Конструируем роботов на LEGO MINDSTORMS Education EV3. Робочист спешит на помощь!

КОНСТРУИРУЕМ
РОБОТОВ

на

Лаборатория знаний
Москва
2017

MINDSTORMS
Education EV3
LEGO

А. А. Валуев

2017

Электронное
 издание

Робочис т
 спешит
на помощь!

УДК 373.167
ББК 32.97
В15

С е р и я о с н о в а н а в 2016 г.
Ведущие редакторы серии Т. Г. Хохлова, Ю. А. Серова
Валуев А. А.
В15
Конструируем
роботов
на
LEGO

R○
MINDSTORMS

R○

Education EV3. Робочист спешит на помощь! [Электронный
ресурс] / А. А. Валуев. — Эл. изд. — Электрон. текстовые
дан. (1 файл pdf : 54 с.). — М. : Лаборатория знаний, 2017. —
(РОБОФИШКИ). — Систем. требования: Adobe Reader XI ;
экран 10".
ISBN 978-5-00101-571-0
Стать гениальным изобретателем легко! Серия книг «РОБОФИШКИ» поможет вам создавать роботов, учиться и играть
вместе с ними.
С помощью деталей конструктора LEGO

R○ MINDSTORMS

R○

Education EV3 вы сможете собрать робота, способного самостоятельно протирать пыль на любых горизонтальных поверхностях,
а также доводить до блеска покрытие рабочего стола.
Для
технического
творчества
в
школе
и
дома,
а
также
на занятиях в робототехнических кружках.
УДК 373.167
ББК 32.97

Деривативное
электронное
издание
на
основе
печатного
аналога:
Конструируем
роботов
на
LEGO

R○
MINDSTORMS

R○

Education EV3. Робочист спешит на помощь! / А. А. Валуев. —
М. : Лаборатория знаний, 2018. — 49 с. : ил., [2] с. цв. вкл. —
(РОБОФИШКИ). — ISBN 978-5-00101-084-5.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать
от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации

ISBN 978-5-00101-571-0
c○ Лаборатория знаний, 2017

2

Издание, которое вы держите сейчас в руках, — это не просто описание 
и практическое руководство по выполнению конкретного увлекательного проекта по робототехнике. И то, что в результате вы самостоятельно 
сумеете собрать своими руками настоящее работающее устройство, — 
конечно, победа и успех!
Но главное — вы поймёте, что такие ценные качества характера, 
как терпение, аккуратность, настойчивость и творческая мысль, проявленные при работе над проектом, останутся с вами навсегда, помогут 
уверенно создавать своё будущее, стать реально успешным человеком 
независимо от того, с какой профессией свяжете жизнь.
 Создавать будущее — сложная и ответственная задача. Каждый день 
становится открытием, если он приносит новые знания, которые затем 
могут быть превращены в проекты. Особенно это важно для тех, кто 
выбрал дорогу инженера и технического специалиста. Знания — это 
база, которая становится основой для свершений.
Однако технический прогресс зависит не только от знаний, но и от 
смелости создавать новое. Всё, что нас окружает сегодня, придумано 
инженерами. Их любопытство, желание узнавать неизведанное и конструировать то, чего никто до них не делал, и создаёт окружающий 
мир. Именно от таких людей зависит, каким будет наш завтрашний 
день. Только идеи, основанные на творческом подходе, прочных знаниях и постоянном стремлении к новаторству, заставляют мир двигаться 
вперёд.
И сегодня, выполнив этот проект и перейдя к следующим, вы сделаете очередной шаг по этой дороге.

Успехов вам!

Команда Программы «Робототехника:
инженерно-технические кадры инновационной России»
Фонда Олега Дерипаска «Вольное Дело»

Здравствуйте!

Как видно, ты уже совсем не новичок в LEGO, раз добрался до набора 
LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 и, конечно, быстро собрал всё, 
что там предлагалось!
 Что же делать теперь? Набор дорогой, выбрасывать жалко, а у младшего братика (если он есть) пока другие игрушки. Не расстраивайся! 
Мы тебе поможем.
 Из этого набора можно собрать ещё много интересных и полезных 
вещей. Например, ты можешь собрать робота, способного самостоятельно протирать пыль на любых горизонтальных поверхностях, а также 
доводить до блеска покрытие своего рабочего стола. 

