Замени мозги в Lego Mindstorms. Полный аналог микроконтроллера EV3

Идея заменить микрокомпьютер в конструкторе Lego Mindstorms на Raspberry Pi, Beaglebone, Arduino или другой не является новой. Но с выходом EV3 стало возможным не только получить 100%-ый аналог, но и повысить производительность вашего легоробота.

Lego — самый популярный образовательный конструктор. Но самый дорогой. Причин использовать неоригинальный микрокомпьютер вместе со стандартными деталями, двигателями и датчиками конструктора Lego может быть несколько.

• Аналог стоит дешевле.
• Необходимость купить отдельно микрокомпьютер, если, например, оригинальный из набора сломался, а прочие легодетали остались. Купить оригинальный EV3 отдельно может оказаться дорого или не так просто и быстро.
• Для проекта требуется несколько программируемых блоков, в том числе если не хватает стандартного количества портов на NXT и EV3.
• Расширение возможностей. Может быть, необходимо подключить какие-нибудь не Lego датчики, объединить в один несколько проектов, созданных на разных платформах, «подружить» Raspberry Pi и Lego.
• Требуется бОльшая производительность по сравнению со стандартными NXT и EV3.
• Наконец, это просто интересно, весело и круто.

Замена блока LEGO Mindstroms NXT

Для обмена данными между цифровыми устройствами и микроконтроллером NXT используется прокол I2C. Этот интерфейс популярен и используется во многих микропроцессорных устройствах. Поэтому, в принципе, технически возможно как подключить датчики сторонних производителей к блоку NXT, так и наоборот датчики и моторы Lego к другим микроконтроллерам. Чтобы не резать провода, лучше воспользоваться специально для этого разработанными адаптерами. Например, адаптер для соединения Lego и Arduino выпускает компания Dexter Industries.

Но, конечно, недостаточно просто подключить устройства через адаптер. Нужно еще программное обеспечение для обмена данными. Примеры программ и для Arduino, и для блока NXT есть на сайте производителя.

Также Dexter Industries выпустила систему BriсkPi, позволяющую подключать датчики и двигатели Lego к одноплатному компьютеру Raspberry Pi. Система состоит из платы расширения (шилд) и корпуса.

Плата расширения имеет микроконтроллер — аналог Arduino. Проект с открытым исходным кодом — на сайте производителя выложено и программное обеспечение, и схема аппаратной части.

Вот пример робота, построенного с BrickPi:

Видео-презентация BriсkPi:

Таким образом, замена блока NXT на Arduino, Raspberry Pi или другой одноплатный компьютер — интересная для энтузиастов идея, но 100%-ого аналога блока NXT так не получить, и придется работать в программной среде, отличной от Lego.

Замена микроконтроллера LEGO Mindstroms EV3

В начале 2013 года новая версия конструктора Lego Mindstorms EV3 получила операционную систему Linux. Поэтому стало возможным реализовать идею замены программируемого блока в конструкторе Lego на другие одноплатные компьютеры c Linux, и достигнуть при этом полной совместимости! В голову сразу приходит мысль попробовать Raspberry Pi и похожие — Beaglebone, Arduino Yun или Intel Galileo.

Мы обнаружили проект на Kickstarter, в котором блок EV3 заменили на одноплатный компьютер Beaglebone Black и достигли 100% совместимости как в аппаратной, так и программной части.

Авторы проекта — makerstudio.cc. Они создали плату расширения к BeagleBone Black для Lego Mindstorms и назвали ее EVB. К плате сделали корпус и экран, вообщем, сделали готовый продукт — аналог блока Mindstorms EV3. Дешевле, производительнее и с большими возможностями — можно подключать больше датчиков. Блок можно просто купить, включить — и он готов к работе.

<<Читайте также LEGO: больше чем конструктор.

Видео-презентация проекта:

EVB полностью поддерживает Lego Mindstorms Ev3 систему как на аппаратном, так и на программном уровне, 100% совместим со всеми Lego-датчиками и моторами. Блок работает также как и блок Lego Mindstorms EV3:

BeagleBone Black — одноплатный Linux-компьютер. Является конкурентом Raspberry Pi. Имеет мощный процессор процессором AM335x 720MHz ARM®, большое количество входов/выходов, возможности могут быть расширены дополнительными платами.

Lego Mindstorms EV3 имеет процессор ARM9 (TI Sitara AM180x) 300MHz, поэтому переход на процессор  ARM Cortex-A8 (TI Sitara AM335x) 1GHz BeagleBone Black повышает производительность, плюс появляется возможность подключения дополнительных плат расширения!

Самое главное, что Lego Mindstorms EV3 имеет открытое описание всего программного обеспечения и аппаратных средств!

Исходный код Lego Mindstorms EV3 на GitHub .

Для примера, собран и продемонстрирован известный робот-сборщик кубика рубика. Только вместо EV3  установили  разработанный EVB. Предлагаем посмотреть видео:

Авторы проекта уже выпускают и продают EVB. Существенно расширить производство планируют к концу апреля 2015. Кроме того, они разработали и производят несколько совместимых датчиков.

Почитать подробнее, а также поддержать проект можно на Kickstarter.

Спасибо Lego за открытый исходный код!

Авторы позитивны и открыты. Они честно признались, что самый главный в их команде вот этот кот.

Купить микроконтроллер EVB можно за $208 на Aliexpess с бесплатной доставкой в Россию.

Наиболее привлекательные цены на платы BeagleBone Black и Raspberry Pi на сайтах китайских магазинов AliExpress и DealExtreme. Действуют постоянные спецпредложения и бесплатная доставка в РФ. Если нет времени ждать посылку из Китая — рекомендуем интернет-магазин Амперка.

В статье использованы материалы dexterindustries.com, kickstarter.com.

Теги: Beaglebone Black, BrickPi, EV3, EVB, headline, lego, mindstorms, Raspberry Pi, конструкторы, низкая цена, образовательная робототехника, одноплатный компьютер, робототехника