Обзор шикарного робота lego, который можно программировать

Детали для сборки робота из ЛЕГО

Что же делать если у вас масса LEGO-деталей и непреодолимое желание построить из них робота? Очевидное  решение — купить контроллер LEGO EV3 — слишком дорого, т.к. стоимость приближается к цене нового набора LEGO Mindstorms. Приобрести контроллер и датчики других производителей целесообразнее.

Бюджетный вариант — использовать Arduino. Эта недорогая плата станет «мозгом» создаваемого легоробота, позволит подключить сенсоры и двигателей разных производителей, реализовать идеи и развить проект самодельного робота. Платформа Arduino популярна и научиться работать с ней можно и в кружках, и самостоятельно, используя онлайн-ресурсы. При разработке робота из ЛЕГО с использованием Arduino необходимо решить, как крепить конструктивно несовместимые контроллер и датчики. Например, сделать из деталей LEGO корпусы для электроники.

Корпус для Arduino UNO из LEGO. Фото linksprite.com

Корпус для Arduino из деталей LEGO. Фото arduino.ru

Крепления электронных компонентов к элементам конструктора LEGO можно создать с помощью 3D-печати.

Держатель для сервопривода, изготовленный с использованием 3D-печати. blog.arduino.cc

Программирование роботов — начало.

Первой программой, которую вы, вероятно, будете писать, является  «Hello World». По историческим причинам большинство учебников по программированию начинаются с этой фразы.

Это одна из простейших программ, которые могут быть сделаны на компьютере.

В случае с микроконтроллером другой очень простой программой, которую вы можете сделать — это переключение вывода IO. Присоединение светодиода к выходному контакту. Затем установление контакта I / O в положение ON и OFF приведет к миганию светодиода. При помощи контактов I / O можно запрограммировать много сложных функций. Например, включение многосегментных светодиодов для отображения текста и цифр, управления электромагнитными реле, сервоприводами и т.д.

Шаг 1.

Убедитесь, что у вас есть все компоненты, необходимые для программирования микроконтроллера. Не все микроконтроллеры поставляются со всем необходимым для их программирования. Большинство микроконтроллеров необходимо подключить к компьютеру через USB-штекер.

Если ваш микроконтроллер не оснащен разъемом USB, возможно вам понадобится отдельный USB-адаптер для последовательного интерфейса. Этот адаптер нужно правильно подключить. Многие микроконтроллеры программируются либо через порт RS-232, либо через USB. Часто они включают в себя разъем USB на плате. Разъем USB используется не только для двусторонней связи, но и для питания платы микроконтроллера.

Шаг 2.

Подключите микроконтроллер к компьютеру и проверьте, к какому COM-порту он подключен.

Не все микроконтроллеры смогут быть обнаружены компьютером. Поэтому вы должны прочитать в руководстве «Начало работы. И тогда вы будете точно знать, что нужно сделать, чтобы компьютер распознал его и смог с ним общаться. Вам может быть придется загрузить «драйверы» (специфичные для каждой операционной системы), чтобы ваш компьютер мог понять, как общаться с микроконтроллером и / или USB-конвертером последовательного преобразователя.

Шаг 3.

Прочитайте руководство пользователя продукта. Проверьте работоспособность при помощи приведенных в нем примеров написания кода с нужным протоколом связи.

Не нужно изобретать велосипед. Большинство производителей предоставляют некоторый код (или псевдокод), объясняющий, как заставить контроллер работать. Пример кода может быть на языке программирования, который вы не знаете, но не стоит отчаиваться. Просто выполните поиск в Интернете, чтобы узнать, создали ли другие люди необходимый код.

• Изучите руководства по продуктам и руководство пользователя.
• Посетите форум производителя.
• Проверьте публикации в Интернете для продукта и кода.
• Прочтите руководство, чтобы понять, как написать код.

Lego Mindstorms: робототехника для всех

Идея добавить к стандартным деталям Lego электронный программируемый блок, датчики и электродвигатели, сделать программирование простым и понятным детям и разработать специальный конструктор для создания роботов оживила не только Lego-конструкции, но и всю компанию. С 1991 года 11 лет подряд компания несла убытки. И именно робототехническое направление спасло ситуацию.

