Датчики и моторы LEGO SPIKE Prime: что умеют и как их программировать

В наборе SPIKE Prime 45678 три датчика и три мотора, а гироскоп с акселерометром встроены прямо в хаб. Рассказываем, что измеряет каждое устройство, где его пределы и с какими задачами его удобно вводить на уроках.

· 7 мин чтения · LEGObot
Коротко
  • В наборе 45678: хаб, большой мотор, два средних мотора, датчики цвета, расстояния и силы — по одному.
  • Гироскоп и акселерометр встроены в хаб, поэтому отдельный датчик поворота не нужен.
  • Шесть портов хаба (A–F) универсальные: мотор или датчик можно подключить к любому.
  • Каждый мотор — ещё и датчик угла: 360 отсчётов на оборот, точность около ±3°.

Что входит в набор

Моторы и датчики SPIKE Prime подключаются одинаковым разъёмом, а хаб сам определяет, что к нему подключено.

УстройствоВ набореЧто измеряетПределы
Хаб1Наклон, поворот, встряхивание, нажатие кнопок6 портов, матрица 5×5, динамик, Bluetooth, аккумулятор
Большой мотор1Скорость и угол поворота вала360 отсчётов на оборот
Средний мотор2Скорость и угол поворота вала360 отсчётов на оборот
Датчик цвета18 цветов, отражённый свет, RGBЛучше всего — 16 мм до поверхности
Датчик расстояния1Расстояние ультразвуком5–200 см
Датчик силы1Касание и силу нажатияДо 10 Н, шаг 0,1 Н

Хаб: гироскоп и акселерометр

В хабе стоят трёхосевой гироскоп и трёхосевой акселерометр. Вместе они дают три угла: тангаж (наклон вперёд-назад), крен (наклон вбок) и рыскание (поворот вокруг вертикальной оси). Для робота-тележки главный из них — рыскание: по нему делают точные повороты.

Хаб также понимает, какой стороной он лежит, и распознаёт жесты: постукивание, встряхивание, свободное падение. Это удобный способ запустить программу без кнопки — например, стукнуть по хабу, чтобы робот поехал.

Перед каждым поворотом сбрасывайте угол рыскания в ноль и поворачивайте, пока он не дойдёт до нужного значения. Если считать углы от старта программы, ошибка накапливается, и к концу трассы робот смотрит не туда.

Моторы

В наборе один большой и два средних мотора. Оба типа измеряют скорость и положение вала: 360 отсчётов на оборот, точность не хуже ±3°. Положение можно считать от метки на корпусе мотора или от любой выбранной точки.

Обычно два средних мотора ставят на колёса тележки, а большой — на захват, ковш или подъёмник. Одинаковые моторы на колёсах помогают роботу ехать прямо.

Мотор можно использовать и как датчик: если повернуть вал рукой, хаб узнает угол. Из среднего мотора с рычагом получается ручка управления или «руль» для второго робота.

Чтобы робот проехал нужное расстояние, переведите сантиметры в градусы. Один оборот колеса — это его окружность: π × диаметр. Для колеса диаметром 56 мм это около 17,6 см, значит, на 50 см нужно 50 ÷ 17,6 × 360 ≈ 1023°.

Датчик цвета

Датчик различает 8 цветов, измеряет отражённый свет от 0 до 100 % и может отдавать отдельные значения красного, зелёного и синего. Лучше всего он работает примерно в 16 мм от поверхности и опрашивается 100 раз в секунду.

Для езды по линии используйте отражённый свет, а не режим цвета. Режим цвета выдаёт «чёрный» или «белый», и робот движется рывками. Отражённый свет меняется плавно, и с ним работает пропорциональный регулятор.

В Python доступны ещё два режима: яркость окружающего света и управление каждым из трёх светодиодов датчика по отдельности.

Датчик расстояния

Датчик измеряет расстояние ультразвуком — от 5 до 200 см. Для близких предметов есть быстрый режим на 5–30 см. Вокруг «глаз» датчика четыре светящихся сегмента; в Python каждым можно управлять отдельно, и ученики любят рисовать роботу «брови».

