Semesterarbeit SS06 LEGO Mindstorms NeXT Generation Claudia Frischknecht und Thomas Other Betreuer...
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Semesterarbeit SS06 LEGO
Mindstorms NeXT
Generation
Claudia Frischknecht und
Thomas Other
BetreuerChristian Plessl
undAndreas Meier
ProfessorDr. Lothar Thiele
Übersicht
MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
Mindstorms Grundlagen:Vergleich zu RCXNXT Generation
Sensortests:Ultraschall-, Licht-, Ton-, Tastsensor
Bluetooth:Kommunikation mit dem Lego Baustein
Projekt:Planung und Umsetzung
Übersicht
MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
Vergleich zu RCX
• Tastsensor, Lichtsensor verbessert• Ultraschallsensor, Tonsensor, NXT Baustein neu entwickelt• Rotationssensoren in den Motoren • USB und Bluetooth• LEGO Software LabView (Mac kompatibel)• LEGO TECHNIC Bauelemente
Übersicht
MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
NXT Generation
NXT Baustein* CPU: 32-bit ARM7 Mikrocontroller 48 MHz Co-Prozessor: 8-bit AVR Mikrocontroller 4 MHz* 4 Eingangsports / 3 Ausgangsports* 100 x 64 Pixel LCD Display* USB 2.0 und Bluetooth * Lautsprecher
Motoren* 3 Motoren mit integriertem Rotationssensor
Sensoren* Ultraschallsensor * Tastsensor* Tonsensor* Lichtsensor
Übersicht
MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
Ultraschall Sensor
• Digitaler Sensor• Eigener Mikrocontroller
übermittelt Messwerte an den NXT Baustein
Genauigkeit: ± 3 cm Sichtweite: 150 cm
Übersicht
MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
Tastsensor• Analoger Sensor• Kollisionserkennung Gedrückt bei: 34 Gramm entspricht 0.34 Newton
Tonsensor• Analoger Sensor• Misst Schalldruck entweder in dB oder dBA• Besteht aus: Mikrophon, Gleichrichter und Mittelwertbilder
Licht Sensor• Analoger Sensor• 2 Operationsmodi: Ambient Light / Reflected Light (LED) Farben können nicht eindeutig einem Wertebereich
zugeordnet werden
Übersicht
MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
Bluetooth• Kommunikation unter mehreren NXT Robotern möglich• Kommunikation mit PC / Handheld / Mobilephones
• LMS2006 Protokoll:
– System Kommandos» FILE I/O» Hardware Control (Boot, Device Infos, Bluetooth reset)
– Direkte Kommandos» Program Control (Start, Stop)» Play Sound (Tone, Soundfile)» Control Sensors / Motors» Bluetooth Comm. Control (Send / Receive Messages)» Device Control (Power Down, Battery Level)
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MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
Bluetooth
LMS2006 Protokoll Packetformat:
Perl:– Library für NXT Kommunikation – Skriptsprache, daher flexibel und einfach ausbaufähig– Zur Zeit nur File I/O implementiert
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MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
Projekt Explorer
Testumgebung:
Projektidee: Raum erforschen, Karte zeichnen, Licht- und Lärmverhältnisse in der Karte eintragen
Aufgaben:• Bewegungsplanung / Kollisionsverhinderung• Konstruktion einer Karte aus den Sensordaten• Lokalisation im Raum
Übersicht
MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
Next Byte Codes (NBC) versus LEGO
Software
(höhere Programmiersprachen sind in Entwicklung)
Übersicht
MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
Explorer #1Aufgaben:
– Konstruktion einer Karte aus Sensordaten
Übersicht
MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
Explorer #2Aufgaben:
– Startpositionierung– Bewegungsplanung– Kollisionsverhinderung
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MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
Explorer #3Aufgaben:
Startpositionierung Konstruktion einer Karte aus den Sensordaten Bewegungsplanung, Kollisionsverhinderung– Messung der Umgebungsbedingungen (Ton, Licht)– Kurskorrektur– Abbruchbedingung– Speichern der Karte im Targa (TGA) Bildformat
Messung der Umgebungsbedingungen: Gewichtung
Kurskorrektur: FIFO Buffer
Abbruchbedingung: Start Umgebung
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MindstormsGrundlagen
Sensortests
Bluetooth
Projekt
Next Steps• Navigation:
– Lokalisation– Integrierter Kompass
• Allgemein:– Parallelisierung– Rechtwinklige Raumecken– Bluetooth