнюю грань корпуса занимают порты ввода и вывода для подключения сенсоров и электромоторов. Также на корпусе имеется порт USB 2.0 для подключения устройства к компьютеру. Более универсальный тип подключения предоставляет встроенный адаптер Bluetooth, с помощью которого Mindstorms NXT может взаимодействовать с блоками других наборов Mindstorms NXT 2.0, с ноутбуками, планшетными компьютерами и смартфонами. Наконец, в корпусе Mindstorms NXT нашлось место и для динамика, позволяющего воспроизводить звуки с качеством в 8 бит и 16 килогерц.

Блок-процессор Mindstorms NXT

Как уже было сказано, вычислительной основой Mindstorms NXT являются два микроконтроллера. Оба они произведены компанией Atmel. Первый из них — AT91SAM7S256 – использует 32-битный процессор ARM7TDMI с частотой ядра 48 мегагерц. Микроконтроллер имеет 64 килобайта ПЗУ и использует в качестве ОЗУ Flash-память объёмом 256 килобайт.

Второй микроконтроллер ATmega48 на 8-битном AVR-процессоре с частотой 8 мегагерц. Объём его ПЗУ составляет 512 байт, а ОЗУ – 4 килобайта. Как и в случае с AT91SAM7S256, речь идёт о Flash-памяти.

Чистое творчество

Несмотря на всю свою впечатляющую техническую базу, конструктор Mindstorms NXT 2.0, возможно, не приобрёл бы столь огромную популярность, если бы не два обстоятельства.

Первое – это фактическое существование блока-процессора Mindstorms NXT в статусе Open Source. Lego давно открыла всю схемотехнику устройства, не забыв выложить в открытый доступ код фирменных прошивок. Любому желающему сейчас доступны Software Developer Kit, Hardware Developer Kit (HDK) и Bluetooth Developer Kit. Последний документирует и описывает протоколы обмена информации через встроенный адаптер Bluetooth.

С графической средой программирования NXT-G разберётся каждый

Второе обстоятельство – это богатый выбор языков программирования и инструментария для программирования Mindstorms NXT.

Основным языком программирования для Mindstorms NXT являются код RСX. Кроме того, Lego официально поддерживает пакеты графической разработки NXT-G и Robolab. Все остальные варианты считаются «сторонними».

Среди них есть языки, подобные Java, C, Visual Basic, Ada, Forth… Инструментарий для работы с ним широко представлен в сети и совместим со всеми современными операционными системами: Windows, MacOS и Unix.

Но слишком сложные программы в ней не нарисовать

Фактически, при должном уровне знаний и фантазии программные среды, совместимые с Mindstorms NXT вкупе с набором Mindstorms NXT 2.0 способны стать достаточной основой для реализации проекта любой сложности. Не даром же этот конструктор Lego стал базой для обучения программированию и конструированию во многих учебных заведениях мира. Он же – конструктор Mindstorms NXT 2.0 официально разрешён для использования в соревновании роботов World Robot Olympiad. Чтобы не быть голословными, в заключительной части материала мы рассмотрим несколько примеров удивительных конструкторских решений, созданных с помощью Mindstorms NXT 2.0.

Читать еще:  Прочистка канализационного слива содой и уксусом

Праздник начинается!

Хотя традиционным началом знакомства с конструктором Mindstorms NXT 2.0 становится сборка какого-нибудь интеллектуально-управляемого трактора или человекоподобного робота (первое – из-за наличия в деталях колёс, второе – по ассоциации с самими словом «робот»), некоторые умудряются быть достаточно оригинальными. В таком случае многие (в основном, конечно, взрослые владельцы набора) собирают робот-конвейер по открытию бутылок. Это могут быть пластиковые полуторалитровые фляжки или пивные бутылки американского образца (с винтовой крышкой) – главное, чтобы модуль-открывашка конвейера мог зацепиться за пробку по окружности и произвести вращательное движение.

Собираем вместе

Как уже было сказано в статье, блок-процессор весьма охотно соединяется со многими электронными устройствами через порт USB. Вариантов использования данной возможности масса: синхронизация действий с другими роботами Mindstorms NXT 2.0, управление роботом со смартфона как с дистанционного управления, создание сложных комплексов, где основную вычислительную задачу решает не блок-процессор, а устройство с большей мощностью. Последнее показалось актуальным группе конструкторов, объединивших робота-сборщика Mindstorms NXT 2.0 и смартфон Nokia N95 для решения задачи по сборке профессиональной (4 на 4 на 4) версии кубика Рубика.

