描述

從為今年的科學(xué)項(xiàng)目制作原創(chuàng)作品的意愿開(kāi)始，我們齊心協(xié)力，對(duì)現(xiàn)有的LEGO Mindostorms 機(jī)器人 MR.B3AM進(jìn)行了審查設(shè)計(jì)。與該設(shè)計(jì)不同，盡管我們的 LEGO EV3 DNA 掃描儀所做的不僅僅是“咀嚼”一塊單色磚來(lái)說(shuō)明它的長(zhǎng)度，我們的掃描一系列 8 2×2 磚，可以是紅色、綠色、藍(lán)色和黃色，將這個(gè)序列與如果序列與神話生物的序列匹配，則返回內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)并報(bào)告。一個(gè)項(xiàng)目怎么樣！

我們?cè)噲D解決什么

基本思想非常簡(jiǎn)單。DNA有四種組合：

• 在
• 助教
• CG
• GC

LEGO EV3 Mindstorms 套裝中的顏色傳感器可以檢測(cè) 8 種顏色，其中包括藍(lán)色、綠色、黃色和紅色。我們?yōu)槊總€(gè)組合分配了一種顏色：

• AT - 藍(lán)色
• 助教 - 綠色
• CG - 黃色
• GC - 紅色

由于我們無(wú)法構(gòu)建太長(zhǎng)的序列，我們決定將自己限制在 8 個(gè) 2x2 的磚塊上，這為我們的生物提供了大量的組合。

我們的基因

?

我兒子認(rèn)為它們都是神話生物，他想出了 10 個(gè)序列：

Alicorn
Chupacabra
Dragon
Gargoyle
Minotaur
Nessie (Loch Ness monster)
Pegasus
Phoenix
Unicorn
Yeti

每種顏色都與一個(gè)數(shù)字相關(guān)聯(lián)，當(dāng)需要將信息存儲(chǔ)在變量中時(shí)，該數(shù)字非常方便。當(dāng)時(shí)的序列是：

Alicorn 43255542
Chupacabra 44355232
Dragon 33345422
Gargoyle 43542532
Minotaur 55432224
Nessie (Loch Ness monster) 33225243
Pegasus 35242255
Phoenix 22244535
Unicorn 44352432
Yeti 43255235

構(gòu)建機(jī)器人

現(xiàn)在我們有了我們的樣品，我們必須構(gòu)建機(jī)器人并在此過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行修改，以接受比 MR.B3AM 更大的棒。不得不說(shuō)，一個(gè)人可以用 1x1 和 1xN 底板制造棒，但這些和平很少發(fā)生，我們不想等待 Bricklink 運(yùn)送我們需要的所有東西，更不用說(shuō)花時(shí)間尋找它們了.

開(kāi)口更寬更高

?

正如您可以從下面的照片中看到的那樣，與最初的 Mr.B3AM 設(shè)計(jì)相比，我們的設(shè)計(jì)略高，4 個(gè)齒輪間距更寬。

側(cè)面顯示了一些調(diào)整

?

其余部分沒(méi)有太大變化，實(shí)際上電機(jī)和 EV3 積木已按照原始說(shuō)明安裝。

大部分設(shè)計(jì)保持不變

?

不幸的是，我們沒(méi)有記錄構(gòu)建過(guò)程中所需的更改，但其他人應(yīng)該不太難弄清楚。

編碼

在機(jī)械、電子和軟件之間保持適當(dāng)?shù)钠胶饪偸呛芾щy。在某些平臺(tái)上比其他平臺(tái)更多。遺憾的是，對(duì)于 LEGO EV3，電子方面不可用，因?yàn)樵撈脚_(tái)并沒(méi)有真正提供任何方法來(lái)輕松擴(kuò)展定制電路，我認(rèn)為這是一種恥辱，尤其是在 Arduino、ESP 和 Raspberry Pi 的時(shí)代。在我們的例子中，由于構(gòu)建是 MR.B3AM 的模型，因此重點(diǎn)肯定是代碼。

我們沒(méi)有從中獲得靈感的是 MR.B3AM 的代碼，因?yàn)槲覀冏畛跽J(rèn)為我們知道得更好:) 我們沒(méi)有:(

程序終于在我們的 EV3 磚上

?

視覺(jué)平臺(tái)非常直觀，這是我兒子大部分時(shí)間都在做的事情。

在第一部分，他的任務(wù)是開(kāi)發(fā)主程序，負(fù)責(zé)將 DNA 棒移動(dòng)到顏色傳感器前，依次檢索 2x2 磚塊的顏色，說(shuō)出顏色并顯示，存儲(chǔ)每種顏色在數(shù)字?jǐn)?shù)組名稱(chēng)樣本上，重復(fù)該過(guò)程 8 次并彈出棒。

主程序第 1 部分

?

第二部分要復(fù)雜得多，至少對(duì)我來(lái)說(shuō)是這樣 :) 使用從第一部分收集的樣本，他應(yīng)該使用我的自定義塊Find_Sample_DB它返回野獸的名稱(chēng)或未找到以防序列是未知的。然后，他將輸出輸入到一個(gè)開(kāi)關(guān)塊中，該開(kāi)關(guān)塊播放動(dòng)物的噪音并顯示它的名字。未找到任何內(nèi)容時(shí)，播放錯(cuò)誤并顯示未知。

主程序第 2 部分

?

