В предыдущая публикация Я представил обзор истории инженерных конструкторов fischertechnik с 1965 по 2017 год и теперь, в соответствии с пожеланиями читателей, публикую обзор конструктора 524328 ROBOTICS TXT Discovery set. 
Конструктор 524328 предназначен для мальчиков и девочек, увлекающихся механикой, автоматизацией, программированием, компьютерным зрением или, как сейчас говорят, робототехникой.
В картонной коробке находятся механические детали, моторы, программируемый контроллер TXT, видеокамера, программное обеспечение ROBO Pro, инструкция по сборке и небольшая PDF-книга с обучающими материалами.
Дополнительно для работы с конструктором нам понадобится комплект аккумуляторов 34969, в который входит NiMH аккумулятор и зарядное устройство.
Однако, прежде чем перейти к подробному описанию набора, предлагаю вам ознакомиться с историей появления первого конструкторского набора fischertechnik, посвященного робототехнике.
Фон
Первый конструктор на основе деталей fischertechnik, посвященный мобильной робототехнике, появился в 1983 году в рамках экспериментального образовательного проекта, проводившегося в то время в Великобритании.Компания Economatics, работавшая над проектом, обратила внимание на работу молодого ученого из Массачусетского технологического института.
Сеймур Паперт (1928-2016), который, предсказывая масштабы грядущей революции в области вычислительной техники, предложил начинать знакомить детей с компьютерами с самого раннего возраста с помощью разработанного его командой образовательного языка программирования.
Логотип .
Важной особенностью Logo стал удобный интерфейс среды выполнения и наличие в этой среде виртуального объекта управления — графической «черепахи», которая в соответствии с командами скомпилированной программы могла перемещаться по компьютеру.
экран, оставляя за собой след. Кстати, эта работа господина Паперта много раз трансформировалась и дошла до наших дней в виде обучающей среды программирования под названием Scratch (об этом мы поговорим позже отдельно).
Так вот, в предложенном в результате решении виртуальную черепаху предлагалось заменить вполне реальным объектом – передвижной тележкой.
Таким образом, студенты получили возможность не только познакомиться с технологиями программирования, но и освоить основы робототехники.
Вот как появился первый набор BBC Buggy: 
В комплект fischertechnik вошли детали для сборки тележки, плата управления, носитель с примерами управляющих программ и инструкция с обучающими заданиями.
Плата управления была подключена к компьютеру с помощью плоского кабеля.
Можно сказать, что это был совместный проект fischertechnik и Economatics. Первый полностью собственный набор для экспериментов с роботами компания Fischertechnik выпустила в 1987 году — это был вычислительно-экспериментальный конструктор 39502. Из набора можно было собрать несколько вариантов автоматов и попробовать свои силы в программировании алгоритмов управления.
Далее последовали последующие поколения конструкторов и дополнительные наборы для расширения функционала, но это уже история, требующая отдельной статьи.
Сегодня предлагаю поближе познакомиться с актуальным набором - набор ROBOTICS TXT Discovery 524328.
524328 Набор ROBOTICS TXT Discovery
Конструктор 524328 состоит из 310 деталей, из которых можно собрать 14 моделей для экспериментов.Помимо инструкции по сборке и компакт-диска с ПО ROBO Pro, в коробке также находятся заготовки для сборки полигона мобильных роботов.
Традиционно к комплекту прилагается мини-книга в формате PDF, из которой можно получить базовую информацию в области робототехники.
Внешний вид упаковки: 
Внутри картонной коробки детали хранятся в двух пластиковых лотках в отдельных отсеках.
При желании можно дополнительно приобрести собственная система хранения и используйте коврики для сортировки деталей, которые можно легко вырезать ножницами из инструкции по сборке.
Для использования в клубах и школах этот конструктор упакован в более удобные и прочные пластиковые контейнеры Gratnells и имеет другой номер для заказа — 533018. 
Помимо простых конструктивных элементов, в список деталей входят два серводвигателя со встроенными энкодерами, один обычный двигатель постоянного тока с внешним редуктором, фототранзистор, термистор, шины, светодиоды и оранжевый шарик для экспериментов с системой компьютерного зрения: 
(кликните по картинке - высокий размер)
Программируемый контроллер TXT
Блок управления в конструкторе 524328 выполнен в виде компактного компьютера, построенного на базе процессора ARM Cortex A8 и встроенной платы ввода-вывода ARM Cortex M3. Для взаимодействия с пользователем устройство оснащено цветным сенсорным дисплеем с диагональю 2,4 дюйма и разрешением 320x240 пикселей с подсветкой.Кроме того, компьютер имеет встроенный динамик и часы реального времени с резервной литиевой батареей.
