Если вам также как и нам не хватает возможностей стандартных датчиков EV3, не достаточно 4-х портов для датчиков в ваших роботах или вы хотите подключить к своему роботу какую-нибудь экзотическую периферию - эта статья для вас. Поверьте, самодельный датчик для EV3 - это проще чем кажется. "Крутилка громкости" из старого радиоприемника или пара гвоздей, воткнутых в землю в цветочном горшке в качестве датчика влажности почвы - отлично подойдут для эксперимента.

Удивительно, но каждый порт датчика EV3 скрывает в себе целый ряд различных протоколов, в основном это сделано для совместимости с датчиками NXT и датчиками сторонних производителей. Давайте рассмотрим как устроен кабель EV3

Странно, но красный провод - это земля (GND), зеленый - плюс питания 4,3В. Синий провод - одновременно SDA для шины I2C и TX для протокола UART. Кроме этого синий провод - вход аналогово-цифрового преобразователя для EV3. Желтый провод - одновременно SCL для шины I2C и RX для протокола UART. Белый провод - вход аналогово-цифрового преобразователя для датчиков NXT. Черный - цифровой вход, для датчиков, совместимых с NXT - он дублирует GND. Непросто, не так ли? Давайте по порядку.

Аналоговый вход EV3

В каждом порту датчика есть канал аналогово-цифрового преобразователя. Он используется для таких датчиков, как Touch Sensor (кнопка), датчиков NXT Light Sensor и Color Sensor в режиме измерения отраженного света и внешней освещенности, NXT датчика звука и NXT-термометра.

Сопротивление в 910 Ом, подключенное согласно схеме сообщает контроллеру, что данный порт необходимо переключить в режим аналогового входа. В таком режиме к EV3 можно подключить любой аналоговый датчик, например от Arduino. Скорость обмена с таким датчикаом при этом может достигать нескольких тысяч опросов в секунду, это самый быстродействующий тип датчиков.

Датчик освещенности

Термометр

Датчик влажности почвы

Также можно подключить: микрофон, кнопку, ИК дальномер и многие другие распространенные сенсоры. Если для датчика не достаточно питания в 4,3В, можно запитать его от 5В от разъема USB-порта, расположенного на боковой стороне контроллера EV3.

Упомянутая выше "крутилка громкости" (она же переменный резистор или потенциометр) является отличным примером аналогового датчика - ее можно подключить вот так:

Для чтения значений с такого датчика в стандартной среде программирования LEGO необходимо использовать синий блок RAW

Протокол I2C

Это цифровой протокол, по нему работает например ультразвуковой датчик NXT, многие датчики Hitechnic, такие как IR Seeker или Color Sensor V2. Для иных платформ, например для Arduino, есть масса i2c-датчиков их вы тоже сможете подключить. Схема следующая:

Сопротивление 82 Ом рекомендованы LEGO Group, однако в разных источниках встречаются упоминания о 43 Ом и менее. На самом деле мы попробовли вообще отказаться от этих сопротивлений и все работает, по крайней мере "на столе". В реальном роботе, работающем в условиях различного рода помех, линии SCL и SDA стоит все же притянуть к питанию через сопротивления, как это указано на схеме выше. Скорость работы i2c в EV3 довольно невелика, примерно 10000 кбит/с, именно поэтому всеми любимый Hitechnic Color Sensor V2 такой тормозной:)

К сожалению для стандартного EV3-G от LEGO не существует полноценного блока для двухсторонней связи с i2c датчиком, но используя сторонние среды программирования, такие как RobotC, LeJOS или EV3 Basic можно взаимодействовать практически с любыми i2c датчиками.

Способность EV3 работать по i2c протоколу открывает интересную возможность для подключения нескольких датчиков к одному порту. I2C протокол позволяет поключить к одной шине до 127 подчиненных устройств. Представляете? По 127 датчиков к каждому из портов EV3:) Более того, часто кучу i2c датчиков совмещают в одном устройстве, например на фото ниже датчик 10 в 1 (содержит компас, гироскоп, акселерометр, барометр и т.д.)

