ИК-приемник LEGO

Общие сведения

LEGO ИК-приёмник предназначен для работы с набором LEGO MINDSTORMS EV3. Благодаря модулю ИК-приёмника вы можете расширить функционал робота и обучить его работе с системой Роботраффик: распознавать дорожные знаки и светофоры. 

Распознавание происходит благодаря передаваемому знаками и светофорами ИК-сигналу (инфракрасному сигналу), который улавливаемся приёмником, установленным на роботе LEGO. 

Знаки передают свой номер в ПДД, а светофор — сигналы, которые горят в данный момент. В программе LEGO MINDSTORMS EV3, используя блок ИК-приёмника, мы получаем информацию о том, какой перед нами знак или сигнал светофора. Благодаря этому мы можем составить алгоритм реакции робота: будет он уменьшать или увеличивать скорость, останавливаться, ждать следующего сигнала, разворачиваться, искать перекрёсток и п.д. Пример работы со знаком будет рассмотрен ниже в этой статье.

Мы создали серию уроков по работе с ИК-приёмником LEGO, пройдя которые вы научитесь работать с любыми знаками системы Роботраффик.

Сборка робота

Соберите робота, следуя инструкции. Если робот у вас уже собран, вы можете установить на него ИК-приёмник самостоятельно.

Пример собранного робота — на рисунке ниже.

Распознавание знаков

Каждый дорожный знак оборудован инфракрасным светодиодом (ИК-светодиодом): такой же светодиод находится в обычном пульте для телевизора. Наши знаки работают аналогично пульту: постоянно шлют свой номер из ПДД по ИК-каналу (как пульт шлёт команды телевизору). Светофор передаёт информацию о сигналах, которые горят в данный момент.

Когда робот LEGO с установленным на нём ИК-приёмником въезжает в зону действия знака, ИК-приёмник может прочитать этот номер и определить, какой знак встретился на пути. В случае со светофором ИК-приёмник определяет сигнал, который горит в данный момент.

Когда ИК-приёмник улавливает сигнал от знака или светофора, на модуле вспыхивает светодиод. С его помощью можно контролировать расстояние, на котором будет распознаваться знак (см. далее).

Дальность передачи сигнала можно настроить с помощью отвёртки. Для этого на обратной стороне знака расположен подстроечный резистор. Вероятнее всего, вам подойдёт минимальное расстояние передачи, поэтому поверните движок резистора по стрелке min.

Знаки можно устанавливать вместе: друг за другом. Все они будут распознаны роботом. Благодаря специальному алгоритму передачи сигналов, передаваемая знаками информация не смешивается и все они успешно распознаются.

Как устанавливать знаки на трассу

Если Вы используете готовую трассу, например эту, то знаки устанавливаются на специально обозначенные места. Стрелка указывает сторону, в которую направлен знак. Как правило, знаки стоят под углом 45° к трассе (за исключением знака "Железнодорожный переезд со шлагбаумом").

Вы можете организовать трассу для робота самостоятельно, нарисовав линию чёрным маркером на белой бумаге, или наклеив на светлую поверхность чёрную изоленту. В таком случае мы рекомендуем устанавливать знаки на расстоянии 15 см. от линии трассы и под углом 45° к ней.

Обычно знаки устанавливаются справа от линии. Однако, вы можете установить знаки и слева. В таком случае не забудьте перевести налево переключатель, расположенный на ИК-приёмнике. На всей трассе знаки должны быть расположены с одной стороны.

Подготовка среды LEGO MINDSTORMS EV3 для работы с ИК-приёмником

Для того, чтобы работать с ИК-приёмником, установленным на роботе, необходимо добавить в среду разработки новый блок. Через него мы сможем получать данные о распознаваемом знаке. 

1. Скачайте блок к себе на компьютер.

2. Перейдите в Инструменты -> Импорт блоков (или Tools -> Block Import).

3. Выберите Посмотреть (или Browse).

4. Укажите путь к скачанному файлу.

5. Нажмите Импорт (Import).

6. Перезапустите редактор.

7. Теперь на панели добавления блока доступен новый элемент, который позволит работать со знаками и светофорами.

Пример работы со знаком

Добавьте блок ИК-приёмника на рабочее поле.

Выберите знак. В качестве примера мы выбрали знак «Движение без остановки запрещено». Не забудьте указать номер порта, к которому подключён модуль ИК-приёмник.

Добавьте блок «Переключатель».

Выберите в качестве условия «Логическое значение» и подключите выход ИК-приёмника ко входу Переключателя. ИК-приёмник на своём выходе генерирует логическое значение: когда знак встретился, значение на выходе «истина» (true). Когда знака нет — «ложь» (false).

В случае, если знак распознан, нужно остановиться и подождать две секунды (вы можете придумать другой алгоритм реакции на знак, мы лишь показываем пример). 

После этого нужно выехать из зоны действия знака, иначе сигнал от него будет пойман снова и машинка остановится вновь. Включим двигатели на две секунды, чтобы машинка успела покинуть зону, в которой распространяется ИК-сигнал знака.

В случае, если знак не распознан (т.е. не встретился на трассе), будем просто двигаться прямо.

Мы показали образец работы со знаком. Для корректной работы данного примера на трассе необходимо вместо простого включения моторов использовать движение по линии. Вы можете найти полноценные примеры в уроках. 

Ссылки на техническую документацию по Роботраффику

Система "Роботраффик" имеет большие возможности и гибкие настройки. Среди них, например:

• возможность перепрограммирования знаков на передачу другого номера;
• групповое управление знаками (в том числе создание сложных перекрёстков с синхронной работой светофоров);
• управление подсветкой знака и многое другое. 

Изменения в работу знаков можно внести при помощи популярных контроллеров Arduino.

Ниже представлены ссылки на полезные статьи, которые помогут вам, если вы хотите глубже изучить возможности системы.

• Все возможности дорожного знака;
• Все возможности светофора и шлагбаума;
• Подключение и программирование знака на примере знака "Ограничение максимальной скорости";
• Создание пешеходного перехода;

Полезные ссылки

• Система Роботраффик (+ курс по LEGO);
• Дорожные знаки, светофор, шлагбаум;
• Полигон для соревнований;