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Semesterarbeit SS06

Semesterarbeit SS06. LEGO Mindstorms NeXT Generation Claudia Frischknecht und Thomas Other Betreuer Christian Plessl und Andreas Meier Professor Dr. Lothar Thiele. Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt. Mindstorms Grundlagen: Vergleich zu RCX

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Presentation Transcript

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

  2. 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. 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. 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. 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. Übersicht Mindstorms Grundlagen Sensortests Bluetooth Projekt Ultraschall Sensor: Sichtfeld

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

  8. Übersicht Mindstorms Grundlagen 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

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

  19. 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

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