UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV Facultatea de Design de Produs i Mediu Departamentul Design de Produs, Mecatronic i Mediu

PROIECT LA DISCIPLINA

Sisteme pentru Automatizarea Serviciilor

Realizarea unui sistem de lovire a mingilor

LEGO Mindstorms

Student: CHIAU Rzvan-George IONESCU Andrei-Marian

Prof. coord.: Prof. dr. ing. Luciana CRISTEA

Program de studii: SMIM

Braov

Cuprins

1. Introducere .................................................................................................................................. 3

2. Scopul lucrarii ............................................................................................................................. 6

3. Realizarea unui sistem de lovire a mingilor. ............................................................................... 6

3.1Realizarea hardware ............................................................................................................... 6

3.2 Realizarea software ............................................................................................................. 12

4. Bibliografie ............................................................................................................................... 14

1. Introducere

LEGO reprezint o companie care se ocup, n principiu, cu realizarea jucriilor destinate copiilor de toate vrstele.

Pachetele LEGO sunt reprezentate de o multitudine de piese de diferite forme,

dimensiuni, culori, realizate n aa fel nct acestea s poat s fie asamblate de ctre oricine, doar cu ajutorul unor scheme.

Rolul acestor jucrii lego nu este doar de a-i distra pe cei mici, ci i de a-i ajuta s ii dezvolte imaginaia, lsndu-i pe acetia s aleag tipul de jucrie pe care doresc s o asambleze, dar i modul de realizare al acesteia. Povestea LEGO a inceput modest in atelierul lui Ole Kirk Christiansen, un tamplar sarac

din Billund, Danemarca. Acesta incepuse din 1932 sa produca mici jucarii din lemn, si chiar daca

acestea erau destul de cautate, succesul parea inca foarte indepartat. Cu ajutorul fiului sau,

Godtfred Kirk, care a inceput sa lucreze in atelier de la varsta de 12 ani, a realizat mai multe

seturi de jucarii, iar in 1934 a gasit si un nume pentru firma sa, LEGO, din danezul "leg godt",

tradus aproximativ "joaca-te bine". Coincindenta a facut ca in latina Lego sa insemne "eu

studiez" sau "eu construiesc". Viitoarea companie avea pe atunci doar sapte angajati, chiar daca

Ole Kirk gasise un motto ambitios "Doar cel mai bun este suficient de bun". In 1942 intreaga

fabrica Lego a fost distrusa intr-un incendiu, care ar fi trebuit sa fie si finalul pentru ambitiile lui

Ole Kirk. Acesta nu s-a descurajat si a continuat productia de jucarii din lemn, ajungand sa aiba

in scurt timp 40 de angajati.

In 1947, Ole Kirk si fiul sau, cautand o idee revolutionara, au descoperit cuburile din

plastic produse de compania Kiddicraft. Create in Marea Britanie de Hilarty Harry Fisher Price,

seturile se bucurau de destul de mult succes printre copii. Cei de la Lego au sesizat potentialul

ideii si in acelasi an Lego era prima comapnie daneza care achizitiona o masina pentru

producerea prin injectie a formelor de plastic. Din 1949 Lego a inceput sa produca serii de

caramizi din plastic, care se puteau imbina pentru a construi diverse forme. Fabricate din acetat

de celuloza, respectau traditia cuburilor din lemn, dar de aceasta data se putea monta in structuri

mai solide, pastrand forma rectangulara. Piesele puteau fi unite, suficient de bine pentru a fi

stabile, dar si suficient de usor pentru a fi demontate. Aceste prime seturi au fost vandute

exclusiv in Danemarca si reprezinta inceputurile industriei Lego de astazi, dar isi pierdeau usor

culoarea si nu erau destul de stabile. Ideea de a folosi plasticul in productia de jucarii nu a fost

prea bine primita de public si magazine, multe din comenzi fiind returnate, iar vanzarile au fost

foarte slabe cel putin la inceput. Se credea ca niste jucarii din plastic nu vor putea niciodata

inlocui clasicele jucarii din lemn. In 1954 Godtfred a devenit director adjunct al Grupului Lego,

care a inteles ca este nevoid de schimbari majore. El a avut ideea seturilor tematice, a adus noi

schimbari in fabricatie - piesele au devenit mai stabile, mai versatile, se puteau face noi

combinatii - iar forma actuala a pieselor a fost introdusa pe piata din 1958. Numele :"Caramizi

