LEGO - EV3

 

Diese Seite dient als Informationsplattform zum Thema LEGO EV3 für die Roberta-Kurse, für Veranstaltungen am IVP und für Veranstaltungen, die in Zusammenarbeit mit der BFH durchgeführt werden.

News

Strategie von LEGO

Hardware möglichst lange unverändert lassen und dafür die Software und die Zusatzmaterialien ständig anpassen und verbessern.

> LEGO Lesson Plans

Schnellstart mit EV3

IVP/MIT/hh/25.02.2017

Die offizielle > EV3-Anleitung ist zwar sehr zu empfehlen, aber sie wird beim Einstieg in die EV3-

Robotik leider kaum je durchgelesen :-) Falls du auch zu dieser Kategorie von Programmiererinnen und Programmierern gehörst, kannst du ja (vor dem Durchlesen der Anleitung) untenstehenden Schnelleinstieg ausprobieren. Das Ziel ist es, ein LEGO-Modell eines Rasenmäherroboters nachzubauen und zu programmieren.

Die im Folgenden aufgeführten Seitenangaben beziehen sich trotzdem auf die Anleitung.

Rasenmäherroboter bauen und programmieren

Vorarbeit

  • Folgender Film lässt dich erahnen, wie ein Rasenmäher programmiert sein könnte > G Force 2500. Schau dir den Film an und skizziere dir die dem Roboter zugrunde liegende Programmidee
  • EV3-Akku aufladen und in den EV3-Stein einsetzen (S. 8)
  • EV3-Software auf dem Computer (Laptop, PC, iMac, Macbook) installieren

Programmierumgebung starten, EV3-Stein anschliessen und 2 Sensoren ausprobieren

  • EV3-Stein via USB-Kabel mit dem Computer verbinden
  • EV3-Software starten -> Datei (links oben in der Menüleiste) -> Neues Projekt -> Programm -> Datei (Reiter oben links) -> Projekt speichern unter -> Dateiname: z.B. rasenroboter -> Speichern [Diese Schritte machen wir, damit das Programm später leicht gefunden werden kann.]

ev3_programmieroberflaeche_web.jpg

  • EV3-Stein starten (mittlere Taste S. 5) und warten bis die Farbe von Rot auf Grün wechselt
  • [Sollte eine Firmwareaktualisierung verlangt werden, siehe Kapitel "Der EV3-Stein - Firmware aktualisieren"]
  • Nun schliesse den Ultraschallsensor (das ist der Sensor mit den zwei "Augen") beim Anschluss 4 an den EV3-Stein an
  • In der EV3-Software im Fenster ganz unten rechts ("Hardware-Seite") siehst du die Informationen zum EV3-Stein (S. 46, 47): Klicke in diesem Fenster links in der Mitte auf das Anschlussansicht-Icon. Nun siehst du beim Fensterchen 4 das Symbol des Ultraschallsensors. Bewege einmal deine Hand zum Sensor hin und wieder weg und beobachte, wie sich im Fenster die Zahl über dem Sensorbild verändert! Die Zahl gibt den Abstand deiner Hand zum Sensor in cm an. Diesen Sensor wird dein Rasenmäher brauchen, damit er nicht in die Zimmerwand fährt. Die Zimmerwand soll den Grenzzaun für deinen Rasenmäherrobotor darstellen
  • Nun schliesse noch den Berührungssensor (roter Druckschalter) beim Anschluss 1 an und beobachte wieder in der Software unten rechts, was passiert, wenn du den Berührungssensor drückst oder nicht. Der scheint recht dumm zu sein: Er unterscheidet nur zwischen 0 (nicht gedrückt) und 1 (gedrückt). Diesen Sensor wirst du bei deinem Rasenmäherroboter brauchen, damit du ihn wieder abstellen kannst

Rasenmähermodell nach Anleitung bauen (ca. 45 Minuten)

  • Gehe in der Software auf Lobby (Home), das ist das kleine Icon oben links unter Datei
  • Danach wähle links am Rand das Icon Robot Educator -> Bauanleitungen -> Fahrgestell -> Öffnen und bauen das Fahrgestell zusammen (mindestens 30 Minuten Bauzeit)
  • Danach baust du noch den Berührungssensor ein -> oben links auf Lobby (Home) -> Berührungssensor (zweites Icon unter dem Fahrgestell) -> Öffnen
  • Nun baust du noch den Ultraschallsensor ein -> Lobby -> Ultraschallsensor (mehrere Icons unterhalb des Berührungssensors)
  • Nun verbinde den EV3-Stein wieder über das USB-Kabel mit dem Computer, klicke oben in der Menüleiste auf dein Projekt rasenroboter und kontrolliere unten rechts im Fenster Hardware-Seite ob die Sensoren auch funktionieren