在幕后，一系列非平凡的定制塊讓我有時(shí)后悔開(kāi)始這個(gè)項(xiàng)目。例如，數(shù)組是一種以不尋常的方式處理的東西，我不得不花一些時(shí)間來(lái)了解如何使用它們。一旦我完成了陣列比較塊，就可以知道我們收集的樣本實(shí)際上是否與我們的神話生物之一相同。這里的困難是將我在“普通”書(shū)面語(yǔ)言中學(xué)到的東西分塊呈現(xiàn)出來(lái)。

數(shù)組比較

?

在我看來(lái)，塊失敗的地方是，在某些時(shí)候你可以很容易地失去情節(jié)，特別是如果 GUI 決定重新路由各種電線 OMG！這是一個(gè)更復(fù)雜的自定義塊的情況，我從“DB”文件中讀取已知樣本并進(jìn)入臨時(shí)數(shù)組。

DB 只是一個(gè)長(zhǎng)文本文件，我在其中一個(gè)接一個(gè)地寫(xiě)下每只野獸的編號(hào)。在 8 的倍數(shù)中，我可以從一個(gè)到另一個(gè)，這就是我所做的，因?yàn)樽x取文件塊在每次讀取后將索引移動(dòng)到下一個(gè)元素。

4
4
3
5
2
4
3
2
3
5

前八個(gè) (0..7) 是獨(dú)角獸，然后是飛馬座 (8, 9)，依此類(lèi)推。

因此，您打開(kāi)文件并在關(guān)閉它之前，盡管最終您必須關(guān)閉它，但要對(duì)文件中的第 6 個(gè)數(shù)字說(shuō)您調(diào)用讀取文件塊 6 次。

這就是File To Array所做的，因此它不會(huì)錯(cuò)過(guò)第一個(gè)序列 我創(chuàng)建了一個(gè)特殊的開(kāi)關(guān)，如果指定的偏移量為 0，它什么也不做

該塊實(shí)際上期望輸入數(shù)據(jù)庫(kù)文件的名稱(chēng)，一個(gè)數(shù)字 N 指示從哪里開(kāi)始尋找 DNA 序列和我們收集的樣本。它返回一個(gè)數(shù)組，代表我們文件中第 N 個(gè)野獸的 DNA。

文件到數(shù)組

?

使用這兩個(gè)自定義塊，我可以創(chuàng)建最后三分之一，它需要作為輸入文件的名稱(chēng)和收集的樣本返回一個(gè)字符串，該字符串是未找到的野獸的名稱(chēng)。

如果文件已被讀取超過(guò)其末尾，則File To Array塊將返回 0，這意味著尋找神話野獸的任務(wù)最終沒(méi)有找到。兩個(gè)紅色塊和相鄰的開(kāi)關(guān)處理這種情況，如果不是我們到達(dá)文件末尾的情況，開(kāi)關(guān)告訴我們我們?nèi)匀豢梢圆⑶艺谒阉鳌?/font>

第一次進(jìn)入這個(gè)塊時(shí)，我們從頭開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)庫(kù)文件，我們得到第一個(gè)已知序列，恰好是獨(dú)角獸，然后我們將它與我們收集的樣本進(jìn)行比較。

查找示例第 1 部分

?

如果它們是匹配的，那么我們找到了！如果不是，我們將File_Offset變量增加 8 并通過(guò)在循環(huán)開(kāi)始處返回來(lái)移動(dòng)到下一個(gè)已知序列。

查找示例第 2 部分

?

當(dāng)我們找到樣本時(shí)，或者如果我們?cè)跊](méi)有匹配的情況下遍歷整個(gè) DB 文件，我們會(huì)中斷Sample_in_DB循環(huán)。退出循環(huán)后，我們以數(shù)字方式計(jì)算匹配的序列并使用開(kāi)關(guān)返回正確的 DNA 序列。例如，如果我們的變量File_Offset是 24，那么我們知道第 3 個(gè)生物是匹配的，我們返回一個(gè)字符串為 Dragon。返回一個(gè)刺痛而不是一個(gè)數(shù)值讓我兒子的事情變得更容易，所以雖然不是最好的方法，但它對(duì)我們的需求是有效的。

最后的想法

這是一段很棒的旅程，我和我的兒子在這個(gè)平臺(tái)上學(xué)到了很多東西，這個(gè)平臺(tái)既強(qiáng)大又有趣。看看 EV3 如何與MicroPython和Scratch一起工作將會(huì)很有趣，以便能夠?qū)Ρ群捅容^每個(gè)平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)，這些平臺(tái)顯然具有不同的年齡目標(biāo)，但仍然可以提供一些重疊的范圍。

我希望傳感器和配件不要那么貴，我們喜歡樂(lè)高，但這個(gè)平臺(tái)的成本并不能幫助休閑愛(ài)好者或不那么富有的人負(fù)擔(dān)得起。在我們的案例中，我認(rèn)為我們不會(huì)輕易冒險(xiǎn)購(gòu)買(mǎi)陀螺儀、超聲波傳感器或電池組。

平臺(tái)不開(kāi)放以方便擴(kuò)展的事實(shí)有點(diǎn)打擊，我的意思是樂(lè)高畢竟是一塊磚上的磚，我知道有保護(hù)品牌的愿望和需要，但我我不是封閉系統(tǒng)的忠實(shí)擁護(hù)者，我認(rèn)為它們是有限的，而且主要是有限的。

總而言之，這很有趣，如果你碰巧有一輛 EV3，你當(dāng)然應(yīng)該花時(shí)間探索它的可能性。這個(gè)平臺(tái)已經(jīng)存在了很長(zhǎng)一段時(shí)間，也許一個(gè)新的平臺(tái)很快就會(huì)出現(xiàn)，事實(shí)上我看到其中有很多在 eBay 上出售，所以也許現(xiàn)在是投資的好時(shí)機(jī)一。