LEGO Mindstorms NXT: Einführung in die Roboter-Programmierung mit NXC und Roberta


Die deutschsprachige Literatur zu Thema LEGO ist noch recht überschaubar. Dieses Buch vermittelt einen Einstieg in die Programmiersprache NXC. Als Programmierumgebung werden BricxCC und der nxcEditor erläutert. Der nxcEditor enthält noch einen Simulator für den NXT. Man kann also auch ohne Hardware sein Programm testen. Während das Bricx Command Center unter Windows läuft, benötigt der nxcEditor Linux bzw. eine virtuelle Maschine unter Windows. Das Buch beschreibt auch die Grundlagen um eigene Sensoren zu bauen und mit dem NXT zu verwenden. Die Grundlagen der C-ähnlichen Sprache NXC werden in dem Buch anschaulich vermittelt.

LEGO-Roboter: Bauen und programmieren mit LEGO


Wer ein gedrucktes Buch der Onlinehilfe der LEGO Mindstorms Software vorzieht, kann gut dieses Buch nutzen. Neben der Einführung in die Hard- und Software des LEGO NXT gib es noch 7 NXT Modelle. Unter anderem einen Steinsortierer und einen Kaminkletterer. Die Programmierung wird Schritt für Schritt erläutert. Die Bauanleitungen sind erstklassig. Auch wenn das Buch für NXT Anfänger ausgelegt ist, brauchen Kinder bei der Lektüre Unterstützung.

LEGO 9695 Ergänzungsset Mindstorms NXT

LEGO 9695 Ergänzungsset Mindstorms NXT

Das Lego 9695 Ergänzungsset für den Mindstorms NXT 2.0 ist eine sinnvolle Ergänzung zum Bau weiterer Modelle.
Genau genommen ist es eine Ergänzung für die Education Version 9797 des NXT 2.0 . Wobei man damit natürlich auch das “normale” Basisset 9547 aufpimpen kann.

Das Set enthält 817 Bauteile. Wobei besonders die Räder, Zahnräder, Greifer und Gummiketten interessant sind, da sie im Basisset zum Teil nicht enthalten sind.

Baubare Modelle LEGO 9695

  • Roboterarm
  • Farbsortierer mir Förderband
  • Humanoide
  • Rover mit 4 Gummiketten
  • Skorpion
  • Uhr
  • intelligentes Auto
  • Soundboat
  • einen dreirädrigen Roboter mit Greifer

>>> Download Modelle für 9695 >>>

LEGO NXT 9695 Ergänzungsset
LEGO NXT 9695 Ergänzungsset

Ein Manko dürfte der recht hohe Preis in Deutschland sein. Im Ausland wird es teilweise günstiger angeboten. Selbst bei LEGO direkt sind manchmal die Preise günstiger.

>>> Hier im electronic-shop.lu in Luxemburg >>>

Der Preis Stand 01/2013 ca. 80€ plus 10€ Versand.

Für den neuen LEGO EV3 wird es dann ab Herbst 2013 das neue 45560 LEGO® MINDSTORMS® Education EV3-Ergänzungsset geben.

 

 

Testbericht LEGO Mindstorms NXT 2.0

Nach dem wir uns schon seit Jahren intensiv mit fischertechnik beschäftigen, waren wir ganz gespannt wie die Roboterwelt von LEGO funktioniert. Das Weihnachtsfest war ein willkommener Anlass sich mit einem LEGO Mindstorms NXT 2.0 Baukasten zu beschenken. Zum Glück lag die Beschaffung Monate zurück, so das ich nicht den Preis bezahlen mußte der einem zum Weihnachten die Tränen in die Augen treibt. Es ist schon erstaunlich, das für ein Produkt welches schon seit 2006 auf dem Markt ist, Preise weit über der UVP des Herstellers gezahlt werden.
Die Feiertage boten dann die Zeit sich intensiv mit der LEGO Welt zu beschäftigen.

Äußeres:
Die Verpackung macht schon einiges her. Sie fällt sofort auf und ist ein idealer Werbeträger. Sie steckt aber auch voller nützlicher Informationen über das Produkt. Selbst wenn man zuvor von Mindstorms noch nie was gehört hat, reicht sie aus erstes Wissen zu Inhalt und Zweck zu vermitteln.