LEGO", iar numele companiei a fost inregistrata ca marca. Exporturile incepusera din 1955 in

Suedia, intre care si "LEGO System of Play", compus din 28 de seturi si, in premiera, opt

vehicule. Prima sucursala de vanzari a fost deschisa in 1956 in Germania, iar un an mai tarziu

Godtfred Kirk Christiansen devenea presedintele companiei. Era si momentul schimbarii. Chiar

daca in acelasi an Godtfred isi pierduse tatal, fondatorul unei firme modeste care se anunta ca un

viitor imperiu al jucariilor, a preferat sa continue. In 1959 se infiinteaza departamentul LEGO

Futura, pe atunci avand doar cinci angajati, care realizau proiectele pentru seturile care urmau sa

fie produse si lansate. Chiar daca si in prezent compania pastreaza cel mai desavarsit secret

asupra acestui departament, se pare ca realizarea unui set poate dura chiar cativa ani, lucrandu-se

la mai multe in paralele. Necazurile nu au ocolit insa compania, chiar daca ritmul de crestere se

accelerase. In 1960 depozitul in care se gaseau toate jucariile din lemn marca Lego, multe

adevarate piese de colectie, a ars din temelii (al doilea incendiu de proportii in doar 18 ani). A

fost si momentul in care s-a renuntat definitiv la productia jucariilor din lemn, fiind realizate doar

jucarii din plastic. In acel moment 450 de oameni lucrau in compania LEGO. Doar un an mai

tarziu LEGO lanseaza in seturi rotile, o adevarata revolutie, existand deja 50 de seturi si 15

vehicule. In afara seturilor erau vandute si pachete cu piese diverse, disparate, pentru a completa

sau dezvolta jucariile existente. Piesele mici erau usor de pierdut, asa ca nu au lipsit clientii. In

Canada au inceput sa fie vandute seturi LEGO de catre Samsonite, intelegere care va ramane in

vigoare pana in 1988. Datorita dezvoltarii companiei in 1962 a fost construit un mic aeroport

particular in Billund si a fost cumparat primul avion, pentru a facilita exporturile si transportul.

Era momentul nasterii LEGO Airways. Cum acetatul de celuloza se dovedise un material

prea putin rezistent, din 1963 conducerea LEGO decide folosirea plasticului ABS, un material

special, foarte rezistent, care era deja folosit in industria auto si chiar in industria de constructii.

Un plastic foarte dur, ABS era non-toxic, rezistent la caldura si majoritatea acizilor

organici sau anorganici si grasimi. Din 1964 seturile lansate sunt insotite si de un pliant cu

instructiuni pentru constructie, iar unele seturi mai pretentioase sunt in prealabil testate. Seturile

LEGO de trenulete sunt lansate in 1966, avand un motor de 4,5 volti, sine de tren, vagoane,

casute si multe alte accesorii. Deja oferta ajunsese la 57 de seturi si 25 vehicule, iar pana in 1967

se vor vinde peste 18 milioane de seturi LEGO in intreaga lume. Pentru a cuceri si piata

reprezentata de copiii mai mici, pentru care piesele adesea minuscule puteau fi periculoase, se

proiecteaza seria DUPLO, cu piese de opt ori mai mari decat piesele LEGO originale. DUPLO

va intra pe piata doi ani mai tarziu. Pe 7 iunie 1968 s-a deschis in Billund Parcul LEGOLAND,

iar in primul an peste 625.000 de oameni l-au vizitat. Principala problema a seturilor LEGO si

mai ales a vehiculelor era pretul destul de ridicat, asa ca din 1970 sunt lansate pe piata mici

vehicule, la preturi reduse : camioane, masini de politie, de pompieri, etc. Succesul este imediat.