Распределение заданий было таково: Nokia N95 с помощью своей фотокамеры фотографирует все грани кубика (который любезно переворачивается роботом сборщиком), анализирует получившуюся развёртку и формирует алгоритм сборки. По этому алгоритму создаётся алгоритм для блока-процессора Mindstorms NXT, который, в свою очередь, руководит механизмом робота сборщика. Среднее время сборки кубика в итоге составляет около получаса.

Проверка интеллекта

Впрочем, будем откровенны и скажем, что реальной вычислительной мощности блока-процессора Mindstorms NXT хватает и без сторонней помощи смартфонов для любых интеллектуальных задач. Группа конструктора Ханса Андерссона смогла это продемонстрировать с помощью решения их роботом традиционной японской головоломки судоку.

Важно отметить, что робот всё делал сам: анализировал таблицы судоку, решал их, составлял алгоритм движения и вписывал в пустые клеточки недостающие цифры.

Устройство предоставлено компанией re:Store.

Программируемый робот Lego Mindstorms NXT «Робот-погрузчик»

Программируемый робот Lego Mindstorms NXT «Робот-погрузчик»

Скачать:

Предварительный просмотр:

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА ЯГОДНЕНСКОГО СЕЛЬСКОГО ПОСЕЛЕНИЯ ХАБАРОВСКОГО КРАЯ КОМСОМОЛЬСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА

«Создание робота из конструктора

«LEGO MINDSTORMS NXT 2.0»

Выполнил: Горбунов Алексей Евгеньевич, 6 «Б» класс

Руководитель: Самар Марьяна Михайловна

Конструктор Lego Mindstorms NXT помогает воплотить мои творческие идеи, позволяет фантазировать.

Я выбрал тему творческого проекта «Робот-погрузчик», а для реализации своего проекта использовал конструктор Lego Mindstorms NXT .

Погрузчики сочетают в себе возможности автомобиля и грузоподъемного крана. Область применения этой техники довольно обширна, на сегодняшний день без них не обходятся ни в строительстве, ни в промышленности, ни в сельском хозяйстве.

Актуальность моей работы заключается в том, что, используя робота-конструктора, можно создать машину способную помогать людям.

Цель проекта: собрать Lego-робота, способного имитировать езду, погрузку, разгрузку, доставку грузов, с управлением с помощью программы, написанной на компьютере.

  1. изучить историю появление погрузчика;
  2. создать необходимую конструкцию;
  3. оборудовать робота датчиками;
  4. написать программу.

Для реализации поставленных задач мной использовался конструктор Lego Mindstorms NXT: базовый набор (9797), собрать робота, оборудовать его датчиками и написать программу, позволяющую роботу выполнить следующие действия: имитировать езду, перевозить объекты путем погрузки в него.

Предшественники современных погрузчиков появились ещё в конце XIX — начале XX века. В 1906 году Pennsylvania Railroad представила первую платформу с электроприводом для перевозки багажа, которая использовалась на её станциях.

Современный вилочный погрузчик появился в конце 1920-х годов силами сразу нескольких американских и европейских компаний, ведущих независимые разработки. Вторая мировая война ускорила развитие производства погрузчиков, в первую очередь в США. Американская компания Hyster поставляла погрузчики для нужд армии США, после Второй мировой войны они остались работать в Европе на восстановлении разрушенных городов и стали легендарны благодаря своей мощности и надежности.

Сегодня в мире погрузчиков продолжается тенденция, как и среди производителей автомобилей: экономическая интеграция, поглощение и слияние. Десятку мировых производителей вилочных погрузчиков уже не один год возглавляют такие компании, как Toyota, Кion Group (бренды Linde, STILL GmbH), Nacco Industries (бренды Hyster, Yale), Jungheinrich, Crown, Mitsubishi/Caterpillar, Komatsu, Kalmar, ТСМ, Nissan.

В настоящее время погрузчики заметно совершенствуются. Многие производители погрузчиков придают значение не только функциональным качествам, но и дизайну погрузчиков. При их разработке используются последние технические достижения.

После того, как я познакомился с историей появления погрузчиков, начал собирать основу робота с тремя двигателями. Эта базовый робот (платформа) использует два двигателя и поворотные колесо, чтобы легко перемещаться на любой поверхности. Будь то ковер или линолеум/ламинат. Третий мотор установлен низко в центре с некоторыми точками крепления для дополнительных механизмов, которые вы можете прикрепить к нему. Это платформа надёжная, конструкция тщательно продумана и Вы можете использованы её в качестве базы для других проектов.

