LEGO

Материал из Saratov FIO Wiki
Перейти к: навигация, поиск
Лего.jpg
Всем известны разнообразные конструкторы компании LEGO. Любимые конструкторы детства, сколько радости и удовольствия они принесли детям и взрослым, давая им возможность воплощать творческие идеи в реальные модели собранные из ярких деталей. LEGO - это пожалуй, самая известная компания производящая игрушки. Современная компания с богатой и интересной историей, имеющая свой музей и громадную армию поклонников. Каких только тематических наборов конструкторов не выпускала компания LEGO. Эпоха высоких технологий позволила присоединять игрушки к персональному компьютеру. Появились конструкторы, позволяющие самостоятельно собирать и программировать роботов.

Осенью 1998 года, компания LEGO представила свой первый конструктор, объединявший в себе не только обычные для LEGO кубики, пластины, колёса и шестерёнки, но и микрокомпьютер в виде небольшого ярко-жёлтого "кирпича". Этот набор получил название MINDSTORMS: The Robotics Invention System (RIS). Программируемый блок, названный Robotic Control Explorer (RCX), позволял подключить к нему датчики и моторы, написать программу, и превратить любую конструкцию в самостоятельного робота, умеющего видеть, чувствовать, принимать решения и выполнять определённые действия. Эта система была придумана, спроектирована и изготовлена при непосредственном участии MIT Media Lab - лаборатории Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT), активно внедрявшего компьютерные технологии в процесс обучения своих студентов. Название MINDSTORMS, которое стало именем всего семейства конструкторов на базе программируемых контроллеров LEGO, было взято из названия книги "Mindstorms: Children, Computers, and Powerful Ideas", написанной профессором математики и компьютерных технологий MIT Сеймуром Пейпертом (Seymour Papert). В этой книге Пейперт предложил уникальную концепцию объединения компьютерных технологий и образовательного процесса, которую он назвал Microworld ("Микромир"). В то время MIT был заинтересован в простой и эффективной платформе, сочетающей в себе базу для конструирования и исследований с компьютерными технологиями. LEGO производила конструкторы и игрушки с конца 1940-х годов, начиная с широко известных скрепляемых блоков и заканчивая сугубо техническими компонентами, такими как балки, моторы, шестерни и пневматика. Хотя подход к сборке моделей изменился, новые детали были спроектированы так, чтобы быть полностью совместимыми со старыми. Эта функциональная совместимость и огромный ассортимент различных деталей стали одной из причин, по которой компания LEGO была выбрана для решения задачи по созданию обучающей платформы. Так появилась серия MINDSTORMS.

Ris 1 0.jpg
Впущенная в 1998 году “Robotics Invention System” была поистине революционной, потому что впервые люди, занимающиеся конструированием и программированием роботов, получили возможность легко обмениваться своими моделями и изобретениями. Не требовалось быть специалистом в электронике и программировании, не нужно было даже уметь держать в руках паяльник, чтобы построить работающую модель робота. Кроме того, простой и долговечный конструктор LEGO, объединённый с микрокомпьютером и набором датчиков и механизмов, оказался идеальным вариантом для образовательных учреждений, которым требовалась платформа для лабораторных исследований и организации учебного процесса. В состав набора RIS входило более 700 деталей, в том числе “интеллектуальный блок” RCX, два сервомотора с встроенными редукторами, два датчика касания и один датчик освещённости. Также можно было дополнительно приобрести датчик температуры и датчик вращения, которые не поставлялись в комплекте с основным набором. В дальнейшем компания “LEGO” выпустила ещё две версии набора “Robotics Invention System” – 1.5 и 2.0, в 1999 и 2001 году соответственно, которые имели незначительные отличия в составе деталей и комплектовались более новым RCX 2.0


Rcx.jpg
Первое поколение “интеллектуальных блоков” RCX (рисунок 1-2) было построено на 8-битном микроконтроллере Renesas H8/300, работающем на частоте 16Мгц и имеющем 16-битную адресную шину, 16Кб ППЗУ, 512 байт собственного и 28 килобайт (по некоторым данным – 32Кб) внешнего ОЗУ. Блок RCX имел три входа, три выхода, инфракрасный коммуникационный порт, динамик и четырёхсимвольный LCD-дисплей. Также этот блок был оснащён разъёмом для подключения адаптера питания, что позволяло использовать его в лабораторных условиях и не заботиться о периодической подзарядке аккумуляторов или регулярной замене батареек. Минус такого решения только в потере автономности при питании от адаптера, но всегда можно было отключить провод и воспользоваться батарейками. К слову сказать, вышедший позже блок RCX 2.0 по непонятным мотивам был лишён разъёма для адаптера, что явно оказалось не лучшей идеей.

Самая первая версия RCX программировалась с помощью языка Brick Logo. В дальнейшем компания LEGO выпустила специальную версию RIS, которая называлась "Lego Mindstorms for Schools" и комплектовалась программным обеспечением ROBOLAB – графической средой программирования на основе LabVIEW. Процесс программирования в этой среде был похож на складывание моделей из кубиков LEGO – программа составлялась в визуальном редакторе из функциональных блоков. Значительно упрощённый язык программирования хорошо подходил для решения большинства несложных задач, но ему явно не хватало высокоуровневых функций, свойственных большинству полноценных языков программирования.


