LEGO EV3神話生物DNA掃描儀開源

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資料介紹

描述

從為今年的科學項目制作原創作品的意愿開始，我們齊心協力，對現有的LEGO Mindostorms 機器人 MR.B3AM進行了審查設計。與該設計不同，盡管我們的 LEGO EV3 DNA 掃描儀所做的不僅僅是“咀嚼”一塊單色磚來說明它的長度，我們的掃描一系列 8 2×2 磚，可以是紅色、綠色、藍色和黃色，將這個序列與如果序列與神話生物的序列匹配，則返回內部數據庫并報告。一個項目怎么樣！

我們試圖解決什么

基本思想非常簡單。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 8 種顏色，其中包括藍色、綠色、黃色和紅色。我們為每個組合分配了一種顏色：

AT - 藍色
助教 - 綠色
CG - 黃色
GC - 紅色

由于我們無法構建太長的序列，我們決定將自己限制在 8 個 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

我兒子認為它們都是神話生物，他想出了 10 個序列：

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

每種顏色都與一個數字相關聯，當需要將信息存儲在變量中時，該數字非常方便。當時的序列是：

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

構建機器人

現在我們有了我們的樣品，我們必須構建機器人并在此過程中對其進行修改，以接受比 MR.B3AM 更大的棒。不得不說，一個人可以用 1x1 和 1xN 底板制造棒，但這些和平很少發生，我們不想等待 Bricklink 運送我們需要的所有東西，更不用說花時間尋找它們了.

開口更寬更高

正如您可以從下面的照片中看到的那樣，與最初的 Mr.B3AM 設計相比，我們的設計略高，4 個齒輪間距更寬。

側面顯示了一些調整

其余部分沒有太大變化，實際上電機和 EV3 積木已按照原始說明安裝。

大部分設計保持不變

不幸的是，我們沒有記錄構建過程中所需的更改，但其他人應該不太難弄清楚。

編碼

在機械、電子和軟件之間保持適當的平衡總是很困難。在某些平臺上比其他平臺更多。遺憾的是，對于 LEGO EV3，電子方面不可用，因為該平臺并沒有真正提供任何方法來輕松擴展定制電路，我認為這是一種恥辱，尤其是在 Arduino、ESP 和 Raspberry Pi 的時代。在我們的例子中，由于構建是 MR.B3AM 的模型，因此重點肯定是代碼。

我們沒有從中獲得靈感的是 MR.B3AM 的代碼，因為我們最初認為我們知道得更好:) 我們沒有:(

程序終于在我們的 EV3 磚上

視覺平臺非常直觀，這是我兒子大部分時間都在做的事情。

在第一部分，他的任務是開發主程序，負責將 DNA 棒移動到顏色傳感器前，依次檢索 2x2 磚塊的顏色，說出顏色并顯示，存儲每種顏色在數字數組名稱樣本上，重復該過程 8 次并彈出棒。

主程序第 1 部分

第二部分要復雜得多，至少對我來說是這樣 :) 使用從第一部分收集的樣本，他應該使用我的自定義塊Find_Sample_DB它返回野獸的名稱或未找到以防序列是未知的。然后，他將輸出輸入到一個開關塊中，該開關塊播放動物的噪音并顯示它的名字。未找到任何內容時，播放錯誤并顯示未知。

主程序第 2 部分

在幕后，一系列非平凡的定制塊讓我有時后悔開始這個項目。例如，數組是一種以不尋常的方式處理的東西，我不得不花一些時間來了解如何使用它們。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”書面語言中學到的東西分塊呈現出來。

數組比較

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

DB 只是一個長文本文件，我在其中一個接一個地寫下每只野獸的編號。在 8 的倍數中，我可以從一個到另一個，這就是我所做的，因為讀取文件塊在每次讀取后將索引移動到下一個元素。

前八個 (0..7) 是獨角獸，然后是飛馬座 (8, 9)，依此類推。

因此，您打開文件并在關閉它之前，盡管最終您必須關閉它，但要對文件中的第 6 個數字說您調用讀取文件塊 6 次。

這就是File To Array所做的，因此它不會錯過第一個序列我創建了一個特殊的開關，如果指定的偏移量為 0，它什么也不做

該塊實際上期望輸入數據庫文件的名稱，一個數字 N 指示從哪里開始尋找 DNA 序列和我們收集的樣本。它返回一個數組，代表我們文件中第 N 個野獸的 DNA。

文件到數組

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

如果文件已被讀取超過其末尾，則File To Array塊將返回 0，這意味著尋找神話野獸的任務最終沒有找到。兩個紅色塊和相鄰的開關處理這種情況，如果不是我們到達文件末尾的情況，開關告訴我們我們仍然可以并且正在搜索。

第一次進入這個塊時，我們從頭開始讀取數據庫文件，我們得到第一個已知序列，恰好是獨角獸，然后我們將它與我們收集的樣本進行比較。

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 并通過在循環開始處返回來移動到下一個已知序列。

查找示例第 2 部分

當我們找到樣本時，或者如果我們在沒有匹配的情況下遍歷整個 DB 文件，我們會中斷Sample_in_DB循環。退出循環后，我們以數字方式計算匹配的序列并使用開關返回正確的 DNA 序列。例如，如果我們的變量File_Offset是 24，那么我們知道第 3 個生物是匹配的，我們返回一個字符串為 Dragon。返回一個刺痛而不是一個數值讓我兒子的事情變得更容易，所以雖然不是最好的方法，但它對我們的需求是有效的。