Cílem této kapitoly je seznámit s parametry a moduly stavebnice NXT. Obr. 1: Brick s moduly [3]

Transkript

1 2. Popis robota NXT Cílem této kapitoly je seznámit s parametry a moduly stavebnice NXT. Klíčové pojmy: Stavebnice, moduly, CPU, firmware, komunikace, brick. Nejdůležitější součástkou stavebnice je kostka Brick, která obsahuje procesor a komunikační rozhraní. K této kostce se dají připojit různé moduly s různými vlastnostmi. Obr. 1: Brick s moduly [3] Kostka Brick Jedná se o nejdůležitější součást stavebnice, která se stará o spuštění programů, komunikaci s okolím a napájení sestavy. Kostka obsahuje procesor, který má dostatečný výkon na jednoduché aplikace. Procesor je jedno jádrový, ale umožňuje pseudo-paralelní provádění příkazů. Vývojové prostředí popsané v pozdější kapitole umožňuje provádět až 3 příkazy současně (ve skutečnosti se ale tak pouze tváří) SPŠEIT Brno 2_LEGO_NXT // Stránka 1 z 5

2 Parametry NXT v2.0: Display monochromatický 100x64 pixel CPU 32-bit Atmel AT91SAM7S256 (48MHz, ARM7, 256KB Flash, 64KB RAM) 8-bit Atmel AVR ATmega48 (4MHz, 4KB Flash, 512B RAM) Paměť 64 KB RAM, 256 KB Flash (hlavní uc) Komunikace BT, USB (pouze programování, přímé ovládání, čtení senzorů) Zvuk 8kHz vzorkovací frekvence Napájení 6xAA (1.5V) nebo Li-ion akumulátor Firmware Poslední dostupná verze: 1.31 Firmware je v podstatě operační systém kostky. Nainstalováním novější verze může dojít k přidání nových funkcí, nebo k opravě chyb. Tento firmware umožňuje spuštění našich nahraných programů. Existují i alternativní firmware, které umožňují spouštět programy v jiných jazycích, které nejsou přímo podporovány firmou LEGO (může dojít ke ztrátě kompatibility) a mohou rozšířit funkce kostky. Vstup/výstup BT Jedná se o vnitřní součást kostky, která umožňuje komunikace s okolím. Může zasílat textové zprávy, přijímat textové zprávy, dovoluje přímé ovládání servo-motorů z aplikací, nebo zajištuje komunikaci s dalšími kostkami. USB Slouží převážně k uploadu/downloadu programů. Pokud je kostka připojena k vývojovému prostředí, ukazuje aktuální stav připojeních modulů. Lze také přímo ovládat robota, nebo vyčíst stav obsazení paměti a stav akumulátoru. Reproduktor Přehrává tóny, nebo zvuky, které se kopírují současně s programem do kostky. Servo-motor Stavebnice obsahuje 3 identická serva se zabudovanou převodovkou a optickým detektorem rotace s přesností na 1. Servo lze také použít jako vstupní zařízení, kde na výstupu je úhel otočení. Dotykový senzor Detekuje, zda byl stisknut, kliknutý, nebo uvolněn. Klávesnice kostky Lze naprogramovat detekci stisknutí vlevo, enter a vpravo SPŠEIT Brno 2_LEGO_NXT // Stránka 2 z 5

3 Světelný senzor Detekuje úroveň světla z jednoho směru, dále modul obsahuje osvětlovací LED (červená barva). Senzor detekuje úrovně v rozsahu <1;100>. Úroveň 100 je velmi jasná a 1 tmavá. Také záleží na kalibraci senzoru. Může detekovat barevné předměty podle úrovně šedi, nebo lze použít jako detektor vzdálenosti. Obr. 2: Vlastnosti světelného senzoru Ultrazvukový senzor Dokáže změřit vzdálenost k předmětu, na který je směrován v centimetrech nebo palcích v rozsahu <0, 255> cm s přesností na 3 cm. Přesnost senzoru je ovlivněna tvarem předmětu, přičemž největší přesnosti se dosáhne na rovných plochách kolmo k senzoru. Mikrofon Tento mikrofonní modul funguje jako detektor intenzity zvuku. Intenzitu měří jak s decibelech (db) a poskytuje i jejich procentuální vyjádření hlasitosti (dba). Senzor zaznamenává jak hlasité, tak i poměrně tiché zvuky blížící se šumu v místnosti. Pro přiblížení 4-5% odpovídá tichu v obývacím pokoji, 5-10% odpovídá vzdálenému hovoru, 10-30% je hovor v blízkosti senzoru (1m), % odpovídá hlučnosti v prostředí s hlasitou hudbou. Hodnotu zjištěnou zvukovým senzorem může programově porovnávat s vlastním procentuálním nastavením pomocí podmínek reprezentovaný znaménky ">" (větší) nebo "<" (menší). [2] LCD display Černobílý maticový displej 100 x 64 pixelů o velikosti 40,6 x 26 mm (programově použitelné 100 x 60 px) Existují další V/V moduly od jiných výrobců jako: RGB senzor, detektor náklonu, elektronický kompas, GPS, kamera, numerická klávesnice, zdvojený detektor vzdálenosti, detektor tlaku, reálný čas, přesný infračervený senzor vzdálenosti, ampérmetr, voltmetr, dotykový panel, multiplexor, Wi-Fi, IR přijímač, senzor magnetického pole, barometrický senzor, akcelerometr, gyroskop, senzor síly, Geigerův počítač, případně další moduly na sběrnici I2C SPŠEIT Brno 2_LEGO_NXT // Stránka 3 z 5

4 Propojovací kabel Kabel je zakončen modifikovaným konektorem RJ-12. Propojovací kabel obsahuje tyto vodiče: analog +9V GND GND +4.3V I2C Clock (SCL) I2C Data (SDA) Nový model EV3 Dne 1. září 2013 vyšla v obchodech novější verze označená LEGO Mindstorms EV3 která je evolucí NXT. Největších změn doznala kostka, která místo ARM7 dostala výkonnější jádro ARM9 běžící na Linux-u. Dále microsd slot, větší RAM, větší Flash a možnost připojení WiFi. EV3 NXT Display Monochrome LCD 178 x 128 pixels Monochrome LCD 100 x 64 pixels Main Processor 300 MHz Texas Instruments Sitara AM1808 (ARM9 core) 48 MHz Atmel AT91SAM7S256 (ARM7TDMI core) Main Memory 64 MB RAM 16 MB Flash 64 KB RAM 256 KB Flash microsdhc Slot USB Host Port Yes No WiFi Optional dongle No via USB port Bluetooth Yes YES Connect to Apple devices Yes No Tab. 1: Porovnání modelů [1] Tento výkonnější model bude vhodnější pro programování složitějších úloh (paměťově náročných) ve vyšším programovacím jazyku SPŠEIT Brno 2_LEGO_NXT // Stránka 4 z 5

5 Závěr: V této kapitole je přehled nejdůležitějších parametrů stavebnice (robotická část). Dále informace, že existuje již novější verze stavebnice EV3, která je výkonnější verzí, vhodnou pro náročnější úkoly. Literatura: [1] [2] [3] SPŠEIT Brno 2_LEGO_NXT // Stránka 5 z 5