Конструируем роботов на LEGO® MINDSTORMS® Education EV 3. Домашний кассир

В. В. Тарапата
КОНСТРУИРУЕМ
РОБОТОВ

MINDSTORMS
Education EV3
LEGO

Домашний
кассир

2-е издание,
электронное

Лаборатория знаний
Москва
2022

УДК 373.167
ББК 32.97
Т19

С е р и я о с н о в а н а в 2016 г.
Ведущие редакторы серии Т. Г. Хохлова, Ю. А. Серова
Тарапата В. В.
Т19
Конструируем
роботов
на
LEGO

R
○
MINDSTORMS

R
○

Education
EV3.
Домашний
кассир
/
В. В. Тарапата. —
2-е изд., электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2022. —
82 с. — (РОБОФИШКИ). — Систем.
требования:
Adobe
Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул. экрана. — Текст :
электронный.
ISBN 978-5-00101-969-5
Стать гениальным изобретателем легко! Серия книг «РОБО-
ФИШКИ» поможет вам создавать роботов, учиться и играть
вместе с ними.
С помощью деталей конструктора LEGO

R
○ MINDSTORMS

R
○

Education EV3 вы сможете собрать робота, который поможет
подсчитать твои денежные сбережения и разложить по номиналу
имеющиеся у тебя банкноты на карманные расходы или особые
подарки родственникам и друзьям.
Для
технического
творчества
в
школе
и
дома,
а
также
на занятиях в робототехнических кружках.
УДК 373.167
ББК 32.97

Деривативное издание на основе печатного аналога: Конструируем 
роботов на LEGO

R
○ MINDSTORMS

R
○ Education EV3. Домашний

кассир
/
В. В. Тарапата. — М.
:
Лаборатория
знаний,
2018. — 79 с. : ил. — (РОБОФИШКИ). — ISBN 978-5-00101-101-9.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать
от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации

ISBN 978-5-00101-969-5
© Лаборатория знаний, 2018

Здравствуйте! 

Издание, которое вы держите сейчас в руках, — это не просто описание 
и практическое руководство по выполнению конкретного увлекательно-
го проекта по робототехнике. И то, что в результате вы самостоятельно 
сумеете собрать своими руками настоящее работающее устройство, — 
конечно, победа и успех!
Но главное — вы поймёте, что такие ценные качества характера, 
как терпение, аккуратность, настойчивость и творческая мысль, прояв-
ленные при работе над проектом, останутся с вами навсегда, помогут 
уверенно создавать своё будущее, стать реально успешным человеком, 
независимо от того, с какой профессией свяжете жизнь.
Создавать будущее — сложная и ответственная задача. Каждый день 
становится открытием, если он приносит новые знания, которые затем 
могут быть превращены в проекты. Особенно это важно для тех, кто 
выбрал дорогу инженера и технического специалиста. Знания — это 
база, которая становится основой для свершений.
Однако технический прогресс зависит не только от знаний, но и от 
смелости создавать новое. Всё, что нас окружает сегодня, придумано 
инженерами. Их любопытство, желание узнавать неизведанное и кон-
струировать то, чего никто до них не делал, и создают окружающий 
мир. Именно от таких людей зависит, каким будет наш завтрашний 
день. Только идеи, основанные на творческом подходе, прочных знани-
ях и постоянном стремлении к новаторству, заставляют мир двигаться 
вперёд.
И сегодня, выполнив этот проект и перейдя к следующим, вы сде-
лаете очередной шаг по этой дороге.

Успехов вам!

Команда Программы «Робототехника:
инженерно-технические кадры инновационной России»
Фонда Олега Дерипаска «Вольное Дело»

Дорогой друг!

Как видно, ты уже совсем не новичок в LEGO, раз добрался до набора 
LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 и, конечно, быстро собрал всё, 
что там предлагалось!
Что же делать теперь? Набор дорогой, выбрасывать жалко, а у млад-
шего братика (если он есть) пока другие игрушки. Не расстраивайся! 
Мы тебе поможем.
Из этого набора можно собрать ещё много интересных и полезных 
вещей. Например, ты можешь собрать робота, способного помочь тебе 
подсчитать твои денежные сбережения и разложить по номиналу имеющиеся 
у тебя банкноты на карманные расходы или особые подарки 
родственникам и друзьям. 