Впервые робототехнический конструктор Lego Mindstorms был представлен в 1998 году. B 2006 году вышла вторая версия конструктора — NXT, и в начале 2013 года появился EV3 (сокращение от Evolution 3).

Слева направо коробочные версии Lego Minstorms 1998 г, 2006 г, 2013 г

Сердцем конструктора является микрокомпьютер (микроконтроллер), он же P-brick, или Р-кирпич (от Programmable brick — программируемый кирпич). Стандартные детали Lego (балки, шестерни, оси, колеса) мало изменяются с развитием конструктора, наибольшие изменения претерпевает именно микрокомпьютер.

Первую версию конструктора комплектовали микрокомпьютером RCX, вторую — NXT, а в составе современной версии — EV3.

Слева направо микрокомпьютеры Lego: RCX (1998 г.), NXT (2006 г.), EV3 (2013 г.)

С развитием конструктора производитель придерживается политики обратной совместимости, т.е. детали от старых версий могут использоваться совместно с новым конструктором. Так, например, датчики от NXT-версии могут использоваться с EV3. Развитие конструктора в ногу со временем — это прежде всего развитие микрокомпьютера и среды программирования. Важным отличием современного блока EV3 является то, что он работает на свободно распространяемой операционной системе Linux.

Технические характеристики микрокомпьютера Lego EV3:

• Процессор — ARM9 (в конструкторе NXT 2.0 использовался ARM7);
• оперативная память — 64 мегабайт;
• FLASH память — 16 мегабайт;
• слот расширения SD;
• USB 2.0 с поддержкой подключения Wi-Fi;
• Bluetooth 2.1;
• монохромный экран разрешением 178×128 пикселей;
• четыре порта ввода;
• четыре порта вывода;
• шестикнопочный интерфейс управления;
• высококачественный интегрированный динамик;
• автономное питание от шести батарей типа АА, либо с использованием аккумулятора постоянного тока EV3 2050 мАч;
• операционная система Linux.

Состав Lego Mindstorms EV3

Конструктор Lego Mindstorms — это набор стандартных деталей Lego, микрокомпьютер и датчики.

Компоненты Lego Mindstorms EV3

Конструктор был разработан для двух целевых аудиторий: для домашнего пользования (дети и любители) и для использования в образовательных учреждениях (ученики и преподаватели). Для каждой группы создан базовый набор — соответственно коробочная версия Lego EV3 и образовательная версия Lego EV3.

Также для каждой группы выпускается несколько дополнительных наборов. Например, ресурсный набор, являющийся дополнительным, — это просто набор дополнительных стандартных деталей Lego, расширяющий возможности конструктора. Четкой границы между коробочной и образовательной версией нет — это один и тот же конструктор, имеющий немного разную комплектацию.

Образовательная версия Lego Mindstorms EV3

Состав образовательной версии Lego Mindstorms EV3

• 1 микрокомпьютер EV3;
• 1 батарея;
• 2 больших мотора;
• 1 средний мотор;
• 2 сенсора прикосновения;
• 1 цветовой сенсор;
• 1 ультразвуковой датчик;
• 1 гироскоп;
• 540 строительных элементов;
• набор RJ12 кабелей.

Коробочная версия Lego Mindstorms EV3 и электронные компоненты, входящие в комплект

Состав коробочной версии Lego Mindstorms EV3

• 1 микрокомпьютер EV3;
• 2 больших мотора;
• 1 средний мотор;
• 2 сенсора прикосновения;
• 1 цветовой сенсор;
• 1 ИК датчик;
• 1 ИК приемник;
• 594 строительных элементов;
• набор RJ12 кабелей.

Как сделать из конструктора ЛЕГО маленького робота: инструкция, схема, описание

Можно сделать маленького робота, да «удаленького». А можно вооружиться подобным мастер-классом по созданию быстрого робота небольшого размера. Детали можно выбирать те, которые нашлись у вас, просто подбирайте так, чтобы они соответствовали требованиям.

Начинаем сборку робота.

Делаем ноги (схами сборки на рисунке ниже).

Возьмите два фрагмента, которые будут напоминать, и исполнять роль ступней. К ним прикрепите высокий куб, выделите колено и сверху прикрепите маленький квадратик.

