Einleitung
Einleitung
Einleitung
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
Diese Projektarbeit ist eine Reise durch die aufregende Welt von Lego Mindstorms.<br />
<strong>Einleitung</strong><br />
Mit Lego Mindstorms kann jeder ohne weiteres richtige Roboter bauen. Mit Hilfe einer speziellen<br />
Software kann der Roboter mit einer Fülle von Funktionen ausgestattet und programmiert werden.<br />
Man kann in den Roboter Motoren, Geräusch-, Licht- oder Berührungssensoren einbauen, so dass er<br />
auf verschiedene Eingaben reagiert. Zum Beispiel kann er auf deine Stimme reagieren, du kannst ihn<br />
mit einem Handy steuern oder mit dem Computer. Der Fantasie sind da fast keine Grenzen gesetzt.<br />
Seit wann stellt Lego dieses Spielzeug her?<br />
1998 brachte Lego das erste Robotics Invention Set auf den Markt, den RCX 1.0.<br />
RCX steht für Robotics Command System, zu Deutsch „Roboter Kontroll<br />
System“.<br />
In den darauf folgenden Jahren kamen der RCX 1.5 und 2.0 auf den Markt.<br />
Anfang 2006 präsentierte der Spielwarenhersteller sein neues Mindstorms-<br />
System. Der NXT ist ebenfalls ein intelligenter, programmierbarer Baustein.<br />
NXT ist die Abkürzung für next (Englisch) und heisst zu Deutsch „Nächster“.<br />
Motoren und Sensoren<br />
NXT Baustein „Mini Computer“<br />
Berührungssensor „Touch Sensor“<br />
Geräuschsensor „Sound Sensor“<br />
Lichtsensor „Light Sensor“<br />
Ultraschallsensor „Ultrasonic Sensor“<br />
Servomotoren „Servo Motors“<br />
Sensor (von lateinisch sentire, „fühlen“ oder „empfinden“)<br />
Ein Motor (lat. mōtor, „Beweger“) ist eine Vorrichtung, die mechanische Arbeit verrichtet, indem sie<br />
verschiedene Energieformen umwandelt.<br />
Wie funktioniert ein Motor?<br />
Mit dem Motor kann der Roboter Bewegungen ausführen und gleichzeitig die Anzahl der<br />
ausgeführten Umdrehungen feststellen. In den Motoren sind Rotationsensoren eingebaut, mit deren<br />
Hilfe der Programmierer die Anzahl der Motorumdrehung genau bestimmen kann.
Wie wird der Berührungssensor eingesetzt?<br />
Der Berührungssensor ist ein Taster, der gedrückt oder losgelassen werden kann. Der Roboter nimmt<br />
wahr, dass er eine Oberfläche oder einen Gegenstand berührt, wenn der Berührungssensor gedrückt<br />
ist. Wenn der Sensor gedrückt ist, sendet er das Signal 1an den Roboter, wenn er nicht gedrückt ist<br />
das Signal 0.<br />
Wozu braucht man einen Geräuschsensor?<br />
Der Geräuschsensor kann einen Geräuschpegel feststellen, das heisst er kann wahrnehmen, wie laut<br />
oder wie leise ein Geräusch ist. Die Werte werden in Prozent angegeben. Die Werte werden in<br />
Prozent der gesamten Messwertskala des Sensors angegeben. Zum Beispiel:<br />
Geräusch-<br />
Sensorwert<br />
4 - 5% 5 - 10% 10 – 30% 30 – 100%<br />
Mögliche<br />
Geräuschquelle<br />
ein ruhiges<br />
Zimmer<br />
Gespräch in<br />
einiger<br />
Entfernung<br />
Gespräch in der<br />
Nähe<br />
Schreien,<br />
Klatschen, laute<br />
Musik<br />
Wozu ist der Lichtsensor gut?<br />
Mit dem Lichtsensor kann der Roboter zwischen hell und dunkel unterscheiden, feststellen wie hell<br />
es in einem Raum ist oder ganz einfach einer Linie nach fahren. Ebenso kann er die Lichtstärke<br />
farbiger Oberflächen messen.<br />
Was Deine Augen Sehen<br />
Was der Lichtsensor wahrnimmt<br />
Wozu wird der Ultraschallsensor eingesetzt?<br />
Mit dem Ultraschallsensor kann der Roboter Objekte erkennen, Hindernisse umgehen, Abstände<br />
messen und Bewegungen entdecken. Abstände von 0 bis 2,5 Meter können mit einer Toleranz von<br />
plus / minus 3 Zentimeter bestimmt werden. Mit grossen Objekten und harten Oberflächen lassen<br />
sich die genauesten Messwerte erzielen.<br />
Können RCX-Sensoren an NXT-Robotern eingesetzt werden?<br />
Die Sensoren vom RCX können über ein Adapterkabel mit dem NXT verbunden und betrieben<br />
werden.
