Impermeabilización
Todos los sensores ev3 tienen el nombre correcto. Conexión de dos o más bloques EV3

Todos los sensores ev3 tienen el nombre correcto. Conexión de dos o más bloques EV3

Tradicionalmente, los robots construidos sobre una plataforma Lego Mindstorms EV3, se programan utilizando el entorno gráfico LabVIEW. En este caso, los programas se ejecutan en el controlador EV3 y el robot funciona de forma autónoma. Aquí hablaré sobre una forma alternativa de controlar el robot: utilizando la plataforma .NET ejecutándose en una computadora.

Pero antes de entrar en programación, veamos algunos casos en los que esto podría resultar útil:

Requiere control remoto del robot desde una computadora portátil (por ejemplo, presionando botones)
Es necesario recopilar datos del controlador EV3 y procesarlos en un sistema externo (por ejemplo, para sistemas IoT)
Cualquier otra situación en la que desee escribir un algoritmo de control en .NET y ejecutarlo desde una computadora conectada al controlador EV3

API LEGO MINDSTORMS EV3 para .NET

El controlador EV3 se controla desde un sistema externo enviando comandos al puerto serie. El formato del comando en sí se describe en el Communication Developer Kit.

Pero implementar este protocolo manualmente es aburrido. Por lo tanto, puede utilizar el contenedor .NET ya preparado, que Brian Peek escribió cuidadosamente. El código fuente de esta biblioteca está alojado en Github y el paquete listo para usar se puede encontrar en Nuget.

Conexión a un controlador EV3

La clase Brick se utiliza para comunicarse con el controlador EV3. Al crear este objeto, debe pasar una implementación de la interfaz ICommunication al constructor, un objeto que describe cómo conectarse al controlador EV3. Se encuentran disponibles implementaciones de comunicación USB, comunicación Bluetooth y comunicación de red (conexión WiFi).

El método de conexión más popular es mediante Bluetooth. Echemos un vistazo más de cerca a este método de conexión.

Antes de que podamos conectarnos mediante programación al controlador a través de Bluetooth, el controlador debe estar conectado a la computadora usando la configuración del sistema operativo.

Una vez conectado el controlador, vaya a la configuración de Bluetooth y seleccione la pestaña Puertos COM. Encontramos nuestro controlador, necesitamos extrovertido puerto. Lo especificaremos al crear el objeto BluetoothCommunication.

El código para conectarse al controlador se verá así:

Conexión de tarea asíncrona pública (comunicación ICommunication) ( var comunicación = nueva comunicación Bluetooth ("COM9"); var ladrillo = _brick = nuevo ladrillo (comunicación); espera _brick.ConnectAsync(); )

Opcionalmente, puede especificar un tiempo de espera de conexión al controlador:

Espera _brick.ConnectAsync(TimeSpan.FromSeconds(5));

La conexión al equipo vía USB o WiFi se realiza de la misma forma, con la excepción de que se utilizan los objetos UsbCommunication y NetworkCommunication.

Todas las demás acciones realizadas en el controlador se realizan a través del objeto Brick.

Hagamos girar los motores

Para ejecutar comandos en el controlador EV3, accedemos a la propiedad DirectCommand del objeto Brick. Primero, intentemos arrancar los motores.

Supongamos que nuestro motor está conectado al puerto A del controlador, luego hacer funcionar este motor al 50% de potencia se verá así:

Espere _brick.DirectCommand.TurnMotorAtPowerAsync(OutputPort.A, 50);

Existen otros métodos para controlar el motor. Por ejemplo, puede girar un motor hasta un ángulo específico utilizando los métodos StepMotorAtPowerAsync() y StepMotorAtSpeedAsync(). Hay varios métodos disponibles, que son variaciones en los modos de encender los motores: por tiempo, velocidad, potencia, etc.

La parada forzada se realiza mediante el método StopMotorAsync():

Espera _brick.DirectCommand.StopMotorAsync(OutputPort.A, verdadero);

El segundo parámetro indica el uso del freno. Si lo configura en falso, el motor se detendrá por inercia.

Lectura de valores de sensores.

El controlador EV3 tiene cuatro puertos para conectar sensores. Además de esto, los motores también tienen codificadores incorporados, lo que permite su uso como sensores. Como resultado, tenemos 8 puertos desde los que se pueden leer los valores.

Se puede acceder a los puertos para leer valores a través de la propiedad Puertos del objeto Brick. Puertos es una colección de puertos disponibles en el controlador. Por lo tanto, para trabajar con un puerto específico, debe seleccionarlo. InputPort.One...InputPort.Four son los puertos de los sensores y InputPort.A...InputPort.D son los codificadores del motor.