Din anul urmator sunt produse si jucarii LEGO pentru fetite - case de papusi cu mobilier

si accesorii - care s-au bucurat de mai putin succes. Din 1972 este schimbata sigla firmei, fiind

adoptata cea folosita si astazi. Figurinele de mari dimensiuni sunt pentru prima data lansate in

1974, dar nu vor avea niciodata celebritatea mini-figurinelor. Setul cu numarul 200 (LEGO

Family) a fost cel mai bine vandut set din istoria companiei, incluzand mini-figurine - mama,

tatal, fiica, fiul si bunica - fiind foarte apreciat atat de baieti cat si de fetite. In seturi incep sa fie

folosite, pornind de aici, mini-figurine fara chipurile desenate ale modelelor de astazi si fara ca

membrele sa poata fi miscate. Vor fi introduse in seturi pana in 1978. Primul set dedicat celor

care doreau modele mai complicate, mai tehnice, este lansat in 1975, sub denumirea de "Expert

Series" (Technix in Europa). Erau modele mult mai complexe, inclusiv cu motorase, si se puteau

construi masini, vapoare, avioane, dar erau destinate copiilor mai mari. Acest gen de seturi vor fi

cautate de acestia, dar vor ramane mereu doar un segment al vanzarilor. In paralel se lanseaza

noile seturi DUPLO cu elemente noi - usi, ferestre - si figurine fara membre. Din 1975 Kjeld

Kirk Kristiansen incepe sa lucreze ca manager al LEGO. Noua revolutie, care va schimba radical

lumea LEGO, are loc in 1978, cand in locul figurinelor destul de anoste sunt lansate mini-

figurinele. Cu membre mobile si chipuri pictate in fabrica, acestea aveau diferite roluri - politisti,

medici, eroi - fiind inclusi in seturile tematice. Dimensiunile reduse faceau ca un cumparator sa

poate construi orase intregi pe un spatiu redus. Figurile personajelor, in general zambind, vor fi

standard pret de multi ani, pana la schimbarea in expresii mai complexe. Nebunia cuceririi

Spatiului nu putea sa ii lase indiferenti pe cei de la LEGO, care in 1979 lanseaza si primul set

LEGO Spatiu, un succes enorm in intreaga lume. In paralel apare si FABULAND, destinat

copiilor mai mici, cu personaje cu capete de animale si cladiri mai mari, care a iesit din productie

un deceniu mai tarziu. O incercare de a atrage fetitele cu seturile SCALA - bijuterii care puteau fi

construite din piese LEGO - este un esec. Pentru prescolari si scolari se lanseaza in 1982 seturile

DUPLO Mozaic si Technic I, iar pe 13 august compania sarbatorea 50 de ani de la infiintare,

eveniment marcat si de publicarea unui volum cu istoria firmei. Se deschide si o fabrica LEGO

in Jutland special pentru rotile vehiculelor. Pentru bebelusi se lanseaza seturile DUPLO Baby, cu

jucarii mari si figurine cu membre mobile. Dupa succesul inregistrat de seturile tematice

inspirate de cucerirea spatiului, LEGO a lansat in acelasi an si seturile medievale, cu castele,

cavaleri, cai, haiduci si arme de epoca (intre care si Robin Hood). Din aprilie 1985 a fost anuntat

si Premiul LEGO, in valoare de 750.000 coroane daneze (aproximativ 110.000 dolari), care urma

sa fie decernat anual celor care faceau eforturi deosebite pentru copii. Valoarea premiului va

creste in 1989 la 150.000 dolari. Compania se extinde, deschizand o sucursala - LEGO Korea

Co., Ltd in Coreea si avand peste 5000 de angajati. In anul urmator se lanseaza seturi de roboti,

din seria Technics, care puteau fi controlati cu o telecomanda, iar LEGO Publishing, o divizie a

LEGO Futura, publica in Europa noua carti si 19 filme de scurt metraj pentru copii. In 1987 sunt

puse in vanzare galetuse continand piese LEGO si DUPLO, o idee care a prins foarte bine.