Womit kann ich Programmieren?<br />
Es gibt verschiedene Programmiersprachen. Ich habe euch hier einige zusammengefasst:<br />
Im RCX-Code von MindStorms RIS ( Robotics Invention System) programmiert man<br />
verschiedene Blöcke mit verschiedenen Befehlen, die man untereinanderreiht und<br />
verbindet. Diese Software läuft nur auf älteren PC mit Windows 95 oder 98.<br />
Die neue LEGO MINDSTORMS Education NXT Software ist eine graphische Programmiersoftware für<br />
den NXT Baustein und basiert ebenfalls wie ROBOLAB auf der Software LabView von National-<br />
Instruments. Die sehr übersichtliche und einfach zu bedienende Software bietet zwei<br />
Programmierbereiche für Einsteiger und Fortgeschrittene. Die intuitive* und leicht verständliche<br />
Symbolsoftware bietet einen einfachen Zugang, vielfältige Herausforderungen und<br />
Entwicklungsmöglichkeiten.<br />
Das Bild zeigt ein Programm in dem die Motoren A und B<br />
10 Sekunden laufen und dann gestoppt werden.<br />
* Intuitiv = durch unmittelbare Anschauung - nicht durch Denken erkennbar, das heisst man tut es<br />
einfach, weil man eine Idee hat (gemäss Duden Herkunftswörterbuch)<br />
ROBOLAB ist eine leicht einzusetzende Software, die für Arbeiten mit RCX und NXT dem<br />
programmierbaren LEGO Stein entwickelt wurde sowie einer Vielzahl an Sensoren, Motoren und<br />
sogar einer Kamera. Die ROBOLAB Software arbeitet mithilfe von Symbolen und führt schrittweise<br />
weiter vom Anfänger bis zum Fortgeschrittenen.<br />
Das Bild zeigt ein Programm in dem die Motoren A<br />
und B 10 Sekunden laufen und dann stoppen. Die<br />
Ampeln sind für den Programmstart und das<br />
Programmende.<br />
leJOS ist ein Java –Betriebssystem für den LEGO Mindstorms RCX und den NXT. Diese Software<br />
erlaubt es, die Steuerung von LEGO-Konstruktionen in Java zu programmieren.<br />
NQC – (Not Quite C) braucht man um alle Möglichkeiten des RCX ausschöpfen zu können. NQC ist<br />
eine leistungsfähigere Programmiersprache, die von Dave Baum besonders für die Lego-Roboter<br />
geschrieben wurde. Wenn du nie zuvor ein Programm geschrieben hast, keine Angst. NQC ist wirklich<br />
sehr einfach zu erlernen. Da die Lego-Roboter mit NQC so leicht zu programmieren sind, bietet sich<br />
die Möglichkeit auf spielerische Weise das Programmieren zu erlernen. Damit das Schreiben der<br />
Programme noch einfacher wird, gibt es das RCX-Command Center. Dieses Hilfsprogramm hilft dir<br />
deine Programme zu schreiben, auf den Roboter zu übertragen und sogar die direkte Kontrolle vom<br />
Computer aus über den Roboter zu übernehmen. Das RCX-Command Center kann kostenlos im<br />
Internet bezogen werden.<br />
Wer mehr über diese Art der Programmierung erfahren möchte, findet auf der ETH Website (auch<br />
hier wird mit Lego getüftelt) ein PDF Dokument welches die NQC Programmiersprache erklärt.
Kann man mit Bluetooth steuern?<br />
Ja man kann mit Bluetooth den NXT steuern, Programme laden und Bilder einer Kamera empfangen.<br />
Bluetooth ist die Funkvernetzung von Geräten über kurze Distanz. Bluetooth ist der Ersatz von<br />
Kabelverbindungen zwischen Geräten.<br />
Gibt es Wettkämpfe?<br />
Ja es gibt Wettkämpfe. Die FIRST Lego League kurz FLL ist ein weltweit ausgetragener<br />
Roboterwettbewerb für Kinder und Jugendliche zwischen 9 und 16 Jahren (außerhalb Europas<br />
zwischen 9 und 14 Jahren). Von den teilnehmenden Teams (5–10 Personen) müssen jährlich<br />
wechselnde Aufgaben gelöst werden. Der für den Wettkampf gebaute Roboter darf ausschliesslich<br />
aus Legoteilen bestehen, dabei ist die Anzahl der verwendeten, nicht-elektronischen Legoteile<br />
unbegrenzt, elektronische Teile dürfen jedoch nur in vorgegebener Menge verbaut werden. Als<br />
Grundstein dienen entweder der RCX oder der NXT. Die Teams müssen versuchen in der Zeit<br />
zwischen der Veröffentlichung der Wettbewerbsaufgaben zu lösen. Mitte September ist der<br />
Regionalwettbewerb, an dem sie teilnehmen, bis dahin müssen sie einen Roboter entwerfen, der<br />
möglichst viele der gestellten Aufgaben sicher lösen kann.<br />
