Paul Scholz / Jost / Leimbach Das EV3 Roboter Universum

Ein umfassender Einstieg in LEGO® MINDSTORMS® EV3 mit 8 spannenden Roboterprojekten.
1. Auflage 2014
ISBN: 978-3-8266-9644-2
Verlag: mitp Verlags GmbH & Co.KG
Format: PDF
Kopierschutz: 0 - No protection

E-Book, Deutsch, 504 Seiten

Reihe: mitp Professional

Ein umfassender Einstieg in LEGO® MINDSTORMS® EV3 mit 8 spannenden RoboterprojektenBau- und Programmieranleitungen: Schritt für SchrittInkl. aller wichtigen EV3-Themen: Fortbewegung, alle Sensoren, drahtlose Kommunikation, Fernsteuerung, Zamor-Werfer uvm.Alle Roboter sind jeweils mit einem einzigen EV3-Set baubarAus dem Inhalt:Umfassende Einführung in die neue LEGO®-Roboter- Generation EV3Acht spannende Roboter-projekte:ein sechsbeiniges Roboterinsektein Roboterautoein Raupenfahrzeugein Mars-Rover zur Erkundung fremder Planetenein Wächter, der entlang einer Linie Wache schiebtein dreibeiniger und mit Kanonen bewaffneter Roboter-Droideeine automatische Marionette Kommunikation: der Trainer gibt Bewegungen vor, die ein Sportler nachahmtFortbewegung mit Rädern, Ketten und LaufbeinenEinsatz aller SensorenVerwendung des Zamor-WerfersFernsteuerungDrahtlose Kommunikation zwischen mehreren RoboternOhne Vorkenntnisse verständlichDieses Buch ist eine umfassende Einführung in die neue LEGO®-Roboter-Generation EV3. Es vermittelt nicht nur Einsteigern und Einsteigerinnen die Grundlagen, um eigene Roboter mit MINDSTORMS zu bauen und zu programmieren, sondern bietet auch Fortgeschrittenen vertiefte Kenntnisse und neue Ideen zum Set.Anhand von acht spannenden Roboter-Projekten werden die Möglichkeiten der Robotik praxisnah eingeführt. Die anschaulichen vierfarbigen Schritt-für-Schritt-Bau- und Programmieranleitungen machen es auch ohne Vorkenntnisse einfach, die Roboter des Buchs nachzubauen und mit der LEGO®-eigenen Programmiersprache zum Leben zu erwecken. Alle Roboter im Buch können jeweils mit einem einzigen EV3-Set gebaut werden.Sowohl die Home- als auch die Education-Edition werden voll unterstützt. Die Bauanleitungen für die Education-Edition werden kostenlos zum Download zur Verfügung gestellt.Von der Fortbewegung mit Rädern, Ketten und Laufbeinen über den Einsatz aller Sensoren bis hin zu anspruchsvollen Aufgaben wie Linienverfolgung, Fernsteuerung und drahtloser Kommunikation zwischen mehreren Robotern führen die Autoren leicht verständlich in die Welt von LEGO® MINDSTORMS ein.Nach Lektüre dieses Buchs verfügt man über das notwendige Handwerkszeug, um die neue Generation des MINDSTORMS-Universums selbstständig weiter zu erforschen und eigene tolle Roboter zu erschaffen.Über die Autoren:Matthias Paul Scholz ist langjähriges Mitglied des LEGO®-internen MINDSTORMS Community Partner Programs und nimmt als offizieller »LEGO Robot Expert« an internationalen LEGO®-Events teil. Er ist Autor mehrerer erfolgreicher MINDSTORMS-Bücher.Thorsten Leimbach ist Jurymitglied bei mehreren Roboterwettbewerben u.a. beim RoboCup Junior und der FIRST® LEGO® League (FLL).Beate Jost möchte insbesondere das Interesse von Mädchen und jungen Frauen an der Robotik wecken, u.a. auch als Jurymitglied beim RoboCup Junior Dance.Alle Autoren geben bei der Initiative »Roberta® – Lernen mit Robotern« des Fraunhofer-Instituts Roboter-Workshops für Kinder, Jugendliche, Studenten und Lehrer.

Zielgruppe

Einsteiger in EV3 und Lehrer

Autoren/Hrsg.

