ПервоРобот nxt введение в робототехнику
 Скачать 5 Mb.
|
ПервоРобот NXT Введение в робототехнику 2 ВВЕДЕНИЕ LEGO® MINDSTORMS® Education – новое поколение образовательной робототехники, позволяющей изучать естественные науки и технологии в процессе увлекательных практических занятий. Используя образовательную технологию LEGO MINDSTORMS в сочетании с конструкторами LEGO, команды учащихся разрабатывают, конструируют, программируют и испытывают роботов. В совместной работе дети развивают свои креативные способности, коллективно преодолевают творческие проблемы, получают важные фундаментальные и технические знания. Они становятся более коммуникабельными, развивают навыки организации и проведения исследований, что безусловно способствует их успехам в дальнейшем школьном образовании, в будущей работе. Технологии будущего – уже сейчас В набор LEGO MINDSTORMS Education входят: усовершенствованный 32-разрядный микрокомпьютер NXT, интерактивные сервомоторы, акустический, ультразвуковой и другие датчики, устройство связи Bluetooth и различные средства загрузки данных. Программное обеспечение LEGO MINDSTORMS Education NXT – это инструмент образного программирования, построенный в среде LabVIEW™ (компания National Instruments), основе многих научных и промышленных приложений. Учебные программы. Идеи. Поддержка Веб-сайт LEGO MINDSTORMS Education www.MINDSTORMSeducation.com является основным источником учебных программ, тренингов, информации о продуктах, технической поддержки. Наши партнёры предоставляют техническую и методическую помощь учителям. Отделение Университета Carnegie Mellon (Carnegie Mellon University’s Robotics Academy) является нашим партнёром по разработке курсов обучения. Университет города Тафтс (Tufts University Center for Engineering Education Outreach, CEEO) – наш партнёр по разработке продукта, а также по проведению семинаров и конференций. Наши торговые партнёры предоставляют помощь на местах. Если вас интересует участие в специальных конкурсах, посетите наш веб-сайт с описанием ПЕРВОЙ ЛИГИ LEGO (FIRST LEGO LEAGUE). Начало работы В этой книге содержится обзор состава и возможностей LEGO MINDSTORMS Education NXT. Приятной работы! ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ! СОДЕРЖАНИЕ СБОРКА. ПРОГРАММИРОВАНИЕ. ИСПЫТАНИЕ. . . . . . . . . . . . 4 ОБЗОР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 УСТАНОВКА АККУМУЛЯТОРА В NXT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ПОДКЛЮЧЕНИЯ NXT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ОПИСАНИЕ МИКРОКОМПЬЮТЕРА NXT . . . . . . . . . . . . . . . . 11 ГЛАВНОЕ МЕНЮ NXT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 ДАТЧИК КАСАНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ДАТЧИК ЗВУКА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ДАТЧИК ОСВЕЩЁННОСТИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ДАТЧИК РАССТОЯНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ИНТЕРАКТИВНЫЕ СЕРВОМОТОРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 ЛАМПЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ BLUETOOTH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 УСТАНОВКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 ВАША ПЕРВАЯ ПРОГРАММА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 ИНТЕРФЕЙС ПРОГРАММЫ ДЛЯ НАСТОЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА 48 САМОУЧИТЕЛЬ ROBOT EDUCATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ПАЛИТРА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 ПАНЕЛЬ КОНФИГУРАЦИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ БАЗОВОГО НАБОРА LEGO 9797 . . . . . . . . . . . . 58 ВОЗМОЖНЫЕ НЕПОЛАДКИ И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ . . . . . . . . 63 ЗАГРУЗКА НЕСКОЛЬКИХ МИКРОКОМПЬЮТЕРОВ NXT . . . . . . . . . . . . 