České Vysoké Učení Technické v Praze | Fakulta Elektrotechnická | Katedra řídicí techniky EN | CZ


LEGO vzducholoď

Úvod

Robota a jeho programové vybavení vytvořil Filip Kirschner v rámci Bakalářské práce na Katedře řídící techniky Fakulty elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze.

Konstrukce

Vzducholoď se skládá z balonu naplněného heliem (lehký plyn, který má nosnost přibližně jeden kilogram na metr krychlový objemu) a gondoly, která je postavená ze stavebnice LEGO. Na gondole se nachází dva motory osazené karbonovými vrtulemi, které se natáčí kolem horizontální příčné osy v úhlu +-180 stupňů. Nulová poloha přitom znamená motory směřující vzhůru. Gondolu řídí inteligentní kostka z nové stavebnice LEGO MINDSTORMS EV3. Pro sledování polohy je gondola vybavena tříosým akcelerometrem (senzor, který měří zrychlení vzducholodě ve třech osách x, y a z) a kamerou, pomocí níž je vzducholoď schopná rozeznávat barvy. Momentálně je kamera použita pro zpřesnění informací o poloze vzducholodě, ale je možné jí použít i například pro určování směru, kam se má vzducholoď pohybovat.

Vzducholoď je pilotem ovládaná buď pomocí joysticku nebo senzorické rukavice, které obě s gonolou vzducholodě komunikují pomocí bluetooth (technologie, která umožňuje bezdrátově posílat zprávy mezi zařízeními). Při ovládání joystickem se vzducholoď ovládá nakláněním joysticku, zatímco u senzorické rukavice je ovládána jednoduše nakláněním ruky. V případě, že je ruka nakloněna vpřed, letí vpřed, v případě, že je nakloněna do strany, otáčí se a podobně.

Popis funkce programu

Naklonění joysticku dopředu a dozadu určuje, na kterou stranu se nakloní oba motory (což umožňuje pohyb vpřed/vzad), jeho natočení do strany potom určuje, jaký bude rozdíl v úhlu směřování motorů (což způsobuje rotaci vzducholodě v odpovídajícím směru). Po stisku tlačítka na joysticku dochází k zapnutí motorů a požadovanému pohybu.

Rukavice oproti tomu stanovuje, jakou silou mají motory na vzducholoď působit. Naklonění vpřed/vzad odpovídá síla ve směru dopředu a do zadu a naklonění doleva či doprava určuje moment, který vzducholodí otáčí. Tlačítky na spodní straně rukavice je možné určit sílu, která vzducholoď táhne vzůru či dolů. Po stisku tlačítka pod ukazováčkem se tato síla zvětší, po stisku tlačítka pod prostředníčkem se zmenší.

Spuštění programu

Po zapnutí obou inteligentních kostek (na gondole a na dálkovém ovládání) spustíme bluetooth v menu nastavení. Potom už jen pustíme program "intelligent airship" na vzducholodi a program "joystick" na joysticku resp. program "intelligent glove with z" na senzorické rukavici. Program na rukavici je však nejdříve potřeba zkalibrovat, což se provede stisknutím prostředního tlačítka inteligentní kostky a držením ruky ve fixované poloze po dobu blikání oranžového světelného signálu.

Rady

Před letem naplňte balón heliem tak, aby byl mírně těží než vzduch (poznáte to tak, že bude pomalu klesat). Při práci s tlakovou lahví s heliem dávejte pozor, manipulace s ní je nebezpečná! Je vhodné vzducholodí nebourat do okolních předmětů, neboť je balón náchylný na poškození.

Odkazy

  • Programy
  • Model vzducholodi s využitím stavebnic LEGO MINDSTORMS Education EV3 KIRSCHNER, Filip. Praha, 2014. 60 s. Bakalářská práce. ČVUT, FEL, Katedra řídicí techniky.