Povestea continua si in 1989 sunt lansate 11 seturi noi din seria Pirates, cu insule, cetati,

comori, barci si corabii, un univers care a fascinat si a crescut aproape imediat vanzarile

companiei in intreaga lume. Pana la inceputul anilor '90 LEGo era deja in primele zece companii

producatoare de jucarii din intreaga lume. Compania ajunge si in Cartea Recordurilor in 1992,

dupa ce este construit un tren LEGo in lungime de 545 de metri si un castel LEGO, de 4.45 metri

pe 5.22 metri. Creatorul uriasului imperiu LEGO, Godtfred Kirk Christiansen, a murit pe 13 iulie

1995, dar lasa in urma sa o legenda si o marca celebra, care juca un rol major pe piata mondiala a

jucariilor. La cateva luni dupa trecerea sa in nefiinta compania va lansa si ultimul proiect

supervizat de acesta, seria Wild West, in care principala caracteristica inedita era ca pentru prima

oara minifigurinele aveau si nasuri. Ulterior compania se va implica si in productia de jocuri

video si soft educational, va contribui cu sume importante la actiuni caritabile in folosul copiilor

din intreaga lume si va continua sa lanseze seturi tematice, precum si reeditari ale vechilor

succese. In prezent piesele LEGO sunt produse in fabrici din intreaga lume:Danemarca, Elvetia,

SUA, Coreea de Sud, Cehia. Productia anuala este, potrivit estimarilor, de 20 miliarde de piese,

in medie 600 de piese pe secunda. Pentru a veni in intampinarea gusturilor mereu schimbatoare

ale clientilor, LEGO a lansat noi seturi tematice, inspirate din filme, carti si benzi desenate,

precum Batman, Harry Potter, Spiderman, etc. Fenomentul LEGO a insemnat si pasiunea fanilor

de a recrea scene celebre - istorice, biblice etc - cu ajutorul pieselor sau, mai ales in ultimul timp,

sa realizeze scurte filmulete in care pisele sunt folosite pentru decoruri, iar figurinele pentru

personaje. Acestea poarta numele de "filme LEGO", "Filme Caramida" sau "Cinema LEGO".

LEGO a incercat in trecut sa vina in intampinarea acestor artisti prin lansarea unor seturi numite

"LEGO Studios" (acum productia a incetat) in care pasionatii gaseau o camera-web, soft pentru a

inregistra filmul pe un computer, figurine. Din cauza slabei calitati a camerei ideea nu a avut

succes. Au fost recreate muzee, orase, cladiri celebre, opere de arta, de la capodoperele marilor

maestri la arta contemporana. Piesele LEGO au fost folosite pentru originale proteste sau pentru

opere impresionante, de cativa metri inaltime, pentru care a fost nevoie de sute de mii de piese.

Succesul imens inregistrat de LEGO in toata lumea a fost explicat in primul rand prin

versabilitatea pieselor. Un set LEGO din anii '70 poate fi combinat cu unul din 2000, totul

depinzand doar de gustul constructorului. Numarul si variatia enorma a modelelor ofera practic

un numar nelimitat de combinatii, iar unii pasionati au folosit si Internetul pentru a face schimb

de idei si proiecte, comunitatea virtuala a fanilor fiind deosebit de activa in intreaga lume.

In continuare, LEGO, creaza o serie de workshop-uri pentru dezvoltare de noi produse,

diverse concursuri pe categorii de varsta, incercand sa implementeze aceste lucruri in institutiile

de invatamant.

2. Scopul lucrarii

Sistemul de verificare mingi are rolul de a lovi cu o anumita putere si viteza mingia, si a

o arunca la o anumita distanta de locul de unde este lovita.

Pentru o mai buna acuratete de lovire a sistemului lego, este de preferat ca mingia ce

urmeaza a fi lovita sa aiba diametrul de minim 35mm diametru.

