Конструируем роботов на LEGO® MINDSTORMS® Education EV3. Крутое пике

97 Pages·030.642 MB·Russian

by  Рыжая Е. И.

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
LEGO
® ®
MINDSTORMS
(cid:615)(cid:602) Education EV3
Крутое пике
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Е. И. Рыжая, В. В. Удалов, В. В. Тарапата
КОНСТРУИРУЕМ
РОБОТОВ
LEGO
®
MINDSTORMS®

на Education EV3
Крутое пике
2-е издание
(электронное)
Лаборатория знаний
Москва
2017
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 373.167
ББК 32.97
Р93
Серия основана в 2016 г.
Ведущие редакторы серии Т.Г.Хохлова, Ю.А.Серова
Проект подготовлен под руководством В.Н.Халамова
РыжаяЕ.И.
Р93 Конструируем роботов на LEGO○R MINDSTORMS○R
Education EV3. Крутое пике [Электронный ресурс] /
Е.И.Рыжая, В.В.Удалов, В.В.Тарапата.—2-е изд. (эл.).—
Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 97с.).—М. : Лабо-
ратория знаний, 2017.—(РОБОФИШКИ).—Систем. тре-
бования: Adobe Reader XI ; экран 10".
ISBN 978-5-00101-536-9
Стать гениальным изобретателем легко! Серия книг «РОБО-
ФИШКИ» поможет вам создавать роботов, учиться и играть
вместе с ними.
Вы соберёте из деталей конструктора LEGO○R MIND-
STORMS○R Education EV3 робота, который может имитировать
полёт самолёта. Управляя им, вы почувствуете себя настоящим
асом!
Для технического творчества в школе и дома, а также
на занятиях в робототехнических кружках.
УДК 373.167
ББК 32.97
Деривативное электронное издание на основе печатного
аналога: Конструируем роботов на LEGO○R MINDSTORMS○R
Education EV3. Крутое пике / Е.И.Рыжая, В.В.Удалов,
В.В.Тарапата.—М. : Лаборатория знаний, 2017.—92с. : ил.,
[4]с. цв. вкл.—(РОБОФИШКИ).—ISBN 978-5-00101-017-3.
В соответствии со ст.1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать
от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации
ISBN 978-5-00101-536-9 ○c Лаборатория знаний, 2016
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Здравствуйте!
Издание, которое вы держите сейчас в руках, — это не просто описание и практическое
руководство по выполнению конкретного увлекательного проекта по робототехнике.
И то, что в результате вы самостоятельно сумеете собрать своими руками настоящее
работающее устройство, — это, конечно, победа и успех!
Но главное — вы поймёте, что такие ценные качества характера, как терпение, акку-
ратность, настойчивость и творческое мышление, проявленные при работе над проек-
том, останутся с вами навсегда, помогут уверенно создавать своё будущее, стать успеш-
ным человеком, независимо от того, с какой профессией свяжете жизнь.
Создавать будущее — сложная и ответственная задача. Каждый день становится от-
крытием, если он приносит новые знания, которые затем могут быть превращены в про-
екты. Особенно это важно для тех, кто выбрал дорогу инженера и технического специа-
листа. Знания — это база, которая становится основой для свершений.
Однако технический прогресс зависит не только от знаний, но и от смелости созда-
вать новое. Всё, что нас окружает сегодня, придумано инженерами. Их любопытство,
желание узнавать неизведанное и конструировать то, чего никто до них не делал, и соз-
даёт окружающий мир. Именно от таких людей зависит, каким будет наш завтрашний
день. Только идеи, основанные на творческом подходе, прочных знаниях и постоянном
стремлении к новаторству, заставляют мир двигаться вперёд.
И сегодня, выполнив этот проект и перейдя к следующим, вы сделаете очередной шаг
по этой дороге.
Успехов вам!
Команда Программы «Робототехника:
инженерно-технические кадры инновационной России»
Фонда Олега Дерипаска «Вольное Дело»
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Дорогой друг!