Задумайся над этим!
Фактически за какой-то час работы ты сумеешь пройти многовековой 
путь изобретателей прошлого! Почему в настоящее время  такое стало 
возможно? Можно ли изобрести что-нибудь новое, не зная , какие 
машины и механизмы существовали в прошлом? Как интереснее ра бо
тать — одному или вместе с другом?
Может быть, ты продолжишь конструировать роботов и создавать полезные для людей гаджеты, а может, 
станешь разработчиком игр? Или через несколько лет войдёшь в историю как человек, который распечатал 
на 3D-принтере собственный дом? 
Всё возможно! Но и покорение всех 
этих вершин начинается с маленьких 
шагов — одним из самых важных 
и является робототехника!

Внимание!

Ты 
можешь 
собрать 
свои 
достижения 
в робототехнике в электронное портфолио! 
Фотографируй или фиксируй на видео результаты своей работы, чтобы потом представить их для участия в творческих конкурсах. Результаты конкурсов и олимпиад 
засчитываются при поступлении в профессиональные учебные заведения.

Дорогой друг!

Ещё с давних времён чистоте и соблюдению гигиены придавалось 
огромное значение. Знаешь ли ты, что в Древней Греции Гигиея (олицетворение гигиены) была настоящей богиней, почитаемой наравне 
с Аресом, Афиной, Герой и другими хорошо тебе известными по мифам обитателями Олимпа? Имя богини произошло от греческого слова 
«сила». Таким образом, гигиена — это сила. Храмы Гигиеи возводились 
по всей Греции с VII в. до н. э., а статуям не было числа (рис. 1). Греки также использовали мыло, которое уже было в ходу в Вавилоне 
и Египте, а римляне даже применяли губки, пемзу и специальные 
скребки (стригил). Кроме того, в Греции и Италии и колониях к концу 
I в. до н. э. во многих городах был проведён водопровод. Однако, несмотря на любовь к водным процедурам, в Древнем мире не уделяли 
должного внимания уборке помещений, вследствие чего личная гигиена оказывалась фактически бесполезной: всё 
сразу же пачкалось в накопившейся на стенах 
копоти и саже. 
Средневековье, пришедшее вместе со свержением и уничтожением «языческого» наследия, отбросило технический прогресс назад. 
Так, были разрушены термы (общественные 
бани), в которых римские граждане привыкли мыться, поскольку теперь они считались 
аморальными и порочными. Большее внимание стало уделяться вере и чистоте души, в то 
время как проблемы с состоянием тела и здоровья стали расцениваться как ниспосылаемые 
Господом испытания. Медицина также стала 
подпольной. Поскольку фактически не осталось мастеров, знавших тонкости в организации очистных сооружений и обслуживании 
городского хозяйства с гигиенической точки 
зрения, города пришли в упадок. Именно поэтому эпоху Средневековья и называют «Тёмными веками».
Рис. 1. Богиня Гигиея

История гигиены 
помещений

Интересно знать!
В индийском городе Мохенджо-Даро, основанном на рубеже III–II тысячелетий до н. э., архитекторами была проложена сложная разветвлённая 
сеть канализации (рис. 2). В XVIII в. в Париже, столице Франции, являющейся сегодня законодателем мировой моды и красоты, не существовало системы канализации: у каждого дома была собственная постоянная 
и неочищаемая выгребная яма.
Улицы зарастали грязью, по ним не возможно было пройти (рис. 3). 
Порой прохожие теряли сознание от охвативших город зловоний. Кроме того, численность населения городов увеличивалась: под гнётом феодалов, бедствуя, крестьяне перебирались из деревень на новые места. 
Домов хватало не на всех, поэтому многие «новые горожане» селились 
прямо на улицах. Отходы скапливались из года в год. С улиц грязь 
заносилась в дома на обуви, одежде и коже. Повсеместно были распространены блохи, вши и другие паразиты. Кстати, ведь именно блохи, 
которые перемещались по странам в шерсти крыс, были разносчиками 
«чёрной смерти» — чумы. Кроме того, существовало суеверие, что через распаренную горячей водой кожу в организм проникают болезни. 
Особенно страдали города некогда прекрасной Италии, где господствовал способствующий разложению и гниению тёплый влажный климат. 
Однако печальная участь постигла в основном католическую Европу. 
Например, в Османской империи было принято регулярно посещать 
бани. Мужские и женские бани находились в разных частях богатых 
домов, а более бедное население довольствовалось общественными за
Рис. 2. Древняя система канализации