ТХТ-контроллер: 
Контроллер TXT работает под управлением ОС с ядром Linux. При желании вы можете скачать свою ОС с подключенной карты памяти micro-SD.
Память
- 128 МБ оперативной памяти DDR3
- 64 МБ ФЛЕШ-памяти
- Микро-SD
- USB-накопитель большой емкости
Связь
Плата контроллера имеет следующие интерфейсы:- Bluetooth 2.1 ЭДР+ 4.0
- WLAN 802.11 б/г/н
- USB-мини разъем для подключения к компьютеру
- Разъем USB-A с функцией хост-контроллера для подключения USB-камеры, USB-накопителя и других устройств.
- ИК-фотоприемник для пульта управления из комплекта «Пульт дистанционного управления»
- интерфейс I2C
- UART-интерфейс
- CAN-интерфейс
Ввод, вывод
- Универсальные входы: 8 цифровых/аналоговых 0–9 В или 0–5 кОм.
- Счетные входы: 4 шт. (0-9 В Fin < 1 kHz)
- Универсальные выходы (ШИМ 9В/0,25А): 8 шт.
На левой плате:
- СТ СТМ32F105R8T6 — Микроконтроллер ARM Cortex-M3.
- MC33879 — выходной драйвер.
- MC33879 — драйвер вывода.
- TJA1040 – драйвер шины последовательного интерфейса CAN.
- Т.
И.
АМ3352Б — Микроконтроллер ARM Cortex-A8.
- Spansion ML01G100 — SLC NAND FLASH 64 МБ.
- Samsung K4B2G — DDR3L 1600 DRAM 128 МБ.
- ТПС65910 — модуль управления питанием.
- WL18MODGB (5) комбинированный модуль Wi-Fi + Bluetooth.
Для этого в комплект входит видеокамера с интерфейсом USB, а в ПО ROBO Pro имеется библиотека функций компьютерного зрения и конфигуратор для настройки и настройки.
Библиотека компьютерного зрения содержит следующие основные функции обработки видеокадров:
- Расчет средней яркости заданной области видеокадра.
- Поиск последовательности растровых элементов одного цвета для заданной области видеокадра.
- Поиск геометрической фигуры, расчет координат и размеров.
- Детектор движения в области видеокадра.
Инструментальное программное обеспечение ROBO Pro
Для разработки управляющих программ контроллера ТХТ предлагается использовать программное обеспечение обучающего средства ROBO Pro, включающее в себя редактор блок-схем, библиотеку основных элементов программного обеспечения, библиотеку функций приложения, а также инструменты для настройки и дистанционного управления.В комплект проектирования входит программное обеспечение ROBO Pro. Нет необходимости приобретать его отдельно.
Обычно окно редактора выглядит так, как показано на рисунке ниже: 
Алгоритмы управления составляются в виде обычных классический блок-схемы – как это принято в специализированной IT-литературе и технической документации.
Вы, конечно, можете резонно меня спросить: — а как насчет Scratch? Почему в документации к ATMEL MK или SIMATIC PLC алгоритмы изображаются в виде блок-схем, а не в виде скретч-схем? Здесь я вряд ли смогу дать Вам аргументированный ответ. Тем не менее, мой внутренний инженер воодушевлен возможностью использовать обычный визуальный инструмент естественным способом, чтобы впервые познакомить детей с технологией самостоятельного вождения.
На всякий случай схемы алгоритмов из технической документации : 
Блок-схемы, составленные в редакторе, могут выполняться в двух режимах - локально на приборной машине или удаленно путем загрузки в целевую машину.
Первый способ удобен для отладки, т.к.
во время выполнения алгоритма можно использовать пошаговое выполнение и подсветку текущего шага алгоритма.
Для продвинутых пользователей в ROBO Pro есть поддержка многопоточного выполнения алгоритмов.
Он также поддерживает декомпозицию алгоритмов на процедуры, а также содержит элементы пользовательского интерфейса, которые можно размещать непосредственно на листах блок-схем.
