Как запрограммировать Lego's NXT Mindstorm

5 части:Начало работыУправление вашим роботомИспользование циклов и выборкиИспользование переменныхИспользование пользовательских блоков

Роботы Lego's NXT Mindstorm — это не только серьезная игрушка, но и прекрасный способ научиться программированию. Программное обеспечение, которое поставляется с роботом, простое и интуитивное в использовании, с его помощью вы можете заставить своего робота делать что угодно. После построения робота из Lego, вам предстоит запрограммировать его на выполнение действий или комплекса задач. Читайте дальше, чтобы узнать, как это сделать.

Шаги

Часть 1 из 5: Начало работы

1. 1 Установите и откройте программное обеспечение. Робот поставляется с программным обеспечением, разработанным как под Mac так и под Windows, так же вы можете загрузить его с сайта Lego Mindstorm. Когда вы вставите диск или запустите скаченный установщик, появиться окно. Следуйте инструкциям, чтобы установить программное обеспечение, и затем запустите его.
2. 2 Научитесь ориентироваться в программе. Используйте панель вверху, чтобы сохранить вашу программу, открыть существующую, или создать новую. Используйте инструмент «pointer» (указатель), напоминающего черную стрелку, чтобы производить вставку, перемещение и удаление. Инструмент «pan» (панорама), напоминающий белую руку, позволяет перетаскивать элементы рабочего пространства и прокручивать его. Инструмент «comment» (комментарий), позволяет вставлять комментарии в вашу программу в виде всплывающих подсказок с текстом, что позволит другим людям, читающим вашу программу, понять производимые вами действия.
   • В правой стороне окна, в «Robo Center» (робо-центре) находятся пособия и инструкции для нескольких различных роботов, которых вы можете построить и запрограммировать. Другая вкладка в верхней части «Robo Center» откроет ваш Portal (портал), который позволяет получать доступ к онлайн-ресурсам, помогающим вам в программировании.
   • Наведите курсор на операцию, чтобы открыть описание этой операции в правом нижнем углу, и просмотреть/изменить настройки этой операции в нижней части окна.
3. 3 Научитесь получать доступ к различным операциям. Панель инструментов слева содержит весь перечень операций, которые робот может выполнить. Здесь находятся три вкладки внизу панели инструментов, дающие вам доступ к различным наборам данных операций. Исследуйте эту панель, чтобы открыть для себя что-то новое, экспериментируя с различными задачами для вашего робота.
   • Крайняя левая вкладка с зеленым кругом содержит список наиболее часто выполняемых операций, таких как: Move, Sound, Loop, и Switch. Через эту вкладку вы не сможете получить доступ к остальным операциям.
   • Средняя вкладка с тремя цветными квадратами содержит все возможные операции, разбитые по категориям. Наведите ваш указатель мыши на зеленый круг вверху, чтобы получить доступ к основным операциям. Наведите указатель на зеленый квадрат для доступа к таким действиям, как воспроизведение звука, или включения разноцветного освещения. Исследуйте другие кнопки, чтобы найти все остальные операции.
   • Последняя вкладка с зеленовато-голубым знаком равенства содержит ваши собственные операции, которые вы создали самостоятельно или загрузили из интернета.
4. 4 Начните с пособия. Программное обеспечение включает в себя несколько учебных пособий, которые помогут вам сделать свои собственные первые программы. Перейдите в «Robo Center», расположенный справа, и нажмите на категории программы, которую вы хотите создать. Для вашей первой программы вполне подойдет «Shooterbot» под «Vehicles». Это пособие быстро ознакомит вас с основными элементами управления, которые находятся в вашем расположении, а также с общими аспектами программирования и тестирования.
5. 5 Следуя инструкциям в вашем пособии, перетаскивайте операции в вашу программу. Изменяйте их настройки по мере необходимости, чтобы заставить ту или иную операцию выполнять именно то, что вы хотите. Связывайте вместе множество операций, помещая их в последовательности, соединенные цепью, проходящей через вашу программу. Добавляйте операции внутрь цикла или выборки, чтобы включить их в эти структуры
6. 6 Когда вы закончите с вашей программой, загрузите ее в «умный кирпич» (intelligent brick) вашего робота. Подключите кирпич к компьютеру с помощью USB-кабеля. Квадрат из кнопок в правом нижнем углу окна программы позволяет общаться с подключенным устройством NXT. Нижняя левая кнопка загрузит программу на ваше устройство. После завершения загрузки, отключите умный кирпич, вставьте его в робота, и запустите программу, чтобы увидеть ее в действии.