Paul Scholz, Matthias

Jost, Beate

Leimbach, Thorsten

Inhaltsverzeichnis

1;Inhaltsverzeichnis;5
2;Einleitung;15
3;LEGO® MINDSTORMS - Von RCX zu EV3;25
3.1;1.1 Der intelligente LEGO®-Stein EV3;26
3.2;1.2 Home- und Education-Edition;31
4;Die Komponenten des EV3-Sets;33
4.1;2.1 Nutzen und Einsatzmöglichkeiten der elektronischen Teile;33
4.2;2.2 Elektronische Komponenten;33
4.2.1;2.2.1 Großer Motor;33
4.2.2;2.2.2 Mittlerer Motor;34
4.2.3;2.2.3 Farbsensor;35
4.2.4;2.2.4 Ultraschallsensor;36
4.2.5;2.2.5 Berührungssensor;37
4.2.6;2.2.6 Kreiselsensor (Gyroskop);37
4.2.7;2.2.7 Infrarotfernsteuerung;38
4.2.8;2.2.8 Infrarotsensor;39
4.3;2.3 Nutzen und Einsatzmöglichkeiten nicht elektronischer Teile des EV3-Sets;40
5;EV3-Softwareumgebung - von der Einführung bis zum ersten Programm;43
5.1;3.1 Home-Version;43
5.2;3.2 Hilfefunktion;47
5.3;3.3 Import von Sensor-Blöcken;48
5.4;3.4 Programmierumgebung;49
5.5;3.5 Übersicht;50
5.5.1;3.5.1 LEGO® MINDSTORMS EV3-Software;51
5.5.2;3.5.2 10 wesentliche Fakten zur Programmierung mit EV3;52
5.5.3;3.5.3 Beschreibung eines Programmblocks in EV3 am Beispiel eines Motor-Blocks;53
5.5.4;3.5.4 Vom einzelnen Programmblock zum Programm;54
5.6;3.6 Das erste Programm schreiben (in weniger als fünf Minuten);57
5.6.1;3.6.1 Programmname eingeben;60
5.6.2;3.6.2 Anbindung des Roboters mit USB, Bluetooth und WLAN;60
5.6.3;3.6.3 Herunterladen des Programms über das Kontrollzentrum;65
6;Wissenswertes zur Programmierung mit der EV3-Software;67
6.1;4.1 Der Programmierzyklus: Entwickeln, Speichern, Herunterladen, Laufenlassen/Testen;67
6.2;4.2 Projekt-Dokumentation in EV3;69
6.2.1;4.2.1 Der Inhalts-Editor;70
6.2.2;4.2.2 Projekteigenschaften-Seite;71
6.2.3;4.2.3 Messwerterfassung;73
6.2.4;4.2.4 Kommunikation;74
6.2.5;4.2.5 Kommunikation EV3 zu EV3;74
6.2.6;4.2.6 EV3-Software für den NXT;80
6.2.7;4.2.7 Programmierung des LEGO® MINDSTORMS NXT-Systems mit EV3-Software;80
7;Grundlegende EV3-Blöcke zur Steuerung des Programmablaufs;83
7.1;5.1 Warum gibt es unterschiedliche EV3-Blocktypen?;83
7.2;5.2 Steuerung des Programmablaufs;84
7.2.1;5.2.1 Start-Block;84
7.2.2;5.2.2 Warte-Block;84
7.2.3;5.2.3 Schleifen-Block;86
7.2.4;5.2.4 Parallele Abläufe;89
7.2.5;5.2.5 Ressourcenkonflikt »Parallele Abläufe«;91
7.2.6;5.2.6 Schalter-Block;92
7.2.7;5.2.7 Datenleitung;96
7.2.8;5.2.8 Eigene Blöcke;98
8;Raupenfahrzeug;103
8.1;6.1 Mechanische Komponenten;104
8.2;6.2 Die Bauanleitung;104
8.2.1;6.2.1 Benötigte Teile;104
8.2.2;6.2.2 Schritt für Schritt;106
8.2.3;6.2.3 Verkabelung;113
8.3;6.3 Das Programm;113
8.3.1;6.3.1 Entwurf der allgemeinen Struktur;113
8.3.2;6.3.2 Technische Umsetzung;115
8.3.3;6.3.3 Programmablauf;115
8.3.4;6.3.4 Schritt-für-Schritt-Programmierung;116
8.4;6.4 EV3+;119
8.5;6.5 Zusammenfassung;121
9;Das Roboter-Auto;123
9.1;7.1 Mechanische Komponenten;124
