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1 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung LEGO MINDSTORMS als informationsverarbeitendes System Lehrbeitrag des Buchs Aufbau des Buchs Robotik Roboter Historischer Ursprung von Robotern Anwendungen und Klassifikation von Robotersystemen Robotik ein interdisziplinäres Forschungsgebiet Programmierung von Robotern Beitrag der Informatik fürdierobotik Grundlagen der Informatik Programmentwicklung Modellierung und Abstraktion ElementederProgrammierung Klassen Datenstrukturen Methoden und Funktionen Programme Logik und Funktionen Bedingte Anweisungen und Verzweigungen Schleifen und Wiederholungen Beobachter Programmiersprachen und Compiler Compiler Interpreter Aufbau und Funktion von Betriebssystemen Prozesse Betriebssysteme ComputerundElektronik ix

2 x Inhaltsverzeichnis 4 Das LEGO MINDSTORMS-System Microcontroller Sensor/Aktuator-Schnittstelle VorgefertigteProgramme Aktuatorik Elektromotor Getriebe Sensorik Tastsensor Ultraschallsensor Lichtsensor Farbsensor Geräuschsensor Beschleunigungssensor Kompass-Sensor Kreiselsensor RFID-Sensor Weitere Sensoren Sensorauswertung Entwicklung von LEGO-NXT-Programmen GrafischeProgrammierungmitNXT-G DieProgrammierumgebung Kompilieren und Starten BearbeitendesProgramms Sequentielle und parallele Programme Datenleitungen und Variablen Hilfefunktion und Dokumentation ElementederProgrammierunginNXT-G AllgemeinePalette Aktion Sensor Ablauf Daten Großer Funktionsumfang Eigene Blöcke Anwendungsbeispiel Intelligenter Roboter Der Roboter lernt fahren Hindernissen ausweichen Linienfolgen Programmieraufgaben mit NXT-G Linienfolgen, Hindernisausweichen und der ganze Rest Der Wachroboter

3 Inhaltsverzeichnis xi Ein musikalischer Roboter GrafischeAusgabevonMesswerten Wie finde ich aus dem Labyrinth? Einparken leichtgemacht DerNXTalsSpielekonsole Kompassregelung Beschleunigungssensor als Steuergerät Stewart-Plattform Die Programmiersprache Java ObjektorientierteProgrammierung Notation KlassenundObjekte Variablendeklaration Datentypen in Java Wertzuweisung Operatoren Methodendeklaration und Parameterübergabe Kontrollstrukturen Felder Schnittstellen und Vererbung PaketeundSichtbarkeit Eingebettete Klassen WichtigeJava-Bibliotheken Fehlerbehandlung Entwurfsmuster LeJOS: Java fürdennxt Installation und Inbetriebnahme Die Entwicklungsumgebung Eclipse HelloWorld! Entwicklung von Java-Programmen für den NXT Der Roboter lernt fahren Motoren ansprechen Kinematikberechnung Wandfolgen Wand ertasten und ausweichen Hindernisse erkennen und vermeiden Aufspüren eines akustischen Signals Position bestimmen Lokale und globale Lokalisierung Odometrieberechnung ImplementierungderOdometrie Kompassauswerten Orientierung des Roboters verbessern

4 xii Inhaltsverzeichnis 7.4 Kartenerstellung Grundlagen der Kartierung AufbaueinerRasterkarte Koordinatentransformation Erfassung von optischen Umgebungsmerkmalen RFID-Landmarken erkennen und unterscheiden Topologische Kartierung Lokalisierung anhand von Karteninformationen NavigationaufKarten Suchalgorithmen fürrasterkarten Wegfindung in Graphen Programmieraufgaben mit LeJOS StationäreSysteme Scannen, Zeichnen und Kopieren Roboterarm Ballsortierer Mühle-Spiel Rubik s Zauberwürfel Sudoku Mobile Robotersysteme Aufräumroboter Putzroboter Roboter-Geo-Caching Roboterkonvoi Braitenberg-Fahrzeug Omnidirektionaler Roboter Kommissionierungssystem A Anhang A.1 Aufgaben und Experimente mit dem NXT A.2 AllgemeineTippsundTrickszuLeJOS A.3 Aufgabenlösungen und Lösungshinweise zu LeJOS A.4 Bezugsquellen und Firmenkontakte A.5 Weitere Programmiersprachen fürdennxt Glossar Literatur Sachverzeichnis...231

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