Трёхмерное моделирование LEGO-роботов в Studio 2.0 | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 20 марта, печатный экземпляр отправим 24 марта.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Педагогика

Опубликовано в Молодой учёный №44 (282) ноябрь 2019 г.

Дата публикации: 31.10.2019

Статья просмотрена: 1975 раз

Библиографическое описание:

Антипов, Д. Н. Трёхмерное моделирование LEGO-роботов в Studio 2.0 / Д. Н. Антипов, Н. В. Софронова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 44 (282). — С. 321-324. — URL: https://moluch.ru/archive/282/63518/ (дата обращения: 06.03.2021).



В статье рассматривается возможность автоматизированного проектирования LEGO-роботов в Studio 2.0 для использования в образовательной робототехнике.

Ключевые слова: трёхмерное моделирование, LEGO, Studio 2.0, образовательная робототехника.

The article discusses the possibility of creating LEGO-robots in Studio 2.0 for use in educational robotics.

Keywords: three-dimensional modeling, LEGO, Studio 2.0, educational robotics.

Робототехника в образовании на сегодняшний день это инструмент научно-технического образования школьников и представляет из себя технологии интеграции механики, электроники и программирования, позволяющая выявлять и проводить начальное воспитание инженерных талантов. В образовании наиболее популярными наборами конструирования механизмов и роботов на данный момент являются продукты компании LEGO, т. к. они охватывает весь контингент детей и довольно прост для вхождения в робототехнику. Это очень качественный продукт, с которым дети играют с пользой для развития логики, пространственного воображения и моторики пальцев.

В образовательном процессе у педагогов по LEGO робототехнике, да и самих обучающихся существует необходимость в моделировании роботов серии LEGO. Необходимость использования может быть обусловлена в сохранения конструкции в виде трёхмерной модели, создании инструкции по сборке, нехватки технического оборудования или когда необходима демонстрация некоторых частей конструкций робота. Сценарии использования на этом не заканчиваются. Таким образом, актуальность статьи определена необходимостью в моделировании робототехнических систем LEGO.

Рис. 1. Окно программы Studio 2.0

У компании LEGO для автоматизированного проектирования роботов LEGO есть собственный CAD Lego Digital Designer (LDD), распространяющийся бесплатно. LDD — это огромный «сундук» с сотнями деталей LEGO в одном месте, возможность собирать модели из тех деталей, которых просто не хватает или так и не получилось приобрести [1]. Возможности данного CAD мы рассматривали в другой статье [2]. Объектом изучения данной статьи будет бесплатный CAD Studio 2.0 интернет-платформы «BrickLink» [3].

Studio 2.0 представляет из себя мощный инструментарий дающий возможность собрать модель, проверить её на стабильность (прочность), сделать pdf инструкцию для сборки, а также подготовить фотореалистичный рендер конструкции или даже анимацию процесса сборки. Программа умеет экспортировать модель в формате ldr, понимающие другие редакторы (Lego Digital Designer, LDraw и другие) ну и импортировать соответственно. Интерфейс можно условно разделить на четыре части. Верхняя часть представляет из себя три панели:

  1. классическое горизонтальное меню приложения, где есть инструменты работы с файлом, с настройками, отображением и т. д.;
  2. панель с важными инструментами;
  3. панель открытых моделей для быстрого переключения между моделями.

Наибольший интерес представляет панель с основными инструментами: набор инструментов выделения (select) — это список инструментов с различными вариантами выделения (обычный, по цвету, по типу, по цвету и типу, по соединению, инвертировать выделение); поворот (hinge) — инструмент для поворота деталей на нужный угол по нужной оси вращения; клонирование (clone) — создание копии выделенной детали; скрытие (hide) — отключение отображения деталей; присоединения (connect) — инструмент, который подсказывает какую часть и куда можно сцепить; коллизии (collision) — инструмент включения или выключения коллизии, который помогает в случаях, когда на реальной модели робота можно сцепить конструкцию из-за некоторого изгиба или люфта деталей, а при трёхмерном построении это не предусмотрено; сцепка (snap) — включение или выключение сцепки деталей; сетка (grid) — варианты сетки, на которой строится модель; рендер (render) — инструмент создания фотореалистичной картинки; стабильности (stability) — инструмент, благодаря котором можно увидеть слабые стороны конструкции в плане прочности (рис. 2); инструкция (instruction) — инструмент создания pdf инструкции; инструменты интернет-платформы «BrickLink» — это доступ к своему аккаунту и «My Studio».

Рис. 2. Отображение стабильности (прочности)

«My Studio» представляет из себя некоторое облако с выгруженными туда своими работами, где всегда их там можно будет найти. Свои работы можно представить на «Studio Gallery», где возможно скачать файл модели, если автор готов им делиться, покрутить её в 3D или запустить пошаговую сборку в 3D.