Как видно, ты уже совсем не новичок Что же делать теперь? Набор дорого(cid:2)й,
в LEGO, раз добрался до набора LEGO® выбрасывать жалко, а у младшего брати-
MINDSTORMS® Education EV3 и, ко- ка (если он есть) пока другие игрушки.
нечно, быстро собрал всё, что там предла- Не расстраивайся! Мы тебе поможем.
галось! Из этого набора можно собрать ещё
много интересных и полезных вещей,
например авиасимулятор. Если ты меч-
таешь о славе настоящих асов полёта, то
этот проект для тебя!
Внимание!
Ты можешь собрать свои достижения Задумайся над этим!
в робототехнике в электронное портфо-
Фактически за какой-то час работы ты
лио! Фотографируй или фиксируй на
сумеешь пройти многовековой путь изоб-
видео результаты своей работы, чтобы
ретателей прошлого! Почему в настоящее
потом представить их для участия в твор-
время такое стало возможно? Можно ли
ческих конкурсах. Результаты конкурсов
изобрести что-нибудь новое, не зная, ка-
и олимпиад засчитываются при посту-
кие машины и механизмы существовали
плении в профессиональные учебные за-
в прошлом? Как интереснее работать —
ведения.
одному или вместе с другом?
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Знакомимся с самолётом
Человек всегда хотел летать, как птица. и превосходит по стоимости все
Мечта сбылась — мы с лёгкостью пре- остальные части самолёта.
одолеваем огромные расстояния на само-
лёте. Может быть, ты мечтаешь управлять По своему назначению самолёты бы-
этой красивой серебристой птицей — вают:
стать пилотом? • военные (истребители, перехватчи-
Самолёт — аппарат для полётов в воз- ки, бомбардировщики, ракетонос-
духе с помощью двигателей и неподвиж- цы, авианосцы, разведчики и пр.);
ных крыльев. • гражданские (пассажирские, транс-
Главные части самолёта: портные, почтовые, сельскохозяй-
• крыло — помогает самолёту ото- ственные, санитарные, спортивные,
рваться от земли; учебно-тренировочные).
• хвостовое оперение — поверхности,
предназначенные для обеспечения Также самолёты различаются по массе,
устойчивости и управляемости; типу и числу двигателей, по числу и рас-
• фюзеляж — «тело» самолета, на нём положению крыльев, по расположению
крепится всё остальное: крыло, опе- оперения, по размерам и этажности фю-
рение, шасси, двигатели; кроме того, зеляжа, по скорости полёта, по типу взлё-
в фюзеляже находится кабина пило- та и посадки и пр.
тов, салон для пассажиров, грузы и
оборудование; Историю создания летательных ап-
• шасси — это система опор, необхо- паратов и воздухоплавания можно про-
димых для разбега самолёта при честь, перейдя по ссылкам:
взлёте, пробега при посадке, а также • http://fern-flower.ru/articles/
передвижения и стоянки на земле; istoriya_vozniknoveniya_
чаще всего шасси бывают колёсные; vozduhoplavaniya_aviacii_i_
• силовая установка — это двигатели; pokoreniya_kosmosa
• системы бортового оборудования — • http://www.phisiki.com/2012-
это различные приборы и устрой- 02-28-10-51-54/95-istoriya-
ства, которые позволяют выполнять isobreteniya-samoleta
полёты при любых погодных усло- • http://www.thingshistory.com/
виях. Бортовая электроника явля- kratkaya-istoriya-dvigatelya-i-
ется наиболее «умным», сложным samoleta/
и дорогостоящим оборудованием
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАВИГАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ
В кабине пилотов на панели управления размещены различные рычаги, штурвалы и при-
боры для контроля полёта и оборудования самолёта (рис. 1). Это бортовые измеритель-
ные приборы. К приборам для контроля параметров полёта относится и искусственный
горизонт — авиагоризонт.
Рис. 1. Кабина пилотов Airbus-A320
Авиагоризонт — это навигационный
прибор для измерения и сообщения эки-
пажу углов крена и тангажа, соответству-
ющих положению самолёта относитель-
но горизонтальной плоскости (то есть
земли).