Var puerto1 = _brick.Ports;

Los sensores del EV3 pueden funcionar en diferentes modos. Por ejemplo, el sensor de color EV3 se puede utilizar para medir la luz ambiental, medir la luz reflejada o detectar el color. Por lo tanto, para “decirle” al sensor exactamente cómo queremos usarlo, necesitamos configurar su modo:

Brick.Ports.SetMode(ColorMode.Reflective);

Ahora que el sensor está conectado y su modo de funcionamiento está configurado, puede leer sus datos. Puede obtener datos "sin procesar", valor procesado y valor porcentual.

Flotador si = _brick.Ports.SIValue; int raw = _brick.Ports.RawValue; porcentaje de bytes = _brick.Ports.PercentValue;

La propiedad SIValue devuelve los datos procesados. Todo depende de qué sensor se utilice y en qué modo. Por ejemplo, al medir la luz reflejada, obtendremos valores de 0 a 100 dependiendo de la intensidad de la luz reflejada (negro/blanco).

La propiedad RawValue devuelve el valor bruto obtenido del ADC. En ocasiones es más conveniente utilizarlo para su posterior procesamiento y uso. Por cierto, en el entorno de desarrollo EV3 también es posible obtener valores "sin procesar"; para ello es necesario utilizar el bloque del panel azul.

Si el sensor que está utilizando espera recibir valores en porcentajes, también puede utilizar la propiedad PercentValue.

Ejecutar comandos en lotes

Digamos que tenemos un carro robot con dos ruedas y queremos desplegarlo en su lugar. En este caso, las dos ruedas deben girar en sentido contrario. Si utilizamos DirectCommand y enviamos dos comandos de forma secuencial al controlador, puede pasar algún tiempo entre su ejecución:

Espere _brick.DirectCommand.TurnMotorAtPowerAsync(OutputPort.A, 50); espere _brick.DirectCommand.TurnMotorAtPowerAsync(OutputPort.B, -50);

En este ejemplo, enviamos un comando para girar el motor A a una velocidad de 50, luego de enviar este comando exitosamente, repetimos lo mismo con el motor conectado al puerto B. El problema es que el envío de comandos no ocurre instantáneamente, por lo que los motores puede comenzar a girar en diferentes momentos: mientras se transmite el comando para el puerto B, el motor A ya comenzará a girar.

Si es fundamental para nosotros hacer girar los motores al mismo tiempo, podemos enviar comandos al controlador en un "paquete". En este caso, deberías utilizar la propiedad BatchCommand en lugar de DirectCommand:

Brick.BatchCommand.TurnMotorAtPower(OutputPort.A, 50); _brick.BatchCommand.TurnMotorAtPower(OutputPort.B, -50); espere _brick.BatchCommand.SendCommandAsync();

Ahora se preparan dos comandos a la vez, después de lo cual se envían al controlador en un paquete. El controlador, habiendo recibido estos comandos, comenzará a girar los motores simultáneamente.

Qué más puedes hacer

Además de girar motores y leer los valores de los sensores, puede realizar otras acciones en el controlador EV3. No entraré en detalles sobre cada uno de ellos, solo enumeraré una lista de lo que se puede hacer:

CleanUIAsync(), DrawTextAsync(), DrawLineAsync(), etc. - manipulación de la pantalla integrada del controlador EV3
PlayToneAsync() y PlaySoundAsync(): utilice el altavoz integrado para reproducir sonidos
WriteFileAsync(), CopyFileAsync(), DeleteFileAsync() (de SystemCommand): trabajar con archivos

Conclusión

El uso de .NET para controlar los robots Mindstorms EV3 demuestra bien cómo tecnologías de “mundos diferentes” pueden trabajar juntas. Como resultado de investigar la API de EV3 para .NET, se creó una pequeña aplicación que permite controlar el robot EV3 desde una computadora. Desafortunadamente, existen aplicaciones similares para NXT, pero EV3 las pasó por alto. Al mismo tiempo, son útiles en competiciones de robots controlados, como el fútbol de robots.

La aplicación se puede descargar e instalar desde este enlace:

Si usted, como nosotros, carece de las capacidades de los sensores EV3 estándar, 4 puertos para sensores en sus robots no son suficientes o desea conectar algunos periféricos exóticos a su robot, este artículo es para usted. Créame, un sensor casero para EV3 es más fácil de lo que parece. Un “control de volumen” de una radio vieja o un par de clavos clavados en el suelo de una maceta como sensor de humedad del suelo son perfectos para el experimento.