Inneres:
Wie bei anderen Herstellern auch finden man die Bauteile in Folienbeuteln bzw. auf Pappträgern verpackt vor. Nach dem Auspacken kann es dann schnell unübersichtlich werden. Abhilfe schafft schnell ein Sortierkasten vom Baumarkt, welcher ab 10€ zu haben ist. LEGO möchte hier wohl dem LEGO Education Set keine Konkurenz machen. Dieses kommt bereits in einer Sortierbox. Unser Set steckt jedenfalls in einer Küppper Box mit Klarsichtdeckel und sieht richtig edel aus.

Inhalt:
Der  Baukasten enthält wirklich alles was zum Bauen der abgebildeten Roboter benötigt. Lediglich 6 AA Batterien oder Akkus werden noch benötigt.

Die wesentlichen Bestandteile sind:

  • der LEGO NXT Baustein
  • ein Ultraschall- Abstandssensor.
  • drei Servo- Motoren.
  • zwei Taster
  • ein Farbsensor

Möglichkeiten:
Der LEGO Mindstorms NXT liefert von Haus aus 4 verschiedene Modellvorschläge mit:

  • den Alpha Rex als humanuiden Roboter
  • den Shooterbot aus der Klasse der Fahrzeuge
  • den Robogator als tierähnlichen Roboter
  • einen Farbsortierer als klassische Maschine

Der Alpha Rex hat sofort das Herz unserer Mädchen erobert. Auch wenn schon auf der Verpackung die Größe mit 32 cm angegeben wird, ist man überrascht wie groß er dann erscheint.

Installation:
Die Softwareinstallation lief problemlos. Was schon fast erstaunlich ist, da die beiliegenden CD maximal Windows Vista auflistet. Wir verwenden ein Windows 8 64 bit. Der NXT Baustein wurde sofort erkannt. Auf der Homepage kann man ein Update für die Programmierumgebung und die Firmware des NXT Bausteins herunterladen.

Handbuch:
Der Baukasten enthält eigentlich gar kein klassisches Handbuch, sondern nur eine Art Schnellstart für die wichtigten Funktionen. Den Rest übernimmt die Programmierumgebung. Das sieht zum Anfang wie ein Manko aus. Ist es aber nicht. Man muss allerdings für den Zusammenbau der Modelle einen Computer dabei haben. Damit die Lesbarkeit gewährleistet ist sollte es mindestens ein 14 Zoll Monitor sein. Auf einem Netbook ist die Programmieroberfläche nicht mehr richtig darstellbar. Für Anwender von Windows 7 Starter gibt es einen Patch damit sich die Software überhaupt installieren lässt.

Aufbau:
Unsere Mädels hatte sich für den Alpha Rex als erstes Modell entschieden. Töchterchen (10 Jahre) brauchte insgesamt 3 Stunden für den Aufbau des Alpa Rex. Einzig bei der Verkabelung musste ein Erwachsener helfen.

In der Programmierumgebung findet man auf der rechten Seite die Rubrik Robo Center.
Dort finden sich die Schritt für Schritt Anleitungen für den Aufbau der Modelle. Neben der Aufbauanleitung gibt es noch Anleitungen für die Programmierung und den Test des Modells. Die Integration der Anleitungen in die Entwicklungsumgebung finde ich sehr gelungen. Hier sollte man wirklich schrittweise vorgehen und auch mit den Programmen erst mal nur Teile der Roboter testen. Anscheinend gibt es aber keine Möglichkeit weitere Bauanleitungen in die Entwicklungsumgebung nachzuladen.

LEGO Mindstorms NXT Alpa Rex
LEGO Mindstorms NXT Alpa Rex

Programmierung:
Die enthaltenen Programmierumgebung heisst NXT-G und basiert auf der Software Lab View der Firma National Instruments.
Auch wenn der Aufbau einem 10-jährigen Kind mit wenig Hilfe gelingt, ist die Programmierung noch nichts für Kinder diesen Alters. Die Programmschritte sind zwar einzeln aufgelistet, aber nicht erläutert und als ganzes Programm sehr umfangreich.

Um das Programmieren zu lernen ist es einfacher sich von den Modellen zu lösen, nur den LEGO Baustein mit Sensoren und Motoren zu verwenden und mit der Onlinehilfe die einzelnen Programmbausteine kennen zu lernen. Sonst besteht die Gefahr, das man zwar ein funktionstüchtiges Modell gebaut hat, aber im Grunde genommen überhaupt nicht versteht was da eigentlich abläuft.