Начинаем работу

Делаем ноги

Туловище ставится на ноги, закрепив их. Если у вас есть в наличии деталь, что может сгибаться, то используйте ее в начале.

Формируем туловище

Туловище должно быть массивным. Его следует постепенно увеличивать к грудной клетке, выбирая большие детали. Можно украсить туловище решетками и разноцветными «заглушками».

Оно должно быть массивным

Крепим туловище к ногам

Руки сделайте из соединенных цилиндрических деталей. Можно в конце прикрепить конусообразную деталь. Не забудьте установить хватающий элемент. (Схема сборки на рисунке ниже)

Создаем руку

У любого человечка от Лего они есть, поэтому могут быть в изобилии у каждого собранного робота. Этот пункт не является обязательным, просто тогда ребенок не сможет вставить оружие.

Для робота рука важна

Ведь в ней будет оружие

Голову можно сделать по форме куба, наложив одна на одну квадратные детали. Как вариант, можно вставить по центру голову от человечка. При желании можно установить колеса или другие украшающие элементы возле головы и на конечностях.

В каждой руке создайте разное оружие

Как сделать из конструктора ЛЕГО простого робота для детей и начинающих: инструкция, схема, описание

Дети порой хотят собрать робота, не имея при этом подходящих деталей. Ведь каждая серия просчитана до мелочей. Каждый цвет и каждая форма деталей имеет свое строгое предназначение. Но вот у вас собралось несколько таких серий. В них обязательно можно будет найти подходящие детали для робота. Цвет желательно брать одного оттенка, но никто не запрещает сделать разноцветного робота.

Итак начинаем строить робота!

• Первым делом сложим туловище (рис.1). Возьмите деталь на два блока по 4 кубика. На заднюю сторону крепятся два высоких кубика по два квадратика. А спереди помещается деталь на всю длину, такой же высоты. Но крепления у нее должны быть и сверху, и спереди.
• На втором ярусе, сзади крепится высокий куб на один квадрат, опять же высокий куб, но на две детали и еще один одинарный куб. Учтите, что эти одинарные кубы должны иметь отверстия, которые будут смотреть в стороны. В них и будут приделываться руки.
• Спереди еще раз ставится длинная деталь на 4 квадратика с креплениями спереди и вверху.
• Сверху всего укладывается две пластины, закрывая всю поверхность. Как это сделать подробно указано на рис.1.

Рис.1

• Строим ноги, точнее их основание (рис.2). Берется деталь на три блока по 2 квадратика. То есть, всего 6 квадратиков, расположенных в два ряда.
  • Ни них крепятся три пластины с одним креплением по центру. Они располагаются перпендикулярно основной детали.
  • Теперь займитесь ступнями и самими ногами. Возьмите деталь красного или другого отличительного цвета на три квадратика. Сверху нее располагается угловая деталь. То есть, она рассчитана на два кубика, но верх первого срезан под углом 45°. В итоге у вас должна выйти деталь, напоминающая форму тапка.
  • За этой деталью ставится один квадратик, чтобы выровнять форму «тапка». На оставшееся место ставится высокий двойной куб уже другого цвета (она рассчитан на два квадратика). По высоте будет немного выше переда «тапка».
  • Соедините ноги с туловищем, которое было сделано немного раньше. Подробно смотрите рис.2.

Рис.2

• Переходим к рукам и плечам (рис.3)

  Сверху этой основы крепите черные детали по одному квадратику. Учтите, на конце должен быть хватающий элемент!

  . Вставляете в отверстия по бокам круглые детали, напоминающие фары. А к ним уже крепите узкую деталь на 4 квадратика. За счет этой круглой детали руками можно будет двигать. Более подробно рассмотрите на рис.3.

Рис.3

Переходим к голове (рис.4). Сверху туловища крепится деталь, которая будет напоминать голову робота. Если хотите, чтобы ваша голова вращалась, возьмите с круглым вращающимся механизмом. Если поискать, то обязательно найдете что-то подобное. Подробнее смотрите на инструкции.

Рис.4 Делаем голову роботу

В завершение грудную клетку робота можно украсить на свое усмотрение (рис.5). Прикрепите решетки и разноцветные «заглушки», словно кнопки. Можно закрыть плоскими пластинами. В руку добавьте оружие. Смотрите по инструкции (рис.5), как это можно сделать.