Sorprendentemente, cada puerto del sensor EV3 oculta varios protocolos diferentes, principalmente por compatibilidad con NXT y sensores de terceros. Veamos cómo funciona el cable EV3.

Es extraño, pero el cable rojo es tierra (GND), el cable verde es el plus de la fuente de alimentación de 4,3V. El cable azul es tanto SDA para el bus I2C como TX para el protocolo UART. Además, el cable azul es la entrada del convertidor analógico a digital para EV3. El cable amarillo es SCL para el bus I2C y RX para el protocolo UART. El cable blanco es la entrada del convertidor analógico a digital para sensores NXT. Negro - entrada digital, para sensores compatibles con NXT - duplica GND. No es fácil, ¿no? Vayamos en orden.

Entrada analógica EV3

Cada puerto de sensor tiene un canal convertidor analógico a digital. Se utiliza para sensores como Sensor Táctil (botón), Sensor de Luz NXT y Sensor de Color en modo de luz reflejada y luz ambiental, Sensor de Sonido NXT y Termómetro NXT.

Una resistencia de 910 ohmios, conectada según el diagrama, le indica al controlador que este puerto debe cambiarse al modo de entrada analógica. En este modo, puedes conectar cualquier sensor analógico al EV3, por ejemplo de Arduino. El tipo de cambio con un sensor de este tipo puede alcanzar varios miles de encuestas por segundo; este es el tipo de sensor más rápido.

Sensor de luz

Termómetro

Sensor de humedad del suelo

También puedes conectar: un micrófono, un botón, un telémetro IR y muchos otros sensores comunes. Si la alimentación de 4,3 V no es suficiente para el sensor, puede alimentarlo con 5 V desde el puerto USB ubicado en el costado del controlador EV3.

La “perilla de volumen” mencionada anteriormente (también conocida como resistencia variable o potenciómetro) es un excelente ejemplo de sensor analógico; se puede conectar así:

Para leer los valores de dicho sensor en el entorno de programación estándar de LEGO, debe utilizar el bloque RAW azul

protocolo I2C

Este es un protocolo digital, en él funcionan, por ejemplo, el sensor ultrasónico NXT y muchos sensores Hitechnic, como IR Seeker o Color Sensor V2. Para otras plataformas, por ejemplo para Arduino, hay muchos sensores i2c, también puedes conectarlos. El esquema es el siguiente:

El Grupo LEGO recomienda una resistencia de 82 ohmios, pero varias fuentes mencionan 43 ohmios o menos. De hecho, intentamos abandonar por completo estas resistencias y todo funciona, al menos “sobre la mesa”. En un robot real que opera en condiciones de diversos tipos de interferencias, las líneas SCL y SDA aún deben estar conectadas a la fuente de alimentación a través de resistencias, como se indica en el diagrama anterior. La velocidad de funcionamiento de i2c en EV3 es bastante baja, aproximadamente 10,000 kbps, razón por la cual el Hitechnic Color Sensor V2 favorito de todos es tan lento :)

Desafortunadamente, para el EV3-G estándar de LEGO no existe un bloque completo para la comunicación bidireccional con un sensor i2c, pero utilizando entornos de programación de terceros como RobotC, LeJOS o EV3 Basic puedes interactuar con casi cualquier sensor i2c. .

La capacidad del EV3 para operar utilizando el protocolo i2c abre una posibilidad interesante para conectar múltiples sensores a un puerto. El protocolo I2C le permite conectar hasta 127 dispositivos esclavos a un bus. ¿Puedes imaginar? 127 sensores para cada puerto EV3 :) Además, a menudo se combinan varios sensores i2c en un dispositivo, por ejemplo, en la foto de abajo hay un sensor 10 en 1 (contiene brújula, giroscopio, acelerómetro, barómetro, etc.)

