Lego Mindstorms

Die LEGO Mindstorm Reihe von Bastelsätzen enthalten Software und Hardware, um kleine, anpassbare und programmierbare Roboter zu schaffen. Sie schließen einen programmierbaren 'Ziegel'-Computer ein, der das System, die eine Reihe von Modulsensoren und die Motoren und die LEGO Teile von der Technik-Linie kontrolliert, um die mechanischen Systeme zu schaffen.

Die Hardware und Softwarewurzeln des Mindstorms Robotertechnik-Erfindungssystembastelsatzes gehen zum programmierbaren am MIT Medialaboratorium geschaffenen Ziegel zurück. Dieser Ziegel wurde im Ziegelfirmenzeichen programmiert. Die erste Sehprogrammierumgebung wurde LEGOsheets genannt, seitdem es von der Universität auf AgentSheets 1994 gestützten Colorados geschaffen wurde.

Der ursprüngliche Mindstorms Robotertechnik-Erfindungssystembastelsatz hat zwei Motoren, zwei Berührungssensoren und einen leichten Sensor enthalten. Die NXT Version hat drei Servomotoren und ein Licht, Ton, und Entfernung sowie 1 Berührungssensor. Der NXT 2.0 hat 2 Berührungssensoren sowie ein Licht und Entfernungssensor und Unterstützung für 4, ohne einen Sensor multiplexor zu verwenden. Lego Mindstorms kann verwendet werden, um ein Modell eines eingebetteten Systems mit computergesteuerten elektromechanischen Teilen zu bauen. Viele Arten von wahren eingebetteten Systemen, von Aufzug-Kontrolleuren zu Industrierobotern, können mit Mindstorms modelliert werden.

Bastelsätze von Mindstorms werden auch verkauft und als ein Bildungswerkzeug, ursprünglich durch eine Partnerschaft zwischen Lego und dem MIT Medialaboratorium verwendet. Die Bildungsversion der Produkte wird Lego Mindstorms nach Schulen genannt, und kommt mit dem GUI-basierten ROBOLAB, Software programmierend, die an der Büschel-Universität das Verwenden der Nationalen Instrumente LabVIEW als ein Motor entwickelt ist. Außerdem kann die verladene Software durch den Dritten firmware und/oder die Programmiersprachen einschließlich einiger der populärsten ersetzt werden, die von Fachleuten in der eingebetteten Systemindustrie, wie Java und C verwendet sind. Der einzige Unterschied zwischen der Bildungsreihe, die als der "Herausforderungssatz", und die Verbraucherreihe bekannt ist, die als der "Erfinder-Satz" bekannt ist, ist, dass es einen anderen leichten Sensor und noch mehrere eingreifende Optionen einschließt.

Mindstorms wird nach dem Buch von Seymour Papert genannt.

Robotertechnik-Erfindungssystem

RCX

Die erste Generation von Lego Mindstorms wurde um einen Ziegel bekannt als der RCX (Robotic Befehl-Forscher) gebaut. Es enthält 8-Bit-Renesas (Dann ein Teil von Hitachi) H8/300 Mikrokontrolleur als seine innere Zentraleinheit. Es enthält auch 32K des RAM, der den firmware und die Benutzerprogramme versorgt. Der Ziegel wird durch das Laden eines Programms (geschrieben auf einer von mehreren verfügbaren Programmiersprachen) von Windows oder Computer von Mac zum RAM des Ziegels über einen speziellen infraroten (IR) Schnittstelle programmiert. Nachdem der Benutzer ein Programm anfängt, kann eine RCX-ermöglichte Mindstorms Entwicklung völlig selbstständig fungieren, inneren und äußerlichen Stimuli gemäß den programmierten Instruktionen folgend. Außerdem können zwei oder noch mehrere RCX Ziegel mit einander durch die IR-Schnittstelle kommunizieren, Zwischenziegelzusammenarbeit oder Konkurrenz ermöglichend. Zusätzlich zum IR Hafen gibt es drei Sensoreingangshäfen und drei Motorproduktionshäfen (auch verwendbar für Lampen, usw.) . Es gibt auch eine FLÜSSIGKRISTALLANZEIGE, die das Batterieniveau, den Status der Häfen des Eingangs/Produktion zeigen kann, welches Programm ausgewählt wird oder das Laufen und die andere Information.

