8-сыныпқа арналған робот техникасы және бағдарламалау материалы

1-2-сабақ. 12-тәжірибелік сабақ

Scratch 2.0 көмегімен Lego Mindstorms EV3 роботын бағдарламалау

Осы сабақта біз Lego Mindstorms EV3-ті бағдарламалау үшін Scratch 2.0-ды қалай орнатып, баптау керек екенін үйренетін боламыз.

SD-картаны дайындау

Ары қарай бір нәрсе бастамас бұрын тиісті SD-картаны тауып, ол жерден барлық артық бөлімдерді өшіріп, оны тазарту керек. Ол картаның көлемі кемінде 2Гб болуы тиіс, бірақ 32Гб-тан аспағаны жөн (SDXC-карталарды EV3 модулі қабылдамайды). Картадағы файлдық жүйе FAT32 болуы керек. leJOS жасаушылары картаны SD Card Formatter бағдарламасымен тазартуды ұсынады. Себебі сіз жаңа ғана сатып алған картаны қолдануды шешсеңіз, онда жасырын бөлімдер болып, олар EV3-пен жұмыс істеу кезінде қиындық тудыруы мүмкін. Алайда, егер сіздің SD-картаңыз 4Гб-тан аз болса, онда бағдарлама автоматты түрде FAT файлдық жүйесін таңдайды, оны бапталымнан өзгертуге де болмайды, сол себепті, SD Card Formatter бағдарламасымен тазартқаннан кейін осындай карталарды FAT32 форматына өзге бір әдіспен сақтаңыз.

leJOS EV3 компоненттерін компьютерге орнату

leJOS – кішкентай виртуалды Java-машина, ол 2013 жылы Lego Mindstorms EV3 жүйесімен жұмыс істеу үшін бейімделген болатын. http://www.lejos.org/ev3.php

Windows басқаруындағы компьютерлер үшін жасаушылар дистрибутив дайындады, онда SD-картаны дайындауға арналған утилита, құжаттама және мысалдар бар.

Сонымен, leJOS EV3-ті компьютерге орнатайық:

Ресми сайттан leJOS EV3-тің соңғы нұсқасын жүктеңіз.

Жүктелген дистрибутивты өз компьютеріңізде қосыңыз. Сізбен сәлемдесуді көресіз. «Next»-ті басыңыз.

Осы кезеңде JDK (Java Development Kit)-ті қолданасыз. Java 7 немесе 8-ді қолдану ұсынылады. Алайда, Java 8-ді қолдану үшін сізге ықшамды Java профилін жасау керек болады, сондықтан, Java 7-ні қолданған жеңілірек болады, сол себепті де біз осылай істейміз. Егер сізде JDK орнатылмаған болса, «Download JDK» батырмасына басыңыз да, Oracle сайтына көшкеннен кейін тиісті JDK-ді жүктеңіз және компьютерге орнатыңыз. «Next» батырмасын басыңыз.

Келесі кезеңде орнату жолын таңдай аласыз немесе өзгертусіз қалдырсаңыз да болады. «Next»-ті басыңыз.

Келесі кезеңде орнатылатын компоненттердің тізімін көресіз. Барлық компоненттерді орнату керек. «Next»-ті басыңыз.

Келесі кезеңде сіз таңдалған компоненттерді орнатуда балама жолдарды таңдай аласыз. Бұл жерде барлығын үйреншікті қалпы бойынша қалдырып, «Next»-ті басыңыз.

Келесі кезеңде «Пуск» мәзірінде папка атауы таңдалады. «Next»-ті басыңыз.

Соңғы кезеңінде «Install»-ды басыңыз.

Егер сіздің компьютеріңізде leJOS EV3-тің алдыңғы нұсқасы орнатылған болса, онда сіз ескертуді көресіз, суретті қараңыз. Компьютерден алдыңғы нұсқасын кетіру үшін «OK»-ты басыңыз.

Орнатып болған соң соңғы терезені көресіз. Бұл жерде мастерден шығу кезінде SD-картасына дайындық утилитасын қосу үшін «Launch EV3SDCard utility» қанатшасын қоюға болады.

leJOS EV3 SD-картасын құру

leJOS EV3 компоненттерін компьютерге орнатқаннан кейін «Launch EV3SDCard utility» орнатылған қанатшасы бар «Finish» батырмасын басыңыз немесе утилитаны қолмен қосыңыз, ол үшін bin папкасында (leJOS EV3-ті орнатқан) орналасқан ev3sdcard.bat файлын қосыңыз (негізінен ол «C:\Program Files\leJOS EV3\bin»).

Жоғарғы алаңда өз картаңыздың дискісінің әрпін таңдау керек болады, менде ол дискі I:. Төменгі алаңда leJOS бейнесімен файл көрсетіледі және қалыпты жағдайда сізде дұрыс жол жазылуы тиіс. Бұл файлды leJOS EV3 (менде ол «C:\Program Files\leJOS EV3») компоненттері орнатылған папкадан табуға болады. Ең төменгі алаңда Java орындау ортасынан Oracle http://www.oracle.com/technetwork/java/embedded/downloads/javase/javaseemeddedev3-1982511.html сайтынан жүктеу қажет файлды таңдауға болады (егер Java 8 ықшамды профилін құруды жоспарламаған болсаңыз, Java 8 SDK емес, келесіні таңдағаныңызға көз жеткізіңіз: Java 7 JRE). Жүктеу үшін, тіркелу қажет болады.

Барлық алаңдар толтырылған кезде «Create» батырмасын басыңыз, SD-картаға қажетті файлдар көшірілген кезде мынадай хабарламаны көресіз:

«OK»-ты басыңыз, кейін бағдарлама терезесін жауып, қауіпсіз түрде картаны компьютерден шығарыңыз. Содан соң, сөндірілген EV3 модуліне ортаңғы батырмаға басып қосыңыз. Сіз leJOS EV3 логотипін, тазалау үдерісін және SD-карта бейнесінің орнатылуын көресіз. Ол шамамен 8 минутқа жалғасады. Осы үдеріс соңында EV3 модулі қайта жүктеледі де, сіз leJOS EV3 мәзірін көресіз.

Алдағы уақытта leJOS EV3 SD-картасы кіріктірілген EV3 модулін қосқанда leJOS EV3 жүктелуі басталады, ал SD-картасыз стандартты ПО LEGO жүктеледі.

Компьютерге ev3-scratch-helper-app қосымшасын орнату

Келесіні қадамда – ev3-scratch-helper-app көмекші-қосымшасын компьютеріңізге орнату, ол Scratch пен EV3 модулінің әрекеттесуін мүмкін етеді. Оны екі әдіспен орнатуға болады:

Егер сіздің компьютеріңізде git орнатылған болса, онда сіз консольде «git clone https://github.com/koen-dejonghe/ev3-scratch-helper-app.git» командасын орындап, жоба көшірмесін жасай аласыз. Осы әдісті қолданған дұрысырақ, бірақ, егер сіз git дегеннің не екенін білмесеңіз, онда екінші әдісті қолдануға болады.

zip-архивті жобамен бірге жүктеп, ашыңыз.

zip-архив ішіндегі ev3-scratch-helper-app-master папкасын C дискісіне сақтау қажет:

«scratch» орнату папкасында «ev3-helper-app.s2e» файлын таба аласыз. Қосымшасы бар папкада бапталымдарымен бірге «application.properties» файлын табасыз. Қажет болса, бапталымдарды өзгертіңіз.

Өзгертуден кейін «application.properties» файлындағы «server.port» сипатының мәні «ev3-helper-app.s2e» файлындағы «extensionPort» ауыспалысына тең екеніне көз жеткізіңіз.

ev3-scratch-helper-app қосымшасын іске келтіру

Scratch 2 редакторын іске келтірудің алдында ev3-scratch-helper-app қосымшасы қосулы болуы тиіс. Оны іске қосу үшін келесіні жасаңыз:

Консоль терезесін қосыңыз, ағымдағы терезені ev3-scratch-helper-app қосымшасы орнатылған папкаға ауыстырыңыз. Менде ол папка «C:\ev3-scratch-helper-app», сол себепті «cd C:\ev3-scratch-helper-app» командасын енгіздім.

«gradlew.bat bootRun» командасын орындаңыз. Бірінші орындаған кезде компьютеріңізге керекті кітапханалар жүктеліп, орнатылатын болады, сондықтан компьютеріңізде Интернет бар екеніне көз жеткізіңіз. Алғашқы іске қосу ұзақ уақыт алады, шыдамды болыңыз.

Қосымша іске қосылғаннан кейін, консольде шамамен келесідей хабарлама көрсетіледі:

Алдағы уақытта іске қосу үшін қолайлы болу мақсатында таңбаша (ярлык) жасауға болады, мысалы, жұмыс үстелінде. «C:\ev3-scratch-helper-app» папкасына арналған таңбаша сипаттары мынадай:

ev3-scratch-helper-app қосымшасын іске қосқанда желідегі бірінші қолжетімді EV3 модуліне қосылады. Егер бір де бір модуль табылмаса, онда қосымша сондай модульдің пайда болғанын күтеді.

EV3 бағдарламалық блоктарын Scratch 2 офлайн редакторына қосу

Іске қосқан кезде автоматты түрде жаңа бос жоба құрылады. Енді осы жоба үшін EV3 блоктарын импорттау керек, ол үшін «Shift» батырмасын басып тұрып, мәзірден «Файл – HTTP эксперименттік кеңейтімді импорттауды» басыңыз да, ev3-helper-app.s2e файлын таңдаңыз. Бұл үдерісті әр жаңа жоба үшін бір реттен жасап тұру қажет.

Осыдан кейін «Скриптілер» белгісін ашып, «Өзге блоктарға» басыңыз да, осы жерде блоктардың пайда болғанына көз жеткізіңіз. Блоктардың бар-жоғын тексеруді шама келгенше бұрын сақталған жобаны ашқаннан кейін өткізіп тұру керек. «EV3HelperApp» атауының оң жағындағы жасыл дөңгелек v3-scratch-helper-app қосымшасының орындалып жатқандығын білдіреді. Егер дөңгелек қызыл болса, онда ол v3-scratch-helper-app қосымшасының орындалып жатпағандығын және оны қосу керектігін білдіреді.

EV3 модулін компьютерге қосу

EV3 модулін компьютерге екі әдіспен қосуға болады: Bluetooth немесе WiFi арқылы.

WiFi арқылы қосу үшін USB WiFi адаптер болуы тиіс. leJOS EV3 модулі Atheros ATH9K және Realtex 8192cu чипсеттары бар адаптерлерді қабылдайды. EV3 модулін әзірлеушілер NetGear WNA1100 және EDIMAX EW-7811Un адаптерлерімен тексерістен өткізген, бірақ аталған чипсеттердің бірімен жұмыс істейтін болса, басқа адаптерлерді де қолдануға болады.

Bluetooth арқылы қосу үшін алдымен EV3 модулі мен компьютерді бір-біріне қосу қажет, кейін Bluetooth (PAN) жеке желісін құру керек.

EV3 модулін компьютерге қосуды «EV3 модулі – компьютер» жұбына арнап бір рет орындау керек:

leJOS EV3 басты мәзірінің EV3 модулінде мәзірдің «Bluetooth» тармағын тауып, EV3 модулінің орталық батырмасын басып ішіне кіріңіз. Егер «Visibility on» жазуын көрсеңіз, онда барлығы дұрыс: модуль көрінетіндігі қосулы. Егер «Visibility off» жазуын көрсеңіз, онда мәзірден «Visibility» тармағын (көздің суреті бар) тауып, көрінетіндігін қосу үшін EV3 модулінің орталық батырмасына екі рет басыңыз (жазу «Visibility on»-ға ауысу керек).

Компьютерде «Басқару панелі – Жабдықтар және дауыс – Құрылғы және принтерлер» ашыңыз. Компьютеріңізге қосулы құрылғылардың тізімін көресіз.

Компьютер Bluetooth-і қосулы екендігіне көз жеткізіңіз де, жоғарыдағы «Құрылғы қосу» батырмасына басыңыз. Диалогтік терезе пайда болады, ол жерде біраз уақыттан кейін EV3 модулі пайда болуы тиіс. Соның үстінен басыңыз, содан соң, «Әрі қарай»-ға басыңыз.

Келесі қадамда қалай қосуға болатынының нұсқаларын көресіз. Екінші нұсқаға басып, 1234 PIN-кодын енгізіңіз.

EV3 модулі мен компьютер бір-біріне қосылғаннан кейін Bluetooth (PAN) жеке желісін жасауға болады (PAN желісіне қосылуды сізге EV3 модулін әр қосқан сайын орындап тұру қажет болады):

«Басқару панелі – Желі және Интернет – Желілерді және жалпы қолжетімділікті басқару орталығын» ашып, терезенің сол жақ панеліндегі «Адаптер параметрлерін өзгертуді» басыңыз.

Осы жерден қызыл белгісі бар «Bluetooth желілік қосылу» дегенді көресіз. Соны таңдау үшін оған бір рет басыңыз.

«Bluetooth желілік құрылғыларын қарау» батырмасын басыңыз.

Біраз уақыт өткеннен кейін көтерілген терезеден бір немесе бірнеше рұқсат нүктелерін көресіз. Осы жерден соны таңдау үшін біздің құрылғымыз «EV3»-ке басыңыз, содан соң, мәзірден «Келесі арқылы қосу – Рұқсат нүктесі» тармағына басыңыз.

Scratch 2 редакторында EV3 роботын бағдарламалау

Scratch редакторы және ev3-scratch-helper-app кеңейтімі арқылы EV3 роботтарын бағдарламалау кезінде мына нәрсені есте сақтау қажет: моторлар мен датчиктерді қолданар алдында оларды «Моторды портқа қосу» және «Датчикті портқа қосу» блоктарының көмегімен қосу керек (блоктардың ағылшын тілді нұсқасын қолданған кезде «Connect a motor to port» және «Connect a sensor to port»). Датчиктер «Барлық порттарды жабу» блогының көмегімен өшеді (ағылшын нұсқасында «Close all ports»).

Консольдегі хабарламаларға қарамай-ақ, ev3-scratch-helper-app қосымшасында не болып жатқанын қадағалауға болады.

Барлығын дұрыс баптағанымызды тексеру үшін ең қарапайым арба, мысалы, стандартты жетекті платформа құрыңыз да, оған Scratch 2-де ең қарапайым бағдарлама жазыңыз. Мысалдарды «doc» және «scratch\en\demos» папкаларынан көре аласыз, олар ev3-scratch-helper-app. бағдарламасын орнату папкасында орналасқан.

Алдында қашықтық датчигі орнатылған арбаға арналған ең қарапайым бағдарлама мысалы. Ол келесідей амалмен жұмыс істейді:

Алдымен спрайт «Старт» (сол жақ жоғарыдағы үлкен үшбұрыш) сұр түсті, ол роботтың дайын еместігін білдіреді. Моторлардың жылдамдығы null, 1-датчиктің ара қашықтығы да null екенін көресіз. Сұр үшбұрышқа басу керек.

Үшбұрышқа басқаннан кейін моторлар мен қашықтық датчиктері іске қосылады, үшбұрыш жасыл түске айналады. Көріп тұрғаныңыздай, моторлар жылдамдығы мен қашықтық датчигі енді null-дың орнына мағыналы мәндерді көрсетеді.

Енді пернетактадағы бос орын пернесін басса, алдында 50 см қашықтықта кедергі пайда болғанға дейін робот алға қарай жүретін болады. Кедергіні анықтаған кезде робот тоқтайды.

Роботты тестілеп болған соң үшбұрышқа қайта бассаңыз болады. Бұл ретте порттардың барлығы жабылып, робот қайтадан жұмыс істеуге дайын емес күйге көшеді, ал үшбұрыш сұрға өзгереді.

3-4-сабақ.

Бірнеше EV3 блоктарын бір жүйеге қосу

Кейде робот жасау кезінде бірнеше EV3 блоктарын бір жүйеге қосуға немесе бір жобада бірнеше платформаларды пайдалануға тура келеді, мысалы, EV3…