UART

Почти все стандартыне EV3-датчики, за исключением Touch Sensor, работают по протоколу UART и именно поэтому они не совместимы с контроллером NXT, который хоть и имеет такие же разъемы, но на портах датчиков у него UART не реализован. Взгляните на схему, она немного проще, чем в предыдущих случаях:

UART-датчики автоматически согласовывают с EV3 скорость своей работы. Первоначально соединившись на скорости 2400 кбит/с они договариваются о режимах работы и скорости обмена, переходя затем на повышенную скорость. Типичные скорости обмена для разных датчиков 38400 и 115200 кбит/с.
LEGO реализовала в своих UART-датчиках довольно замысловатый протокол, поэтому сторонних датчиков, предназначенных изначально не для этой платформы, но совместимых с ней, не существует. Тем не менее этот протокол очень удобен для подключения "самодельных"
датчиков, на базе микроконтроллеров.
Для Arduino существует замечательная библиотека EV3UARTEmulation , написанная известным LeJOS-разработчиком Lawrie Griffiths, которая позволяет этой плате притвориться UART-LEGO-совместимым датчиком. В его блоге LeJOS News есть масса примеров подключения датчиков газа, IMU-сенсора и цифрового компаса с использованием данной библиотеки.

Ниже на видео - пример использования самодельного датчика. У нас нет достаточного числа оригинальных датчиков расстояния LEGO, поэтому один из датчиков на роботе мы используем самодельный:

Задача робота - стартовать с зеленой клетки, найти выход из лабиринта (красная клетка) и вернуться на место старта кратчайшим путем, не заезжая в тупики.

Если у вас возникнут какие-то вопросы, какие бы вы хотели узнать о новом конструкторе (как что-то конкретное работает, провести эксперимент с датчиками или моторами) - пишите нам - мы попробуем опробовать ваши предложения. Таким образом вы сможете узнать о EV3 гораздо больше еще до начала его продаж.

Сейчас же начнется все с обзора программного обеспечения EV3 блока (EV3 firmware).

Одна из особенностей нового блока - его долгое включение и выключение. По времени процесс соизмерим с включением сотового телефона или домашнего маршрутизатора, т.е. секунд 20-30. После включения, появляется следующее меню:

Как видно, по сравнению с NXT блоком, многое изменилось: улучшилось качество шрифтов, более прорисованные графические элементы, оконный интерфейс. В первую очередь, это из-за того, что размер экрана теперь увеличился - он стал 178 на 128 точек, вместо 100 на 64, как у NXT блока. По наличию оконного интерфейса с неотъемлемыми для него кнопками и полосами прокрутки можно предположить, что такие устройства, как внешняя сенсорная панель теперь даже будет иметь больший смысл.

Из первого окна есть возможность вызывать загруженные на блок программы, так и программы созданные прямо на блоке. Т.е. для того, чтобы запустить программу теперь нужно выполнять меньше нажатий, чем было на NXT блоке.

Перемещение по загруженным программам, а также ко второму и последующим экранам (пунктам меню) осуществляется посредством кнопок управления, коих теперь 4.

Второй экран - позволяет перемещаться по объектам файловой системы на блоке. Файловая система теперь поддерживает традиционную иерархию: файлы и каталоги.

Третий экран содержит подменю - приложения, позволяющие выполнять с блоком разные действия:

В текущей версии ПО блока таких приложений четыре:

• Просмотр датчиков
• Управление моторами
• Удаленное управление
• Программирование на блоке

Четвертый экран - конфигурационный. Помимо базовых настроек: уровня звука, таймера бездействия, включения BlueTooth и WiFi, позволяет узнать информацию о ПО блока:

Выбор какого-то конкретного пункта меню/приложения происходит средней кнопкой на клавиатуре. А чтобы выйти из любого пункта меню или приложения нужно нажать кнопку "Выход", которая теперь находится отдельно от основных кнопок - с левой стороны под экраном.

