RCX ROBOT Lego Mindstorms Χρήστος Μιάμης Αλέξης Σαμαράς Γρηγόρης Κανονίδης Α1 14-5-08

Περιεχόμενα Περιεχόμενα Επιστημονικά στοιχεία Lego Mindstorms RCX Robot Ιστορικά στοιχεία Βιβλιογραφία

LEGO MINDSTORMS

Επιστημονικά στοιχεία Τα Lego Mindstorms είναι μια γραμμή παραγωγής της Lego που συνδυάζει προγραμματίσημα τούβλα με ηλεκτρικές μηχανές, αισθητήρες, τούβλα Lego, και τεχνικά κομμάτια Lego (όπως εργαλεία, άξονες, ακτίνες, και υδραυλικά μέρη)κατάλληλα για να χτίσει ο χρήστης ρομπότ και άλλα αυτοματοποιημένα ή διαλογικά συστήματα.

Προγραμματισμός κ.ά. Το τούβλο προγραμματίζεται με τη μεταφόρτωση ενός προγράμματος (που γράφεται σε μια από διάφορες διαθέσιμες γλώσσες προγραμματισμού) από ένα PC ή MAC στη RAM του τούβλου μέσω μιας ειδικής υπέρυθρης διεπαφής (IR).Αφότου αρχίσει ο χρήστης ένα πρόγραμμα, μια δημιουργία RCX Mindstorms μπορεί να λειτουργήσει από μόνη της, ενεργώντας στα εσωτερικά και εξωτερικά ερεθίσματα σύμφωνα με τις προγραμματισμένες οδηγίες. Επίσης, δύο ή περισσότερα τούβλα RCX μπορούν να επικοινωνήσουν το ένα με το άλλο μέσω της διεπαφής IR, επιτρέποντας τη συνεργασία ή τον ανταγωνισμό μεταξύ των τούβλων.

Ιστορικά στοιχεία Η πρώτη λιανική έκδοση Lego Mindstorms κυκλοφόρησε το 1998 και πωλήθηκε εμπορικά με την επωνυμία Robotics Invention System (RIS). Η τρέχουσα έκδοση κυκλοφόρησε το 2006 ως Lego Mindstorms NXT. Η αρχική Mindstorms Robotics Invention System περιείχε δύο μηχανές, δύο αισθητήρες αφής, και έναν ελαφρύ αισθητήρα. Η έκδοση NXT έχει τρεις σερβομηχανές και τέσσερις αισθητήρες για την αφή, το φως, τον ήχο, και την απόσταση.

Ο επεξεργαστής ( RCX )

Επιστημονικά στοιχεία Κατασκευή του RCX Το RCX (Robotic Control X), ειναι ένας αυτόνομος μικροελεγκτής που μπορεί να προγραμματιστεί χρησιμοποιώντας ένα PC. Το RCX χρησιμεύει ως ο εγκέφαλος των εφευρέσεων LEGO MINDSTORMS. Χρησιμοποιεί τους αισθητήρες που μας παρέχουν τα Mindstorms ως είσοδο από το περιβάλλον του, επεξεργάζεται αυτά τα στοιχεία, και με βάση αυτά δίνει κίνηση στους κινητήρες.

Προγραμματίζοντας το RCX Οι χρήστες χτίζουν αρχικά το ρομπότ τους χρησιμοποιώντας τα κομμάτια LEGO και το RCX. Κατόπιν δημιουργούν ένα πρόγραμμα της αρεσκείας τους χρησιμοποιώντας όποια διαθέσιμη γλώσσα θέλουν (Robolab, NQC ή LEJOS, εμείς θα ασχοληθούμε μόνο με τη γλώσσα LEJOS) και το φορτώνουν στο RCX χρησιμοποιώντας μια ειδική υπέρυθρη συσκευή αποστολής σημάτων. Η δημιουργία τους μπορεί πλέον να αλληλεπιδράσει με το περιβάλλον, πλήρως αυτόνομα. Η επικοινωνία γίνεται με τη βοήθεια του υπέρυθρου φωτός. Ένας υπέρυθρος αισθητήρας συνδέεται σε σειριακή θύρα ή σε θύρα USB. Μια ασύρματη σύνδεση με το ίδιο το RCX του επιτρέπει να κινηθεί ελεύθερα, ειδικά ως τμήμα της κίνησης των οχημάτων ρομπότ

Οι θύρες του RCX Το RCX έχει τρεις θύρες εισόδου για αισθητήρες (π.χ. αισθητήρα αφής ή αισθητήρα φωτός) και τρεις θύρες εξόδου (π.χ. για τους κινητήρες ή για τα λαμπάκια).

