LEGO Mindstorms

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Lego Mindstorms è una linea di prodotti LEGO che combinano mattoncini programmabili con motori elettrici, sensori, mattoncini LEGO, pezzi di LEGO Technic (come ingranaggi, assi e parti pneumatiche) per costruire robot e altri sistemi automatici e/o interattivi.

Mattone programmabile Lego Mindstorms fotografato vicino a tre sensori (tattile, luminoso e di rotazione) e ad un motore elettrico.

LEGO Mindstorms è stato distribuito commercialmente come "RIS" (Robotic Invention System - "Sistema di Invenzione Robotico"). È stato anche venduto ed utilizzato come sistema educativo, originalmente attraverso una partnership con il MIT. La versione educativa si chiama LEGO Mindstorms for Schools (LEGO Mindstorms per le scuole) e viene venduto con un software di programmazione basato sulla GUI ROBOLAB.

LEGO Mindstorms può essere usato per costruire un modello di sistema integrato con parti elettromeccaniche controllate da computer. Praticamente tutti i tipi di sistemi integrati elettromeccanici esistenti nella vita reale (come gli elevatori o i robots industriali) possono essere modellati con i Mindstorms.

C'è una grande e ben sviluppata comunità di professionisti ed amatori di ogni età coinvolti nella condivisione di progetti, tecniche di programmazione ed altre idee riguardanti LEGO Mindstorms.

L'RCX Originale dei Minstorms è stato rilasciato nel 1998. Nel 2006 LEGO ha annunciato un sistema di nuova generazione chiamato NXT, centrato su di un nuovo mattoncino programmabile^[1]. Il LEGO Mindstorms NXT sarà Open Source e verrà rilasciato ad agosto 2006

Indice

1 RCX
2 Lego Mindstorms NXT
- 2.1 Specifiche dell'NXT
- 2.2 Parti
3 Fonti
4 Note
5 Collegamenti esterni

[modifica] RCX

Mattone programmabile RCX. Notare le porte per i sensori (grige) e quelle per i motori (nere).

La prima generazione di Lego Mindstorms era costruta intorno ad un mattone programmabile conosciuto come RCX. L'RCX contiene un microcontroller Renesas H/300 come CPU interna ed viene programmato scaricando un programma (che può essere scritto in vari linguaggi di programmazione) da un PC o da un Macintosh sulla sua RAM attraverso una speciale interfaccia ad infrarossi. Quando l'utente avvia il programma, la creazione Mindstorm può funzionare in completaautonomia, in base alle istruzioni del programma. Inoltre, due o più creazioni possono comunicare tra loro attraverso la porta ad infrarossi e collaborare o gareggiare tra di loro. Oltre alla porta ad infrarossi, ci sono anche tre porte di ingresso per i sensori e tre porte di uscita per i motori (utilizzabili anche per luci ed altro). C'è anche uo schermo LCD che mostra lo stato della batteria, lo stato delle porte, il programma in esecuzione e altre informazioni.

La versione 1.0 di RCX dispone anche di uno spinotto per un alimentatore esterno che permette di far lavorare il mattoncino continuamente, eliminando i limiti imposti dalle batterie. Gli RCX con alimentatore esterno sono molto popolari per l'utilizzo su robot "stazionari" come bracci robotci o per controllare modelli di "LEGO Treni". In quest'ultimo caso, l'RCX ha bisogno di essere programmato con il software Digital Command Control (DCC) richiesto per le operazioni automatizzate riguardanti i treni.

LEGO ha rilasciato anche un mattoncino denomiunato Scout, con due porte per i sensori, due per i motori, un sensore di luce integrato e senza interfaccia con il PC. Lo Scout può essere perogrammato, ma solitamente l'utente seleziona uno dei programmi integrati. Per programmare lo Scout, bisogna attivare il "power mode". Lo Scout può memorizzae un solo programma.

[modifica] Sensori

L'RCX utilizza sensori per interpretare l'ambiente in cui si trova. La linea Mindstorms RCS ha quattro tipi di sensori disponbili.

Un sensore tattile, che sente se qualcosa preme contro di esso.
Un sensore di luce, che reagisce se c'è un cambiamento di intensità luminosa. Vede anche gli infrarossi
Un sensore di rotazione, che misura rotazioni o angoli.
Un sensore di temperatura, che misura, appunto, la temperatura.

Ci sono anche vari sensori non LEGO ma compatibili con Mindstorms. Alcuni sono addirittura creati dagli utenti.