Теперь же следует вернуться обратно на третий экран и начать знакомиться с приложениями. Итак, приложение "Просмотр датчиков" (Port View).

В отличие от подобного режима на NXT блоке, теперь можно видеть информацию сразу о всех 8 устройствах, подключенных к блоку. Причем заявленная функциональность автоматического определения датчиков позволяет не указывать руками какой датчик, куда подключен.

Сверху отображается информация с енкодеров моторов, снизу - информация с датчиков. По центру экрана - информация о конкретном устройстве (в конкретном порту), выбрать которое можно нажимая кнопки управления на клавиатуре. Информация включает в себя графическое представление датчика, его название и текущие показания:

Датчик касания:


Гироскопический датчик:


Датчик цвета в режиме замера отраженного света:


Ультразвуковой датчик расстояния:

Здесь, кстати, видно, что датчик теперь заявляет, что может измерять расстояние с точностью до миллиметров, а минимальное измеряемое расстояние теперь от 3 см.

Информация с енкодера левого мотора.


Следующее приложение - управление моторами. По сути позволяет кнопками вращать двигатели. Центральной кнопкой нужно выбрать, какие двигатели вращать. А потом парами кнопок вверх-вниз или влево-вправо вращать конкретные моторы.

Третье приложение попробовать не удалось, поскольку в стандартную поставку образовательной версии набора EV3 не входит инфракрасный датчик расстояния и инфракрасный маяк. Но судя по всему, на данном экране можно настроить какими моторами будет вестись управление с инфракрасного маяка.

Конечно же, самым интересным приложением является - программирование на блоке. Оно было значительно переработано: программа теперь может содержать до 16 программных элементов (блоков), и созданные программы можно сохранять и, естественно, открывать заново для изменения.

Когда открывается приложение написания программы - отображается пустой цикл выполнения (будет выполняться только одна итерация) и предложение вставить первый блок. Вставить блок можно кнопкой "Вверх".

В появившемся окне выбора блока доступно 17 блоков (6 блоков действия и 11 блоков ожидания) плюс действие удаления текущего блока.

Порядок выбора и следования блоков определяется программистом. Он не подразумевает, что за каждым блоком действия должен быть блок ожидания, как это было раньше на NXT блоке.

Выбранный блок в программе выглядит следующим образом:

Поведение блока можно уточнить, если нажать центральную кнопку. У данного блока, например, можно поменять угло направление поворота робота или же вообще остановить моторы (например, после предыдущего блока ожидания).

Переместив "курсор" влево или вправо можно вставить еще один блок:

Например, блок ожидания события на датчике расстояния:

И изменить его поведение (событие наступит, если расстояние стало больше 60 см.):

Блоки можно вставлять между уже существующими блоками или даже в начале программы.

Вот еще примеры блоков ожидания:

Блок ожидания по времени (можно задавать сколько именно ждать):


Или блок ожидания события от гироскопического датчика (можно задать угол поворота датчика).


Следует опять же отметить, что функциональность автоопределения датчиков упрощает процесс программирования на блоке. Теперь нет необходимости соблюдать правило, что определенные датчики должны быть подключены к определенным портам.

Если программа должна выполняться несколько раз, то количество итераций управляющего цикла может быть изменено:

Запуск программы осуществляется путем выбора самого первого блока:

При запуске программы на экране будет отображаться следующее:

Программу можно сохранить, причем можно задать имя файла, для ее последующего поиска:

Буквы выбираются с помощью клавиатуры (привет, тачпад!)

Если попытаться закрыть несохраненную программу, будет выдаваться следующее не очень понятное сообщение и выдаваться противный звук:

В дальнейшем созданную программу можно открыть и внести в нее изменения.

Естественно, открываются только программы, созданные на блоке.

В заключение, хочется показать, как выглядит выключение блока:

Выберите режим экрана

Выбор режима
Текстовое поле блока
Вводы
Кнопка предварительного просмотра

Выберите тип текста или графики, который вы хотите увидеть, с помощью выбора режима. После выбора режима вы можете выбрать значения вводов. Доступные вводы будут меняться в зависимости от режима. Режимы и вводы описаны ниже.

