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

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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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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Sensortests

Bluetooth

Projekt

Ultraschall Sensor

• Digitaler Sensor• Eigener Mikrocontroller

übermittelt Messwerte an den NXT Baustein

Genauigkeit: ± 3 cm Sichtweite: 150 cm

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Sensortests

Bluetooth

Projekt

Ultraschall Sensor: Sichtfeld

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Sensortests

Bluetooth

Projekt

Ultraschall Sensor: kritische Bereiche

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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

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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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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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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

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Sensortests

Bluetooth

Projekt

Next Byte Codes (NBC) versus LEGO

Software

(höhere Programmiersprachen sind in Entwicklung)

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Sensortests

Bluetooth

Projekt

Explorer #1Aufgaben:

– Konstruktion einer Karte aus Sensordaten

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Sensortests

Bluetooth

Projekt


– Startpositionierung– Bewegungsplanung– Kollisionsverhinderung

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Sensortests

Bluetooth

Projekt


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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Sensortests

Bluetooth

Projekt

Explorer #3

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Sensortests

Bluetooth

Projekt

Resultat

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Sensortests

Bluetooth

Projekt

Next Steps• Navigation:

– Lokalisation– Integrierter Kompass

• Allgemein:– Parallelisierung– Rechtwinklige Raumecken– Bluetooth

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Sensortests

Bluetooth

Projekt

Schlussfolgerung

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

- Abhängigkeit von Versorgungsspannung- Belastbarkeit der LEGO TECHNIC Bauteile

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

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