Библиотека элементов пользовательского интерфейса включает в себя самописец/осциллограф, стрелочные индикаторы и поля для ввода и вывода цифровых значений.
Это очень важная функция как для начинающих, так и для опытных пользователей.
Возможность записи данных в реальном времени и последующего их анализа значительно упрощает изучение новых алгоритмов управления и существенно сокращает время настройки.
Вот как выглядит окно редактора в более сложном проекте: 
Дополнительные комплекты
Функционал набора 524328 можно расширить дополнительными наборами из серии РОБОТИКА: От конструктора 524328 отличаются отсутствием контроллера TXT. Предполагается, что переход к этим наборам происходит после решения всех задач из набора 524328.Примеры проектов
Я подготовил несколько видеороликов, раскрывающих некоторые (но не все) возможности стандартного набора TXT Discovery без дополнительных подробностей.Все проекты из примеров включены github .
Буду рад ответить на ваши вопросы в комментариях.
Два простых алгоритма работы светофора: Удаленное управление с помощью элементов пользовательского интерфейса и видеотрансляции в ROBO Pro: Автоматическое управление тележкой с обратной связью на основе компьютерного зрения.
Используется закон пропорционального управления.
Пропорциональный коэффициент усиления КП=3,5. Видно, что тележка движется по маршруту неустойчиво — раскачивается и со временем съезжает с трассы.
Обратите внимание на регистратор параметров.
Он позволяет количественно оценить величину перерегулирования после остановки движения: Причина неустойчивого поведения в том, что при вращении тележки возникают силы инерции, которые будут продолжать вращать тележку, даже если управляющее воздействие со стороны пропорционального звена будет равно нулю.
В результате мы видим, как тележка перескакивает линию, а затем начинает поворачивать в противоположную сторону – в динамической системе возникают колебания.
Такое поведение сильно снижает качество контроля и в ряде случаев может привести к сбою.
Для противодействия силам инерции в конструкцию регулятора добавлено дифференцирующее звено, формирующее сигнал, пропорциональный изменению рассогласования на входе регулятора.
Зададим коэффициент КД=6,0 и посмотрим, как поведет себя тележка: Теперь робот стабильно проходит маршрут. Обратите внимание на зеленый сигнал на регистраторе – это выходной сигнал дифференциального звена регулятора, который помогает «замедлить» поворот робота при возврате на траекторию.
Заключение
Выше я привел несколько примеров использования набора 524328 Набор ROBOTICS TXT Discovery за организацию практических занятий по теории автоматического управления.Приведенные примеры были очень сухими и лишенными теоретических соображений.
Думаю, что в одной из следующих публикаций я смогу поделиться своим опытом организации практических занятий по автоматизации с использованием конструкторов fischertechnik. Вам было бы интересно? Как обычно, для любителей инженерного творчества, завершивших весь пост, скидка 15% по коду gktms1712 до 31 декабря 2017 года включительно в магазине.
Пакпак .
Слава роботам!
Ссылки
- История тренировочной черепахи BBC Buggy, 1983 г.
- Сеймур Пейперт — изобретатель языка логотипов
- Специальная сборка ОС для контроллера TXT
- Скретч для контроллера TXT
- Python для контроллера TXT
Войти , Пожалуйста.
О чем мне написать в следующей публикации? 16,67% Практикум по автоматическому управлению на базе конструктора ФТ 4 29,17% Практикум по основам компьютерного зрения на базе конструктора ФТ 7 25% Использование конечных автоматов для решения задач управления техническими системами 6 29,17% Практикум по основам пневматики привод в системах автоматического управления на базе конструктора ФТ 7 Проголосовали 24 пользователя.
10 пользователей воздержались.
Теги: #Компьютерное железо #Алгоритмы #Сделай сам или Сделай сам #Робототехника #автоматизация #робототехника для детей #fischertechnik #linefollower
-
Будущее 3D-Звука
19 Oct, 24 -
Менее 1% Сотрудников Google Старше 40 Лет.
19 Oct, 24 -
Как Актив Организовал «Электронный Разговор»
19 Oct, 24 -
Финансовый Рынок: Правила Для Новичков
19 Oct, 24 -
Сравнение Openmp На Разных Платформах
19 Oct, 24 -
Главнаялаб.ру
19 Oct, 24 -
Askozia - Редактор Маршрутов Вызовов
19 Oct, 24