Рис.5 Вооружаем робота

Завершаем сборку робота, собрав и прикрепив правую руку (рис.6).

Рис.6 Завершаем работу

Робот готов!

Есть ли альтернатива Lego в образовательной робототехнике?

Сегодня платформа Lego является безусловным лидером образовательной робототехники. Наборами Lego Mindstorms оснащены кружки робототехники во многих странах мира. На лидирующих позициях Lego Mindstorms и в российских секциях робототехники.

Каковы причины такого лидерства? Их несколько.

Во-первых, это безусловно качество платформы, ее, с одной стороны, обучающие, с другой — конструкторские возможности. Из этого конструктора можно построить не только игрушечных роботов, но и прототипы таких серьезных конструкций как, например, принтер Брайля, космическая станция, космический самолет, солнечные панели и т.п. Причем придумывать и реализовывать все это могут дети. А еще из Mindstorms можно сделать робота, который соберет кубик Рубика за 3 секунды!

Робот-венероход на WRO-2014 в Казани

Во-вторых, это мощное олимпиадное робототехническое движение на основе Lego. Конкурсы мирового уровня — такие как WRO и FIRST, а также множество региональных мероприятий и фестивалей содержат в своих регламентах требование использовать Lego.

Производители альтернативных Lego конструкторов также продвигают соревнования на основе своих платформ — так молодежные соревнования по робототехнике IYRC полностью основываются на конструкторах HUNA. Набирают популярность и мультиплатформенные соревнования. В России это Робофинист и только что объявленный ИКаР.

В-третьих, преемственность Lego Mindstorms. До него может быть описанный выше WeDo, после — TETRIX и MATRIX. Последние два используют контроллеры NXT и EV3, но предлагают значительное механическое и конструктивное расширение. С учетом того, что современные дети знакомятся с Lego в возрасте еще до года, то продолжать с ним работать и дальше кажется естественным и более простым.

В-четвертых, на популярность Lego играет и фактор времени — он просто был первым в этой области и завоевал рынок. Есть сложившиеся сообщества в разных странах, есть множество разработок, есть значительный опыт по использованию в образовании.

И, наконец, как говорят англичане, last but not least — это все-таки особая философия, которая сопровождает Lego. Особое настроение. Особая миссия.

Как сделать из конструктора ЛЕГО боевого робота: инструкция, схема, описание

Если ваш малыш просит сделать с вами робота, то не ленитесь и отложите дела в сторону. Сам процесс будет настолько увлекательным, что вам обязательно захочется повторить проведенный вечер. Но робот должен еще и уметь стрелять, защищаться и нападать. Не расстраивайтесь. Оружие можно достать из своих запасов Лего. Ведь обязательно у какого-то самурая или военного человечка он найдется.

Что потребуется для военного робота:

• белый или прозрачный срезанный треугольником кубик – 1 шт.;
• белые одинарные квадратики, один должен быть ровным сверху – 2 шт.;
• высокие одинарные кубики – 2 шт.;
• двойные кубики – 3 шт.;
• цилиндрические высокие детали – 2 шт.;
• «краники» серого и черного цвета – по 2 шт.;
• конусообразные детали со срезанным верхом – 2 шт.;
• одинарные кубики с «захватками» — 2 шт.;
• круглые «квадратики» черного цвета – 2 шт.;
• серые кубики со срезанным треугольным верхом – 2 шт.;
• плоский двойной кубик серого цвета – 1 шт.;
• кубы, что имеют пять мест крепления, черного цвета – 3 шт.

Приступаем к работе (схема сборки на рисунках ниже).

Работа начинается с головы. И постепенно переходим к телу робота. Возьмите две детали высокого кубика, который имеет несколько способов крепления (а точнее, со всех сторон).

Вариант боевого робота из лего

• Теперь приступаем к ногам. Ноги, кстати, тоже могут двигаться! Скрепляем детали так, как это показано на картинке-инструкции.
• В завершение осталось приделать стопы. А в этом помогут кубики со срезанным концом, которые крепятся к ногам.