ведениями, которые спонсировались государством. Улицы османских 
городов также убирались. Религия не только не запрещала, но и поощряла соблюдение чистоты. В каждом богатом доме были специальные люди, обычно женщины, которые занимались наведением порядка, 
включая подметание и мытьё полов. В Азии также большое внимание 
уделялось гигиене и чистоте жилищ. Например, об этом свидетельствуют страшные традиционные сказки японцев о специфических ни
(злых духах, примерно как бесы и черти) и ёкаи (аналог славянской 
нечисти), наказывающих живущих в грязи и не убирающихся людей. 
Действительно, многие болезни в Японию и королевство Корё (современные Южная и Северная Корея) были завезены именно европейцами 
в период открытия границ.
На Руси люди, не содержащие свой дом в чистоте, также осуждались обществом. Для гигиены использовалось мыло, одежда стиралась 
особым образом с золой, а дома тщательно подметались вениками 
и убирались. Конечно, стены также были покрыты сажей и копотью 
от печей, особенно зимой, но несколько раз в год проводилась большая уборка, в которой участвовали все члены семьи. Изначально дни 
наведения порядка совпадали с языческими праздниками, приуроченными к определённым астрономическим явлениям, затем к церковному 
календарю.
Ты уже понял, что для соблюдения гигиены и сохранения здоровья 
крайне важно заниматься уборкой. Обычно выделяют три вида уборок: 
лёгкую (поверхности очищаются только от видимых пятен, а также вы
Рис. 3. Картина Питера Брейгеля Старшего «Фламандские пословицы»

носится мусор), регулярную (ежедневную или еженедельную, при которой протираются видимые поверхности и раскладываются по своим 
местам вещи) и генеральную (при которой очищается любая минимальная поверхность, включая окна и зеркала, щели между дверями и т. д.). 
Существуют и другие классификации уборок, например по количеству 
используемой воды: сухая, влажная и мокрая уборки. При сухой уборке пыль и мусор механически удаляются с помощью сухой салфетки 
и веника или же с помощью механических подметальных машин, 
а также электровеников, электрощёток и пылесосов. Такой способ отлично подходит для ежедневной уборки, но не избавляет от паразитов 
и аллергенов, находящихся на коврах и в труднодоступных участках. 
В этом случае прибегают к влажной уборке полов — это чистка поверхностей и удаление грязи с использованием небольшого количества 
воды и чистящих средств. Обычно для влажной уборки используют 
отжатые после стирки тряпки, салфетки либо применяют швабры или 
моющие пылесосы.
Швабра (от нем. Schwabber) — самый распространённый и один из 
наиболее эффективных инструментов для уборки, который есть в каждом доме. Она представляет собой длинную деревянную рейку с горизонтальной перекладиной внизу, на которую наматывается половая 
тряпка. В последние годы хозяйки используют тряпки из микроволокна — специального впитывающего материала; такую тряпку можно использовать даже для сухой уборки. Ещё более эффективным 
является применение швабр с мопами — половыми тряпками, удобно 
фиксирующимися на перекладине благодаря пошиву (рис. 4). Обычно 
они производятся из хлопчатобумажного материала или микрофибры 
и используются вместе с ручкой и крепежом (флаундером). Мопы бывают двух видов: верёвочные (похожие на шерсть пастушьих собак породы пули) или плоские, прикрепляемые с помощью липучек. Швабры предназначены 
для уборки в труд нодоступных местах, например под 
шкафом или кроватью. Стоит отметить, что влажная 
уборка полов и полок способствует увлажнению воздуха, профилактике аллергических, лёгочных, инфекционных и бронхиальных заболеваний и уничтожению 
клещей, блох и других паразитов. 
Последний вид уборок — это мокрая уборка. Чем 
она отличается от влажной? Объёмом воды! При мокрой уборке используется большой объём воды и моющих средств. Обычно к этому способу уборки прибегают только во время комплексных работ, после ремонта 
или же при значительных загрязнениях, с ко торыми не 
удалось справиться при влажной уборке. Мокрая уборРис. 4. Швабра с мопами