Задумайся над этим!

Фактически за какой-то час работы 
ты сумеешь пройти многовековой 
путь изобретателей прошлого! 
Почему в настоящее время такое 
стало возможно? Можно ли изобрести 
что-нибудь новое, не зная, какие 
машины и механизмы существовали 
в прошлом? Как интереснее работать — 
одному или вместе с другом?

Внимание!

Ты 
можешь 
собрать 
свои 
достижения 
в ро бототехнике в электронное портфолио! 
Фотографируй или фиксируй на видео результаты 
своей работы, чтобы потом представить 
их для участия в творческих конкурсах. 
Результаты конкурсов и олимпиад 
засчитываются при поступлении в профессиональные 
учебные заведения.

История счётного дела

Когда мы говорим «деньги», на ум приходят круглые блестящие монеты. 
Это не случайно! Монеты —  не только древняя разновидность 
денежных средств. Само это слово переводится как «стандарт». Пер-
вые монеты появились в VII веке до нашей эры в царстве Лидия, 
расположенном в Малой Азии (рис. 1). Самые крупные из них носили 
название «статер». Монеты чеканили из особого сплава золота (40%) 
и серебра (60%). Вскоре состав сплава изменился. Из городов налоги 
отправлялись в столицу, и каждый местный правитель хотел сэкономить 
средства, поэтому процент серебра в составе увеличивался. Внешне из-
менение состава было трудно заметить без тщательной проверки. Так 
началась история фальшивомонетничества (от лат. «falsus» — ложный, 
поддельный). Примерно в это же время появились и первые банки. 
Их роль выполняли храмы, служители которых брали имущество граж-
дан (деньги, товары купцов, скарб путешественников) на ответственное 
хранение от воров, непогоды и недоброжелателей. 
Искусство чеканки монет быстро распространялось по всему миру. 
Однако монеты было неудобно держать при себе и отсчитывать. Уже в 
I веке до нашей эры в Китае предприняли первые меры для облегчения 
кошельков, создав деньги из четырёх-
угольных пластинок оленьей кожи. Для 
защиты от подделок на пластинки нано-
сились специальные печати и знаки. А 
в IX веке уже нашей эры китайцы ста-
ли использовать бумажные деньги. Сами 
жители Поднебесной прозвали их «лета-
ющими» из-за малого веса. Монеты, про-

Рис. 1. Лидийский статер 
VII века до нашей эры 

Кстати! Слово «статер» происходит от 
названия семитской меры веса — шекель. 
Своё звучание слово приобрело из-за от-
сутствия в греческом языке звука [ш].

должавшие быть в обращении до этого момен-
та, имели специальное отверстие в середине, 
чтобы их можно было носить с собой в связке 
(рис. 2). Порой вес одной такой монеты дости-
гал 3 кг! Бумажные же сертификаты быстро 
полюбились народу. В 1286 году страну посе-
тил известный венецианский путешественник 
Марко Поло, который привёз образцы бумаж-
ных денег в Европу, однако они здесь появи-
лись лишь после изобретения печатного стан-
ка Иоганном Гуттенбергом в 1440 г. 
Медлительная традиционная Европа не спе-
шила переходить от привычных монет к «ле-
тающим» купюрам. Если китайцам требова-
лось удобство, то европейцев перейти на бумажные деньги вынудило 
обеднение государств: драгоценных металлов стало не хватать, а вести 
торговлю с соседями нужно было продолжить. Реальную стоимость 
выпущенных сертификатов, которые изначально распространились как 
расписки ювелиров о будущем обмене на золото при предъявлении до-
кумента, подкрепить было нечем. Это привело к тому, что, например, 
в 1796 году за один франк золотом надо было отдать 312,5 бумажных.
В России первые печатные деньги были введены Екатериной II 
в 1769 году и получили в народе название «екатеринки» (рис. 3). Это 
были далеко не первые деньги в истории нашей страны. В X веке кня-
зья стали выпускать собственные металличе-
ские монеты для торга внутри Руси, но затем 
из-за татаро-монгольского нашествия монеты 
пропали на три века, сменившись натураль-
ным обменом. И только после освобождения 
Руси монеты вернулись, став почти привыч-
ными копейками и рублями. Екатерина II, как 
и европейские монархи, одной из основных 
причин для ввода бумажных ассигнаций ви-
дела возможность с их помощью поддержать 
бюджет страны, не подкреплённый металличе-
ским запасом. Конечно, бумажные рубли ста-
ли быстро обесцениваться. Но самое большое 
«падение» их ждало в послереволюционные 
годы: тогда бумажные деньги юный Советский 
Союз стал печатать квадриллионами (1 квадр-
лн 1 000 000 000 000 000)! 
По ту сторону океана с бумажными день-
гами тоже были проблемы. До 1860-х годов 
Рис. 3. «Екатеринка» 1769 года