Platforma lego are o inaltime de 10mm de la sol, iar tija care intra in contact cu mingia

este amplasata la o inaltime de aproximativ 20mm fata de sol. Mingia avand diametrul de

minim35mm, aceasta va fi lovita intr-un punct aflat la o inaltime de aproximativ din inaltimea

totala a mingiei, ceea ce va face ca aceasta sa se deplaseze la sol, facand contact aproape

permanent cu acesta. In cazul in care mingia are un diametru mai mic de 34mm, este posibil ca

tija sa treaca pe deasupra ei, iar in cazul in care aceasta este prea mare, exista riscul ca tija sa o

loveasca prea jos si sa o ridice de la sol, astfel, distanta la care poate ajunge aceasta poate fi mai

mica.

3. Realizarea unui sistem de lovire a mingilor.

Proiectul ce urmeaza a fi prezentat a fost realizat cu un set LEGO Mindstorms NXT.

Proiectul a fost luat de pe un site de specialitate si adaptat in functie de piesele de care s-a

dispus din setul LEGO, avut la dispozitie.

Structura este formata in totalitate din elemente lego. Sistemul este controlat de un driver,

iar elementele mobile sunt puse in muscare de motoare electrice.

3.1Realizarea hardware

In cele ce urmeaza vor fi prezentate niste imagini cu pasii ce trebuie urmati in vederea

realizarii acestui proiect.

M3

Cablurile care vor face legatura intre cele doua motoare si controller vor fi de marime

medie (35cm).

La controller-ul NTX, motoarele se vor lega la porturile B, respective C.

Cel de-al treilea motor se va lega la portul A, iar firul va trece prin locasul special realizat

in structura de baza dupa cum se poate observa in figura de mai sus notate cu M3.

Pentru senzor se va folosi un cablu scurt (20cm), iar acestea se va lega la controller la

portul 4. Senzorul folosit este unul tactil, care are rolul de a comanda lovirea mingii.

In ultima imagine prezentata se poate observa structura de final a acestui poiect.

3.2 Realizarea software

Programul realizat pentru functionarea acestui proiect este unul destul de simplu.

A fost realizat in software-ul special dezvoltat pentru aceste tipuri de proiecte, LEGO

Mindstorms NTX.

Fig.1

Prima pictograma folosita in cadrul programului software reprezinta un sensor tactil.

Acesta se regaseste pe panoul de comanda al sistemului creat. Acesta este legat la portul 4 al

controller-ului, si va incepe actionarea sistemului atunci cand va fi apasat, retragand tija la 120.

Cel de-al doilea bloc, MOVE, din partea de sus, pictograma fiind reprezentata de doua

roti dintate, are rolul de a pune in miscare tija. Aceasta este setata sa se retraga, timp de 2

secunde, cu o putere de 30%, ceea ce reprezinta viteza de deplasare a acesteia. Porturile la care

este legat sunt B si C.

Cea de-a treia pictograma reprezinta senzorul de rotatie, reprezentat de o sageata

semirotunda pe fond galben. Se leaga la portul B al controller-ului si are rolul de a reseta

sistemul dupa incheierea procesului de povire.

Ultima pictograma de pe randul de sus reprezinta tot o pictograma de miscare (MOVE),

si are rolul de a actiona bratul tijei, lovind mingia. Viteza de rotatie este setata la maxim, si va

actiona in 0.7 sec.

Pictograma portocalie de pe randul de jos, reprezinta timpul de asteptare pana ce mingia

va fi lovita, avand o cursa a bratului de 120.

Ultima pictograma de pe cel de-al doilea rand, MOVE, are rolul de a actiona cel de-al

doilea motor, cel care retrage bratul dup ace a lovit mingia, cu o viteza maxima, intr-un timp de

0.5 sec. Acesta se leaga la portul A al controller-lui.

Valorile inscrise in fig.1 sus sunt optionale. Acestea se pot inlocui alte valori.

Proiectul a fost realizat in scop didactic. Nu poate fi folosit pentru realizarea unor actiuni

coplexe.

4. Bibliografie

1. http://shop.legoeducation.com/gb/product/lego-mindstorms-education-ev3-full-

classroom-pack-30-students-ev004-206/ sigla LEGO

2. http://ukasteritory.blogspot.ro/2010/09/cum-aparut-lego.html istoria lego