Version 1.0 RCX Ziegel zeigt einen Stromadapter-Wagenheber, um dauernde Operation statt der beschränkten Betriebszeit zu erlauben, wenn sie Batterien verwendet. In der Version 2.0 (sowie später 1.0s eingeschlossen in den RIS 1.5) wurde der Stromadapter-Wagenheber entfernt. Ausgestattete RCX Ziegel des Stromadapters sind für stationäre Robotertechnik-Projekte (wie Roboterarme) populär oder für Musterzüge von Lego zu kontrollieren. Im letzten Zusammenhang muss der RCX mit der Software von Digital Command Control (DCC) programmiert werden, um vielfache verdrahtete Züge zu bedienen.

Die IR-Schnittstelle auf dem RCX ist im Stande, mit Spybots, Pfadfinder-Ziegeln, Lego Zug und dem NXT zu kommunizieren (einen Drittinfrarotverbindungssensor verwendend.) Der RCX ist 1.0 IR Empfänger-Transportunternehmen-Frequenz 38.5 Kilohertz, während der RCX 2.0 IR Transportunternehmen-Frequenz 76 Kilohertz ist. Beide Versionen können auf jeder Frequenz übersenden. Das Transportunternehmen-Signal wird durch einen der inneren Zeitmesser des RCX erzeugt. Der RCX kommuniziert mit einem Computer mit einer Reihe oder USB IR Turm. Der Turm wird durch Windows 98, Maine und XP (32 Bit) unterstützt. Ein Fleck ist verfügbar, um Zentraleinheiten hypereinzufädeln zu/mehrentkernen. Es gibt keine formelle Unterstützung für die Windows-Aussicht (32 Bit), aber es gibt Berichte der richtigen Funktionalität. Der USB-Turm arbeitet an einem 64-Bit-OS nicht, wenn ein 32-Bit-OS in Verbindung mit einer virtuellen Maschine nicht verwendet wird. Der Serienturm arbeitet normalerweise weniger als 64 Bit Windows 7 mit einem Drittadapter des USB-ZU-SERIEN-.

Alle Versionen des RCX ließen eine einzigartige Zahl darauf, notwendig für die technische Unterstützung und verwendet als die Ausweisnummer des RCX auf Ihre Rechnung von Lego Mindstorms auf dem jetzt verstorbenen Lego Mindstorms RCX Website drucken. Der erste erzeugte RCX wird "000001" gekennzeichnet und war auf der Anzeige an Mindstorms 10. Jahrestag-Ereignis.

Programmiersprachen

Die Programmierung von Lego Mindstorms ist Befehl-Kasten-Programmierung, anstatt Programmierung zu codieren.

GeLego-lieferte Sprachen:

  • RCX Code (eingeschlossen in die Verbraucherversion von Mindstorms hat für toystores verkauft)
  • ROBOLAB (gestützt auf LabVIEW und entwickelt an der Büschel-Universität)

Populäre Drittsprachen:

Kamera von Lego

Die Lego Kamera ist selbstständig technisch nicht ein robotic Spielzeug; eher ist es eine normale Netzkamera (ein Logitech Web von QuickCam) paketiert in eine Schale von Lego. Eine normale Netzkamera seiend, ist die Lego Kamera, verschieden von den meisten Produkten von Mindstorms, nicht programmierbar und ist verbunden mit einem PC oder einem anderen Gerät nur verwendbar, das USB-Netzkameras unterstützt.

Die Lego Kamera wird gemeint, um mit der eingeschlossenen Visionsbefehl-Software verwendet zu werden, die auch mit einem RCX verbinden kann und so ermöglicht, Roboter mit "der Vision" zu schaffen. Die Software ist dazu fähig, verschiedenen lightings, Bewegung und Farben zu entdecken. Es kann auch mit jeder anderen Software verwendet werden, die eine Netzkamera verwendet. Die Netzkamera ist dazu fähig, bis zu 30 Rahmen pro Sekunde zu registrieren. Es enthält auch ein Mikrofon, um Ton für Videos zu registrieren.