Wenn man die Fähigkeiten von NXT-G ausgereizt hat oder lieber mit einer C oder Java ähnlichen Programmiersprache arbeiten möchte so findet man zahlreiche kostenlose Alternativen zu NXT-G.

Programmblöcke:
Die Programmblöcke enthalten teilweise schon recht komplexe Funktionen. So braucht man zum Beispiel für das Auslesen eines Sensors und der Anzeige auf dem Dispaly des Bausteins nur 2 Programmblöcke. Allerdings ist der Bildschirm bei größeren Programmen sehr schnell zugepflastert und unübersichtlich. Hier hilft es dann eigene Blöcke als Art Unterprogramm zu definieren. Im Internet sind auch diverse Blöcke zur Erweiterung der eigenen Programme verfügbar.

Ausdauer:
Für unseren Alpha Rex kam ein Satz frischer Akkus zum Einsatz. Dieser reicht auch, um an mehreren Tagen das Modell zu testen und in Aktion zu erleben. Da gerade bei dem Alpa Rex ein Batteriewechsel sher umständlich ist, sollte man gleich zu neuen Akkus oder Batterien greifen. Ansonsten muss man immer seine Rückenpartie zerlegen.
Der USB-Anschluß ist beim Alpha auch etwas verbaut, so das es sich für Programmänderungen  anbietet diese per Bluetooth-Schnittstelle zu übertragen.

Anzeige und Sound:
Gefallen hat uns die einfache Ansteuerung der LCD-Anzeige und die Soundausgabe des NXT. Auch eigene Sounddateien lassen sich einfach importieren.
Leider ist der Speicherplatz des NXT sehr begrenzt, so das man umfangereiche Soundausgaben wieder nicht realieren kann. Schade also, das man keine umfangreichen Sprachausgaben realisieren kann. Ansonsten ist es schon praktisch sich  Sensorwerte wie Farben einfach ansagen zu lassen.

Kraft:
Mit etwas Knarren und Quietschen setzt sich unser Apha Rex schließlich in Bewegung. Die Servomotoren leisten ganze Arbeit. Schließlich wiegt er ca. 1 kg inkl. Akkus. Sein schwankender Gang erinnert etwas an einen Seemann auf dem Heimweg von der Hafenkneipe. Aber er hält sich aufrecht. Bei eigenen Programmen sollte man daran denken ihn sanft anhalten zu lassen, damit er im Gleichgewicht bleibt. Die technische Umsetzung und das Design ist ganz gelungen. Die Rücken- und Armpartie manchmal etwas wackelig. Der Beinmechanismus ist aber superstabil.

Literatur:
Neben gefühlt unendlich vielen Quellen im Internet, gibt es zahlreiche gute Bücher zum Thema LEGO Mindstorms. Einige davon auf Deutsch. Die meiste deutsche Literatur bezieht sich genau auf den LEGO NXT 2.0 Baukasten. Daher können alle Modelle in diesen Büchern mit diesem Baukasten gebaut werden.

Eigene Modelle dokumentieren:
Mit Hilfe des LEGO Digital Designer ist es möglich LEGO Modelle am Computer zu konstruieren. Die Software ist frei verfügbar und für alle LEGO Produkte geeignet. Neben einer Konstruktionszeichnung kann man damit auch schrittweise Bauanleitungen erstellen.

Technische Details:

NXT Baustein:
Der Baustein verfügt über 4 Eingänge für Sensoren und 3 Ausgänge um Motoren zu steuern. Kommmunizieren kann er per USB oder Bluetooth. Leider ist der Speicherplatz für Programme sehr gering.

Servomotoren:
Die Servomotoren sind von der Größe und Bauform etwas gewöhnungsbedürftige. Sie sind aber auf Grund der eingebauten Rotationssensoren sehr genau und lassen sich leicht steuern. Ihre Genauigkeit beträgt 1 Grad. Sie sind allerdings nur für Anwendungen mit niedriger Drehzahl geeignet.

Ultraschall-Entfernungssensor:
Dieser funktioniert im Bereich zwischen 3 und 250 cm. Damit kann sich der Roboter im Raum orientieren.