Благодаря инструменту рендера фотореалистичного изображения (render) модели можно с помощью трёх разных режимов подготовить качественные изображения модели робота в разных ракурсах, в разных степенях проработанности и даже создание анимации пошаговой сборки.

Рис. 3. Изображение после рендера в режиме POV-RAY

В левой части интерфейса программы находится панель с деталями и необходимые инструменты для удобного поиска нужных (фильтры по категориям, поиск). Неприятный момент при поиске деталей заключается в том, что детали все окрашены в один цвет. Это создаёт некоторые сложности при поиске в большом листе деталей.

В правой части располагается панели «Color pallete» и «Step list» Панель «Color pallete» даёт возможность установить любой цвет детали. Панель «Step list» отображает пронумерованный список шагов, где каждый шаг хранит в себе все необходимые детали или даже целую подмодель. В результате эти шаги образуют пошаговую инструкцию.

Последняя часть — это рабочее пространство, область интерфейса, где пользователь строит модель. Тут доступны дополнительные возможности. Например, возможно добавлять окна просмотра (viewport), чтобы видеть модели с разных ракурсов. Кроме того, есть информация о полном названии выделенной детали, номер детали с ссылкой на магазин «BrickLink», кнопки для фильтрации в панели деталей, подходящих для выделенной детали или альтернативных, а также кнопка, которая позволяет скопировать и отзеркалить выделенное.

Отдельно остановимся на инструменте создания инструкций (рис. 4). Это довольно функциональный и понятный инструментарий. Здесь пользователь может изменить шаги и подготовить вёрстку pdf-документа, например: выбрать формат листа, поменять ракурс на каждом отдельном шаге, изменить масштаб, создавать листы (например, титульный лист, лист с деталями и т. д.) и многое другое. Файл модели имеет формат расширения io, где все изменения, происходящие над инструкцией, всегда сохраняются, а если была допущена какая-то ошибка, то можно всегда отредактировать.

Рис. 4. Интерфейс работы с инструкцией

Подытоживая обзор CAD Studio 2.0, конечно, кроме плюсов, заключающихся в сильном функционале есть некоторые минусы. Например, неудобный поиск деталей из-за единого цвета в панели деталей, некоторые баги в сцеплении деталей друг с другом, но критических багов или недоработок, из-за которых нельзя было бы работать — нет. В заключение отметим, что интерфейс не переведён на русский язык, а это дополнительно создаёт проблемы в освоении и так непростых инструментах этого CAD. Программа вышла в свет с июля 2018 года и по сравнению с Lego Digital Designer постоянно обновляется: решаются проблемы, баги, проводится оптимизация, реализуется новый функционал. Знакомить детей с моделированием LEGO роботов, конечно, стоит с LDD, в котором интуитивно понятный интерфейс, простой функционал. Использовать Studio 2.0 следует преподавателям робототехники однозначно в силу его больших функциональных возможностей, которые упрощают работу, а также из-за мощнейшей работы по созданию pdf инструкций, необходимых для новичков в робототехнике. Использование детьми Studio 2.0 следует, если они хорошо изучили LDD и построение трёхмерных моделей у них не вызывает особых сложностей, а также готовы сами приступить к созданию инструкций к своим разработкам, с которыми они готовы поделиться.

Литература:

  1. Lego Digital Designer для всех [Электронный ресурс] / Inoschool.ru. — URL: http://inoschool.ru/novosti/item/62-bricker-ldd-lego-digital-designer-dlya-vsekh.
  2. Антипов Д. Н. Трёхмерное моделирование Lego роботов в Lego Digital Designer // Молодой ученый. — 2019. — № 27. — С. 235–238. — URL: https://moluch.ru/archive/265/61340/.
  3. Studio 2.0 [Электронный ресурс] / «BrickLink». — URL: https://studio.bricklink.com/v2/build/studio.page.
Основные термины (генерируются автоматически): LEGO, CAD, LDD, модель, POV-RAY, выделенная деталь, образовательная робототехника, панель деталей, пошаговая сборка, файл модели.


Похожие статьи

Трёхмерное моделирование Lego-роботов в Lego Digital Designer

В статье рассматривается возможность автоматизированного проектирования Lego-роботов в Lego Digital Designer для использования в образовательной робототехнике. Робототехника в образовании на сегодняшний день это инструмент инженерного образования школьников.

Легоконструирование как составная часть робототехники

В статье рассмотрены понятие робототехники, история конструктора «LEGO», разнообразие наборов конструктора, описаны этапы сборки определенной модели, приведены результаты анкетирования.

Проект «Лего-конструирование и робототехника»...

Поэтому необходимость внедрения LEGO-конструирования и робототехники в

LEGO — одна из самых известных и распространенных ныне педагогических систем, широко

В работе по использованию LEGO -конструкторов можно выделить три направления: развитие технических.