• Теперь нужно продолжить формирование рук. В них мы будем помещать оружие.
• Для оружия используются прямоугольные детали, которые нужно совместить друг с другом так, как это указано на картинке.

Боевой робот готов!

Представляем еще один вариант боевого робота.

Схему его сборки смотрите в картинках ниже.

Как сделать из конструктора ЛЕГО большого робота: инструкция, схема, описание

Большого робота создать не так и сложно, ведь в этом вопросе не нужны специальные детали. Можно его сделать по вышеописанной схеме, используя просто большее количество деталей. Но можно вооружиться запасами фантазии и создать необычного робота. Кстати, в этом вопросе доверьтесь мыслям ребенка. Они еще смотрят на мир немного другими глазами, дорисовывая не хватающие детали.

Начало работы – ноги.

Возьмите куб с креплениями на каждой стороне. Три круглые «заглушки» серого цвета и один квадратик синего цвета. Он должен быть срезан на лицевой стороне. То есть, иметь гладкую поверхность под углом 45°. Разместите все детали по бокам куба.

Начинаем с ног

• По бокам нужно поставить еще по одной «заглушке». А теперь потребуется две закругленные, удлиненные детали, с двумя отверстиями и сквозным креплением на конце. Их соединяете по краям, прикрепив к «заглушкам». Верхние отверстия также можно закрыть ими. То есть, в этом пункте вам потребуется 4 «заглушки».
• Нужен длинный штык, который вставится в сквозное отверстие предыдущей детали, соединив с ней цилиндрическую деталь. Конец штыка закрывается круглой «заглушкой».
• Опускайтесь ниже, продолжив ногу кубом серого цвета. Но учтите, деталь должна иметь крепление внизу на лицевой стороне.
• Далее ставим квадратик с кружочком на конце. То есть, крепежным элементом. Сзади для фиксации крепите еще один простой квадратик и треугольную по лицевой стороне деталь. То есть, срезанный под углом 45° квадрат.
• К этому круглому крепежному элементу крепите подходящую деталь, которая будет состоять из двух кубиков. Для дополнительной устойчивости снизу добавьте еще одну пластину.

Завершаем создание ног

Переходите к туловищу.

• Наверх ног помещаете круг с четырьмя квадратиками. Посредине крепите пластину из двух квадратиков. По бокам выстраиваете высокие кубы, а между ними один куб должен иметь дополнительное крепление или отверстие на лицевой стороне.
• Далее выкладываете по бокам деталь из двух квадратиков, сверху еще один круг.
• Теперь сверху крепите пластину из 6 квадратиков, а сзади – деталь в 2 квадрата с ручкой. То есть, сзади деталь должна немного выступать. Под нее нужно поставить трапециевидную деталь со срезом в конце. Она располагается вершиной вниз!
• На противоположной стороне крепится еще одна такая же деталь. А вот посредине помещается только один круг. Его закрываете серой деталью такого же размера.
• Рядом располагаете срезанные кубики серого цвета, острием вверх.

Туловище

Переходите к рукам.

• Берете маленькую полосу на 2 крепления. Сверху прикрепите один квадратик с хватательной частью.
• Далее крепим маленькую деталь с заглушкой на конце. Так как указано на рисунке делаем в двух единицах, ведь рук у робота будет две.

Руки робота

В руки к роботу создаем оружие. Создать его можно по инструкции, которая представлена ниже.

Оружие для робота

Робот завершен

Как программировать роботов Лего Mindstorms?

Перед определением и написание команд устанавливается ПО на компьютер. При этом последний должен иметь не меньше 2 Гб оперативной памяти и 750 Мб на диске. Чтобы узнать, как программировать роботов Лего Mindstorms, необходимо выбрать версию для учащегося.
Когда первый этап пройден, необходимо создать проект или эксперимент. Последний подходит для тех случаев, когда нужно проверить особенности функционирования датчиков. На экране меню есть различные вкладки:
— действие;
— управление;
— датчик и другие.
Благодаря такому меню можно попробовать на практике, как программировать роботов Mindstorms. Например, появляется возможность настроить режим мотора, задать время и количество поворотов. Есть функция и воспроизведения различных звуковых сигналов. Они закачиваются или записываются с помощью микрофона. Одним из важных компонентов является часть меню, дающая возможность управлять действиями самой программы.