Рис. 2. Старинная китайская 
монета

в США у каждого штата были собственные доллары, которые печа-
тались частными банками по лицензии. Естественно, банкноты чужих 
и особенно находящихся далеко штатов мошенники подделывали осо-
бенно активно. 
Правительства старались защитить собственные купюры. Сегодня 
рубли имеют следующую защиту: водяные знаки; специальный состав 
бумаги; мелкие детали и сетка; изображение металлографией; «орлов-
ская печать»; микропечать; защитная нить; кипп-эффект (изображение 
видно только под острым углом); голографическая краска и краска 
для ультрафиолета; магнитные элементы, металлические и полимерные 
нити.
И всё же на глаз отличить оригинал от очень качественной подделки 
невозможно. Для этих целей в 1980-е годы в США был изобретён пер-
вый детектор валют. Сегодня детекторы валют, проверяющие банкноты 
на подлинность, чаще всего встроены в автоматические счётчики денег, 
которые, в свою очередь, являются частью кассы. 
Всё началось 13 июля 1875 года, когда Дэвид Браун запатенто-
вал «аппарат для транспортировки товаров, наличных денег и про-
чих мелких грузов». Система представляла собой сеть из канатов, по 
которым от продавца в каждом отделе оплата в корзинках поступала 
к центральной кассе, а обратно возвращались сдача и чек. Впервые эту 
систему применили в крупнейшем мебельном магазине штата Массачу-
сетс (США) через четыре года после создания аппарата. Она настоль-
ко способствовала увеличению скорости обслуживания, что хозяин 
магазина выкупил патент и основал компанию Lamson Cash Railway. 
В одном из крупнейших универмагов Нью-Йорка система Брауна про-
работала более 100 лет! Кстати, усовершенствованные версии аппарата 
с пневматическими трубками вместо канатов и корзинок ты можешь 
встретить в любом крупном гипермаркете своего города, правда, ис-
пользуется она только для обмена служебной информацией кассиров 
с администратором. Дело в том, что в 1884 году братья Ритти созда-
ли кассовый аппарат, который позволял быстрее производить расчёт 
и сохранял в памяти информацию обо всех платежах. Это устройство 
должно было быть центром системы Брауна, но впоследствии просто 
вытеснило его, поскольку позволяло лучше контролировать выплату 
магазинами налогов с продаж. 
Банкноты продолжали считать вручную вплоть до 1908 года, пока 
Чарльз Франклин Кеттеринг не изобрёл автоматический счётчик банкнот. 
В аппарат загружалась стопка денег и задавалась сумма, которую 
требовалось отделить. Машинка отсчитывала нужное количество купюр 
и останавливалась, а оператор отделял стопку деревянной дощечкой. 
К сожалению, из-за массового применения изобретения многие служащие 
банков потеряли работу. 