Вы можете щелкнуть на кнопке «Предварительный просмотр», чтобы просмотреть то, что отобразит блок «Экран» на экране EV3. Вы можете оставить просмотр открытым во время выбора входящих значений для блока.

Экранные координаты

Многие из режимов блока «Экран» используют координаты X и Y для определения месторасположения элемента. Координаты определяют положение пикселей на экране модуля EV3. Положение (0, 0) находится в верхнем левом углу экрана, как показано на рисунке ниже.

Размеры экрана: 178 пикселей в ширину и 128 пикселей в высоту. Диапазон значений X координат: от 0 на экране слева до 177 справа. Диапазон значений Y координат: от 0 сверху до 127 снизу.

Советы и подсказки

Вы можете использовать кнопку «Предварительный просмотр» в верхнем левом углу блока «Экран» для помощи в поиске правильных экранных координат.

Текст – Пиксели

Режим «Текст – Пиксели» позволяет отобразить текст в любом месте экрана модуля EV3.

Окно сброса настроек

Режим «Окно сброса настроек» возвращает экран модуля EV3 к стандартному информационному экрану, показываемому во время работы программы. Этот экран показывает имя программы и другую информацию обратной связи. Когда вы запускаете программу на модуле EV3, этот экран отображается до выполнения первого блока программы «Экран».

Обеспечение видимости отображаемых элементов

После завершения программы EV3 экран модуля EV3 очищается и возвращается к экрану меню модуля EV3. Любой текст или графика, отображаемые программой, будут стерты. Если, например, ваша программа имеет один блок «Экран» и ничего более, то экран будет так быстро очищен сразу после завершения программы, что вы не увидите результаты блока «Экран».

Если вы хотите, чтобы экран отображался и после завершения программы, необходимо добавить блок к концу программы, во избежание немедленного завершения программы, как показано в следующих примерах.

Отображение нескольких элементов

Если вы хотите отобразить на экране одновременно несколько текстовых или графических элементов, важно не очищать экран модуля EV3 между элементами. Каждый режим блока «Экран» имеет ввод «Очистить экран» . Если «Очистить экран» – истина, то весь экран будет очищен перед отображением элемента. Это значит, что для отображения нескольких элементов, вы должны настроить «Очистить экран» на «Ложь» для каждого блока «Экран», кроме первого.

Отображение чисел

Для отображения числового значения в вашей программе подсоедините шину данных к вводу «Текст» блока «Отображение текста». Шина числовых данных будет автоматически конвертироваться в текст с помощью преобразования типа шины данных (более подробную информацию см. в разделе

Традиционно роботы, построенные на платформе Lego Mindstorms EV3 , программируются с использованием графической среды LabVIEW. В этом случае программы запускаются на контроллере EV3 и робот работает автономно. Здесь я расскажу про альтернативный способ управления роботом - использование платформы.NET, запущенной на компьютере.

Но прежде чем мы перейдем непосредственно к программированию, давайте рассмотрим случаи, когда это может быть полезно:

• Требуется удаленное управление роботом с ноутбука (например, по нажатию кнопок)
• Требуется собирать данные с контроллера EV3 и обрабатывать их на внешней системе (например, для IoT-систем)
• Любые другие ситуации, когда хочется написать алгоритм управления на.NET и запускать его с компьютера, подключенного к контроллеру EV3

LEGO MINDSTORMS EV3 API for .NET

Управление контроллером EV3 из внешней системы осуществляется путем отправки команд в последовательный порт. Сам формат команд описан в Communication Developer Kit .

Но реализация этого протокола вручную - дело скучное. Поэтому можно воспользоваться готовой.NET-оберткой , которую заботливо написал Brian Peek. Исходные коды этой библиотеки размещены на Github , а готовый к использованию пакет можно найти в Nuget .