Может показаться невероятным, но в мире, где развитие микроэлектроники идёт с невообразимой скоростью, и электронные устройства устаревают сразу же, как только оказываются на полках магазинов, RCX оставался неизменным на протяжении восьми лет. Вероятно, одной из причин было то, что система образования США (и Массачусетский технологический институт в особенности), будучи очень инертной и экономной машиной, не хотела тратить средства на регулярное переоснащение своих учебных кабинетов и лабораторий, и всеми силами сдерживала компанию LEGO от замены RCX чем-то более современным. Но прогресс неумолимо наступал, и в 2006 году LEGO выпустила новую программируемую систему – MINDSTORMS NXT.

Legoboxesrcxnxtev3-600x181.jpg

Серия MINDSTORMS NXT, выпущенная компанией LEGO в июле 2006 года является, по сути, полностью переработанной и улучшенной правопреемницей RIS. К большой радости всего сообщества MINDSTORMS-фанатов, компания LEGO на этот раз не стала скрывать подробности технической и программной реализации, и заранее предоставила SDK и подробную документацию по своему новому продукту. Кроме этого, компания организовала "Программу разработчиков MINDSTORMS" (MINDSTORMS Developer Program, MDP), в рамках которой сто комплектов NXT были распределены по специально отобранным группам за месяц до основного выпуска, чтобы протестировать все функции устройства. Производители совместимых датчиков и разработчики программного обеспечения также смогли получить необходимую информацию сразу же после выхода NXT, а не через несколько месяцев, как это было с RIS. К всеобщему удовольствию набор NXT оказался очень удачным и работоспособным прямо из коробки. Новая среда и язык программирования NXT-G оказалась гораздо удобнее, чем ROBOLAB.

Lego-mindstorms-nxt-20 3.jpg
Новый программируемый блок NXT получил дополнительный входной порт, три сервомотора со встроенными датчиками вращения, новые виды датчиков, Bluetooth, графический ЖК-дисплей с разрешением 100x64 точки, и вдобавок всё это было хорошо документировано. Все ликовали, а самые продвинутые сразу же полезли внутрь датчиков и программируемого блока, чтобы с ещё большим фанатизмом начать придумывать новые неординарные способы использования появившихся возможностей. Самодельные датчики, языки программирования и даже операционные системы появились практически сразу же. А тот факт, что новый блок NXT оказался совместимым со старыми датчиками RCX (хоть и через переходник), только добавил всеобщей радости.

Не откладывая в долгий ящик, компания LEGO занялась продвижением своего нового продукта в сферу системы образования, и в мае 2007 года выдала "LEGO Mindstorms Education NXT Base Set" – образовательную версию NXT. Упакованный в пластиковую коробку с лотками для деталей, но при этом лишённый диска с программным обеспечением NXT-G (его стали продавать отдельно), этот набор стал активно продвигаться в качестве замены устаревшим и морально, и физически, наборам RIS с RCX. Количества деталей, поставлявшихся в стандартной коробке, явно не хватало для сложных моделей, и в 2008 году был выпущен набор "LEGO Mindstorms Education Resource Set", содержащий большое количество различных шестерёнок, колёс и других необходимых деталей.

Image 2.jpg
В 2008 году компания LEGO выпустила конструктор, специально предназначенный для изучения основ робототехники младшими школьниками - LEGO Education WeDo. Привычные детали LEGO были дополнены мотором и двумя датчиками – датчиком расстояния и датчиком наклона, подключаемыми к компьютеру через специальный USB Hub. Программное обеспечение было специально разработано для детей, оно имеет простой и интуитивно понятный интерфейс. Программирование осуществляется простым перетаскиванием пиктограмм.

Не прошло и трёх лет с момента выхода MINDSTORMS NXT, как LEGO приняла решение обновить комплект NXT, выпустив в 2009 году улучшенную версию NXT 2.0. Кроме незначительных изменений в составе мелких деталей, набор NXT 2.0 получил новый датчик цвета взамен монохромного датчика освещённости. К сожалению, из набора был исключён датчик звука, но вместо него был добавлен ещё один датчик касания. Датчик звука можно заказать отдельно, также как и датчик температуры, и множество других интересных датчиков, выпускаемых компаниями, сотрудничающими с LEGO.

Rcx-nxt-ev3-600x216.jpg

Четвёртого января 2013 года LEGO представила очередную версию популярного конструктора Mindstorms - EV3. Детали LEGO остались практически неизменными, а вот новый программируемый блок претерпел значительные изменения и обещает стать любимой игрушкой не только для детей, но и для взрослых. Так же изменилась среда программирования, которая стала более современной и приближенной по дизайну к программе LEGO Education WeDo Software.

Источник: http://robot.edu54.ru/constructors-description/43