Каких роботов из Лего можно сделать?

Сегодня конструкторы позволяют собрать крутых роботов из Лего. Для новичков подойдет «Джиробой». Это базовая модель, имеющая на ногах гусеничные колеса. Благодаря установленному гироскопу полученная игрушка сможет оставаться устойчивой при столкновении с предметами. При помощи датчиков машина выстраивает свой маршрут, при показе пластины определенного цвета начинает движение.
Крутые роботы из Лего получаются при использовании набора Boost. Он предназначается для изготовления различных моделей, позволяет оживить полученный аппарат с использованием смартфона или планшета. Подходит и для создания «кибрекота», который умеет мурчать. В комплекте идет механический блок, приводящий полученное изделие в движение. К нему подключаются датчики, умеющие реагировать на различные раздражители. Робот Верни умеет выражать эмоции с помощью подвижных бровей, разговаривать и различать цвета.
Из конструктора можно сделать:
— робота-триногу;
— терминатора;
— мухоловку;
— киберга в тяжелой броне и пр.

Алгоритм создания робота

Первым делом потребуется подобрать все необходимые детали для сборки робота. Если вы пока не решили, что может понадобиться, смешайте несколько наборов и выбирайте то, что может потребоваться.

Итак, приступим к выполнению инструкции по изготовлению робота из лего. Для начала следует сделать из двух прямоугольников ступни для робота, с которых и будет подниматься все тело.

Далее крепим к прямоугольникам по три квадрата, поднимая ноги. Делаем коленки из прямоугольников, или округлых деталей, которые подойдут в качестве коленей.

Теперь присоединяем к уже готовым ногам по паре кубиков и соединяем ноги прямоугольной деталькой. С этого места можно начинать изготавливать туловище.Таким образом можно сделать и мини-робота из лего.

До грудной части туловище не обязательно делать широким, даже лучше, если оно будет уже, чем грудь.

Кроме того, чтобы сделать грудь более похожей на часть робота, ее делают не только широкой, но и плотной.

К груди крепится голова, которую вы соберете сами или найдете в каком-либо наборе. Далее следует закрепить руки в виде прямоугольников. Если вы хотите сделать боевого робота из лего, то потребуется приделать к рукам пушки.

LEGO Education Spike Prime

Upd. 20.04.2019: Весной 2019 года Lego Education анонсировала новый робототехнический набор Spike Prime. Конструктор ориентирован на школьников 5-7 классов. В наборе три двигателя, три датчика и блок Smart Hub с шестью портами, динамиком, световой матрицей 5×5, 6-осевым гироскопом, аккумулятором. Связь Smart Hub с приложением через Bluetooth.

Приложение SPIKE использует язык программирования Scratch. В России решение можно будет приобрести с августа 2019 года, рекомендованная розничная цена – 29 900 руб. Подробнее о наборе здесь.

Как сделать робота из Лего?

О том, как сделать робота из Лего, можно узнать в инструкциях или с помощью многочисленных роликов, представленных в интернете. Во всех конструкторах есть мини-компьютер, различные датчики и двигатели. Иногда случается так, что дома есть куча деталей от конструктора, но определенных элементов для их «оживления» не хватает. Можно приобрести контроллер LEGO EV3, но его цена часто оказывается довольно высокой. В этом случае в качестве замены послужит плата Arduino, позволяющая подключить сенсоры, двигатели от различных производителей. Она хорошо подходит для осуществления проекта самодельного робота. Крепежи электронных элементов создаются с помощью 3D-печати.
Если не знаете, как сделать робота из Лего первый раз, используйте простые наборы. Схемы сборки по ним упрощены, чтобы каждый мог справиться с заданием. При этом не потребуется работать паяльником, молотком, ножовкой и другими опасными инструментами. Для более продвинутых ребят полезными окажутся новые версии Mindstorms. С их помощью можно создать игрушку, дополненную датчиками и сенсорами. Эксперты говорят о том, что если вы не уверены в том, что справитесь с работой, создайте прототип на компьютере. Специальное программное сопровождение поможет правильно спроектировать алгоритм.
При правильном программировании робот может решать довольно сложные задачи