4.5V PC-Schnittstelle

Das allererste programmierbare Produkt von Lego (1989). Es ist mit hingebungsvollem "IBM PC ISA vereinbare" Schnittstelle-Karte, ein Flachbandkabel und ein Bedienungsfeld gekommen. Das Bedienungsfeld hat sechs nichtumkehrbare 4.5V Produktionshäfen, drei umkehrbare 4.5V Produktionshäfen (jedes Verwenden der Starkstromleitungen von ihren zwei angrenzenden non-reservible Häfen), zwei 4.5V Eingangshäfen und ein dauernder 4.5V Produktionshafen eingeschlossen. Es zeigt auch ein Handbuch - überreiten Halt-Knopf. Mit Programmen, die auf dem Gastgeber-Computer laufen, konnte der Benutzer stationäre programmierbare robotic Erfindungen von Lego mit dem älteren 4.5V System schaffen. 4.5V wurde PC-Schnittstelle durch das 9V-basierte Dacta-Kontrolllaboratorium 1995 ersetzt.

Technic kontrollieren Zentrum

Das Kontrollzentrum des Lego Technic (1990) war das erste programmierbare eigenständige Produkt von Lego durch den Sinn des im Stande Seins, Folge-basierte Programme zu versorgen und sie zu führen. Es hat drei Produktionshäfen und manuelle Kontrolle gezeigt, und es war nur dazu fähig, geradlinige Folgen des manuellen Eingangs plus das Timing der Information zu versorgen. Es konnte bis zu zwei Programme sofort versorgen.

Die manuellen Steuerungen konnten verwendet werden, um die drei Motoren unabhängig zu kontrollieren. Ein Programm zu registrieren; der Kontrolleur musste in der Programmierung der Weise gebracht werden, und dann würde jedes Handbuch cotrol zum Programm registriert. Pausen konnten auch in ein Programm eingeschlossen werden. Als die Aufnahme getan wurde, konnte der Kontrolleur erfolgreich zurückrufen und jede manuelle während der Aufnahme getane Handlung durchführen. Das Durchführungsprogramm konnte veranlasst werden, sich ungeheuer zu schlingen.

Im Vergleich zu den späteren programmierbaren Kontrolleuren ist das Kontrollzentrum von Technic äußerst einfach und kann nur programmierbar kaum genannt werden.

Dacta kontrollieren Laboratorium

1995 veröffentlicht; das Dacta-Kontrolllaboratorium war das allererste Produkt von Lego, um die in später 9V-basierten automatisierten Produkten von Lego verwendeten Sensoren zu zeigen. Das Kontrolllaboratorium war ein datalogger, der vier passive Eingangshäfen, vier aktive Eingangshäfen, acht kontrollierbare 9V Produktionshäfen und ein dauernder Produktionshafen gezeigt hat. Es hat auch ein Handbuch gezeigt - überreiten Halt-Knopf. Das mit einem Computer verbundene Bedienungsfeld mit einem Serienhafen mit einem besonders bestimmten Adapter-Kabel und einem gelieferten Computerprogramm hat dem Benutzer erlaubt, die Produktionen bedingt zu programmieren. Das hat robotic Operation von größtenteils stationären Erfindungen von Lego berücksichtigt. Das Kontrolllaboratorium hat das alte 4.5V PC-Schnittstelle von 1989 ersetzt, die die erste völlig programmierbare Schnittstelle von Lego war.

Die Stecker der frühen Sensoren wurden gemäß ihrem Typ mit Kennfarben versehen. Aktive Sensoren hatten blaue Stecker, und Passive Sensoren hatten gelbe Stecker. Später hat Pbricks behalten für die Eingangshäfen mit Kennfarben zu versehen, aber die späteren Sensoren haben das Farbencodieren der Stecker fallen lassen (schwarze Stecker stattdessen verwendend). Die frühen Berührungssensoren waren auch einer verschiedenen Art und Gestalt im Vergleich zu den späteren Berührungssensoren. Am meisten namentlich; anstatt ein absetzbares Kabel zu zeigen, wurde das Kabel gerade wie die anderen Sensoren befestigt. Diese frühen Sensoren haben auch längere Kabel gezeigt als ihre neueren Kollegen.