Rasenmäher programmieren

Im Film hast du gesehen, wie ein Rasenmäher in etwa programmiert sein könnte

  • Beim grünen Dreieck (Startblock) beginnt dein Programm.
  • Du brauchst folgende Programmierblöcke:
  • I) Unter dem grünen Balken (Reiter) unten am Bildschirm findest du u.a. den Block Hebelsteuerung. Packe den Block mit der linken Maustaste und docke in rechts am Startblock an. Mit diesem Block kannst du die zwei Motoren B (links) und C (rechts) steuern: Klicke mit der linken Maustaste auf den grünen Pfeil im Startblock: Die Räder deines Rasenmähers drehen sich einmal. Der Hebelsteuerungsblock ist so eingestellt: 1 Umdrehung, Motorleistung links 50%, Motorleistung rechts 50%, danach bremsen
  • II) Unter dem orangen Reiter findest du den Schalter. Zieh auch diesen einmal irgendwo auf die Programmierfläche. Unter dem roten gebogenen Pfeil kannst du einstellen: Ultraschallsensor - Vergleichen - Distanz in cm. Gleich daneben wählst du < (4) und beim letzten Parameter gibst du 20 (cm) ein. Fährt nun der Rasenmäher gerade aus und der Ultraschallsensor entdeckt einen Gegenstand der näher als 20 cm ist, so führt der Roboter die obigen Programmschritte, die du dann beim Häkchen-Symbol einbaust, durch. Sieht er nichts, das näher als 20 cm ist, so führt er sinngemäss den unteren Anweisungen (beim x-Symbol) durch
  • III) Ebenfalls unter dem orangen Reiter findest du noch die Schleife. Zieh auch diesen Block einmal auf die Programmieroberfläche. Der Rasenmäherroboter muss ja sein Fahrmuster stundenlang wiederholen. Dies kannst du bewirken, indem du die Schleife über das ganze Programm ziehst. Unter den roten, krummen Pfeilen im Schleifenblock kannst du noch einstellen, dass das Programm die Schleife verlassen soll, sobald der Berührungssensor gedrückt wird (Notstopp)
  • Beim Betrachten des Films G Force 2500 - Film hast du eine Ahnung davon bekommen, wie ein Rasenmäherroboter programmiert sein könnte. Im folgenden > Flussdiagramm ist eine Möglichkeit eines Programms für den Rasenmäher dargestellt
  • Nun kannst du versuchen, ein eigenes Programm mit den vorgestellten Blöcken zu "schreiben". Hast du noch zu wenig Erfahrung, kannst du das im Flussdiagramm dargestellte Programm nachbauen. In folgender > Vorlage ist das Programm im Detail beschrieben

Programm auf den EV3-Stein laden und den Rasenmäher starten

Der Rasenmäherroboter muss via USB-Kabel mit dem Computer verbunden sein.

  • Im Softwarefenster unten rechts in der Hardware-Seite am rechten Rand findest du in der Mitte eine Art PLAY-Icon (Herunterladen und Ausführen). Durch einen Klick auf dieses Icon wird das Programm (ohne das USB-Kabel entfernen zu müssen) ausgeführt und du kannst es in einer Grobform testen
  • Willst du den Roboter ohne USB-Kabelverbindung laufen lassen, so musst du das Programm durch einen Klick auf Herunterladen gleich oberhalb des PLAY-Icons zuerst auf den EV-Stein herunterladen
  • Danach entfernst du das USB-Kabel und navigierst auf dem EV-Stein auf dem zweiten Reiter Datei-Navigation (S. 25) und klickst dort den Ordner deines Projektes an (rasenbotor) und klickst dort auf Program... nun sollte dein Roboter seine Arbeit verrichten!

Der EV3-Stein (Brick) - Firmware aktualisieren

Firmware

Der EV3-Stein (Brick) ist selber ein kleiner Computer (Mikrocontroller) (> Innenleben eines Computers red). Der Stein hat somit auch einen Prozessor (Rechenwerk), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Speicher (z.B. um die selber erstellten Programme zu speichern), Eingaben (z.B. Tastatur auf Stein, Anschlüsse für Sensoren…), Ausgaben (Display, Signale auf Motoren…). Wie bei jedem Computersystem (> Computersystem – Hard- und Software) müssen die (selbstgeschriebenen) Programme durch die Firmware auf dem Stein so übersetzt werden, dass die Hardware die Befehle «versteht» und umsetzen kann. Den Begriff Firmware kennt man z.B. auch bei Fotoapparaten, Handys usw. LEGO verbessert ab und zu ihre Firmware, um z.B. neue Sensoren von Drittanbietern an den EV3 anschliessen zu können.

Sie werden deshalb gelegentlich aufgefordert, die Firmware zu aktualisieren. Damit die Firmware vom Internet heruntergeladen werden kann, muss der Computer natürlich Internetzugang haben und der EV3-Stein muss mit einem USB-Kabel mit dem Computer verbunden sein, damit die Firmware den Weg auf den Stein findet.