Часть 2 из 5: Управление вашим роботом

1. 1 Заставьте вашего робота двигаться с помощью операции «Move» (движение). Эта операция находится на иконке с двумя шестеренками. Добавьте ее в вашу программу и настройте. Используйте порты, соединенные проводами, чтобы заставить вашего робота двигаться. Если вы присоединили колеса к портам B и C, будьте уверенны, что операция «Move» настроена именно на эти порты.
   • Двигайте вперед, назад, полностью останавливайте, для направления движения вашего робота. Для поворотов используйте руль.
   • Для перемещения вперед вы можете задать количество вращений, время или даже градус поворота колеса. Также вы можете дать роботу команду на «вечное» движение, которое он будет выполнять пока не получит команду «стоп».
2. 2 Воплотите другие операции, такие как стрельба, используя команду «Motor». В учебном пособии по «Shooterbot» пушка подключается к порту A. Для управления ею, используйте операцию «Motor» (изображена в виде одной шестеренки), которая задействует порт A. Настройте параметры операции, чтобы точно управлять движениями вашего робота, такие как: направление (вперед, назад, остановка), действие, уровень мощности и продолжительность движения.
   • Снятие отметки с «Wait for Completion» (ждать завершения) позволит вашему роботу приступить к выполнению следующей операции, не дожидаясь окончания текущего действия «Motor». Это позволит вашему роботу, к примеру, ехать и стрелять одновременно
   • Команда «Motor» будет приводить в действие любую операцию выполняемую вашим мотором. Постройте робота таким образом, чтобы он мог поднимать поднос, стрелять мячиками, разворачиваться на месте или что-либо еще. Эта команда дает вам широкие возможности для реализации собственного творческого мышления, так что воспользуйтесь этим.
3. 3 Используйте датчики, чтобы дать возможность вашему роботу взаимодействовать с окружающей средой. Подключите ультразвуковой, тактильный, и цветовой сенсоры к портам умного кирпича. Ваш робот также может отслеживать время и вращения. Эти датчики позволяют срабатывать вашей программе, приводя в действие робота только тогда, когда поступит на то сигнал извне. Например, вы можете заставить вашего робота приводить себя в действие, когда говорите «красный» и/или демонстрируете ему красный цвет, при этом робот не отреагирует, если вы, к примеру, скажите «синий» или что-то другое.
4. 4 Используйте операцию действия (action), чтобы заставить вашего робота выполнить какое-то действие. Такая операция может производить включение/выключение цветных огоньков, воспроизведение звукового файла, отображение изображения или текста на дисплее умного кирпича, или даже отправлять сообщение по Bluetooth.

Часть 3 из 5: Использование циклов и выборки

1. 1 Осознайте принцип чередования циклов. Цикл позволяет вам многократно выполнять команду или серию команд определенное количество раз, пока не будет удовлетворено некое условие, являющееся выходом из цикла.
   • Например, робот, который перебирает кучу шаров, не перейдет к следующему циклу, пока не встретит шарик желтого цвета; такое условие контролируется с помощью датчика цвета. Действия внутри цикла будут давать роботу команды на изучение нового шара, и если с цветового датчика поступит сигнал, что шар не желтый, то этот процесс снова повторяется. Таким образом, во время обнаружения роботом желтого шара, сработает условие на выход из цикла, и программа приступит к выполнению последующих инструкций.
2. 2 Поймите, как работает выборка. Выборка содержит перечень значений и соответствующих им команд, то есть если параметр равен одному из этих значений, выполнится соответствующая этому значению команда. Эти наборы действий являются взаимоисключающими: робот будет выполнять только ту команду, значение которой соответствует входному параметру.
   • Вы можете делать выборку в выборке, чтобы проверить ряд условий перед выполнением действия. К примеру, используйте вложенную выборку, чтобы ваш робот двигался вперед, пока он не увидит свет и услышит звук. Первая выборка будет проверять наличие света; если он обнаружен, запуститься вторая выборка, которая определит наличие звука. И только если звук не обнаружен (после того как не обнаружен свет), робот продолжит двигаться дальше
   • Чтобы внести в выборку более одного варианта значения переменной, снимите в настройках галочку с "Flat view" (плоское отображение) для «switch» (выборки), и справа от условия вы увидите «+», для добавления еще одного варианта значения. Это полезно, когда вам, например, необходимо при разных значениях переменной произвести разные действия.
3. 3 Перенесите цикл или выборку в вашу программу и выберите управление. Это позволит вам задать условия, которые роботу необходимо проверять при работе с циклом/выборкой. Обычно, условием служит датчик. Это позволит вашему роботу тесно взаимодействовать с окружающей средой.
   • Для выборки можно также задавать значения. Прикрепите переменную к переднему краю выборки, используя кабель для передачи данных. Сделайте обработку для различных входящих числовых или текстовых значений. Например, ваша программа может выполнить один набор команд, если поступил «0», другой, если «1» и т. д., и еще один набор команд, если подходящего условия не было в перечне
   • Условием выхода из цикла может также быть время, то есть цикл будет повторяться в течение определенного времени или определенного количества раз повторов цикла. Выберите «Logic», чтобы ваш робот повторял цикл, пока некое условие ложно или истинно, или для «вечного» выполнения, на неопределенный срок.
4. 4 Перемещайте другие команды в цикл и выборку. Все команды, которые вы переместили в цикл, будут выполняться вместе с каждым новым повторением цикла. Операции, которые вы перетащили в выборку, будут выполняться в случае выполнения каких-либо условий. Переместите и настройте операции, если вам это нужно.
   • По желанию, вы можете включать циклы и операции внутрь других циклов и операций.