Bild: Eröffnung des Europäischen First Lego League Finales 2008 in Zürich, an welchem ich mit dem Team Pfiffikus des<br />
Roboter Vereins Aaretal mit dabei war.<br />
Es gibt jedes Jahr ein neues Spielfeld, auf dem Aufbauten aus LEGO aufgebaut sind. Auf dem Spielfeld<br />
muss der Roboter nun alleine möglichst viele der gestellten Aufgaben innerhalb von 150 Sekunden<br />
lösen. Solange sich der Roboter auf dem Spielfeld bewegt darf er nicht berührt werden. Nach Ablauf<br />
der Zeit vergibt ein Schiedsrichter die Punkte, dabei richtet sich die maximale Punktzahl pro Aufgabe<br />
nach der Schwierigkeit des jeweiligen Auftrags. Der Wettbewerb findet auf verschiedenen Ebenen
statt. Jedes Team beginnt in dem Regionalwettbewerb in der Region und versucht dort, eine<br />
möglichst gute Leistung in verschiedenen Kategorien zu erreichen. Dazu zählen das Teamwork, die<br />
Forschungspräsentation, die Roboterpräsentation und die Leistung im Roboterwettstreit. Diese vier<br />
Teile gehen zu je 25% in die Gesamtwertung ein; Das Team, welches in allen Kategorien<br />
zusammengefasst die beste Leistung erbringt, erhält den Championspokal und darf weiter auf die<br />
nächst höhere Ebene.<br />
Mehr Infos zu den Wettkämpfen findest Du auf der Website von Hands on Technology über die First<br />
Lego Lego.<br />
Links<br />
- Website des Instituts für Technische Informatik und Kommunikationsnetze (TIK) der ETH Zürich<br />
- Eine Bezugsquelle für Lego Mindstorms bei Educatec in Döttingen mit Online Shop<br />
- Die Offizielle Lego Website<br />
- Hier findest Du fast alle Lego Technic Bauanleitungen nach den Artikelnummern (Englisch)<br />
- Tolle RCX Website<br />
Bücher<br />
Das Buch Lego Mindstorms Roboter von Dave Baum<br />
Leider gibt es zu Lego Mindstorms nur ganz wenige Bücher in Deutsch. Man<br />
findet diese manchmal noch bei Ebay. An den fortgeschrittenen Mindstormer<br />
wendet sich das Buch Lego Mindstorms Roboter von Dave Baum. Baum zählt<br />
zu den Gurus in der Mindstorms-Szene und ist darüber hinaus Erfinder der<br />
Programmiersprache NQC, mit der sich die Möglichkeiten zur Steuerung des<br />
RCX-Computers beträchtlich erweitern lassen. Neben der Vorstellung vieler<br />
interessanter Robotermodelle einschließlich Programmierung vermittelt das<br />
Buch auch mechanische Grundlagen, etwa zum Einsatz von Zahnrädern oder<br />
zur Konstruktion eines Greifarmes.<br />
LEGO Collector - Der Lego Sammler-Katalog<br />
Ein halbes Jahrhundert Spiel, Spass und Freude auf einen Blick. Der LEGO<br />
Stein wird dieses Jahr 50 Jahre alt, und pünktlich zum runden Jubiläum<br />
erscheint ein bislang einmaliger Katalog: Auf 800 Seiten sind nahezu alle Sets<br />
zusammengefasst, die die LEGO Gruppe seit 1958 veröffentlicht hat - ob in<br />
Europa, Amerika, Asien oder Australien. Zum ersten Mal in der LEGO<br />
Geschichte gibt es ein solches Nachschlagewerk, das chronologisch geordnet<br />
die LEGO Sets aufzeigt. Fans, Neueinsteiger und Kinder kommen voll auf ihre<br />
Kosten, jedes Set ist mit einem Farbfoto abgebildet. So umfasst das Handbuch<br />
rund 8.000 farbig abgebildete Sammlerschätze.
Das inoffizielle LEGO-Buch<br />
Endlich bauen, was wirklich Spass macht! Alle Modelle mit detaillierter<br />
Bauanleitung. Baue die LEGO-Modelle, vor denen Deine Eltern Dich<br />
immer gewarnt haben! Dieses Buch zeigt Dir, woran LEGO-Designer<br />
hinter verschlossenen Türen arbeiten. Die Kombination von LEGO-<br />
Steinen mit ganz gewöhnlichen Haushaltsartikeln, wie Gummibändern,<br />
Klebstoff, Kunststofflöffeln oder Ping-Pong-Bällen, und unorthodoxe<br />
Bautechniken lassen LEGO-Modelle entstehen, die Du als offizielle<br />
Produkte bei LEGO niemals finden wirst. Versuche Dein Glück mit einer<br />
Spielzeugpistole, die LEGO-Platten verschiesst, einer Bonbonschleuder,<br />
einem Allradfahrzeug, einer Ping-Pong-Kanone und anderen<br />
aufregenden, aber völlig nutzlosen Erfindungen.<br />
Quellen: Lego Website, Wikipeda, Lego Collector’s Guide, Dave Baum’s Lego Mindstorms Roboter, Software Einführung in die Robotik.