Звук хуже отражается от мягких и наклонных поверхностей: шторы, поролона, стенки под углом. Если робот не видит препятствие, сначала проверьте материал, а потом программу.

Датчик силы

Это кнопка, которая знает, насколько сильно её нажали. Первые 2 мм хода датчик работает как касание — нажат или нет. Дальше, до 8 мм хода, он измеряет силу от 2,5 до 10 Н с шагом 0,1 Н. Значение можно получать в ньютонах или в процентах, где 100 % — это 10 Н.

Применений больше, чем кажется: бампер, после удара о который робот отъезжает; кнопка старта; простые весы. Груз массой 1 кг давит с силой около 10 Н, так что датчиком можно сравнивать предметы от четверти килограмма до килограмма с точностью около ±0,65 Н.

Как программировать датчики

В приложении LEGO Education SPIKE есть блоки на основе Scratch и Python, а также веб-версия для браузера. С любым датчиком работают тремя способами: ждут события, выбирают действие по условию или берут значение и используют его в расчёте.

ЗадачаУстройствоПриём
Остановиться у стеныДатчик расстоянияЕхать, пока расстояние больше 10 см
Ехать по линииДатчик цветаПоворот пропорционален разнице между отражённым светом и порогом
Повернуть ровно на 90°Гироскоп хабаСбросить рыскание и поворачивать, пока угол меньше 90°
Проехать 50 смЭнкодеры моторовПересчитать сантиметры в градусы по диаметру колеса
Старт по нажатиюДатчик силыЖдать, пока датчик нажат

Про сроки поддержки приложения и что ставить на компьютеры кабинета — в статье о программах для EV3 и SPIKE Prime.

Задачи для уроков

УстройствоЗадача для учеников
Датчик цветаСортировщик: робот раскладывает кубики разного цвета в разные стороны
Датчик расстоянияПарктроник: чем ближе препятствие, тем чаще звуковой сигнал
Датчик силыВесы: сравнить предметы по силе нажатия и вывести результат на матрицу
ГироскопКвадрат: робот проезжает квадрат и возвращается в точку старта
ЭнкодерПульт: средний мотор с рычагом управляет скоростью второго мотора

Каждой из этих тем в курсе «Инженерное бюро ПРАЙМ» посвящено отдельное занятие: датчик цвета, датчик расстояния, датчик силы, гироскоп хаба, энкодеры моторов и движение по линии.

Готовые материалы

Готовые уроки и модели для SPIKE Prime:

Вопросы и ответы

Есть ли в SPIKE Prime гироскоп?

Да, он встроен в хаб вместе с акселерометром. Отдельного датчика-гироскопа, как в EV3, в наборе нет, и он не нужен.

Какие датчики входят в набор 45678?

Датчик цвета, датчик расстояния и датчик силы — по одному. Плюс хаб с гироскопом и акселерометром, один большой и два средних мотора.

Подойдут ли датчики EV3 к хабу SPIKE?

Нет. У EV3 и SPIKE разные разъёмы, поэтому датчики и моторы одной системы к другой напрямую не подключаются.

Можно ли программировать датчики на Python?

Да, в том же приложении SPIKE. Часть возможностей есть только в Python: например, яркость окружающего света и отдельное управление светодиодами датчиков.

Что будет с SPIKE Prime после 2026 года?

Продажи набора завершились 30 июня 2026 года. Приложение будет получать исправления до 30 июня 2031 года, а потом останется доступным без обновлений. Подробнее — в статье о программах для EV3 и SPIKE Prime.

Уроки по SPIKE Prime — уже готовы

Курс «Инженерное бюро ПРАЙМ» на 72 часа с занятиями по каждому датчику и 272 модели с инструкциями. Материалы приходят на почту сразу после оплаты.

Новые бесплатные материалы — на почту
Присылаем новые бесплатные уроки и инструкции по мере выхода. Без спама — отписаться можно в один клик.
Нажимая «Подписаться», вы соглашаетесь с политикой обработки персональных данных.
Made on
Tilda