A Lego Mindstorms EV3 robotkészlet programozása

A cikkben a Lego Mindstorms EV3 programozható játékrobotokat és játékszereket mutatjuk be, amely alkalmas az algoritmikus gondolkozás fejlesztésére és a programozás alapjainak elsajátítására már az iskolára való felkészülés idejében. Áttekintést ad az oktatásban használható robotokról és programozható robotos játékszerekről. Bemutat néhány robotépítés és robotprogramozás versenyt is, amelyek motivációs ereje serkenti az általános iskolásokat saját kreatív ötleteik megvalósítására nemcsak a robot építésénél, de a szoftver megoldásoknál is. A diákok igyekeznek eredeti megoldásokat találni nemcsak a rendelkezésükre álló robotkészlet elemeinek felhasználásával, hanem más digitális berendezések és eszközök bevonásával is. A programozás tanulás ilyen módon élvezetesebbé válik, hisz az „életre kelő”
objektumok nemcsak nagyon szórakoztatóak, de megfelelő motivációs erővel is bírnak.

A Lego Mindstorms EV3 készlet

A Lego cég már több évtizede gyárt olyan készleteket, amelyekkel betekintést nyerhetünk a robotika alapjaiba. Napjaink egyik legnépszerűbb robotikakészlete a Lego Mindstorms EV3. A készletből többfajta vásárolható, a különböző csomagok esetenként más-más érzékelőket (szenzorokat) és alkatrészeket tartalmaznak.

EV3 tégla: Ez a robot irányítóközpontja. Ehhez tudjuk csatlakoztatni a többi alkatrészt, a motorokat és a szenzorokat.

A tégla tetején egy kijelző található, amelyen szövegeket, számokat vagy akár rajzokat is megjeleníthetünk. A kijelző alatt gombok vannak, amelyek körül egy jelzőfény világíthat, illetve villoghat piros, zöld vagy narancsszínben.

Ez az eszköz tartalmazza a működéshez szükséges elemeket vagy a tölthető akkumulátort. A tégla elején és hátulján négy-négy portot (vagyis csatlakozó aljzatot) találunk. Az egytől négyig sorszámozott csatlakozókba az érzékelőkhöz csatlakozó kábeleket dughatjuk be. Az A, B, C és D jelű portokhoz pedig a motorokat lehet csatlakoztatni a kábelekkel.

Az érzékelők

A készlethez az alábbi érzékelők használhatók. Ezek vagy részei az adott csomagnak, vagy külön szerezhetők be.

Színérzékelő: Ez a szenzor hét különböző szín (fekete, kék, zöld, sárga, piros, fehér és barna) megkülönböztetésére képes. Emellett használható fényerősség mérésére is. Ha a környezet nagyon sötét, akkor 0 értéket, ha nagyon világos, akkor pedig 100-as értéket ad vissza.

Nagy motor: Ezzel biztosíthatjuk a robot meghajtását, például hajthatja a jármű kerekét. Nem túl gyorsan forog, percenként 160-170 fordulatra képes.

Közepes motor: Ez a motor kisebb, és jóval gyorsabban reagál, mint a készletben kapható nagy motor. Percenként akár 240-250 fordulatra is képes.

Ütközésérzékelő: Azt érzékeli, hogy a rajta elhelyezett piros nyomógomb benyomott vagy kiengedett állapotban van-e. Benyomott állapotban 1-es értéket, kiengedett állapotban 0 értéket ad vissza. 2-es értéket akkor ad vissza, ha a lenyomás után nem sokkal fel lett engedve a gomb.

Ultrahangos távolságérzékelő: Ahogy a nevében is benne van, távolságérzékelésre használható, 1 cm és 250 cm távolság között. Hasonló a műkődési elve ahhoz, mint ahogy egy denevér tájékozódik a sötétben. Ultrahangot bocsát ki, és a tárgyakról visszavert hullámokat érzékeli.

Infravörös érzékelő: Ez a szenzor több üzemmódban használható. Egyrész működik távolságérzékelőként kb. 70 cm távolságig. A tárgy és az érzékelő közti távolságot nem centiméterben adja meg, hanem 0 jelenti a nagyon közeli távolságot, és 100 a távolit. Képes a távirányító jelének észlelésére kétméteres távolságig. Így például beprogramozható arra a robot, hogy az infravörös távirányító (jeladó) felé forduljon, majd haladjon az irányába.

Távirányító infravörös irányjeladó: Segítségével vezeték nélkül távirányítható robotot építhetünk, illetve ahogy már korábban említettük, jeladóként is működik.

Gyroszenzor: Segítségével a robot elfordulásának szögét lehet megmérni. Ez az érzékelő viszont csak a speciálisabb készletekben érhető el.

Milyen alaprobotot építsünk a kísérletezéshez?

A készletből többfajta robot összeállítható. Az alaprobotok összeszerelési útmutatói elérhetőek a Lego weboldalán, de ha már gyakorlatot szereztünk az építésben, saját elképzelésünknek megfelelő robotokat is összeállíthatunk.

A robotikával való ismerkedéshez olyan járművet célszerű építeni, amelynél

nagy motorok hajtják meg a jármű bal és jobb oldali kerekét,
a jármű elejére egy lefelé néző színérzékelő van felszerelve,
egy ultrahangos távolságérzékelő (vagy infravörös érzékelő) van elhelyezve a jármű elején úgy, hogy az előrenézzen.