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

97 Pages·13.362 MB·Russian

by  Рыжая Е. И.

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
LEGO
Крутое пике
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Е. И. Рыжая, В. В. Удалов, В. В. Тарапата
КОНСТРУИРУЕМ
РОБОТОВ
LEGO
®
MINDSTORMS®

на Education EV3
Крутое пике
3-е издание,
электронное
Лаборатория знаний
Москва
2021
Copyright ООО «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 / Е.И.Рыжая, В.В.Удалов,
В.В.Тарапата.—3-е изд., электрон.—М. : Лаборатория
знаний, 2021.—97с.—(РОБОФИШКИ).—Систем. требо-
вания: Adobe Reader XI ; экран 10".—Загл. с титул.
экрана.—Текст : электронный.
ISBN 978-5-93208-532-5
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
MINDSTORMS○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 издание на основе печатного аналога: Конструи-
руемроботовнаLEGO○R MINDSTORMS○R EducationEV3.Крутое
пике / Е.И.Рыжая, В.В.Удалов, В.В.Тарапата.—М. : Лабора-
тория знаний, 2017.—92с. : ил., [4]с. цв. вкл.—(РОБОФИШ-
КИ).—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 978-5-93208-532-5 © Лаборатория знаний, 2016
2
Copyright ООО «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 ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Дорогой друг!
Как видно, ты уже совсем не новичок Что же делать теперь? Набор дорогой,
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 ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Знакомимся с самолётом
Человек всегда хотел летать, как птица. это различные приборы и устрой-
Мечта сбылась — мы с лёгкостью пре- ства, которые позволяют выполнять
одолеваем огромные расстояния на само- полёты при любых погодных усло-
лёте. Может быть, ты мечтаешь управлять виях. Бортовая электроника явля-
этой красивой серебристой птицей — ется наиболее «умным», сложным
стать пилотом? и дорогостоящим оборудованием
и превосходит по стоимости все
Самолёт — аппарат для полётов в воз- остальные части самолёта.
духе с помощью двигателей и неподвиж-
ных крыльев. По своему назначению самолёты бы-
Главные части самолёта: вают:
• крыло — помогает самолёту ото- • военные (истребители, перехватчи-
рваться от земли; ки, бомбардировщики, ракетонос-
• хвостовое оперение — поверхности, цы, авианосцы, разведчики и пр.);
предназначенные для обеспечения • гражданские (пассажирские, транс-
устойчивости и управляемости; портные, почтовые, сельскохозяй-
• фюзеляж — «тело» самолёта, на нём ственные, санитарные, спортивные,
крепится всё остальное: крыло, опе- учебно-тренировочные).
рение, шасси, двигатели; кроме того,
в фюзеляже находится кабина пило- Также самолёты различаются по массе,
тов, салон для пассажиров, грузы и типу и числу двигателей, по числу и рас-
оборудование; положению крыльев, по расположению
• шасси — это система опор, необхо- оперения, по размерам и этажности фю-
димых для разбега самолёта при зеляжа, по скорости полёта, по типу взлё-
взлёте, пробега при посадке, а также та и посадки и пр.
передвижения и стоянки на земле;
чаще всего шасси бывают колёсные; Историю создания летательных ап-
• силовая установка — это двигатели; паратов и воздухоплавания можно про-
• системы бортового оборудования — честь в Интернете.
5
Copyright ООО «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 ООО «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 полёта: 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 ООО «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  600, свободное
место на диске — 5 Гб.
• Программное обеспечение LEGO®
MINDSTORMS® Education EV3
(LME-EV3).
8
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Этап 1. Устройство
Авиасимулятора
Рассмотри модель робота-авиасимул ят о- Обрати внимание, в конце книги,
ра, собранную на основе набора LEGO® в таб лице даны все детали, которые
MINDSTORMS® Education EV3. потребуются тебе для сборки. Эта та-
Выдели на ней рабочие детали: мо- блица поможет быстро найти то, что
дель штурвала; два мотора, отвечающие необходимо, и не ошибиться при кон-
за углы крена и тангажа; два датчика струировании.
касания — газ и тормоз. А теперь давай соберём эту модель!
9