[modifica] Linguaggi di programmazione disponibili

Forniti da LEGO (entrambi grafici):

RCX Code (incluso nella versione commerciale, in vendita nei negozi di giocattoli)
ROBOLAB (basato su LabVIEW (linguaggio usato nei laboratori di ricerca in ogni campo) e sviluppato dalla Tufts University)

Linguaggi di terze parti (tutti testuali tranne actor-lab):

C and C++ sotto sistema operativo BrickOS (precedentemente LegOS) o utilizzando QuiteC
Java sotto sistema operativo leJOS o TinyVM
Lego.NET
NQC ("Not Quite C")
OnScreen
pbFORTH (estensione del Forth)
PbrickDev
PRO-BOT
SqLego
TclRCX
Terrapin Logo
Visual Basic
XS (Un dialetto LISP simile a Scheme)
actor-lab linguaggio grafico parallelo all'ufficiale

[modifica] Mindstorms SDK

Lego offre anche un kit per lo sviluppo di software (SDK) che permette di interagire con l'RCX attraverso qualsiasi linguaggio che supporta ActiveX. L'SDK ha il compito di ottenere i valori dei sensori, accendere e spegnere i motori, ottenere lo stato della batteria e fornire altre funzioni utili.

[modifica] Lego Mindstorms NXT

Il prossimo prodotto Mindstorms è il Mindstorms NXT, che verrà rilasciato ad agosto 2006^[1]. Il kit includerà tre servomotori, un sensore tattile, un sensore luminoso (con la capacità di distinguere i colori), un nuovo sensore sonoro, un sensore per gli ultrasuoni e un nuovo mattoncno intelligente NXT. Il kit costerà 249 dollari USA.

Il mattoncino intelligente NXT avrà un processore ARM7 a 32 bit (il sito FAQ della lego dice che avrà un secondo processore a 8 bit di architettura sconosciuta), uno schermo LCD con una risoluzione di 60x100 pixel, una porta USB 2 e connettività Bluetooth. Il processore ARM7 avrà accesso a 256 KB di memoria flash e a 64 KB di RAM, mentre il secondo processore avrà accesso a una memoria separata da 4 KB flash e 515 bytes RAM. L'NXT avrà quattro porte di ingresso e tre di uscita, ma dato che le connessioni saranno digitali, sarà possibile aumentarne il numero con dei moduli esterni. I connettori non sono gli stessi dell'RCX e utilizzano porte simili ad un connettore RJ11. Integrato nel mattoncino c'è un'altoparlante da 8kHz. Il mattoncino richiede 6 batterie di tipo AA e potrà lavorare con batterie ricaricabili.

Li Lego Mindstorms NXT sarà venduto in due versioni: Retail e Education Base Set. La versione educativa sarà venduta con batterie ricaricabili e caricabatterie inclusi. Comunque, questo kit non contterrà software, che sarà venduto separatamente, con tre licenze distinte (Personal, Classroom, Site).

[modifica] Specifiche dell'NXT

Le specifiche dell'NXT sono quindi le seguenti:

Processore principale ARM7 a 32-bit
256KB memoria flash
64KB RAM
Schermo LCD da 60x100
Può essere programmato su PC o Mac
Gli utenti possono creare nuovi software con LabVIEW di National Instruments
Porta USB 2.0
Connettività Bluetooth per trasferire il software o per controllare il robot da remoto
Interfaccia per permettere lo sviluppo di periferiche da parte di terze parti.

[modifica] Parti

519 pezzi LEGO Technic
Tre servomotori, con sensore di rotazione integrato e feedback per il controllo di precisione
Sensore di movimento e distanza ad ultrasuoni
Sensore audio, con riconoscimento di tono e timbro
Sensore luminoso, capace di rilevare colori e intensità luminosa
Sensore tattile

[modifica] Fonti

Bagnall, Brian (2002). Core Lego Mindstorms Prentice-Hall PTR. ISBN 0130093645
Baum, Dave (2002). Definitive Guide to LEGO MINDSTORMS, 2nd ed. APress. ISBN 1590590635.
Erwin, Benjamin (2001). Creative Projects with LEGO Mindstorms (book and CD-ROM). Addison-Wesley. ISBN 0201708957.
Ferrari et al. (2001). Building Robots With LEGO Mindstorms: The Ultimate Tool for Mindstorms Maniacs. Syngress. ISBN 1928994679.