Подключение к контроллеру EV3

Для связи с контроллером EV3 используется класс Brick . При создании этого объекта в конструктор требуется передать реализацию интерфейса ICommunication - объект, описывающий способ подключения к контроллеру EV3. Доступны реализации UsbCommunication , BluetoothCommunication и NetworkCommunication (подключение через WiFi).

Наиболее популярный способ подключения - через Bluetooth. Рассмотрим поподробнее этот способ подключения.

Прежде чем мы сможем программно подключиться к контроллеру через Bluetooth, контроллер необходимо подключить к компьютеру, используя настройки операционной системы.

После того, как контроллер подключен, идём в настройки Bluetooth и выбираем вкладку COM-порты. Находим наш контроллер, нам нужен исходящий порт. Его и будем указывать при создании объекта BluetoothCommunication .

Код для подключения к контроллеру будет выглядеть так:

Public async Task Connect(ICommunication communication) { var communication = new BluetoothCommunication("COM9"); var brick = _brick = new Brick(communication); await _brick.ConnectAsync(); }

Опционально можно указать таймаут подключения к контроллеру:

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

Подключение к блоку через USB или WiFi осуществляется аналогично, за тем исключением, что используются объекты UsbCommunication и NetworkCommunication .

Все дальнейшие действия, выполняемые с контроллером, осуществляются через объект Brick .

Покрутим моторами

Для выполнения команд на контроллере EV3 обратимся к свойству DirectCommand объекта Brick . Для начала попробуем запустить моторы.

Предположим, что наш мотор подключен к порту A контроллера, тогда запуск этого мотора на мощности 50% будет выглядеть так:

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

Есть и другие методы для управления мотором. Например, можно повернуть мотор на заданный угол, используя методы StepMotorAtPowerAsync() и StepMotorAtSpeedAsync() . Всего доступно несколько методов, которые являются вариациями на режимы включения моторов - по времени, скорости, мощности и т.д.

Принудительная остановка осуществляется методом StopMotorAsync() :

Await _brick.DirectCommand.StopMotorAsync(OutputPort.A, true);

Второй параметр указывает на использование тормоза. Если его установить в false , то мотор будет останавливаться «накатом».

Чтение значений с датчиков

Контроллер EV3 имеет четыре порта для подключения сенсоров. Дополнительно к этому, моторы также имеют встроеные энкодеры, что позволяет использовать их как сенсоры. В итоге мы имеем 8 портов, с которых можно считывать значения.

Доступ к портам для считывания значений можно получить через свойство Ports объекта Brick . Ports - это коллекция портов, доступных на контроллере. Поэтому для работы с конкретным портом нужно его выбрать. InputPort.One ... InputPort.Four - это порты для датчиков, а InputPort.A ... InputPort.D - это энкодеры моторов.

Var port1 = _brick.Ports;

Датчики в EV3 могут работать в разных режимах. Например, датчик цвета EV3 можно использовать для измерения внешнего освещения, измерения отраженного света или для определения цвета. Поэтому, чтобы «сообщить» сенсору о том, как именно мы хотим его использовать, нужно задать его режим:

Brick.Ports.SetMode(ColorMode.Reflective);

Теперь, когда датчик подключен и режим его работы задан, можно считать из него данные. Получить можно «сырые» данные, обработанное значение и значение в процентах.

Float si = _brick.Ports.SIValue; int raw = _brick.Ports.RawValue; byte percent = _brick.Ports.PercentValue;

Свойство SIValue возвращает обработанные данные. Здесь все зависит от того, какой именно датчик используется и в каком режиме. Например, при измерении отраженного света мы получим значения от 0 до 100 в зависимости от интенсивности отраженного света (черный/белый).

Свойство RawValue возвращает «сырое» значение, полученное с АЦП. Иногда удобнее использовать именно его для последующей обработки и использования. Кстати, в среде разработки EV3 тоже есть возможность получения «сырых» значений - для этого нужно воспользоваться блоком из синей панели.

Если используемый датчик предполагает получение значений в процентах, то можно также воспользоваться свойством PercentValue .