9.2;7.2 Die Bauanleitung;125
9.2.1;7.2.1 Benötigte Teile;126
9.2.2;7.2.2 Schritt für Schritt;127
9.2.3;7.2.3 Verkabelung;140
9.3;7.3 Das Programm;141
9.3.1;7.3.1 Technische Umsetzung;141
9.3.2;7.3.2 Programmablauf;143
9.3.3;7.3.3 Berechnungen zur Steuerung;143
9.3.4;7.3.4 Das Auto-Programm Schritt für Schritt;144
9.4;7.4 EV3+;150
9.4.1;7.4.1 Steuerung mit dem Drehsensor;150
9.4.2;7.4.2 Umsetzung;151
9.5;7.5 Zusammenfassung;153
10;Der Krabbl3r;155
10.1;8.1 Komponenten;156
10.1.1;8.1.1 Das Laufwerk;156
10.1.2;8.1.2 Der Kopf;158
10.2;8.2 Die Bauanleitung;159
10.2.1;8.2.1 Benötigte Teile;159
10.2.2;8.2.2 Schritt für Schritt;161
10.2.3;8.2.3 Verkabelung;186
10.3;8.3 Das Programm;186
10.3.1;8.3.1 Technische Umsetzung;187
10.3.2;8.3.2 Programmablauf;187
10.3.3;8.3.3 Das Krabbl3r-Programm Schritt für Schritt;188
10.4;8.4 EV3+;193
10.4.1;8.4.1 Weitere Gangarten;193
10.4.2;8.4.2 Umsetzung;194
10.5;8.5 Zusammenfassung;194
10.6;8.6 Ausblick und Anregungen;194
10.6.1;8.6.1 Synchronisation der Beine mittels Sensoren;194
10.6.2;8.6.2 Verwendung des Abstandssensors;195
11;Mars-Rov3r;199
11.1;9.1 Komponenten;200
11.1.1;9.1.1 Das Fahrwerk;200
11.1.2;9.1.2 Der Greifer;200
11.2;9.2 Die Bauanleitung;201
11.2.1;9.2.1 Benötigte Teile;201
11.2.2;9.2.2 Schritt für Schritt;202
11.2.3;9.2.3 Verkabelung;222
12;Fernsteuerung mit dem Berührungssensor;223
12.1;10.1 Technologie;224
12.2;10.2 Der Berührungssensor am Roboter;225
12.3;10.3 Das Programm;226
12.3.1;10.3.1 Technische Umsetzung;226
12.3.2;10.3.2 Programmablauf;227
12.3.3;10.3.3 Die Nahbedienung - Schritt für Schritt;227
12.4;10.4 EV3+;234
12.4.1;10.4.1 Das Programm;236
12.5;10.5 Zusammenfassung;241
13;Der Infrarotsensor: Fernsteuerung und Distanzmessung;243
13.1;11.1 Technologie;243
13.1.1;11.1.1 Infrarotsensor;243
13.1.2;11.1.2 Infrarotfernsteuerung;245
13.2;11.2 Der Infrarotsensor am Roboter;246
13.3;11.3 Das Programm;247
13.3.1;11.3.1 Bauanleitung Infrarotfernbedienung;247
13.3.2;11.3.2 Technische Umsetzung;248
13.3.3;11.3.3 Programmablauf;248
13.3.4;11.3.4 Der treue Verfolger - Schritt für Schritt;249
13.4;11.4 EV3+;253
13.5;11.5 Zusammenfassung;253
14;Hindernisse erkennen mit dem Ultraschallsensor;255
14.1;12.1 Technologie;256
14.2;12.2 Der Ultraschallsensor am Roboter;258
14.3;12.3 Das Programm;259
14.3.1;12.3.1 Technische Umsetzung;259
14.3.2;12.3.2 Programmablauf;259
14.3.3;12.3.3 Der vorsichtige Forschungsroboter - Schritt für Schritt;260
14.4;12.4 EV3+;265
14.4.1;12.4.1 Das Programm;265
14.5;12.5 Zusammenfassung;269
15;Objekte unterscheiden mit dem Farbsensor;271
15.1;13.1 Technologie;272
15.2;13.2 Der Farbsensor am Roboter;273
15.3;13.3 Das Programm;273
15.3.1;13.3.1 Technische Umsetzung;274
15.3.2;13.3.2 Programmablauf;274
15.3.3;13.3.3 Musik nach Farben - Schritt für Schritt;274
15.4;13.4 EV3+;280