ка проводится в несколько этапов 
и занимает достаточно много времени, зато сопровождается дезинфекцией убираемого помещения. Однако её нельзя проводить, если в доме 
имеется ламинат, паркет или любое 
иное неводостойкое покрытие. Для 
ручной мокрой уборки применяют 
также швабры с мопами, добавляя 
очищающие средства и используя 
мопы для строго отведённых областей (одна зона — один моп), или же 
поломоечные машины в общественных зданиях, на платформах метро 
и производственных площадях. 
Итак, оптимальной является влажная уборка. Как же сделать её удобнее и сэкономить время? Механизировать! Для очистки или полировки 
напольных покрытий применяется машинка под названием «полотёр». 
Она состоит из нескольких круглых 
вращающихся щёток из щетины и 
шайб из сукна или фетра, приводимых в движение электромотором. Такая машинка позволяет многократно 
сэкономить силы и время на уборку. 
«Отцом» полотёра является австро-венгерский 
инженер 
Альфред 
Погранец, придумавший своё детище в 1904 г. К сожалению, его проект был несовершенен и инженер 
вскоре обанкротился. Но идея осталась жить. В 1912 г. полотёр Victor 
фирмы AEG, доработанный Эрнстом 
Франке, поступил в серийное производство. Конструкция отличалась 
простотой и содержала лишь электродвигатель, съёмный фетровый диск 
и одну щётку (рис. 5). Однако заслуга Франке была в другом: он просчитал компенсацию момента силы, благодаря чему оператор полотёра мог 
легче перемещать машинку по всем 
направлениям. В СССР термин «полотёр» получил более общий смысл: 
им стали именовать любые машинки для очистки полов независимо от 
Рис. 5. Одна из первых моделей полотёров

Кстати! 

Сегодня уборку часто называют на английский манер — клинингом. В крупных 
компаниях существуют целые клининговые отделы, занятые поддержанием чистоты и экологической безопасности рабочих 
мест сотрудников.

того, являются ли они ручными, механическими или электрическими. 
Сегодня полотёры обычно имеют от одной до четырёх неподвижных 
или, наоборот, вращающихся щёток, электродвигатель (15 тыс. оборотов в минуту), щёткодержатели, ручки для удобного перемещения по 
поверхности, набор шайб и корпус. Принцип передачи вращения щёткам может быть совершенно любой, включая зубчатую или ременную 
передачу. Главное, чтобы они двигались со скоростью 600–900 оборотов 
в минуту. Более усовершенствованные модели комбинируются с пылесосом, имеют «плавающие» щётки, специальные контейнеры для жидкости и множество дополнительных насадок. 
Отлично! Но как ещё можно упростить себе жизнь? Сделать так, 
чтобы полотёром не нужно было управлять вручную! И да, ты уже 
догадался, в этом тебе поможет робот! Вперёд, старший специалист 
клинингового отдела! 

Обозначения

В тексте тебе встретятся обозначения, которые мы сейчас поясним на 
примерах.
1. Балка № 7 — это балка с семью
отверстиями.
2. 3-модульный штифт — штифт,
длина которого равна длине балки 
№ 3.
3. Ось № 5 — ось, длина которой
равна длине балки № 5.

Оборудование:

•
Базовый набор LEGO® MINDSTORMS®

Education EV3.

•
Компьютер (минимальные системные

требования):

Windows XP, 
Vista, 
Windows 8 
(за

исключением 
METRO), 
Windows 10

(32/64 бит), а также оперативная па
мять 
не 
менее 
1 Гб, 
процессор —

1,6 ГГц 
(или 
быстрее), 
разрешение

экрана — 1024 600, свободное место

на диске — 5 Гб.

•
Программное 
обеспечение 
LEGO®

MIND STORMS® Education EV3 (LME
EV3).