Semesterarbeit SS 06 LEGO Mindstorms Ne XT Generation

Semesterarbeit SS 06 LEGO Mindstorms Ne. XT Generation Claudia Frischknecht und Thomas Other Betreuer Christian Plessl und Andreas Meier Professor Dr. Lothar Thiele

Übersicht Mindstorms Grundlagen: Mindstorms Grundlagen Sensortests Vergleich zu RCX NXT Generation Sensortests: Ultraschall-, Licht-, Ton-, Tastsensor Bluetooth: Projekt: Kommunikation mit dem Lego Baustein Planung und Umsetzung

Übersicht Vergleich zu RCX Mindstorms Grundlagen • • • Sensortests Bluetooth Projekt Tastsensor, Lichtsensor verbessert Ultraschallsensor, Tonsensor, NXT Baustein neu entwickelt Rotationssensoren in den Motoren USB und Bluetooth LEGO Software Lab. View (Mac kompatibel) LEGO TECHNIC Bauelemente

Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt NXT Generation NXT Baustein * CPU: 32 -bit ARM 7 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 Ultraschall Sensor Mindstorms Grundlagen • • Digitaler Sensor Eigener Mikrocontroller übermittelt Messwerte an den NXT Baustein Sensortests § § Genauigkeit: ± 3 cm Sichtweite: 150 cm Bluetooth Projekt

Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Ultraschall Sensor: Sichtfeld

Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Ultraschall Sensor: kritische Bereiche

Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Tastsensor • • § Analoger Sensor Kollisionserkennung Gedrückt bei: 34 Gramm entspricht 0. 34 Newton Tonsensor • • • Analoger Sensor Misst Schalldruck entweder in d. B oder d. BA 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 Bluetooth Mindstorms Grundlagen • • Kommunikation unter mehreren NXT Robotern möglich Kommunikation mit PC / Handheld / Mobilephones • LMS 2006 Protokoll: Sensortests – System Kommandos » FILE I/O » Hardware Control (Boot, Device Infos, Bluetooth reset) Bluetooth Projekt – 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)

Übersicht Bluetooth Mindstorms Grundlagen LMS 2006 Protokoll Packetformat: Sensortests Bluetooth Projekt Perl: – Library für NXT Kommunikation – Skriptsprache, daher flexibel und einfach ausbaufähig – Zur Zeit nur File I/O implementiert

Übersicht Mindstorms Grundlagen Projekt Explorer Testumgebung: Sensortests Bluetooth 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 Next Byte Codes (NBC) versus LEGO Software Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth (höhere Programmiersprachen sind in Entwicklung) Projekt

Übersicht Explorer #1 Aufgaben: Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt – Konstruktion einer Karte aus Sensordaten

Übersicht Explorer #2 Aufgaben: Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt – Startpositionierung – Bewegungsplanung – Kollisionsverhinderung

Übersicht Explorer #3 Aufgaben: Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth ü ü ü – – 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 Projekt

Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Explorer #3

Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Resultat

Übersicht Next Steps Mindstorms Grundlagen • – Lokalisation – Integrierter Kompass • Sensortests Bluetooth Projekt Navigation: Allgemein: – Parallelisierung – Rechtwinklige Raumecken – Bluetooth

Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Schlussfolgerung + Rotationssensoren + Digitaler Ultraschallsensor + Bluetooth + Grosses Display + Geeingnet für PPS (auch mit Assembler) - Abhängigkeit von Versorgungsspannung - Belastbarkeit der LEGO TECHNIC Bauteile