UART

Casi todos los sensores estándar no EV3, a excepción del Touch Sensor, funcionan mediante el protocolo UART y por eso no son compatibles con el controlador NXT, que aunque tiene los mismos conectores, no tiene UART implementado en su sensor. puertos. Fíjate en el diagrama, es un poco más sencillo que en casos anteriores:

Los sensores UART igualan automáticamente la velocidad de su funcionamiento con EV3. Inicialmente se conectan a una velocidad de 2400 kbit/s, se ponen de acuerdo sobre los modos de funcionamiento y los tipos de cambio y luego pasan a una velocidad mayor. Los tipos de cambio típicos para diferentes sensores son 38400 y 115200 kbit/s.
LEGO ha implementado un protocolo bastante complicado en sus sensores UART, por lo que no existen sensores de terceros que no estén pensados originalmente para esta plataforma, pero que sean compatibles con ella. Sin embargo, este protocolo es muy conveniente para conectar dispositivos "caseros".
Sensores basados en microcontroladores.
Existe una maravillosa biblioteca para Arduino llamada EV3UARTEmulation, escrita por el famoso desarrollador de LeJOS, Lawrie Griffiths, que permite que esta placa pretenda ser un sensor compatible con UART-LEGO. Su blog LeJOS News tiene muchos ejemplos de cómo conectar sensores de gas, un sensor IMU y una brújula digital usando esta biblioteca.

A continuación, en el video se muestra un ejemplo del uso de un sensor casero. No tenemos suficientes sensores de distancia LEGO originales, por eso usamos uno casero en el robot:

La tarea del robot es comenzar desde la celda verde, encontrar una salida del laberinto (celda roja) y regresar al punto de partida por la ruta más corta, sin llegar a callejones sin salida.

Seleccionar modo de pantalla

Selección de modo
Bloquear campo de texto
Entradas
Botón de vista previa

Seleccione el tipo de texto o gráficos que desea ver usando el selector de modo. Después de seleccionar el modo, puede seleccionar los valores de entrada. Las entradas disponibles variarán según el modo. Los modos y entradas se describen a continuación.

Puede hacer clic en el botón Vista previa para obtener una vista previa de lo que mostrará el bloque Pantalla en la pantalla EV3. Puede dejar la vista abierta mientras selecciona valores de entrada para el bloque.

Coordenadas de pantalla

Muchos de los modos de bloque de pantalla utilizan coordenadas X e Y para determinar la ubicación del elemento. Las coordenadas determinan la posición de los píxeles en la pantalla del Bloque EV3. La posición (0, 0) está en la esquina superior izquierda de la pantalla como se muestra en la imagen a continuación.

Dimensiones de pantalla: 178 píxeles de ancho y 128 píxeles de alto. El rango de valores de las coordenadas X va desde 0 en la pantalla a la izquierda hasta 177 a la derecha. El rango de valores de la coordenada Y va desde 0 en la parte superior hasta 127 en la parte inferior.

Consejos y trucos

Puede utilizar el botón Vista previa en la esquina superior izquierda del bloque Pantalla para ayudarle a encontrar las coordenadas correctas de la pantalla.

Texto - Píxeles

Texto: el modo Píxeles le permite mostrar texto en cualquier lugar de la pantalla del Bloque EV3.

Restablecer ventana

El modo Restablecer ventana devuelve la pantalla del Bloque EV3 a la pantalla de información estándar que se muestra mientras se ejecuta el programa. Esta pantalla muestra el nombre del programa y otra información de comentarios. Cuando ejecuta un programa en el Bloque EV3, esta pantalla aparece antes de que se ejecute el primer bloque de Pantalla del programa.

Garantizar la visibilidad de los elementos mostrados.

Cuando se completa el programa EV3, la pantalla del Bloque EV3 se borra y regresa a la pantalla del Menú del Bloque EV3. Se borrará cualquier texto o gráfico mostrado por el programa. Si, por ejemplo, su programa tiene un bloque "Pantalla" y nada más, la pantalla se borrará tan rápidamente inmediatamente después de finalizar el programa que no verá los resultados del bloque "Pantalla".

Si desea que la pantalla permanezca visible después de que se haya completado el programa, debe agregar un bloque al final del programa para evitar que finalice inmediatamente, como se muestra en los siguientes ejemplos.

Mostrando varios elementos

Si desea mostrar varios elementos gráficos o de texto en la pantalla al mismo tiempo, es importante no borrar la pantalla del Bloque EV3 entre elementos. Cada modo del bloque Pantalla tiene una entrada Borrar pantalla. Si Borrar pantalla es verdadero, se borrará toda la pantalla antes de que se muestre el elemento. Esto significa que para mostrar varios elementos, debe configurar Borrar pantalla en Falso para cada bloque de pantalla excepto el primero.

Mostrando números

Para mostrar un valor numérico en su programa, conecte un bus de datos a la entrada de texto del bloque de visualización de texto. El bus de datos numéricos se convertirá automáticamente a texto mediante la conversión del tipo de bus de datos (consulte la sección

Descripción de la presentación por diapositivas individuales:

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