К конструкции робота имеется возможность вставить ось для предотвращения поворота третьего колеса. В случае установки оси робот будет ехать прямо. Поворот при этом будет осуществляться двигателями.

Я изготовил корпус модели, затем я решил поставил подъемный механизм, создал устройство для поднятия груза и поставил датчик расстояния, который позволяет видеть препятствие, брать его и перевозить.

При выполнении своей конструкции использовал следующие детали:

Мечты сбываются — робот Lego MindStorms NXT

14,5 х 9,6 х 6,1 см

      Программирование

В набор Lego Mindstorms NXT 2.0 входит программное обеспечение Lego Mindstorms NXT Education для создания программ для роботов, созданных из набора-конструктора NXT.

Платформа NXT Education была разработана специально для Lego специалистами компании National Instruments. Данная среда программирования создана на основе собственного продукта компании – программного обеспечения LabVIEW.

Графическая среда разработки NXT Education используется для визуального проектирования программ для блока-процессора NXT. Данное ПО имеет интуитивно понятный интерфейс, создание программ управления роботами напоминает создание блок-схем и осуществляется с помощью специальных блоков, размещаемых на LEGO-балках вдоль оси последовательности действий. Порядок выполнения программы определяется порядком следования блоков. Подключение новых компонентов выполняется путем их «перетаскивания» с палитры программирования на LEGO-балку.

Каждый из иконок-блоков обладает набором уникальных характеристик, определяющих поведение робота. Например, блок «Движение», предназначенный для активации моторов, имеет параметры продолжительности хода и направления, а также мощность, передаваемую на двигатели. В NXT Education имеются блоки: для арифметических операций (сложения, вычитания, умножения и деления), для таймеров, для переменных, для сравнения числовых значений (меньше, равно, больше). Присутствуют блоки, отвечающие за звуковые эффекты роботов или за возможность бесконечного повторения установленных действий и за их завершение по определенным событиям. В программе возможно создание своих собственных компонентов, каждый из которых будет являться последовательностью стандартных блоков, объединенных вместе.

Читать еще:  Выбираем входную дверь в квартиру: хорошие, надежные и не очень

Кроме того платформа NXT Education включает в себя подробные инструкции по сборке огромного ряда моделей роботов LEGO; дополнительные инструменты для создания изображений, редактирования звуков и калибровки сенсоров; контроллер для передачи, запуска и остановки созданных программ и просмотра справочной информации о микрокомпьютере (ресурсах памяти, параметрах связи и т.д.). Имеется возможность дистанционного управления подключенного к ПК робота.

Среди основных достоинств среды визуального программирования – наглядность и простота в использовании, позволяющая быстро освоить ПО без особых знаний и усилий. Однако диапазон функциональных возможностей NXT Education весьма ограничен и требует для работы значительных ресурсов персонального компьютера. Последнее в свою очередь является существенной преградой при разработке сложных проектов.

В качестве практической части моей исследовательской работы я решил сконструировать робота, выполняющего функции уборщика помещения, и запрограммировать его поведение.

Робот должен уметь выполнять следующие действия:

определять границы помещения (стены);

совершать развороты при достижении границы;

подметать (натирать) пол щеткой.

Исходя из перечисленных действия я выбрал следующую конструкцию робота – это должна быть движущаяся тележка с блоком-процессором, к которой прикреплена щетка, вращающаяся в плоскости пола.

Для движения и совершения поворотов роботу необходимо использовать два сервомотора – один для левого ведущего колеса и один для правого ведущего колеса. Движение по прямой осуществляется путем работы обоих сервомоторов одновременно, повороты осуществляются путем включения только одного из сервомоторов (правого или левого).

Для того чтобы тележка твердо стояла на горизонтальной поверхности, она должна иметь минимально три точки опоры. Две точки опоры – это два ведущих колеса – правое и левое. Поэтому тележке необходимо третье опорное колесо, которое не является ведущим.

Для осуществления вращения щетки роботу необходим еще один сервомотор, который должен вращать щетку в плоскости пола.

