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