Το προγραμματιστικό περιβάλλον Lego Mindstorms

Η ιδέα των προγραμματιζόμενων ρομποτικών κατασκευών ξεκίνησε με τη χελώνα της Logo από τα τέλη της δεκαετίας του ’60. Οι χελώνες αυτές συνδέονταν με τον υπολογιστή με ένα καλώδιο και μπορούσαν να κινούνται στο πάτωμα ανάλογα με τις εντολές που λάμβαναν. Σήμερα ποικιλία δομικών στοιχείων και ηλεκτρονικών εξαρτημάτων χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση ρομποτικών κατασκευών, ενώ η ανάγκη της αυτονομίας των κατασκευών από τον υπολογιστή οδήγησε στη χρήση προγραμματιζόμενων κύβων με ενσωματωμένους μικροεπεξεργαστές. Το σύστημα Lego ΝΧΤ προσφέρει ένα ευφυές ελεγχόμενο από υπολογιστή «τούβλο» Lego, που αποτελεί τον εγκέφαλο του εκπαιδευτικού ρομπότ του Lego Mindstorms, διαδραστικούς κινητήρες, ηχητικούς, υπερηχητικούς και άλλους αισθητήρες, καθώς και μια μεγάλη συλλογή υλικών κατασκευής («τουβλάκια», γρανάζια, τροχαλίες, άξονες κ.λπ.) που δομούνται γύρω ή πάνω στον μικροεπεξεργαστή.

Προσφέρει επίσης ένα απλό γραφικό περιβάλλον προγραμματισμού, που δίνει τη δυνατότητα δημιουργίας προγραμματιζόμενων «συμπεριφορών» για τις μηχανικές κατασκευές. Οι προγραμματιζόμενες «συμπεριφορές» μεταβιβάζονται από τον Η/Υ στη μηχανική κατασκευή μέσω σύνδεσης USB ή Bluetooth μεταξύ του Η/Υ και του μικροεπεξεργαστή των μηχανικών κατασκευών. Το εκπαιδευτικό λογισμικό LEGO MINDSTORMS Education NXT βασίζεται στη χρήση εικονιδίων και είναι μια εκπαιδευτική έκδοση του επαγγελματικού λογισμικού LabVIEW της National Instruments, λογισμικό που χρησιμοποιούν παγκοσμίως επιστήμονες και μηχανικοί, προκειμένου να σχεδιάσουν, να ελέγξουν και να δοκιμάσουν προϊόντα και συστήματα.

Το λογισμικό έχει μια διαισθητική διεπαφή “σύρε και άφησε” (drag and drop) και ένα γραφικό προγραμματιστικό περιβάλλον, το οποίο καθιστά την εφαρμογή προσιτή για έναν αρχάριο, αλλά και εξίσου δυναμική για έναν εξειδικευμένο χρήστη. Οι παλέτες προγραμματισμού προσφέρουν όλα τα blocks προγραμματισμού που απαιτούνται για να δημιουργηθούν τα προγράμματα. Κάθε block προγραμματισμού περιλαμβάνει τις οδηγίες που το NXT μπορεί να ερμηνεύσει. Ένα πρόγραμμα δημιουργείται με συνδυασμό διαφορετικών blocks.

Εκπαιδευτικό πακέτο Lego Mindstorms ΝΧΤ

Πρόκειται για ένα κιτ το οποίο περιλαμβάνει:

• Προγραμματιζόμενο τούβλο ΝΧΤ που αποτελείται από έναν επεξεργαστή 32 bit ARM7 (512 Kbytes Flash, 64 Kbytes RAM) και έναν επεξεργαστή 8 bit AVR (8Kbytes Flash, 512 bytes RAM). Παρέχει τέσσερις εισόδους και τρεις εξόδους όπου μπορούν να συνδεθούν ένα πλήθος από ηλεκτρονικά στοιχειά. Επίσης διαθέτει δυνατότητα ενσύρματης (USB) και ασύρματης επικοινωνίας (Bluetouth) με τον ηλεκτρονικό υπολογιστή, LCD οθόνη 100×64 pixels και ηχείο 8KHz.

• Έναν αισθητήρα φωτός που αναγνωρίζει τις διάφορες τιμές της έντασης του φωτός και την κλίμακα του γκρι, που έχει ως αποτέλεσμα να αναγνωρίζει και χρώματα τα οποία αντιστοιχούν σε αυτήν.
• Δύο αισθητήρες αφής τριών λειτουργιών (push, loose, bumped) που μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως διακόπτες.
• Έναν αισθητήρα υπερήχων που αναγνωρίζει εμπόδια και υπολογίζει την απόσταση τους. Η μέγιστη εμβέλειά του είναι 254 cm.
• Έναν αισθητήρα ήχου που καλύπτει ένα μεγάλο εύρος έντασης του ήχου έτσι ώστε να είναι δυνατόν να καταγράψει από έναν ψίθυρο έως και έναν πολύ δυνατό κρότο.
• Τρεις βηματικούς κινητήρες 360 βημάτων. Αυτός ο κινητήρας δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να τον ελέγξει με ακρίβεια μιας μοίρας. Επίσης διαθέτει και ενσωματωμένο αισθητήρα γωνιάς.
• Δομικά στοιχεία Lego (τουβλάκια) για την σύνθεση κατασκευών. Συνολικά 431 δομικά στοιχεία. Επίσης καλώδια σύνδεσης USB, καλώδια σύνδεσης αισθητήρων και μια μπαταρία ιόντων λιθίου 7 V.