Das Kontrolllaboratorium wurde für Schulen und Bildungsgebrauch entworfen, und war infolgedessen für den Massenmarkt nicht verfügbar. Es wurde später durch den RCX und die Bildungsausgabe des Roboter-Erfindungssystems ersetzt, das bewegliche Erfindungen zusätzlich zu stationären Erfindungen berücksichtigt hat.

Kybermaster

Kybermaster wurde in Europa und Australien/Neuseeland hauptsächlich verkauft, aber war seit einer kurzen Zeit in Amerika über die Zeitschriften Lego Club verfügbar.

Es wurde auf ein jüngeres Publikum als ein früher Versuch des sich verschmelzenden Computers gerichtet, der mit der Robotertechnik und Lego spielt.

Der Pbrick teilt viele, besonders Software, Eigenschaften mit dem RCX, aber unterscheidet sich anscheinend und technische Spezifizierungen: 1 Produktion (plus 2 eingebaute) und 3 Sensoren.

  • Es verwendet RF (R/C 27-MHz-Band) statt IR für die Kommunikation.
  • Es hat zwei eingebaute Motoren mit einheitlichen Tachometern und Tachometern.
  • Es wird auf passive Sensoren beschränkt (ein einfacher A/D mit dem inneren ziehen Widerstände hoch).
  • Die damit verladenen Sensoren sind Farbe codiert und haben innere Widerstände in ihrem offenen Staat (das Erlauben von Pbrick zum Sinn, welcher Sensor der Hafen beigefügt wird).
  • Es hat einen festen firmware (so kann es nicht befördert oder ersetzt werden).
  • Es hat RAM für Programme und nur ein Programm-Ablagefach beschränkt.

Trotz seiner offensichtlichen Beschränkungen hat es mehrere Vorteile gegenüber seinem 'großen Bruder', dem RCX.

  • Die RF-Verbindung hat größere Reihe und ist rundstrahlend.
  • Eingebaute Tachometer- und Tachometer-Sensoren auf den inneren Motoren stellen dieselbe Funktion wie der Außenfolge-Sensor zum RCX zur Verfügung, aber ohne Sensorhäfen zu verbrauchen.

Das macht es sehr nützlich für verschiedene bewegliche Plattformen und das Durchführen grundlegender Aufgaben der Bewegung/Positionierung.

Es redet dasselbe Protokoll wie der RCX, aber kann direkt dazu (wegen IR gegen RF), aber mit einem Wiederholenden nicht kommunizieren (ein Computer mit 2 Serienhäfen und einem einfachen Programm) sie können integriert werden.

Codepilot

Verkauft als ein Teil des Strichcode-Lastwagen-Bastelsatzes.

Diese Einheit war der erste programmierbare Ziegel (oder Pbrick).

Es zeigt einen einzelnen Motor, einen einzelnen Berührungssensor und einen leichten Sensor.

Es wird programmiert, indem es es veranlasst wird 'zu erfahren' und den leichten Sensor verwendet wird, um Barcoded-Befehle zu füttern. Der Befehlssatz wird sehr beschränkt.

Da Strichcode gerade eine Reihe von Abweichungen im Licht ist, wurde diese Form des Befehl-Zugangs VLL (Leichte Sehverbindung) synchronisiert und ist in mehreren späteren Modellen von Lego verwendet worden.

Pfadfinder

Lego hat auch einen blauen Computer genannt den Pfadfinder veröffentlicht, der 2 Sensorhäfen, 2 Motorhäfen (plus ein zusätzlicher, wenn verbunden, mit einem Mikropfadfinder hat, der eine Faser Sehkabel verwendet), und ein gebauter im leichten Sensor, aber keiner PC-Schnittstelle. Es kommt mit dem Robotertechnik-Entdeckungssatz. Der Pfadfinder kann von einer Sammlung von eingebauten Programm-Kombinationen programmiert werden. Um den Pfadfinder zu programmieren, muss ein Benutzer "Macht-Weise" darauf ermöglichen. Der Pfadfinder kann ein Programm versorgen.