61 ТЕХНОЛОГИЯ ВВЕДЕНИЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ЛЕГО-ДЕТАЛИ 4 ВВЕДЕНИЕ СБОРКА. ПРОГРАММИРОВАНИЕ. ИСПЫТАНИЕ Сборка Постройте своего робота. В настоящей книге даны точные инструкции по сборке роботов. Аналогичные инструкции содержатся в руководстве по сборке NXT Базового набора 9797, а также в самоучителе Robot Educator, который является частью программы LEGO® MINDSTORMS® Education NXT. Программирование Запрограммируйте своего робота при помощи программы LEGO® MIND- STORMS® Education NXT. В самоучитель Robot Educator включено много примеров программ. Загрузите свою программу в микрокомпьютер NXT посредством беспроводного соединения Bluetooth или кабеля USB. Испытание Запустите свою программу. Что при этом происходит? Если робот работает не так, как вы предполагали, то отладьте программу, отрегулируйте робота и повторите попытку! Начало работы Если вы хотите начать работу без настольного компьютера, а для программирования пользоваться только экраном микрокомпьютера NXT, обратитесь к руководству по сборке. 5 ТЕХНОЛОГИЯ ОБЗОР Микрокомпьютер NXT «Мозгом» робота LEGO MINDSTORMS® Education является микрокомпьютер LEGO® NXT, снабженный входными портами для датчиков и выходными портами для исполнительных устройств. Датчики касания Дают роботу возможность «ощущать» окружающие его препятствия. Датчик звука Позволяет роботу реагировать на звуки различной громкости. Датчик освещённости Позволяет роботу реагировать на изменение освещённости и цвета. Датчик расстояния Позволяет роботу измерять расстояние до окружающих предметов и реагировать на движение. Внимание! Подключение датчиков. Датчики могут быть подсоединены к любому из входных портов 1–4. Для подключения датчиков можно использовать любые провода, кроме переходников. Настройки, которые по умолчанию используются в тестовых программах NXT и во многих программах- примерах самоучителя Robot Educator: Порт 1: датчик касания. Порт 2: датчик звука. Порт 3: датчик освещённости. Порт 4: датчик расстояния. 6 ТЕХНОЛОГИЯ ОБЗОР Лампы и переходники Добавьте в конструкцию робота лампы и затем запрограммируйте его так, чтобы лампы мигали, или активизировали датчик освещённости, или просто служили украшением! В Базовый набор включены три лампы и три кабеля- переходника. Интерактивные сервомоторы Обеспечивают равномерные и точные движения робота. Перезаряжаемая батарея (аккумулятор) Обеспечивает питание NXT, чтобы робот мог работать. Внимание! Подключение моторов и ламп Электромоторы и лампы можно подключать к любому выходному порту А, В или С. Настройки, которые по умолчанию используются в тестовых программах NXT и во многих программах- примерах самоучителя Robot Educator: Порт А: электромотор или лампа, выполняющие дополнительные функции. Порт В: электромотор для перемещения робота; в случае двухмоторного шасси – как правило, для левой стороны. Порт С: электромотор для перемещения робота; в случае двухмоторного шасси – как правило, для правой стороны. 7 1 2 ТЕХНОЛОГИЯ УСТАНОВКА АККУМУЛЯТОРА В NXT Аккумулятор Аккумулятор вставляется в NXT. Чтобы установить аккумулятор, сдвиньте пальцем пластмассовый язычок, расположенный сбоку, и откройте крышку аккумуляторного отсека. Микрокомпьютеры NXT поставляются с дополнительной крышкой аккумуляторного отсека на случай использования батареек типа АА (6 шт.). (См. подробнее на следующей странице). Удерживая аккумулятор, нажмите на пластмассовый язычок и вставьте аккумулятор в отсек (до его фиксации со щелчком). Чтобы зарядить аккумулятор, подсоедините штекер сетевого адаптера (поставляется дополнительно) к зарядному гнезду, которое расположено непосредственно под входными разъёмами NXT. Вставьте адаптер в розетку. Аккумулятор будет заряжаться, даже если он не вставлен в NXT. • При подключении сетевого адаптера к NXT загорается зелёный индикатор. • Во время зарядки горит красный индикатор. Когда аккумулятор полностью зарядится, этот индикатор погаснет. • Для полной зарядки аккумулятора требуется примерно четыре часа. • NXT можно использовать и во время зарядки аккумулятора; однако при этом для полной зарядки потребуется больше времени. • Аккумулятор Li-Ion Polymer из комплекта поставки допускает перезарядку до 500 раз. При первом использовании аккумулятора вставленного в NXT, подсоедините перед началом работы, сетевой адаптер и произведите зарядку в течение примерно 20 минут. Проводите эту процедуру также перед зарядкой полностью разряженного аккумулятора. Примечание: перед первым использованием аккумулятор необходимо зарядить. 