Выполнение команд «пачкой»

Предположим, в нашем распоряжении есть робот-тележка с двумя колесами и мы хотим развернуть его на месте. В этом случае два колеса должны вращаться в противоположном направлении. Если мы воспользуемся DirectCommand и последовательно отправим две команды контроллеру, между их выполнением может пройти некоторое время:

Await _brick.DirectCommand.TurnMotorAtPowerAsync(OutputPort.A, 50); await _brick.DirectCommand.TurnMotorAtPowerAsync(OutputPort.B, -50);

В этом примере мы отправляем команду для вращения мотора A на скорости 50, после успешного окончания отправки этой команды, повторяем то же самое с мотором, подключенным к порту B. Проблема в том, что отправка команд происходит не моментально, поэтому моторы могут начать крутиться в разное время - пока передается команда для порта B, мотора A уже начнет крутиться.

Если для нас критически важно заставить крутится моторы одновременно, можно отправлять команды контроллеру «пачкой». В этом случае следует воспользоваться свойством BatchCommand вместо DirectCommand:

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

Теперь подготавливается сразу две команды, после чего они отправляются на контроллер одним пакетом. Контроллер, получив эти команды, начнет вращение моторов одновременно.

Что ещё можно сделать

Кроме вращения моторов и считывания значений сенсоров, можно выполнять ещё ряд действий на контроллере EV3. Не буду подробно останаливаться на кадом из них, перечислю только список того, что можно сделать:

• CleanUIAsync() , DrawTextAsync() , DrawLineAsync() и др. - манипуляция встроенным экраном контроллера EV3
• PlayToneAsync() и PlaySoundAsync() - использование встроенного динамика для воспроизведения звуков
• WriteFileAsync() , CopyFileAsync() , DeleteFileAsync() (из SystemCommand) - работа с файлами

Заключение

Использование.NET для управления роботами Mindstorms EV3 хорошо демонстрирует как технологии «из разных миров» могут работать совместно. В качестве результата исследования EV3 API для.NET было создано небольшое приложение, которое позволяет управлять роботом EV3 с компьютера. К сожалению, аналогичные приложения существуют для NXT, а EV3 они обошли стороной. В то же время они полезны на сорвнованиях управляемых роботов, например в футболе роботов.

Приложение можно загрузить и установить по этой ссылке:

В данной статье речь пойдет о новой версии конструктора - LEGO Mindstorms Education EV3 . Но прежде чем рассказывать о нововведениях EV3, давайте познакомимся с серией конструкторов LEGO Mindstorms поближе.

LEGO Mindstorms - робототехнический конструктор для ребят в возрасте от 10 лет. В качестве строительных блоков для робота используются детали LEGO Techniс – многие ребята уже знакомы с ними по конструкторам «Технология и физика» , «Пневматика» , . Но построить каркас робота недостаточно: надо «научить» его получать информацию из окружающей среды и реагировать на нее. Для этого используются специальные устройства – сенсоры: они позволяют определять цвет, освещенность, расстояние до ближайших предметов и многое другое. Реагировать на «раздражители» робот может с помощью моторов – либо уехать куда-нибудь, либо что-нибудь сделать – например, укусить обидчика за палец. А «мозгом» робота является специальный программируемый блок, к которому и подключаются все моторы и датчики.

Перейдем к составу набора LEGO Mindstorms EV3. Вот что входит в образовательную версию набора:

• 1 программируемый блок
• 3 мотора:
• 2 больших мотора
• 1 средний мотор
• 5 датчиков:
• 2 датчика касания
• 1 датчик цвета
• 1 ультразвуковой датчик расстояния
• 1 гироскоп
• Аккумуляторная батарея для робота
• 528 деталей Lego Technic

Датчики и моторы

Рассмотрим, что же изменилось в EV3 по сравнению со старой версией NXT.

В наборе будет 3 мотора, но один из них будет отличаться как по размерам так и по техническим характеристикам.

Датчик звука был заменен на гироскоп. Остальные типы датчиков остались прежними.