Der Pfadfinder basiert auf einem Mikrokontrolleur von Toshiba mit 32 Kilobytes des ROMs und 1 Kilobytes des RAM, wo ungefähr 400 Bytes für Benutzerprogramme verfügbar sind. Wegen des äußerst beschränkten Betrags des RAM wurden viele vorherbestimmte Unterprogramme im ROM zur Verfügung gestellt. Der Pfadfinder unterstützt nur passive Außensensoren, was bedeutet, dass sich nur berühren, können Temperatur und andere unangetriebene Sensoren verwendet werden. Die im Pfadfinder verwendeten Konverter des Analogons-zu-digital haben wirklich nur eine Entschlossenheit von 8 Bit im Gegensatz zu den 10-Bit-Konvertern des RCX.

Es gab einen Plan für Lego, um einen Boosterrakete-Satz zu schaffen, der Ihnen erlaubt, den Pfadfinder von einem Computer mit einer Software wie RCX-Code zu programmieren. Jedoch, wegen der Kompliziertheit dieses Projektes, wurde es aufgegeben.

Der RCX kann den Pfadfinder-Ziegel kontrollieren, den das Verwenden "IR Nachricht" Programm-Block Sendet. Der RCX tut das ganze Steuern, und kann deshalb mit dem PC programmiert werden, während der Pfadfinder Befehle akzeptiert. Der Pfadfinder-Ziegel muss ganzen seinen Optionssatz zu "davon" haben.

Der Pfadfinder ist auch dazu fähig, VLL zu verwenden, um einen Mikropfadfinder zu kontrollieren.

Mikropfadfinder

Der Mikropfadfinder wurde als ein Zugang-Niveau zur Robotertechnik von Lego hinzugefügt.

Es ist sehr beschränkter Pbrick mit einem einzelnen eingebauten leichten Sensor und einem einzelnen eingebauten Motor.

Es hat sieben eingebaute Programme und kann von einem Pfadfinder, Spybotics oder Einheit von RCX mit VLL kontrolliert werden. Wie der Pfadfinder basiert der Mikropfadfinder auch auf einem Mikrokontrolleur von Toshiba.

Die Einheit wurde als ein Teil des Droid Entwicklers Kit verkauft (R2D2 zeigend), und später des Darkside Entwicklers Kit (AN - AM REICHSspaziergänger zeigend).

Spybotics

Spybotics ist ein Robotertechnik-Paket. Es besteht aus vier mit Kennfarben versehenen Robotern genannt Spybots, eine Programmiersprache, mit der man Spybots und zehn vorgetäuschte Missionen kontrolliert.

Lego Mindstorms NXT

Lego Mindstorms NXT ist ein programmierbarer Robotertechnik-Bastelsatz, der von Lego im Juli 2006 veröffentlicht ist, die erste Generation LEGO Mindstorms Bastelsatz ersetzend.

Der Bastelsatz besteht aus 577 Stücken, einschließlich: 3 Servomotoren, 4 Sensoren (Überschall-, gesund, Berührung und Licht), 7 Verbindungskabel, ein USB-Schnittstelle-Kabel und der NXT Intelligente Ziegel. Der Intelligente Ziegel ist das "Gehirn" einer Maschine von Mindstorms. Es lässt den Roboter autonom verschiedene Operationen durchführen. Der Bastelsatz schließt auch NXT-G, eine grafische Programmierumgebung ein, die die Entwicklung und das Herunterladen von Programmen zum NXT ermöglicht. Die Software hat auch Instruktionen für 4 Roboter; Alpha-König (ein humanoid), Tri-Bot (ein Auto), Robo-Arm T-56 (ein robotic Arm), und Spike (ein Igel)

LEGO MINDSTORMS NXT Bildungsversion

Das ist die Bildungsversion des NXT-Satzes von der LEGO Ausbildung, die für den Schulgebrauch gemacht wird. Software wird getrennt, und der Ausbildungsquellensatz für den besten Gebrauch verkauft. Es schließt einen leichten Sensor, einen Überschallsensor, einen gesunden Sensor, drei Lampen und ein Paar von Berührungssensoren ein. Der erste Satz besteht aus ungefähr 400 Stücken, und der Extrasatz besteht aus ungefähr 600 Stücken. Die Ausbildungsversion ist für diejenigen am meisten passend, die ältere Versionen von MINDSTORMS-Sätzen ringsherum größtenteils dank seiner 3 Konverter-Kabel haben. Es kostet ungefähr 410.00 US$ mit dem Bluetooth-Kopierschutzstecker.