15.4.1;13.4.1 Das Programm;280
15.5;13.5 Zusammenfassung;284
16;Exaktes Steuern mit dem Kreiselsensor;287
16.1;14.1 Technologie;288
16.2;14.2 Der Kreiselsensor am Roboter;289
16.3;14.3 Das Programm;289
16.3.1;14.3.1 Technische Umsetzung;290
16.3.2;14.3.2 Geometrische Figuren - Schritt für Schritt;292
16.4;14.4 EV3+;297
16.4.1;14.4.1 Das Programm;298
16.5;14.5 Zusammenfassung;302
17;Der Wächt3r;305
17.1;15.1 Komponenten;306
17.1.1;15.1.1 Fahrwerk und Sensor;306
17.1.2;15.1.2 Kopf;307
17.1.3;15.1.3 Arm;308
17.2;15.2 Die Bauanleitung;309
17.2.1;15.2.1 Benötigte Teile;309
17.2.2;15.2.2 Schritt für Schritt;310
17.2.3;15.2.3 Verkabelung;336
17.3;15.3 Das Programm;337
17.3.1;15.3.1 Zickzack innerhalb der Linie;337
17.3.2;15.3.2 Am rechten Rand der Linie entlangfahren;338
17.3.3;15.3.3 Proportionales Korrigieren;339
17.3.4;15.3.4 Technische Umsetzung;340
17.3.5;15.3.5 Programmablauf;340
17.3.6;15.3.6 Das Programm Schritt für Schritt;342
17.4;15.4 EV3+;348
17.5;15.5 Zusammenfassung;352
17.6;15.6 Ausblick und Anregungen;352
17.6.1;15.6.1 Experimentieren mit den verschiedenen Algorithmen zur Linienverfolgung;352
17.6.2;15.6.2 Veränderung des Fahrwerks;353
17.6.3;15.6.3 Verwendung der anderen Sensoren und des Arm-Motors;353
18;Die Marion3tt3;355
18.1;16.1 Komponenten;357
18.1.1;16.1.1 Steuereinheit;357
18.1.2;16.1.2 Puppe;357
18.2;16.2 Die Bauanleitung;358
18.2.1;16.2.1 Benötigte Teile;359
18.2.2;16.2.2 Schritt für Schritt;360
18.2.3;16.2.3 Verkabelung;388
18.3;16.3 Das Programm;388
18.3.1;16.3.1 Technische Umsetzung;388
18.3.2;16.3.2 Programmablauf;388
18.3.3;16.3.3 Das Programm Schritt für Schritt;389
18.4;16.4 EV3+;392
18.5;16.5 Zusammenfassung;396
18.6;16.6 Ausblick und Anregungen;396
18.6.1;16.6.1 Verbesserte Nutzung des Abstandssensors;396
18.6.2;16.6.2 Verwendung des zweiten Motors;396
18.6.3;16.6.3 Verwendung der restlichen Sensoren;397
18.6.4;16.6.4 Erweiterung des Puppenspiels;397
19;Der Dr3ifuß;399
19.1;17.1 Komponenten;401
19.1.1;17.1.1 Der Zamor-Werfer;401
19.1.2;17.1.2 Das Laufwerk;401
19.1.3;17.1.3 Der Berührungssensor in der Kanone;402
19.2;17.2 Die Bauanleitung;402
19.2.1;17.2.1 Benötigte Teile;403
19.2.2;17.2.2 Schritt für Schritt;404
19.2.3;17.2.3 Verkabelung;439
19.3;17.3 Das Programm;439
19.3.1;17.3.1 Technische Umsetzung;439
19.3.2;17.3.2 Programmablauf;439
19.3.3;17.3.3 Das Programm Schritt für Schritt;440
19.4;17.4 Fernsteuerung mit Infrarot;444
19.4.1;17.4.1 Technische Umsetzung;444
19.4.2;17.4.2 Programmablauf;444
19.4.3;17.4.3 Das Programm Schritt für Schritt;444
19.5;17.5 EV3+;447
19.6;17.6 Zusammenfassung;453
19.7;17.7 Ausblick und Anregungen;453
19.7.1;17.7.1 Synchronisation der Beine;453
19.7.2;17.7.2 Verbesserung der Zielerfassung;453
19.7.3;17.7.3 Verbesserung der Suchstrategie;454
19.7.4;17.7.4 Verwendung der restlichen Sensoren;454
