Elementy aktywne - omówienie LEGO MINDSTORMS Elementy aktywne - omówienie Autor: Jakub Piasecki

Elementy zestawu 1. Kostka NXT Mikrokomputer z 32-bitowym procesorem ATmega wyposażony w 4 wejścia (dla czujników) i 3 wejścia/wyjścia (dla serwomotorów, czujników obrotu i dodatkowego oświetlenia). 2. Czujnik dotyku Możemy za jego pomocą wykrywać uderzenia z przeszkodami, oceniać obecność przedmiotów w określonym położeniu lub po prostu traktować jako dodatkowy przycisk funkcyjny. Czujnik reaguje na trzy podstawowe typy zachowań: wciśnięcie, wyciśnięcie oraz szybkie naciśniecie i puszczenie. 3. Czujnik dźwięku Jest to prosty mikrofon, który pozwala na analizowanie i określenie poziomu dźwięku dochodzącego do robota. Dzięki niemu robot może na przykład reagować na głośne i ciche mówienie różną szybkością ruchu. 4. Czujnik światła Czujnik pozwala na rozróżnianie kilkunastu odcieni szarości. Czujnik jest też odporny na zmiany oświetlenia zewnętrznego, ponieważ został wyposażony we własne źródło światła. 5. Dalmierz ultradźwiękowy Dalmierz ultradźwiękowy pozwala na określenie odległości (z dokładnością do 1 cm) od przeszkody na podstawie pomiaru czasu propagacji w przestrzeni nadawanych paczek fal ultradźwiękowych (podobnie jak robią to nietoperze). Fale te są niesłyszalne dla człowieka, ale zachowują się podobnie jak fale dźwiękowe tzn. odbijają się od przeszkód. 6. Serwomotory i czujniki obrotu To napęd dla konstrukcji, są wyposażone w (oparte na n-koderach) czujniki położenia kątowego, z poziomu oprogramowania możliwe jest korzystanie z regulacji ich prędkości i rodzaju hamowania. 7. Inne czujniki W ofercie różnych sklepów specjalistycznych można spotkać również inne rozszerzenia do NXT - są dostępne czujniki pola magnetycznego, kamery rozpoznające kolory, termometry, czujniki podczerwieni (np. do komunikacji), nie należy zapominać też o wbudowanym w kostkę NXT interfejsie Bluetooth.

Moduł NXT Architektura 32 bit (ARM7) Interfejsy komunikacyjne: USB, Bluetooth Porty I/O: 4 wejścia dla czujników, 3 we/wy dla serwomotorów z czujnikami obrotu Pamięć: 256 KB FLASH + 64 KB RAM Głośnik Wyświetlacz LCD

Czujnik dotyku Cechy: 3 stany – naciśnięcie, zwolnienie, przytrzymanie. Wykorzystanie: zderzaki, sterowanie robotem, zerowanie układów ruchu. Sensor dotyku jest wykorzystywany w najprostszych nawet konstrukcjach robotów - zwykle stosuje się go jako włącznik / wyłącznik lub jako cześć aktywna zderzaka - robot może zareagować na uderzenie w przeszkodę, której wcześniej nie "zauważył" przy pomocy innego przycisku. Czujnik dotyku bywa też wykorzystywany w chwytakach (do określenia, czy obiekt został już umieszczony w odpowiednim miejscu) i w robotach o konstrukcji ramienia (do resetowania lub ustalania położenia początkowego ramienia).

Czujnik dźwięku Cechy: reakcja na głośność, możliwość badania kształtu fali dźwiękowej. Wykorzystanie: sterowanie, lokalizowanie źródła dźwięku. Czujnik dźwięku jest wykorzystywany w robotach NXT głównie do trzech zadań: do sterowania robotem (przykład: http://nxtprograms.com/voice_car/index.html), do "namierzania" źródła dźwięku (tutaj lepiej sprawdzają się konstrukcje posiadające dwa czujniki tego typu), do zliczania, np. klaśnięć (http://www.tau.ac.il/~stoledo/lego/ClapCounter/).

Czujnik światła Cechy: praca w trybie z podświetlenieniem lub bez, rozpoznawanie odcieni szarości. Wykorzystanie: śledzenie linii, rozpoznawanie kolorów, podążanie za światłem. Czujnik światła jest wykorzystywany w robotach do kilku różnych zadań: Wykrywanie linii na podłożu, śledzenie linii, zliczanie odcinków itd. - tego typu roboty są budowane na każdym większym konkursie robotyki opartym o NXT. Rozpoznawanie kolorów - w ograniczonym zakresie czujnik światła może działać jako kamera monochromatyczna o bardzo niskiej rozdzielczości - wszelkiego rodzaju sortery klocków, skanery LEGO i tym podobne konstrukcje są oparte właśnie o ten czujnik. W wersji bardziej rozbudowanej można robota wyposażyć w kamerę rozpoznającą na poziome wbudowanego oprogramowania kilka podstawowych barw i potrafiącą (dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu) sterować ruchem robota za jakimś przedmiotem, np. piłką w odpowiednim kolorze. Podążanie za światłem - robot mobilny jest tak zbudowany, żeby wykrywał w swoim otoczeniu maksymalne natężenie światła i kierował się w tym kierunku. Można w ten sposób stworzyć maszynę, która będzie sterowana przy pomocy światła latarki w ciemnym pokoju.

Dalmierz ultradźwiękowy Cechy: badanie odległości (0 – 255 cm), praca na zasadzie sonaru. Wykorzystanie: budowanie mapy otoczenia, omijanie przeszkód, wykrywanie obiektów. Dalmierz jest wykorzystywany w większości konstrukcji do badania otoczenia - dzięki odczytom o dokładności 1cm robot może np. dosyć dobrze przygotować sobie mapę terenu po którym się porusza, albo z łatwością wyminąć przeszkodę, która pojawi się w jego zasięgu. Dalmierz wykorzystywany również bywa jako czujnik w chwytakach oraz jako (wbrew pozorom przydaje się to dosyć często) czujnik końca stołu.

Silnik Cechy: wbudowany czujnik obrotów (n-koder), możliwość płynnej regulacji pracy, utrzymywanie zadanej pozycji. Wykorzystanie: napędzanie robota, badanie kąta wychylenia, …

Bibliografia http://mindstorms.lego.com/Overview/, http://www.philohome.com/nxtmotor/nxtmotor.htm.