Продолжение серии русскоязычных вебинаров по NXT-G

Сергей Косаченко из Томска продолжает проводить образовательные вебинары по образовательной робототехнике, и для всего остального педагогического сообщества это хорошо тем, что записи вебинаров остаются в сервисе YouTube. Ниже представлены два последних прошедших вебинара.

Вебинар №6.
Прошел в виде мастер-класса, где Сергей вместе со своими учениками рассказывали про создание и программирование робота для участия в состязании Робо-Сумо.

Проблема с двумя датчиками расстояния на EV3

Платформа EV3 - очень новая, и робототехникам, использующим ее для своих проектов, предстоит еще столкнуться с многими тонкостями при ее использовании, а также придумывать способы для борьбы с ошибками, которые появились, как в программном, так и в аппаратном обеспечении.

Например, наверняка, идея использовать два датчика расстояния (ультразвуковых) покажется неплохой идеей для решения задачи поиска выхода из лабиринта роботом: один датчик ищет проходы справа (или слева), другой смотрит - нет ли препятствия перед роботом.

Решение проблем с EV3 датчиком-гироскопом программным способом

Датчик-гироскоп, по умолчанию идущий в составе образовательных наборов LEGO Mindstorms EV3, - одно из самых интересных устройств для экспериментов в новом наборе! Но те, кто начал использовать его в своих конструкциях, наверняка, столкнулись с одним неприятным свойством - существуют такие моменты, когда показания датчика, работающего в режиме замера угла поворота, самопроизвольно нарастают или уменьшаются, хотя датчик не двигается.

Это явление называется дрифт (drift).

Данное видео демонстрирует этот эффект:

Все датчики HiTechnic совместимы с EV3

На прошлой неделе HiTechnic объявила на своей странице в facebook, что все ее датчики и остальные устройства полностью поддерживаются новым блоком EV3. Программные блоки для своих сенсоров компания обещает опубликовать уже в сентябре.

EV3 блок: меню, просмотр датчиков, программирование

Одна из последних радостей блога NiNoXT - компания LEGO заметила наши усилия, связанные с образовательной робототехникой, и дала нам на пробу новый LEGO Mindstorms EV3 набор, его образовательную версию. Поэтому данная заметка открывает цикл материалов, в которых будут раскрываться возможности работы с новым конструктором.

Если у вас возникнут какие-то вопросы, какие бы вы хотели узнать о новом конструкторе (как что-то конкретное работает, провести эксперимент с датчиками или моторами) - пишите нам - мы попробуем опробовать ваши предложения. Таким образом вы сможете узнать о EV3 гораздо больше еще до начала его продаж.

Сейчас же начнется все с обзора программного обеспечения EV3 блока (EV3 firmware).

Одна из особенностей нового блока - его долгое включение и выключение. По времени процесс соизмерим с включением сотового телефона или домашнего маршрутизатора, т.е. секунд 20-30. После включения, появляется следующее меню:

Инфракрасный датчик расстояния от SmartBricks

Не секрет, что юные робототехники страны (и их педагоги) готовятся к традиционным весенним соревнованиям. Зная это, компания SmartBricks желает им помочь.

Первое, что они сделали - заключили соглашение с всероссийским комитетом WRO и добились разрешения на использование световых датчиков собственного производства в отборочных этапах МСР. Второе - это выпуск нового датчика, который все желающие могут использоваться для более точного определения расстояний.

Встречайте, инфракрасный датчик расстояния:

Образовательные наборы от Амперки

Наверняка, многие уже видели в блоге упоминания о компании Амперка, которая специализируется на радиоэлектронном оборудовании и конструкторах на базе платформы Arduino.

В свое время, чтобы популяризировать изучении электроники, робототехники и программирования компания выпустила образовательный набор "Амперка", в состав которого помимо платы Arduino, электронных элементов схем и соединительных проводов, входят цифровые датчики, моторы, колеса.

Аналоговые датчики NXT и Raspberry PI

Компания Dexter Industries не остановилась на достигнутом и выложила в интернет инструкцию по подключению аналоговых датчиков (пока только датчик касания) к Raspberry PI плате. Принцип работы с аналоговыми датчиками отличается от I2C датчиков, поэтому другие выходы используются на плате - GPIO7.

Python скрипт, демонстрирующий работу с этим выходом, использует RPi.GPIO модуль. Из текста программы видно, что явно обрабатывается событие повышения уровня сигнала на соответствующем выходе платы, т.е. пока что не очевидно как будет построена работа с другими аналоговыми датчиками, которые измеряют непосредственно уровень сигнала, а не его изменение.

Подключение цифровых NXT датчиков к Raspberry PI

Когда только появилась информация о том, что в новом Mindstorms EV3 стоит Linux, почему-то в голове возникла мысль о Raspberry PI - небольшом одноплатном компьютере, к которому можно подключить множество стандартных устройств вроде клавиатуры, монитора и т.п., - потому что на нем тоже крутиться эта же операционная система. Ведь по сути блок EV3 лишь по некоторым параметрам проигрывает Raspberry PI, да еще обладает встроенной возможностью подключения моторов и датчиков.