8 ТЕХНОЛОГИЯ УСТАНОВКА БАТАРЕЕК Другие типы батареек Микрокомпьютер NXT может работать и от 6 батареек типа AA/LR6. • Рекомендуются щелочные батарейки. • Можно использовать перезаряжаемые элементы типа AA/LR6, однако при этом мощность блока NXT может снизиться. Разряженные батарейки Когда батарейки разряжены, на дисплее NXT мигает эта пиктограмма. ВНИМАНИЕ! Важная информация: • Никогда одновременно не вставляйте в NXT батарейки разных типов. • Всегда извлекайте батарейки из устройства перед его длительным хранением. • Незамедлительно извлекайте из NXT разряженные батарейки. • Перезарядку батареек производите только под присмотром взрослых. • Никогда не пытайтесь зарядить одноразовые батарейки. Микрокомпьютер NXT может переходить в энергосберегающий режим (Sleep). Для изменения продолжительности паузы до перехода в энергосберегающий режим, или его отмены выберите в меню NXT команду [Settings/Sleep]. Можно установить продолжительность паузы в 2, 5, 10, 30 или 60 минут. Чтобы отключить энергосберегающий режим выберите команду Never. C B A 1 2 3 4 9 ТЕХНОЛОГИЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ NXT Подключение электромоторов Чтобы подключить электромотор к NXT, подсоедините один конец чёрного кабеля к электромотору, а другой конец – к одному из выходных портов А, В или С. Подключение датчиков Чтобы подключить датчик к NXT, подсоедините один конец чёрного кабеля к датчику, а другой конец – к одному из входных портов 1, 2, 3 или 4. Выгрузка и загрузка Для обмена данными между NXT и компьютером можно использовать кабель USB или беспроводное соединение Bluetooth. Если ваш компьютер оснащён устройством Bluetooth, для загрузки программ в NXT кабель USB не нужен. Когда устройство Bluetooth на компьютере отсутствует, USB кабель необходим. (Более подробная информация о беспроводном соединении Bluetooth представлена на с. 34–43). Внимание! Помните, что ВСЕ чёрные 6-жильные кабели можно подсоединять как к входным, так и к выходным портам, датчикам и электромоторам. При этом датчики ДОЛЖНЫ быть подсоединены к входным портам (1–4), а электро мо торы – к выходным портам (А–С). 1 2 3 10 ТЕХНОЛОГИЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ NXT 1. Включите NXT. ВНИМАНИЕ! Перед подсоединением NXT к компьютеру удостоверьтесь, что на вашем компьютере уста- новлено программное обеспе- чение LEGO® MINDSTORMS® Education NXT. Инструкции по установке программного обеспечения даны на с. 44. 2. Соедините компьютер и NXT кабелем USB. 3. После того, как компьютер обнаружит NXT, установка программного обеспечения LEGO® MINDSTORMS® Education NXT будет автоматически завершена. Обнаружено новое устройство Новое устройство установлено и готово к работе. Подключение NXT к компьютерам Макинтош посредством кабеля USB Перед подсоединением NXT к компьютеру, удостоверьтесь, что на вашем компьютере установлено программное обеспечение LEGO® MINDSTORMS® Education NXT. Инструкции по установке программного обеспечения даны на с. 45. Включите NXT. Подсоедините кабель USB к NXT. Подсоедините кабель USB к компьютеру – и можете начинать работать. 11 ТЕХНОЛОГИЯ ОПИСАНИЕ МИКРОКОМПЬЮТЕРА NXT Интерфейс NXT «Мозгом» робота LEGO® MINDSTORMS® Education является микрокомпьютер LEGO® NXT, делающий робота программируемым, интеллектуальным, способным принимать решения. USB порт Подсоедините кабель USB к разъёму USB и загрузите программы со своего компьютера в NXT (или выгрузите данные из робота в компьютер). Для связи между компьютером и NXT можно использовать также беспроводное соединение Bluetooth. Выходные порты На NXT имеется три выходных порта для подключения электромоторов или ламп, помеченные буквами А, В и С. Пиктограмма Bluetooth Значок Bluetooth появляется на дисплее тогда, когда установлено любое беспроводное соединение Bluetooth. Если этого значка нет, значит, соединение Blue- tooth отключено. Функция Bluetooth включена, однако NXT невидим для других устройств Bluetooth. Функция Bluetooth включена, и видям NXT другие устройства Bluetooth. Функция Bluetooth включена, и NXT установил связь с устройством Bluetooth. Пиктограмма USB USB соединение работает хорошо. USB соединение установлено, но работает плохо. Гнездо подключения питания В случаях, если вы используете аккумулятор и его нужно подзарядить или у вас не установлены батарейки типа АА, можно подключить сетевой адаптер непосредственно к этому гнезду NXT (сетевые адаптеры необходимо приобретать отдельно). 