В 1962 году японская компания Tokyo Calculating 
Machine Works предложила новый аппарат: в нём 
банкноты отделялись от пачки по одной, затем 
с помощью системы роликов подавались через 
счётный узел, где при прохождении замыкали 
контакт датчика, который считал количество таких 
замыканий. Этот способ сегодня считается 
классическим. Однако детектор подлинности валют 
был встроен только в модель REI High-Speed 
Machine 1981 го да. Эта машинка без участия человека 
обрабатывала 72 000 купюр в час, отделяя 
от отсчитанных бракованные или поддельные.
Современные счётчики купюр бывают двух типов: 
вакуумные (шпиндельные) и на основе роли-
ко-фрикционного механизма. Первые производят 
перерасчёт по уголку корешка, не проверяют подлинность 
и применяются только в банках. Второй же тип применяется 
повсеместно. Банкноты в нём подаются в специальный загрузочный 
карман, далее проходят через ролики (слистыватели) в основную часть 
счётчика, где расположены оптические датчики, затем купюры отсчитываются 
и сортируются по нескольким карманам в зависимости от номинала (
такая сортировка обеспечена только в самых дорогих моделях) или 
попадают в карман брака, если не удовлетворяют требованиям (рис. 4). 
К сожалению, в России сейчас счётчики банкнот не производятся. Но 
у нас есть ты, юный инженер! Ты уже готов возродить эту область производства 
для Родины? И да, давай 
сделаем всё по высшему разряду — 
автоматический счёт чик банкнот, который 
будет гордо носить твоё имя!

Обозначения

В тексте тебе встретятся обозначения, 
которые мы сейчас поясним на 
примерах.
1. Балка № 7 — это балка с семью 
отверстиями.
2. 3-модульный штифт — штифт, 
длина которого равна длине балки 
№ 3.
3. Ось № 5 — ось, длина которой 
равна длине балки № 5.

Рис. 4. Счётчик банкнот 
ролико-фрикционного типа

Оборудование:

• Базовый набор LEGO® MINDSTORMS® 

Education EV3.

• Компьютер 
(минимальные 
системные 

требования):

Windows XP, Vista, Windows 8 (за исключением 
METRO), Windows 10 (32/64 бит), 

оперативная память не менее 1 Гб, процессор — 
1,6 ГГц (или быстрее), разрешение 
экрана — 1024 600, свободное 

место на диске — 5 Гб.

• Программное обеспечение LEGO® MIND-

 STORMS® Education EV3 (LME-EV3).

• Канцелярские резинки.

Этап 1. Устройство 
счётчика денег

Рассмотри модель роботизированного счётчика денег, собранную на основе 
набора LEGO® MINDSTORMS® Education EV3.
Попробуй выделить на ней рабочие детали — транспортёр, «протягивающий» 
купюры, и большой мотор, приводящий его в движение; 
второй большой мотор, наклоняющий транспортёр для сортировки купюр; 
лотки для купюр четырёх различных номиналов; программируемый 
модуль EV3, с помощью которого указывается номинал купюры.
Попробуй собрать эту модель.
Обрати внимание: в конце книги в таблице даны все детали, которые 
потребуются тебе для сборки. Эта таблица поможет быстро найти то, 
что необходимо, и не ошибиться при конструировании.
Вот так выглядит счётчик денег, который тебе предстоит собрать 
(рис. 5).

Рис. 5. Общий вид робота — счётчика денег

Этап 2. Сборка 
счётчика денег

Теперь попробуй собрать эту модель. Если что-то непонятно, обращай-
ся за помощью к взрослым.
Обрати внимание: в конце книги в таблице даны все детали, кото-
рые потребуются тебе для сборки. Эта таблица поможет быстро найти 
необходимую деталь и не ошибиться при конструировании.

ШАГ 1.  СБОРКА ТРАНСПОРТЁРА ПОДАЧИ КУПЮРЫ

Детали для сборки: 

• балка № 15, белая, 2х;

• балка № 7, серая, 2х;

• балка № 5, серая, 2х;

• балка № 3, жёлтая, 1х;

• балка № 3, синяя, 1х;

• двойная угловая балка 3 7, белая, 2х;

• прямоугольная балка 3 5, серая, 2х;

• прямоугольная балка 3 5, белая, 2х;

• прямоугольная балка 2 4, красная, 2х;

• тавровая балка 3 3, чёрная, 4х;

• рамка 5 7, серая, 1х;

• соединительный штифт, 2-модульный, 

чёрный, 17х;

• соединительный штифт, 3-модульный, 

синий, 11х;

• соединительный штифт, 2-модульный, 

синий, 2х.