Lego Mindstorms NXT 2.0

Der Lego Mindstorms NXT 2.0 wurde am 5. August 2009 gestartet. Es enthält 619 Stücke (schließt Sensoren und Motoren ein), hat einen Farbensensor, zwei Berührungssensoren und einen Überschallsensor eingeführt. Der NXT 2.0 Gebrauch, der Punkt-Operationen Schwimmen lässt, wohingegen frühere Versionen Operation der Ganzen Zahl verwenden. Der Bastelsatz kostet ungefähr 280 US-Dollar.

Programmiersprachen

Gemeinschaft

Es gibt eine starke Gemeinschaft von Fachleuten und Hobbyisten aller Alter, die am Teilen von Designs, der Programmierung von Techniken, dem Schaffen der Drittsoftware und der Hardware und des Beitragens anderer mit Lego Mindstorms vereinigter Ideen beteiligt sind. Das Lego Mindstorms System/Website wird viel wie ein wiki organisiert, die kreativen potenziellen und zusammenarbeitenden Anstrengungen von Teilnehmern anspannend. Lego ermuntert auch dazu, sich zu teilen und durch das Bereitstellen des Softwarecodes für das Herunterladen und durch das Halten verschiedener Streite und Ereignisse zu spähen.

Siehe auch

  • Offene Blöcke
  • DIE ERSTE Lego Liga
  • DIE ERSTE technologische Herausforderung
  • Jugendlicher von RoboCup
  • HiTechnic.com - Nur LEGO Beglaubigte Sensoren für LEGO MINDSTORMS.
  • Rechtsseitige Industrien - Sensoren für den LEGO MINDSTORMS NXT.
  • Ärgern Sie Robotertechnik-Designsystem
  • Großer Trak
  • iRobot Schaffen
  • LabVIEW
  • Robofest
  • Robotis Bioloid
  • Schauspieler-Laboratorium
  • Die Robotic Werkstatt
  • URBI
  • Lego Firmenzeichen, ein früherer Gebrauch von Ziegeln von Lego mit der Computerkontrolle.
  • Robotertechnik-Gefolge

Referenzen

  • Bagnall, Brian. Maximum LEGO NXT: Gebäude von Robotern mit der javanischen Gehirnvariante-Presse. 2007. Internationale Standardbuchnummer 0-9738649-1-5
  • Bagnall, Brian. Kern LEGO Mindstorms Prentice-Saal PTR. 2002. Internationale Standardbuchnummer 0-13-009364-5
  • Baum, Dave. Endgültiges Handbuch zu LEGO MINDSTORMS, 2. Hrsg. Apress. 2002. Internationale Standardbuchnummer 1-59059-063-5.
  • Erwin, Benjamin. Kreative Projekte mit LEGO Mindstorms (Buch und CD-ROM). Addison-Wesley. 2001. Internationale Standardbuchnummer 0-201-70895-7.
  • Ferrari u. a. Das Gebäude von Robotern mit LEGO Mindstorms: Das Äußerste Werkzeug für Mindstorms Wahnsinnige. Syngress. 2001. Internationale Standardbuchnummer 1-928994-67-9.
  • Gindling, J., A. Ioannidou, J. Loh, O. Lokkebo und A. Repenning. "LEGOsheets: Eine Regelbasierende Programmierung, Simulation und Manipulationsumgebung für den LEGO Programmierbaren Ziegel," das Verfahren von Sehsprachen, Darmstadt, Deutschland, IEEE Computergesellschaftspresse, 1995, Seiten 172-179.
  • Breña Moral, Juan Antonio. Entwickeln Sie LeJOS Programme Nach und nach, "
http://www.juanantonio.info/lejos-ebook/

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