Η γλώσσα LEJOS Το LEGO Java Operating System (LeJos) είναι μια γλώσσα προγραμματισμού βασισμένη σε JAVA που χρησιμοποιείται για να προγραμματίζουμε το RCX. Από τη στιγμή που η JAVA είναι μια αντικειμενοστραφής γλώσσα προγραμματισμού, έτσι και η LeJos μας προσφέρει όλα τα πλεονεκτήματα του αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού. Το LeJOS αναπτύχθηκε εξ’ολοκλήρου από τον Jose Solorzano, αλλά τώρα συντηρείται από τους Paul Andrews και Jürgen Stuber. Το γεγονός ότι το leJOS είναι ένα καινούργιο firmware για το RCX σημαίνει ότι μπορούμε να κάνουμε τα προγράμματα μας πιο εξελιγμένα από ότι ήταν δυνατό χρησιμοποιώντας είτε το προγραμματιστικό περιβάλλον της LEGO (Robolab) είτε το NQC (Not Quite C).

ROBOT

Επιστημονικά στοιχεία Το ρομπότ είναι μια μηχανική συσκευή η οποία μπορεί να υποκαθιστά τον άνθρωπο σε διάφορες εργασίες. Ένα ρομπότ μπορεί να δράσει κάτω από τον απ'ευθείας έλεγχο ενός ανθρώπου ή αυτόνομα κάτω από τον έλεγχο ενός προπρογραμματισμένου υπολογιστή.

Πού μπορούν να χρησιμοποιηθούν; Τα ρομπότ μπορούν να χρησιμοποιηθούν ώστε να κάνουν εργασίες οι οποίες είτε είναι δύσκολες ή επικίνδυνες για να γίνουν απ' ευθείας από έναν άνθρωπο. Σε άλλες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται για να εκτελέσουν εργασίες ταχύτερα ή φθηνότερα απ' ότι ο άνθρωπος. Έτσι, μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην αυτόματη παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων κάποιου προϊόντος και με χαμηλότερο κόστος (για παράδειγμα, στις αλυσίδες παραγωγής).

Είναι σημαντική η ανάπτυξη ρομπότ που να έχουν τα αναγκαία χαρακτηριστικά ώστε να είναι φιλικά και ωφέλιμα προς τον άνθρωπο. Τα στοιχεία αυτά ονομάζονται στοιχεία κοινωνικής νοημοσύνης.

Ιστορικά στοιχεία Η λέξη ρομπότ προέρχεται από το σλαβικό robota που σημαίνει εργασία. Καθιερώθηκε ως όρος με την σημερινή του έννοια το 1920 από τον Τσέχο θεατρικό συγγραφέα Karel Čapek στο έργο του "R.U.R." (Rossum's Universal Robots), όπου σατιρίζει την εξάρτηση της κοινωνίας από τους μηχανικούς εργάτες (ρομπότ) της τεχνολογικής εξέλιξης και που τελικά εξοντώνουν τους δημιουργούς τους.

Η κατασκευή robot Πραγματικά ρομπότ, όμως, κατασκευάστηκαν μόνο μετά την εφεύρεση των υπολογιστών τη δεκαετία του 1940. Ένα από τα πρώτα ήταν ο Σέικι. Σχεδιάστηκε από τους ερευνητές του Stanford Research Institute (ΗΠΑ), στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Ο Σέικι ήταν σε θέση να τοποθετεί τουβλάκια σε κατακόρυφες στήλες, έχοντας μια βιντεοκάμερα ως οπτικό αισθητήρα και ένα μικρό υπολογιστή για την επεξεργασία των πληροφοριών που λάμβανε.

Η εξέλιξη των robot Τα επόμενα όμως χρόνια η μελέτη της κίνησης πέρασε σε δεύτερη μοίρα, καθώς οι ερευνητές εστίασαν τις προσπάθειές τους στην αναπαραγωγή ανώτερων και αφηρημένων ανθρώπινων ικανοτήτων, δηλαδή στην επίτευξη τεχνητής νοημοσύνης. Έτσι, για παράδειγμα, ο επεξεργαστής της IBM Deep Blue κατάφερε, το 1997, να νικήσει στο σκάκι τον παγκόσμιο πρωταθλητή Μπόρις Κασπάροφ.

Τα robot στα επόμενα χρόνια Μεταξύ των πιο προχωρημένων προγραμμάτων είναι και το Robot World Cup Initiative, ένα διεθνές ερευνητικό πρόγραμμα που αποβλέπει στη δημιουργία, μέχρι το 2050, έντεκα ρομπότ που θα είναι σε θέση να νικήσουν την παγκόσμια πρωταθλήτρια ομάδα ποδοσφαίρου. Δεν πρόκειται απλώς για ένα παιχνίδι. Το να καταφέρουμε να κατασκευάσουμε δίποδα ρομπότ που περπατούν, τρέχουν και κλοτσάνε μια μπάλα, ενώ συγχρόνως είναι ικανά να συλλάβουν την κατάσταση του παιχνιδιού, και επομένως να πάρουν στιγμιαίες αποφάσεις στρατηγικής σημασίας, θα ισοδυναμούσε με την εισαγωγή μιας νέας εποχής στην ανθρώπινη ιστορία: αυτή της συμβίωσης των έμβιων και των μηχανικών-τεχνητών ευφυών συστημάτων.

Βιβλιογραφία Lego Mindstorms RCX http://el.wikipedia.org/wiki/Lego_Mindstorms Robot http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A1%CE%BF%CE%BC%CF%80%CF%8C%CF%84

Τέλος