Как оказывается, последнее - подключение датчиков, - не является прерогативой LEGO устройства. Распайка платы Raspberry PI тоже позволяет подключать цифровые датчики, а I2C шина операционной системы Linux известна уже давно.

Известная своими датчиками, подключаемыми к NXT блоку, компания Dexter Industries выложила у себя на сайте статью, подробно рассказывающую как подключать цифровые датчики, совместимые с NXT блоком, к Raspberry PI компьютеру.

В основе статьи лежат следующие шаги:

1. Подключение датчика посредством NXT Bread Board Adapter
   
   
   к соответствующим выходам на плате Raspberry PI.
   
   
2. Загрузка I2C модулей ядра на Raspberry PI устройстве.
3. Написание Python скрипта работающего на устройстве и опрашивающего датчик.

Смотрим, что у них получилось:


Судя по схеме, на Raspberry PI есть выходы UART, а это значит, что цифровые датчики EV3, тоже будет подключить не проблема.

Остается открытым вопрос - а LEGO моторами так управлять возможно? Единственное ограничение, которое пока видится, это питание моторов - Raspberry PI не отдает 9 вольт, а только 5.

Цифровые датчики SmartBricks: не NXT-G единым...

Тому, что на блоге не было давно статей с детальным обзором датчиков SmartBricks, есть одно объяснение - предыдущие обзоры рассматривали аналоговые датчики, которые по поведению ничем ни отличались от уже существующих LEGO датчиков, поэтому и при их программировании в тестах применялись те же самые средства, что и для обычных датчиков.

Для новых цифровых датчиков в языках Python и NXC, использовавшихся для обработки данных в тестах, нет готовых библиотек для опроса SmartBricks датчиков. Поэтому, прежде чем проводить эксперименты с новым датчиком, нужно было разобраться с протоколами связи с датчиками и реализовать соответствующий функционал в языках программирования.

Следует отметить, что для среды программирования NXT-G, компания SmartBricks предлагает для загрузки уже готовые блоки, а также и примеры их использования. Но по причине неудобства использования этой среды в целом для тестирования - это больше касается возможностей взаимодействия с компьютером, нежели самого процесса программирования и производительности, было решено не использовать NXT-G для подготовки обзоров.

Прежде, чем перейти описанию того как работать с цифровыми датчиками в языках NXC и Python, нужно сначала обратить внимание на, то как устроен интерфейс общения NXT блока с датчиком через протокол I2C. В целом, неплохая вводная есть известной книге "Extreme NXT: Extending the LEGO MINDSTORMS NXT to the Next Level" (*) и есть надежда, что это описание перекочует в "перевод" на русский язык, который делается энтузиастами из Оренбурга. Сейчас же, в двух словах можно сказать, что цифровой датчик по сути представляет из себя отдельное вычислительное устройство, которое может отдавать данные - обработанные результаты измерений, причем обработка измерений может контролироваться снаружи - на устройство могут подаваться входные данные, задающие правила вычислений, или переменные, участвующие в этих вычислениях. Иными словами, NXT блок может передавать в датчик данные по I2C шине и считывать из датчика данные.

Самый ожидаемый продукт года - Lego Mindstorms EV3

На прошлой неделе новость о новой версии LEGO Mindstorms EV3 облетела все сайты и все интернет конференции, которые так или иначе связаны с LEGO тематикой. За это время стали известны технические детали, как аппаратной, так и программной части этого проекта. Многие уже задумываются о приобретении нового конструктора. Поэтому настало время сформулировать основные новшества LEGO Mindstorms EV3, а также сравнить его с LEGO Mindstorms NXT.


Примечательно то, что EV3 является продуктом совместной работы инженеров компании с лучшими Lego экспертами из США и Европы. Взгляните на фото выше, там вы сможете узнать многих из известных Mindstorms-гуру - именно они получили возможность первыми "поиграться" с новым конструктором.

Стенд SmartBricks на соревнованиях в Политехническом

Во время соревнований в Политехническом Музее в Москве, проходивших 5 января, компания SmartBricks представляла свою продукцию на суд широкой публике.

Помимо датчиков, которые уже производятся и доступны в продаже, компания сделала анонс для устройств, которые еще только в разработке. Причем все желающие могли не только услышать о этих новых датчиках, но также и познакомиться с ними, что называется, на практике.
Итак, появление каких же новых датчиков и устройств, которые можно подключать к LEGO Mindstorms, можно ожидать в 2013 году?

Личная армия NXT роботов

На страницах своего блога мы уже рассказывали о модуле NXT2WIFI, позволяющем организовать взаимодействие с роботом по Wi-Fi, и рассматривали один из способов его применения - в качестве домашней метеостанции. 