12 ТЕХНОЛОГИЯ ОПИСАНИЕ МИКРОКОМПЬЮТЕРА NXT Индикатор работы NXT Когда NXT включён, этот значок вращается. Остановка вращения означает, что блок NXT «завис» и его необходимо перезагрузить (см. с. 63 – «Устранение неполадок»). Уровень заряда аккумулятора Изображение батарейки показывает уровень мощности NXT. Если заряд аккумулятора становится ниже 10%, значок начинает мигать. Громкоговоритель Если в программу заложены звуки, их можно услышать через громкоговоритель. Кнопки управления NXT Оранжевая: Включить/ Ввести. Светло-серые стрелки: Навигация, Влево и Вправо. Тёмно-серая: Очистить/Вернуться. Выключение NXT 1. Нажмите оранжевую кнопку, чтобы выключить NXT, а чтобы вернуться к главному меню NXT, нажмите тёмно-серую кнопку. 2. Нажимайте тёмно-серую кнопку до тех пор, пока не появится следующая картинка: Выключить? Входные порты NXT имеет четыре входных порта для подсоединения датчиков. Датчики должны подключаться к портам 1, 2, 3, или 4. 13 ТЕХНОЛОГИЯ ОПИСАНИЕ МИКРОКОМПЬЮТЕРА NXT Переименование NXT Можно изменить имя NXT, открыв окно NXT в программе LEGO® MINDSTORMS® Education NXT. Это окно открывается нажатием кнопки NXT window на пульте управления. Имя NXT не должно содержать более восьми знаков. Технические характеристики • 32-разрядный микропроцессор ARM7 • 256 КБ FLASH, 64 КБ RAM • 8-разрядный микропроцессор • 4 KБ FLASH, RAM 512 байт • Беспроводное соединение Bluetooth • Совместимость с Bluetooth Class II V2.0 • USB 2.0 порт • Четыре входных порта, цифровая платформа для 6-жильного кабеля • 3 выходных порта, цифровая платформа для 6-жильного кабеля • Графический ЖК-дисплей 60 x 100 пикселов • Громкоговоритель – качество звука 8 КГц • Источник питания: литиевый аккумулятор или 6 батареек типа AA • Вилка сетевого адаптера: США: 120 В; 60 Гц Великобритания, ЕС, Австралия: 230 В; 50 Гц Дополнительные функции экрана NXT NXT имеет много других возможностей. Вы сможете ознакомиться с ними на следующих страницах. 14 ТЕХНОЛОГИЯ ГЛАВНОЕ МЕНЮ NXT My Files (Мои файлы) В разделе My Files можно сохранять все программы, созданные в NXT или загруженные с компьютера. Здесь есть три различные папки. Папка Software fi les (Файлы программы) содержит программы, загруженные с компьютера. Папка NXT fi les (Файлы NXT) содержит программы, созданные в NXT. Папка Sound fi les (Звуковые файлы) содержит звуки, являющиеся составной частью загруженной программы. Файлы автоматически заносятся в соответствующие папки. При загрузке в NXT программы, использующей звуковые файлы, сама программа будет помещена в папку Software fi les, а звук – в папку Sound fi les. Выбрав файл, вы можете отправить его другим NXT. Более подробная информация об этом содержится в разделе «Соединение вашего NXT с другими NXT» на с. 42. 1 2 3 15 ТЕХНОЛОГИЯ ГЛАВНОЕ МЕНЮ NXT NXT Program (Программы NXT) Программировать робота можно и без помощи компьютера. Меню NXT Program (Программы NXT) позволяет создавать множество программ без компьютера. Попробуйте поработать с этой программой, и убедитесь, насколько она проста. Запрограммируйте робота таким образом, чтобы он двигался вперёд и назад при нажатии кнопки датчика касания. Сначала робот будет двигаться вперёд, до тех пор, пока кнопка нажата, после чего он начнёт движение в обратном направлении. Если кнопку нажать ещё раз, робот снова начнет двигаться вперёд. И так будет продолжаться до тех пор, пока программа вы не остановите программу. Убедитесь, что электромоторы и датчики правильно подсоединены к соответствующим портам. Датчик касания подключают к порту 1. Электромоторы подсоединяют к портам В и С. 1. Выберите команду Forward (Вперёд). Чтобы найти нужную команду, нажимайте светло-серую стрелку, а чтобы выбрать команду, нажмите оранжевую кнопку. 2. Выберите команду |