Часть 4 из 5: Использование переменных

1. 1 Поймите, как работать с переменными. Переменные хранят информацию, к которой вы можете получить доступ позже. Думайте о них, как о коробке, в которую вы что-то положили, чтобы потом достать. Далее вы сможете менять содержимое (значение) коробки (переменной) не меняя самой коробки.
   • Каждая переменная может хранить число, строку текста, или логическое значение (истина или ложь). Вы можете свободно изменять значение переменной, но не ее тип.
   • Каждая переменная имеет уникальное имя. Используйте это имя для доступа к переменной.
2. 2 Создайте переменную, перейдя Edit (правка) → Define Variables (определить переменные). В появившемся окне введите имя переменной, и выберете нужный тип данных (логический, текстовый, числовой). Так же вы можете удалить переменные, которые вам больше не нужны
   • Дайте вашим переменным имена, соответствующие их предназначению. Если вам нужна переменная для хранения приветствия, которое ваш робот будет отправлять в виде сообщения, назовите переменную "greeting", вместо "text_var_1" или чего-то подобного.
3. 3 Используйте переменные в вашей программе, подключив их к командам с помощью кабеля для передачи данных. Включите их в математические операции, чтобы скомбинировать переменные или получить из них какой-то результат. Подключите их к циклам или выборке, чтобы использовать в качестве условия, и даже чтобы изменять их значения внутри цикла/выборки.
4. 4 Используйте константы для переменных, которые никогда не изменяются. Если вы хотите получить текстовую переменную, в которой будет храниться имя вашего робота, сделайте это путем перехода Edit (правка) → Define Constants (определить константы). После, вы можете пользоваться константой, не переживая о том, что она может быть изменена.

Часть 5 из 5: Использование пользовательских блоков

1. 1 Осознайте полезность пользовательских блоков. Создайте пользовательский блок для серии из двух или более операций, повторяющийся несколько раз на протяжении вашей программы. Например, если вы хотите, чтобы блок, в котором ваш робот в течение трех секунд двигается вперед, после чего загорается красная лампочка, использовался еще несколько раз в программе там, где вам это требуется.
2. 2 Выложите ряд операций, которые станут блоком. Включите их, как обычно, в программу.
3. 3 Выберите инструкции, которые вы хотите поместить в ваш пользовательский блок. Удерживая клавишу Shift, нажмите по каждой из операций. После выбора операций, щелкните по знаку равенства в верхней панели, рядом с инструментом комментирования. После этого появится окно с названием "My Block Builder" (строитель моих блоков). Так же вы можете перейти Edit (правка) → Make a New My Block (создать мой новый блок), чтобы открыть строителя пользовательских блоков.
   • Если у вас подключены какие-либо входящие/исходящие кабели для передачи данных к вашему пользовательскому блоку, то это будет выглядеть как порты для вашего блока; вы сможете присоединить блок к переменным или другим данным, когда он будет использован в программе
4. 4 Введите имя и описание для вашего пользовательского блока. Имя должно быть короткое, но с исчерпывающим описанием, чтобы было понятно, что именно блок выполняет. Описание должно быть четким, подробным и включать в себя важные замечания; например, в каком направлении ваш робот должен располагаться лицом, или необходимо ли подключение к Порту А (Port A) для корректной работы
5. 5 Нажмите Далее чтобы перейти к Icon Editor (редактор иконок). Перетаскивайте любые понравившиеся вам иконки на иконку вашего блока, вверху. Когда вы закончите с созданием вашей иконки, нажмите Завершение. В программе соответствующие шаги будут заменены вашим пользовательским блоком.
6. 6 Используйте ваш пользовательский блок в программах так же, как и любой другой блок. Вы даже можете объединить несколько пользовательских блоков в один, чтобы еще больше упростить программирование. Будьте изобретательны — пользовательские блоки могут быть невероятно полезны, если вы умеете ими пользоваться.

Советы

• Лучший способ научится программировать робота — это экспериментировать. Хотите узнать, как работает та или иная операция — попробуйте ее! Имейте в виду, что все ваши наработки понадобятся вам в последующих программах.
• Протестируйте ваши программы, чтобы убедится в их надежности.
• Не бойтесь использовать справочное пособие для получения информации, например, о том, как более изощренно использовать блоки.