Но, конечно же, вариантов использования этого устройства считать - не пересчитать, и вот недавно Daniele Benedettelli, известный Lego-эксперт, решил продемонстрировать возможности NXT2WIFI в управлении целой армией роботов и снял отличный ролик:

Благодаря NXT2WIFI возможно управление неограниченным числом роботов путем рассылки широковещательных команд по протоколу UDP.

Синхронное управление роботов по Bluetooth тоже возможно, но количество управляемых роботов сокращается с бесконечности до четырех: 1 ведущий (master) и 3 ведомых (slave) роботов.

Кружок по робототехнике. Занятие шестое

Продолжение. Предыдущая - пятая часть здесь. Шестое занятие нашей небольшой группы обещало быть очень интересным - помимо интересной темы "Ветвления в программах" мною были заготовлены интересные задания.

План был познакомиться с обычными ветвлениями в среде NXT-G, исключительно применяя их к сравнениям показаний с датчиков. Ребята должны были на практике попробовать изменять поведение своей программы, в зависимости от разных условий окружающей среды, причем среди практических заданий появлялось такое, где им надо было использовать вложенные ветвления.

Определение положения предмета с помощью датчиков расстояния

	Понятие триангуляция знакомо многим, кто хоть раз разбирался как работают GPS приемники или тем, кто изучал что такое радиопеленгация. На самом деле это понятие пришло из геометрии и геодезии. Но сейчас пойдет речь именно о триангуляции, как способе определения координат или местоположении предмета.

Aswin - блогер из Дании, регулярно публикующий свои заметки на блоге NXT Time. Недавно опубликовал очень интересный материал - он показал, как с помощью двух датчиков расстояния (он использовал стандартные NXT Ultrasonic датчики) можно с допустимой точностью определить местоположение предмета. Для определения местоположения как раз и использовался метод триангуляции.

В качестве экспериментальной установки он использовал следующую конструкцию:
По задумке автора, каждый из датчиков, измеряя расстояние до препятствия, должен повернуться на угол, вычисленный по формуле представленной ниже. В итоге, со стороны будет выглядеть, как будто датчики все время смотрят в сторону препятствия.

Кружок по робототехнике. Занятие пятое

Продолжение. Предыдущая часть здесь. Пятое занятие кружка по робототехнике прошло в полном составе группы - в этот раз были все пять школьников. Занятие прошло чуть-чуть быстрее того, как было запланировано:

• Сначала продолжили знакомство с датчиком расстояния и выполнили несколько интересных заданий, включая автоматическую парковку робота между двух препятствий.
• Затем переключились на датчик цвета, с которым поработали в двух режимах - определения цвета и замера освещенности. Здесь ребята задавали направление движения робота с помощью цветных карточек, после чего научились реагировать на поверхности, по разному отражающих свет, что ближе к концу занятия привело к тому, что каждая тележка в итоге проехалась по черной линии под управлением простейшего релейного регулятора.

NXT2WIFI - первый шаг LEGO робота в Скайнет

Помните в фильме Терминатор, суперкомпьютеры Скайнет, объединенные в сеть, обрели свободу воли и вышли из-под подчинения человеку?

Может быть образовательные наборы LEGO Mindstorms и не такие безобидные, как кажется на первый взгляд - особенно с новым устройством, которое значительно расширяет возможности NXT блока - NXT2WIFI
.

Кружок по робототехнике. Занятие четвертое

На четвертом занятии появились два новых ученика. Ребята практически не имели представления, что такое LEGO роботы и с чего начать их программировать. Ход занятия сильно притормозился и поэтому вместо того, чтобы изучать новую тему со всей группой, пришлось потратить прилично времени на персональное объяснение материалов второго и третьего занятий.

Одно радует, пришли новички уже с собранным роботом, поэтому на этом моменте мы уже время не теряли и все-таки успели познакомиться с основами работы с новым для нас датчиком громкости звука, а также простыми бесконечными циклами.

Датчик магнитного поля и мультиплексор для датчиков касания от SmartBricks

Компания SmartBricks решила весь октябрь радовать LEGO робототехников новыми датчиками.

В начале месяца это были датчик звука и приемник сигналов пульта ДУ. Сейчас же пойдет речь о мультиплексоре (hub) датчиков касания и датчике магнитного поля.

Магнитный датчик касания SmartBricks

Еще один датчик SmartBricks, который попал на тестирование в руки авторов блога NiNoXT - магнитный датчик касания. Основное преимущество данного датчика перед стандартными датчиками касания - это то, что он не требует физического контакта с поверхностью, касание с которой необходимо проверить.

На самом деле данное преимущество довольно актуально во таких случаях, когда физическое касание либо не желательно вообще, либо жесткость датчика-кнопки не позволяет совершить деликатное, мягкое касание. Примеры:

• касание с легким предметом
• касание с предметом, который нельзя тревожить и/или перемещать с места даже на чуть-чуть

Раньше такого рода касания можно было определять только с помощью датчика освещения и/или цвета. Сейчас же пришел на помощь еще один датчик, о котором пойдет речь в данной заметке.