Semesterarbeit SS06 LEGO Mindstorms NeXT Generation

Präsentation zum Thema: "Semesterarbeit SS06 LEGO Mindstorms NeXT Generation"—  Präsentation transkript:

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

2 Mindstorms Grundlagen:
Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Mindstorms Grundlagen: Vergleich zu RCX NXT Generation Sensortests: Ultraschall-, Licht-, Ton-, Tastsensor Bluetooth: Kommunikation mit dem Lego Baustein Projekt: Planung und Umsetzung

3 Vergleich zu RCX Tastsensor, Lichtsensor verbessert
Übersicht Mindstorms Grundlagen 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

4 NXT Generation NXT Baustein * CPU: 32-bit ARM7 Mikrocontroller 48 MHz
Übersicht Mindstorms Grundlagen 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

5 Ultraschall Sensor Digitaler Sensor Eigener Mikrocontroller
Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Ultraschall Sensor Digitaler Sensor Eigener Mikrocontroller übermittelt Messwerte an den NXT Baustein Genauigkeit: ± 3 cm Sichtweite: 150 cm

6 Ultraschall Sensor: Sichtfeld
Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Ultraschall Sensor: Sichtfeld

7 Ultraschall Sensor: kritische Bereiche
Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Ultraschall Sensor: kritische Bereiche

8 Tastsensor Tonsensor Licht Sensor Analoger Sensor Kollisionserkennung
Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Tastsensor Analoger Sensor Kollisionserkennung Gedrückt bei: 34 Gramm entspricht 0.34 Newton Tonsensor Misst Schalldruck entweder in dB oder dBA Besteht aus: Mikrophon, Gleichrichter und Mittelwertbilder Licht Sensor 2 Operationsmodi: Ambient Light / Reflected Light (LED) Farben können nicht eindeutig einem Wertebereich zugeordnet werden

9 Bluetooth Kommunikation unter mehreren NXT Robotern möglich
Übersicht Mindstorms Grundlagen 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)

10 Bluetooth LMS2006 Protokoll Packetformat: Perl:
Übersicht Mindstorms Grundlagen 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

11 Projekt Explorer Testumgebung: Projektidee:
Übersicht Mindstorms Grundlagen 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

12 (höhere Programmiersprachen sind in Entwicklung)
Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Next Byte Codes (NBC) versus LEGO Software (höhere Programmiersprachen sind in Entwicklung)

13 Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt
Explorer #1 Aufgaben: Konstruktion einer Karte aus Sensordaten

14 Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt
Explorer #2 Aufgaben: Startpositionierung Bewegungsplanung Kollisionsverhinderung

15 Explorer #3 Aufgaben: Messung der Umgebungsbedingungen: Gewichtung
Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Explorer #3 Aufgaben: 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

16 Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt
Explorer #3

17 Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt
Resultat

18 Next Steps Navigation: Allgemein:
Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Next Steps Navigation: Lokalisation Integrierter Kompass Allgemein: Parallelisierung Rechtwinklige Raumecken Bluetooth

19 Schlussfolgerung + Rotationssensoren + Digitaler Ultraschallsensor
Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Schlussfolgerung + Rotationssensoren + Digitaler Ultraschallsensor + Bluetooth + Grosses Display + Geeingnet für PPS (auch mit Assembler) - Abhängigkeit von Versorgungsspannung - Belastbarkeit der LEGO TECHNIC Bauteile