Semesterarbeit SS06 LEGO Mindstorms NeXT Generation Claudia Frischknecht und Thomas Other Betreuer...

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Semesterarb eit SS06 LEGO Mindstorms NeXT Generation Claudia Frischknecht und Thomas Other Betreuer Christian Plessl und Andreas Meier Professor Dr. Lothar Thiele

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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

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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

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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

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Bluetooth

Projekt

Ultraschall Sensor

• Digitaler Sensor• Eigener Mikrocontroller

übermittelt Messwerte an den NXT Baustein

Genauigkeit: ± 3 cm Sichtweite: 150 cm

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Projekt

Ultraschall Sensor: Sichtfeld

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Bluetooth

Projekt

Ultraschall Sensor: kritische Bereiche

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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

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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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Bluetooth

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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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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

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Bluetooth

Projekt

Next Byte Codes (NBC) versus LEGO

Software

(höhere Programmiersprachen sind in Entwicklung)

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Bluetooth

Projekt

Explorer #1Aufgaben:

– Konstruktion einer Karte aus Sensordaten

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Projekt

Explorer #2Aufgaben:

– Startpositionierung– Bewegungsplanung– Kollisionsverhinderung

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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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Projekt

Explorer #3

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Projekt

Resultat

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Next Steps• Navigation:

– Lokalisation– Integrierter Kompass

• Allgemein:– Parallelisierung– Rechtwinklige Raumecken– Bluetooth

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Schlussfolgerung

+ Rotationssensoren+ Digitaler Ultraschallsensor+ Bluetooth+ Grosses Display+ Geeingnet für PPS (auch mit Assembler)

- Abhängigkeit von Versorgungsspannung- Belastbarkeit der LEGO TECHNIC Bauteile