How to Update your EV3 Firmware

http://www.thenxtstep.com (26.04.2016)

The first EV3 Education sets are shipped, and like with the NXT, also now you can update the Firmware. Until the community created their own firmware versions and other update programs becomes available, we have to use the LEGO software with their build-in solution.

FIRMWARE UPDATE STEPS:
  • start the Home (retail) or Education software
  • select "new project" from the menu bar
  • then select the "tools" menu and in there "firmware update"
  • have brick connected over USB
  • select a firmware in the available firmware list (by clicking it)
  • press the "download" button
  • after successful progress press "close" button

The HELP does refer to a troubleshooting section in the printed User Guide for help on resetting the brick, but when the download fails, (you accidentally unplugged the USB cable) it is possible to reset the Brick as follow (see image).

Der EV3-Stein (Brick) - Nichts geht mehr - Troubleshooting

Resetting the EV3 Brick

http://www.fllstartingpoint.com (26.04.2016)

“If your EV3 Brick suddenly stops working and cannot be shut down through the normal process, you will need to reset your EV3 Brick . Resetting the EV3 Brick does not delete existing files and projects from previous sessions in the EV3 Brick memory . Files and projects from the existing session will be lost”

  1. Make sure that the EV3 Brick is turned on .
  2. Hold down the Back, center, and left buttons on the EV3 Brick . 
    ev3_reset.jpg
  3. When the screen goes blank, release the Back button .
  4. When the screen says “Starting,” release the center and left buttons

 

 
Details

Komplexe EV3-Roboter: Der GyroBoy und der Farbsortierer

Der GyroBoy balanciert mit einer unglaublichen Leichtigkeit auf zwei Rädern. Sieht er gelb, fährt er vorwärts, bei Rot stoppt er und bei Grün und Blau dreht er sich nach rechts oder links. Das Programm ist bereits in der EV3-Software enthalten. Das Programm selber ist sehr schwierig auch nur in Ansätzen zu verstehen. Der GyroBoy eignet sich deshalb leider nicht als Anwendungsbeispiel fürs Programmieren und schon gar nicht als Einstieg ins Porgrammieren.

Auch das Programm für den Farbsortierer wird mit der EV3-Software schon mitgeliefert.

Zusätzliche Soft- und Hardware zum EV3-Basisset

> Überblick über die zusätzlichen Unterrichtspakete zum EV3

Im Folgenden werden nur die zusätzlichen Anleitungen und die zusätzliche Software aufgelistet. Die Unterrichtspakete können für Angehörige der PHBern im Downloadbereich heruntergeladen werden.

Unterrichtsmaterial Informatik [2005579]

Diese Unterrichtseinheit kann nicht direkt in die EV3-Software integriert werden.

Vorschlag: Unterrichtspaket herunterladen und auf eigenem Gerät speichern: z.B. unter Dieser PC -> Windows(C) -> Programme (x86) -> LEGO MINDSTORMS Edu EV3 -> [neuen Ordner erstellen, z.B.] 0_Unterrichtsmaterial.

Unterrichtspaket Konstruktionsprojekte

Die dazugehörende Software wird als Softwareerweiterung1) in die EV3-Software integriert.

Diese Unterrichtsmaterialien bieten 15 Konstruktionsprojekte für 30+ Schulstunden, bei denen die Schüler Probleme lösen, indem sie ihre Konstruktionen durch das Programmieren zum Leben erwecken. Die Ergebnisse werden am Ende präsentiert.

Unterrichtspaket Weltraumexpedition

Die dazugehörende Software wird als Softwareerweiterung1) in die EV3-Software integriert.

Enthält Expeditionsmissionen und Forschungsprojekte für 30+ Unterrichtsstunden für einen fächerübergreifenden MINT-Unterricht, die mit Weltraumexperten entwickelt wurden. Lässt Schüler innovative Lösungen zu aktuellen Weltraumforschungsthemen entdecken.

Unterrichtspaket für Physik (Science)

Die dazugehörende Software wird als Softwareerweiterung1) in die EV3-Software integriert.

Enthält 14 Physikexperimente für 28+ Unterrichtsstunden aus den Bereichen Energie, Thermodynamik, Kinematik/Mechanik und Licht. Die Schüler nutzen dabei die
Messwerterfassung.
 
1) Wird die dazugehörende Software als Softwareerweiterung in die EV3-Software integriert, sieht dies folgendermassen aus:
 
ev3_zusatzsoftware_integriert.jpg
 

intern

Datei auf Desktop

C:\Windows\System32>

C:\Windows\System32>cd..

C:\Windows>cd..

C:\>cd users

C:\Users>cd heinz

C:\Users\heinz>cd desktop

C:\Users\heinz\Desktop>java -jar XLogo4Schools-0.9.07.jar

Datei auf einem anderen Laufwerk (z.B. Stick)

C:\Windows\System32>

C:\Windows\System32>D:

D:\>

D:\>java -jar XLogo4Schools-0.9.07.jar

 

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Aktualisiert am 05.09.2017

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