Обзор программируемого комплекта робототехники Lego

Образовательная робототехника — сравнительно новая область, как в технике, так и в педагогической науке и занимается проблемами организации учебного процесса и внеурочной деятельности по обучению роботам. Организация процесса обучения невозможно без...

Разработка компьютерной модели процесса ротационной сборки...

Разработана компьютерная модель процесса ротационной сборки цилиндрических деталей с малыми зазорами в программном комплексе SolidWorks. Изготовлена экспериментальная установка для ротационной сборки.

Потенциал виртуальной среды в образовательной робототехнике

Отдельно выделим разработку Lego Digital Designer, с которой можно приобщить к

Рис. 1. Фотография реального робота и скриншот виртуальной модели робота в Lego

Обозначим просматриваемые возможности виртуальных сред для образовательной робототехники.

Проект «Игры LEGO DUPLO» | Статья в журнале «Вопросы...

LEGO DUPLO — это одна из самых известных педагогических систем, используется для модели реального мира и предметно-игровой среды

Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют детям в конце занятия...

Возможности использования конструктора LEGO в учебном...

Во многих регионах России образовательная робототехника успешно развивается на

Для организации занятий школьников в области робототехники на рынке предлагается много

После уроков учителя информатики и ученики 10-х классов собирали ЛЕГО модели...

Лего-конструирование как средство развития творческого...

LEGO Dasta или LEGO Sistem. Данные конструкторы предназначены для детей с четырех лет и

Например, уменьшается размер деталей, что способствует развитию мелкой моторики рук, а это

Лего-конструирование и образовательная робототехника – это новая педагогическая...

Проект «Робототехника в ДОУ с конструктором HUNA-робот»

– практический (сборка моделей)

Поэтому необходимость внедрения LEGO-конструирования и робототехники в

В статье рассматривается возможность автоматизированного проектирования Lego-роботов в Lego Digital Designer для использования в образовательной...

Похожие статьи

Трёхмерное моделирование Lego-роботов в Lego Digital Designer

В статье рассматривается возможность автоматизированного проектирования Lego-роботов в Lego Digital Designer для использования в образовательной робототехнике. Робототехника в образовании на сегодняшний день это инструмент инженерного образования школьников.

Легоконструирование как составная часть робототехники

В статье рассмотрены понятие робототехники, история конструктора «LEGO», разнообразие наборов конструктора, описаны этапы сборки определенной модели, приведены результаты анкетирования.

Проект «Лего-конструирование и робототехника»...

Поэтому необходимость внедрения LEGO-конструирования и робототехники в

LEGO — одна из самых известных и распространенных ныне педагогических систем, широко

В работе по использованию LEGO -конструкторов можно выделить три направления: развитие технических.

Обзор программируемого комплекта робототехники Lego

Образовательная робототехника — сравнительно новая область, как в технике, так и в педагогической науке и занимается проблемами организации учебного процесса и внеурочной деятельности по обучению роботам. Организация процесса обучения невозможно без...

Разработка компьютерной модели процесса ротационной сборки...

Разработана компьютерная модель процесса ротационной сборки цилиндрических деталей с малыми зазорами в программном комплексе SolidWorks. Изготовлена экспериментальная установка для ротационной сборки.

Потенциал виртуальной среды в образовательной робототехнике

Отдельно выделим разработку Lego Digital Designer, с которой можно приобщить к

Рис. 1. Фотография реального робота и скриншот виртуальной модели робота в Lego

Обозначим просматриваемые возможности виртуальных сред для образовательной робототехники.

Проект «Игры LEGO DUPLO» | Статья в журнале «Вопросы...

LEGO DUPLO — это одна из самых известных педагогических систем, используется для модели реального мира и предметно-игровой среды

Простота в построении модели в сочетании с большими конструктивными возможностями конструктора позволяют детям в конце занятия...

Возможности использования конструктора LEGO в учебном...

Во многих регионах России образовательная робототехника успешно развивается на

Для организации занятий школьников в области робототехники на рынке предлагается много

После уроков учителя информатики и ученики 10-х классов собирали ЛЕГО модели...

Лего-конструирование как средство развития творческого...

LEGO Dasta или LEGO Sistem. Данные конструкторы предназначены для детей с четырех лет и

Например, уменьшается размер деталей, что способствует развитию мелкой моторики рук, а это

Лего-конструирование и образовательная робототехника – это новая педагогическая...

Проект «Робототехника в ДОУ с конструктором HUNA-робот»

– практический (сборка моделей)

Поэтому необходимость внедрения LEGO-конструирования и робототехники в

В статье рассматривается возможность автоматизированного проектирования Lego-роботов в Lego Digital Designer для использования в образовательной...

Задать вопрос