Крен — поворот самолёта вокруг его
продольной оси (рис. 2 и рис. 3).
Тангаж — угловое движение само-
лёта относительно его поперечной оси Рис. 2. Оси самолёта
(см. рис. 2 и рис. 3): при взлёте носо-
вая часть поднимается вверх, хвосто-
вая опускается вниз, при посадке — на- на котором оно установлено (в нашем
оборот. случае — на самолёте).
Авиагоризонт (рис. 4) является гиро- Авиагоризонт необходим лётчику для
скопическим прибором, или гироскопом. контроля положения самолёта в про-
Он может измерять углы наклона тела, странстве: для обеспечения безопасности
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3. Взято с сайта по адресу http://mylektsii.ru/1-34279.html
во время полёта, при выводе самолёта из Граница между небом и землёй на при-
сложного положения, при выполнении боре и есть линия искусственного гори-
фигур пилотажа. зонта. Если в обычном полёте (при хо-
Гироскоп, размещённый внутри авиа- рошей видимости) обратить внимание на
горизонта, «отслеживает» изменения по- взаимное расположение естественного
ложения самолёта относительно его про- горизонта (впереди за лобовым стеклом)
дольной и поперечной осей и отображает и искусственного (на приборе), то ока-
эти изменения на экране авиагоризонта жется, что они всегда параллельны.
в виде схематически представленных Если «приподнять» нос самолёта по-
неба (синяя полусфера вверху), земли дачей штурвала на себя, то искусствен-
(тёмная полусфера внизу) и самолёта — ный горизонт так же, как и естественный,
U-образная конструкция в центре, с жёл- переместится вниз. Опускаем «нос» —
тыми горизонтальными «крылышками» и линии обоих горизонтов синхронно по-
(см. рис. 4). ползут вверх.
Вооружённые таким прибором пилоты
всегда могут выбрать безопасное положе-
ние самолёта в пространстве, ориентиру-
ясь на показания авиагоризонта.
Авиагоризонтами оснащены все совре-
менные самолёты как гражданской, так
и военной авиации.
В нашем проекте мы будем собирать
и управлять моделью штурвала пасса-
жирского самолёта Airbus-А320. При
управлении самолётом с целью обеспече-
ния безопасности необходимо учитывать
следующие параметры:
• скорость полета: 800–840 км/ч, или
222–233 м/с;
• задаваемые значения углов: тан-
гажа — от –20 градусов до 22 гра-
дусов, крена — от –15 градусов до
15 градусов.
Рис. 4. Авиагоризонт
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оборудование: Обозначения:
• Базовый набор LEGO® MIND- В тексте тебе встретятся обозначения, ко-
STORMS® Education EV3. торые мы сейчас поясним на примерах.
• Компьютер (минимальные систем- 1. Балка № 7 — это балка с семью моду-
ные требования): Windows XP, Vista, лями (отверстиями).
Windows 7, Windows 8 (за исключени- 2. 3-модульный штифт — штифт, длина
ем METRO), Windows 10 (32/64 бит), которого равна длине балки № 3.
оперативная память не менее 1 Гб, про- 3. Ось № 5 — ось, длина которой равна
цессор — 1,6 ГГц (или быстрее), разре- длине балки № 5.
шение экрана — 1024 (cid:117) 600, свободное
место на диске — 5 Гб.
• Программное обеспечение LEGO®
MINDSTORMS® Education EV3
(LME-EV3).
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Этап 1. Устройство
Авиасимулятора
Рассмотри модель робота-авиасиму лят о- Обрати внимание, на развороте книги,
ра, собранную на основе набора LEGO® в таб лице даны все детали, которые потре-
MINDSTORMS® Education EV3. буются тебе для сборки. Эта таблица по-
Выдели на ней рабочие детали: модель может быстро найти то, что необходимо,
штурвала; два мотора, отвечающие за и не ошибиться при конструировании.
углы крена и тангажа; два датчика каса- Для удобства её можно вынуть из книги.
ния — газ и тормоз. А теперь давай соберём эту модель!
9