20;Roboterkommunikation: Train3r und Sportl3r;457
20.1;18.1 Komponenten;458
20.1.1;18.1.1 Das Fahrwerk;458
20.1.2;18.1.2 Die Arme;459
20.1.3;18.1.3 Der Kopf;460
20.2;18.2 Die Bauanleitung;460
20.2.1;18.2.1 Benötigte Teile;460
20.2.2;18.2.2 Schritt für Schritt;461
20.2.3;18.2.3 Verkabelung;477
20.3;18.3 Die Programme;477
20.3.1;18.3.1 Train3r;477
20.3.2;18.3.2 Sportl3r;478
20.3.3;18.3.3 Technische Umsetzung;478
20.3.4;18.3.4 Programmablauf;481
20.3.5;18.3.5 Das Train3r-Programm Schritt für Schritt;483
20.3.6;18.3.6 Das Sportl3r-Programm Schritt für Schritt;492
20.4;18.4 EV3+;495
20.4.1;18.4.1 Der Drei-Wege-Handschlag;495
20.5;18.5 Zusammenfassung;495
21;Glossar;497
22;Ressourcen;501
22.1;B.1 Bücher;501
22.2;B.2 Web-Links;502
22.2.1;B.2.1 Die Seite zum Buch;502
22.2.2;B.2.2 Allgemeine Seiten zu LEGO® MINDSTORMS;502
22.2.3;B.2.3 Blogs und Foren;503
22.2.4;B.2.4 Onlineshops;504
22.3;B.3 Design-Werkzeuge;504
23;Bauanleitungen für die Education Edition;505
23.1;C.1 Die Bauanleitung für das Raupenfahrzeug (aus Kapitel 6);505
23.1.1;C.1.1 Benötigte Teile;506
23.1.2;C.1.2 Schritt für Schritt;506
23.2;C.2 Die Bauanleitung für das Roboter-Auto (aus Kapitel 7);517
23.2.1;C.2.1 Benötigte Teile;518
23.2.2;C.2.2 Schritt für Schritt;519
23.3;C.3 Die Bauanleitung für den Krabbl3r (aus Kapitel 8);537
23.3.1;C.3.1 Benötigte Teile;537
23.3.2;C.3.2 Schritt für Schritt;539
23.4;C.4 Die Bauanleitung für den Mars-Rov3r (aus Kapitel 9);568
23.4.1;C.4.1 Benötigte Teile;569
23.4.2;C.4.2 Schritt für Schritt;570
23.5;C.5 Die Bauanleitung für den Wächt3r (aus Kapitel 15);599
23.5.1;C.5.1 Benötigte Teile;599
23.5.2;C.5.2 Schritt für Schritt;601
23.6;C.6 Die Bauanleitung für die Marion3tt3 (aus Kapitel 16);650
23.6.1;C.6.1 Benötigte Teile;651
23.6.2;C.6.2 Schritt für Schritt;652
23.7;C.7 Die Bauanleitung für den Dr3ifuß (aus Kapitel 17);694
23.7.1;C.7.1 Benötigte Teile;694
23.7.2;C.7.2 Schritt für Schritt;696
23.8;C.8 Die Bauanleitung für die Roboterkommunikation (aus Kapitel 18);730
23.8.1;C.8.1 Benötigte Teile;730
23.8.2;C.8.2 Schritt für Schritt;731
24;Stichwortverzeichnis;749

Über Autor(innen)

Matthias Paul Scholz ist langjähriges Mitglied des LEGO®-internen MINDSTORMS Community Partner Programs und nimmt als offizieller »LEGO Robot Expert« an internationalen LEGO®-Events teil. Er ist Autor mehrerer erfolgreicher MINDSTORMS-Bücher.
Thorsten Leimbach ist Jurymitglied bei mehreren Roboterwettbewerben u.a. beim RoboCup Junior und der FIRST® LEGO® League (FLL).
Beate Jost möchte insbesondere das Interesse von Mädchen und jungen Frauen an der Robotik wecken, u.a. auch als Jurymitglied beim RoboCup Junior Dance.
Alle Autoren geben bei der Initiative »Roberta® – Lernen mit Robotern« des Fraunhofer-Instituts Roboter-Workshops für Kinder, Jugendliche, Studenten und Lehrer.