Еще одной особенностью является авто-определение датчиков и моторов при их подключении к блоку – о данной особенности я расскажу в разделе, описывающем новую среду программирования EV3.

Характеристики датчиков и моторов представлены ниже.

Очень похож на датчик предыдущей версии. Он определяет, когда кнопка нажата или отпущена, также он может подсчитывать одиночные или многократные нажатия.

Датчик цвета

Датчик цвета EV3 различает 7 цветов и может определить отсутствие цвета. Как и в прошлой версии он может работать как датчик освещенности.

• Измеряет отраженный красный свет и окружающее освещение
• Способен определять различия между белым и черным или цветами: синим, зеленым, желтым, красным, белым и коричневым
• Частота работы: 1 кГц

Гироскоп

Гироскопический датчик EV3 измеряет вращательное движение робота и изменение его положения.

• Может использоваться для определения текущего направления вращения
• Точность: +/- 3 градуса на 90 градусов оборота (в режиме измерения наклона)
• Может определить максимум 440 градусов/c (в режиме гироскопа)
• Частота работы: 1 кГц

Ультразвуковой датчик расстояния

К основной функции ультразвукового датчика EV3 добавилась еще одна - он также может "слушать" ультразвуковые колебания, испускаемые другими датчиками ультразвука.

• Может измерять расстояние в диапазоне 3 - 250 см.
• Точность измерений: +/- 1 см
• Дискретность результата измерений: 0.1 см.
• Может быть использован для поиска других активных ультразвуковых датчиков (режим прослушивания)
• Красная LED подсветка вокруг "глаз"

Большой мотор

Большой сервомотор EV3 очень похож на предыдущую версию мотора NXT, однако корпус мотора стал чуть больше (виртуально он теперь занимает 14x7x5 отверстий против бывших 14x6x5). Также были изменены места крепления моторов и их тип.

• Максимальные обороты - 160- 170 об/мин.
• Заданный крутящий момент - 40 Н/см
• Реальный крутящий момент - 20 Н/см.

Средний мотор

Средний сервомотор EV3 основан на Power Function моторе аналогичного размера. Дополнительное место потребовали только датчик угла поворота и порт для подключения. Этот мотор отлично подойдет для работы под низкими нагрузками и высокими скоростями.

• Максимальные обороты - 240- 250 об/мин.
• Заданный крутящий момент - 12 Н/см
• Реальный крутящий момент - 8 Н/см.
• Встроенный датчик угла поворота (энкодер) мотора с точностью 1 градус

NXT датчики, моторы и кабели совместимы с EV3, таким образом все ранее построенные роботы могут управляться новым блоком.

Программируемый блок EV3

Серьезные изменения произошли и с микрокомпьютером EV3 . По сравнению с NXT, EV3 блок имеет более быстрый процессор, больше памяти. Прошивка блока EV3 базируется на свободно распространяемой ОС Linux, что дает возможность создавать свои прошивки для блока. Подключить робота к компьютеру теперь возможно не только через USB и Bluetooth, но и по Wi-Fi. Между собой роботы также могут «общаться» по USB, Bluetooth и Wi-Fi.

Ниже представлена сравнительная таблица характеристик NXT и EV3:

	NXT	EV3
Процессор	Atmel 32-Bit ARM AT91SAM7S256 48 MHz 256 KB FLASH памяти 64 KB RAM памяти	ARM9 300 MHz 16 Mb Flash памяти 64 Mb RAM памяти
Со-процессор	Atmel 8-Bit ARM AVR, ATmega48 8 MHz 4 KB FLASH памяти 512 Byte RAM памяти	отсутствует
Операционная система	Проприетарная	Linux
Порты ввода (для датчиков)	4 порта Поддерживает аналоговые, цифровые датчики Скорость передачи данных: 9600 бит/с (I2C)	4 порта Поддерживает аналоговые, цифровые датчики Скорость передачи данных: до 460.8 Кбит/с (UART)
Порты вывода (для моторов)	3 порта	4 порта
Передача данных по USB	Используется режим full speed: 12 Мбит/c	Используется режим high speed: 480 Мбит/с
Подключение USB устройств	Нет возможности	Возможно последовательное подключение до 3 устройств, в том числе сетевых карт wi-fi и flash карт
Устройство для чтения SD карт	Отсутствует	Поддерживает miniSD карты, максимальный объем - 32 Гб
Подключение к мобильным устройствам	Возможно подключение к устройствам с ОС Android	Возможно подключение к устройствам с ОС Android и iOS (iPhone, iPad)
Экран	LCD, монохромный 100 * 64 пикселей	LCD, монохромный 178 * 128 пикселей
Взаимодействие	Bluetooth USB 2.0	Bluetooth v2.1 DER USB 2.0 (при подключении к ПК USB 1.1 (при последовательном подключении нескольких устройств) Wi-Fi

Среда программирования

С EV3 в комплекте поставляется новая графическая среда разработки на базе LabView, похожая на NXT-G. Работать она будет, как и NXT-G, на ОС Windows и Mac.

Среда разработки EV3 была значительно улучшена. Теперь все материалы для робота: программы для робота, документацию, результаты экспериментов, фото и видео - можно хранить в проекте. Был также добавлен инструмент zoom, который позволяет масштабировать программу, чтобы, например, увидеть всю программу целиком. Стоит отметить, что NXT блок можно программировать с помощью новой среды EV3, однако старый блок поддерживает не все особенности нового языка программирования.

Перечислим основные нововведения среды программирования EV3:

• Тесная интеграция среды программирования с блоком:
• Добавлена специальная страница с подключенным оборудованием. Она позволяет отслеживать статус EV3 блока и получать значения с датчиков в реальном времени.
• Датчики и моторы распознаются при подключении автоматически, благодаря функции auto-id. Это позволяет не указывать, что к такому-то порту подключен такой-то датчик или мотор.
• Новый режим отладки:
• В процессе работы программы подсвечивается выполняемый блок. Это позволяет точно понимать поведение программы.
• На программном блоке загорается специальный символ, если к данному порту подключен другой датчик или мотор.
• Добавлена возможность просматривать значения, передаваемые через каналы данных (data wires).
• Новые возможности программных блоков:
• Сцепление блоков друг с другом позволило отказаться от "балки исполнения", на которой располагались блоки в среде NXT-G.
• У блоков нет такого понятия, как панель настройки, - поведение теперь настраивается непосредственно на блоке, что привело к увеличению их размера. Программу теперь намного легче читать – сразу видно как настроены датчики и моторы.
• Появились блоки "ждать изменения", которые позволяют реагировать на факт изменения значения, а не на изменение до определенного значения как в NXT-G.
• Улучшения в передачи данных от блока к блоку позволяют упростить преобразование типов (теперь не нужно вручную преобразовывать, например, число в строку).
• Добавлена возможность работы с массивами.
• Стал возможен досрочный выход из цикла.

Кроме нового языка программирования появились программы под Android и iPhone\iPad для управления роботом. Также на базе программы Autodesk Invertor Publisher создана программа для создания и просмотра пошаговых 3D инструкций. В этой программе можно масштабировать и вращать модель на каждом этапе сборки, что позволяет строить более сложных роботов по инструкциям.

Базовые роботы

В образовательный набор включены инструкции для сборки 5 роботов:

Color Sorter
Классическая задача по сортировке предметов (в данном случае - Lego деталей) по цвету.

Gyro Boy
Робот-сигвей, использующий гироскоп для балансировки.

Puppy
Робот-собачка, которую можно гладить, кормить. Спать и справлять нужду она также умеет:) Напоминает тамагочи.

Робо-рука
Позволяет перемещать предметы.

Для EV3 набора был подготовлен ресурсный набор LEGO MINDSTORMS Education EV3 , позволяющий собирать другие модели, используя новые детали.

При написании статьи использовались материалы блога nnxt.blogspot.com .