Определение границ помещения (стен) необходимо роботу для того, чтобы подъехав к стене, робот не сталкивался с ней, а совершал поворот и продолжал движение. Для этого можно использовать либо датчик касания, либо ультразвуковой датчик расстояния из набора NXT. Я решил использовать ультразвуковой датчик расстояния, поскольку этот датчик позволяет определить расстояние до препятствия не касаясь его, т.е. не совершая столкновения, в отличие от датчика касания, который должен коснуться препятствия для срабатывания.

Таким образом, мы получаем следующую конструкцию робота:

блок-процессор NXT как основа робота;

2 сервомотора, подключенные к портам B и С блока NXT, с ведущими колесами на валах этих сервомоторов;

1 свободновращающееся опорное колесо, которое крепится к блоку NXT;

1 сервомотор привода щетки, подключенный к порту A блока NXT, со щеткой, присоединяемой к валу этого сервомотора;

ультразвуковой датчик расстояния, подключенный к порту 4 блока NXT.

Рис. 3. Робот-уборщик

Фото построенного мной робота приведено на рис. 3. Дополнительные фотографии представлены в приложении 1.

Для того, чтобы робот мог автоматически выполнять действия, необходимо запрограммировать блок-процессор NXT, который и будет управлять роботом по заложенной в него программе.

Я решил, что робот должен двигаться от стены к стене «змейкой», т.е. двигаться прямо, при достижении одной стены делать разворот через свою левую сторону, затем двигаться прямо и при достижении противоположной стены делать разворот через свою правую сторону, и т.д. (рис. 4).

Рис.4. Траектория движения робота

Исходя из этого, я составил программу, которая может быть представлена следующей последовательностью действий при помощи блоков программы Lego Mindstorms NXT Education:

Блок движение: Мотор A вращается постоянно.

Блок движение: Моторы B и C вращаются постоянно.

Бло цикл с условием выхода из цикла по значению с датчика расстояния: действие 2 продолжается до тех пор, пока расстояние до стены не станет меньше 20 см.

Блок движение: разворот робота на 180 градусов мотором B.

Блок движение: Моторы B и C вращаются постоянно.

Блок цикл с условием выхода из цикла по значению с датчика расстояния: действие 5 продолжается до тех пор, пока расстояние до стены не станет меньше 20 см.

Блок движение: разворот робота на 180 градусов мотором C.

Блок цикл с условием выхода из цикла по счетчику: действия 2-7 повторяются 10 раз.

Данная программа была спроектирована мною при помощи программного обеспечения Lego Mindstorms NXT Education (рис. 5) и была загружена в блок-процессор NXT моего робота.

Рис.5. Программа робота-уборщика

Подробное описание настроек каждого из блоков программы приведено в приложении 2.

Проведенная мной работа показала, что с помощью набора-конструктора Lego Mindstorms NXT 2.0 можно создавать и программировать роботов с совершенно различными функциями. Я создал конструкцию и запрограммировал поведение робота-уборщика. И данный робот точно выполнял заложенную в него программу. Это показало мне, что я смог разобраться и с технической частью конструктора, и с его логической частью.

Теперь я понимаю, что можно усовершенствовать конструкцию робота, облегчив выступающую конструкцию со щеткой и сократив общую длину робота. Также можно попробовать усовершенствовать программу управления, чтобы робот определял кончилась ли комната при очередном своем развороте, или чтобы совершал обход помещения более оптимальным маршрутом – по сужающейся «спирали» по периметру комнаты.

И я сделал вывод, что набор-конструктор Lego Mindstorms NXT 2.0 очень полезен, т.к. он позволяет постичь основы механики при создании самой конструкции робота и его действующих частей, а также основы алгоритмического программирования при создании и отладке программы поведения робота.

Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.: Наука, 2013.

Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6 классов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.

Белиовская Л.Г. Программируем микрокомпьютер NXT в LabVIEW. / Белиовская Л.Г., Белиовский А.Е. – М.: ДМК Пресс, 2010.

Курс «Введение в программирование LEGO-роботов на языке NXT-G» / https://www.intuit.ru/studies/courses/14007/1280/info

Приложение 1. Конструкция робота

Вид робота слева:

Вид робота справа:

Приложение 2. Программа робота

Блок 1. Движение. Мотор A вращается постоянно:

Блок 2. Движение. Моторы B и C вращаются постоянно:

Блок 3. Цикл. Условие выхода по расстоянию до препятствия:

Блок 4. Движение. Разворот мотором B:

Блок 5. Движение. Моторы B и C вращаются постоянно:

Блок 6. Цикл. Условие выхода по расстоянию до препятствия:

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector