Набор SPIKE Prime

Робототехнический набор Lego SPIKE Prime

В 2020 году компания Lego выпустила новый робототехнический набор Lego Education SPIKE Prime. Этот конструктор входит в линейку образовательных продуктов LEGO и состоит из двух наборов – базового и ресурсного. Он предназначен для изучения робототехники учениками 5 – 7 классов и входит в линейку Education.

Приступать к изучению робототехники при помощи этого набора можно после занятий с конструктором Lego WeDo 2.0, но не обязательно так как с лего спайк можно начать обучение с нуля. Базовый набор включает в себя электронные компоненты и имеет артикул 45678. Ресурсный набор с арт. 45680 служит для расширения возможностей базового набора создать большее количество моделей роботов.

Базовый набор Lego Education Spike Rrime

Робототехнический конструктор Lego 45678 предназначен для изучения робототехнике в группе, состоящей из двух учеников включает в себя 523 детали. Набор поставляется в стандартном пластиковом коробе с крышкой и двумя лотками для сортировки деталей. Детали окрашены в яркие цвета.

В комплект входят наклейки с изображением деталей и без изображений, которые можно наклеить на ячейки сортировочного лотка и на боковые поверхности короба, хаба, моторов, датчиков. Это дает возможность легко сортировать раскладывать детали.

— Пластиковые детали – оси, штифты, шестеренки, декоративные панели, рамки, балки, пластины и другие элементы для сборки

— Два колеса диаметром 56 миллиметров

— Зажимы для проводов, которые позволяют укладывать провода и надежно закреплять их на корпусе робота

— Аккумулятор для Smart Hub

— Соединительный кабель для связи с компьютером

— Три датчика – ультразвуковой датчик, датчик силы (касания) и датчик цвета

— Два средних мотора

— Один большой мотор- Смарт хаб для управления роботом.

Может работать в двух режимах – автономном и потоковом

Smart Hub

Программируемый смарт хаб – мозг моделей. На передней панели находится кнопка включения / выключения, кнопка налево, кнопка направо, кнопка Bluetooth и программируемая световая матрица размером 5 на 5 ячеек. При нажатии на кнопку сразу видно светящуюся матрицу. Кнопками влево, вправо можно производить выбор записанных на hub программ.

На матрицу можно выводить цифры, буквы и различные символы. Встроенная память хаба 32 мегабайта может одновременно хранить до 20 программ. Есть шесть универсальных портов ввода / вывода с обозначениями A, B, C, D, E, F. К ним можно подключать как датчики, так и моторы с системой разъемов LPF 2. Для тестирования датчиков и сервомоторов в Smart Hub встроена специальная программа.

Смарт хаб спайк прайм имеет встроенный шестиосевой гироскоп и небольшой динамик. Питание происходит от аккумуляторной батареи, от батареек питание не предусмотрено. Для зарядки аккумулятора используется стандартный USB – Micro USB кабель, который идет в комплекте робототехнического конструктора.

Рядом с разъемом на хабе есть светодиод. Он светится красным, когда аккумулятор заряжается и зеленым при полной зарядке. В наборе нет зарядного устройства, но зарядка может происходить от компьютера или ноутбука. Зарядное устройство недорогое и его можно приобрести отдельно.

Подключение к компьютеру может происходить как по Bluetooth, так и через порт Micro USB. Процессор смарт хаба ARM M4 с частотой 100 мегагерц и дополнительным FPU блоком. RAM память имеет размер 320 КБ, размер флэш памяти 1 Мбайт. Операционная система создана на основе MicroPython.

Моторы Spike Prime

Средний мотор робота лего spike

Скорость среднего мотора может достигать 185 оборотов в минуту, в оптимальном режиме около 135 об / мин. Крутящий момент до 18 Н / см и в оптимальном режиме 3,5 Н / см. Сервомотор имеет встроенный датчик вращения с точностью до трех градусов. Также есть датчик скорости и датчик относительного позиционирования, что позволяет более точно управлять мотором.

На корпусе двигателя и вращающей части есть две точки, которые можно совмещать и можно вернуться в исходную точку программным способом. Эту точку еще можно назвать нулевым значением. При этом неважно в каком положении до этого находился двигатель.

Также можно задать определенный угол поворота как исходную точку. Всего имеется два средних сервомотора. Это позволяет создавать скоростных роботов небольшого размера с двумя моторами.

Большой мотор

Скорость большого мотора спайк прайм немного меньше и ее максимальное значение 175 оборотов в минуту. Максимальный момент силы до 25 Н / см. Оптимальные значения для двигателя – скорость 135 об / мин, вращающий момент 8 Н / см. Он имеет габариты немного больше, чем средний двигатель.

Сервомотор мощнее чем средний и также снабжен сенсорами вращения с точностью 3 градуса, скорости и относительного позиционирования. На корпус и вращающуюся часть нанесены точки для определения начального положения. Большой мотор чаще всего используется для создания каких-нибудь захватов и задач требующих повышенной мощности.

Датчики Lego Spike Prime

Датчик расстояния

Ультразвуковой датчик расстояния может измерять расстояние от 5 сантиметров до 2 метров с точностью измерения до 1 миллиметра. Угол обзор плюс / минус 35 градусов. Принцип работы основан на отражении сигнала от поверхности и приме отраженного сигнала сенсором.

Точность измерения датчика зависит от характеристик объекта – это размер объекта, материал из которого он изготовлен.Если открутить два винта и снять белую панель в передней части сенсора, то там можно увидеть разъем для подключения других датчиков типа датчиков для Arduino или создать сложную электронную схему.

У датчика есть подсветка в виде четырех светодиодов с цветовой температурой 4000 К. Светодиоды можно включать и выключать программным способом. Датчики расстояния используются в соревнованиях «Движение по лабиринту», объезде препятствий, движению вдоль стены и т.д.

Датчик силы

Он очень похож на датчик касания Lego EV3 и может срабатывать на нажатие, долгое нажатие, щелчок или клики и отсутствие нажатия. Отличительная особенность его заключается в том, что он может измерять силу нажатия на кнопку от 0 до 10 ньютонов. Скорость опроса сенсора до одного килогерца.

Датчик света или цвета

Может работать одновременно в режиме отраженного света и режиме цвета. Есть режим внешней освещенности. В режиме цвета различает 8 цветов Lego. Также способен определять цвета в формате RGB и HSV. Как и ультразвуковой сенсор оснащен программируемыми светодиодами с цветовой температурой 4000 К.

Часто используется там, где нужно различать цветные метки, производить сортировку по цвету, двигаться по размеченной поверхности. С использованием датчиков цвета (света) проводят соревнования «Движение по линии» различной сложности. В логистических центрах, таких как Amazon и многих других, применяют цветовые метки и линии для управления роботами.

Ресурсный набор Lego Spike Prime

Ресурсный набор Lego 45680 дополняет базовый и содержит дополнительные пластиковые элементы, два больших колеса, большие конические зубчатые шестеренки и другие уникальные детали. В него входит еще дополнительно большой мотор и датчик цвета. Всего это 603 детали.

В набор включен учебный курс для подготовки соревновательной робототехнике. Пластиковый короб не поставляется, конструктор идет в картонной коробке. Без базового набора покупка ресурсного набора не имеет смысла. Основные задачи обучения робототехнике можно выполнить на основе только базового решения.

Программное обеспечение Education SPIKE

Для программирования робота спайк прайм компанией Lego разработано приложение LEGO® Education SPIKE™. Среда программирования является визуальной и создана на базе Scratch. На рабочее поле редактора можно перетаскивать блоки и легко составлять программы. Также предусмотрено дистанционное управление роботом по блютузу.

Приложение является бесплатным и скачать его можно с официального сайта Lego. В этом программном обеспечении предусмотрена возможность программирования на языке Python для более продвинутых пользователей. Установка приложения интуитивна проста и занимает не более нескольких минут.

Распаковка Lego Spike Prime