Licht/Farb-Sensor:
Der Lichtsensor hat mehrere Funktionen. Zum einen kann er als Lampe in den Farben Rot/Grün/Blau eingesetzt werden. Weiterhin kann er Farben erkennen, Helligkeiten und Graustufen messen.

Fazit:
Ein interessantes (Lern) Spielzeug für Jung und Alt. Um die Software zu verstehen ist aber einiges an Fleiß nötig. Kleinere Kinder (<=12) sollte man auf jeden Fall unterstützen. Die Altersangabe 10+ kann ich nicht nachvollziehen. Für wirklich selbständiges Arbeiten wäre eher ein Alter 14+ realistisch. Erleichtert wird die Arbeit mit Mindstorms durch eine weltweite Fangemeinde, zahlreiche Dokumentationen und Beispiele für Modelle und Software.
Wer den NXT um eigene Elektronik erweitern möchte, muß sich erstmal Adapterkabel basteln. Bei fischertechnik ist das mit den 2,6 mm Zwergsteckern einfacher zu bewältigen. Dafür sind gerade für Anfänger die rastenden Steckverbindungen des NXT einfacher in der Handhabung.

Weihnachtsgeschenke für junge und junggebliebene Tüftler

Wer braucht noch Weihnachtsgeschenke für technik-interessierte Kinder und Erwachsene ?

Hier ein paar Vorschläge:

Für den Nostalgiker

Auch wenn es den Stirlingemotor seit fast 200 Jahren gibt hat hoffentlich diese umweltfreundliche Wärmekraftmaschine seine Zukunft noch vor sich. Mit seinen glänzenden Metallteilen, der Spirituslampe, dem Schwungrad erinnert das Modell an eine Dampfmaschine. Ein ausführliches Handbuch und zahlreiche Experimente lassen so schnell keine Langeweile aufkommen.

Für den Naturfreund

Ein Fledermausdetektor zum Selberbauen. Der detektor “übersetzt” für den Menschen unhörbare Ultraschallwellen in einen für den Menschen hörbaren Bereich.

Für den LEGO Freak – Mindstorms NXT

Wer in die Welt der Roboter einsteigen möchte und bereits mit LEGO Technik Spaß hat, könnte auch mit den LEGO Mindstorms NXT Robotern glücklich werden.
Auch wenn das Einstiegsalter mit 10 angegeben ist, würde ich mindesten 12 Jahre empfehlen. Freude an der Arbeit mit dem Computer sollte vorhanden sein.

Ein großer Vorteil: In vielen Schulen und Universitäten werden diese LEGO Roboter eingesetzt.

Für fischertechnik Fans und welche die es werden wollen

Das Jahr 2012 brachte bei fischertechnik einige interessante Neuerscheinung.

fischertechnik Dynamic – Die Kugelbahn

Wenn die meisten technischen Baukästen doch eher Jungen ansprechen, so ist bei der Kugelbahn auch das Interesse bei Mädchen recht groß. Das Einstiegsalter ist mit 7 Jahren angegeben, was für die einfachen Modelle auch zutrifft. Die großen Modelle stellen auch für größere Kinder und Eltern eine Herausforderung dar.

fischertechnik Pneumatic – Das Arbeiten mit Luft

Der Baukasten fischertechnik Pneumatic 3 erlaubt mit seinen Kompressor, Ventilen und Zylindern die Welt der Maschinen zu begreifen. Insgesamt Modelle bieten viel Abwechslung. Meine Empfehlung ab 10 Jahre.

Für den fischertechnik Profi – Der Flipperautomat

Wer bereits über Programmiererfahrung und dem ROBO TX Baustein verfügt, kann sich mit dem fischertechnik Robo TX ElectroPneumatic neuen Herausforderungen stellen.
Neben dem Flipper gibt es Druckluftmotor, Farbsortierroboter und  Kugelparcours-Roboter als weitere Modelle.
Meine Altersempfehlung ab 12 Jahre.

Elektronik ohne Löten – der Arduino

In der heutigen Welt der Elektronik geht fast nix mehr ohne Mikrocontroller. Einen leichten und günstigen Einstieg in die Welt der Elektronik, als auch in die Programmierung bietet der Arduino. Das Fritzing Starterset bringt neben dem Arduino noch diverse Bauteile mit um gleich loszulegen.
Alter ab 14 Jahre.

Elektronik für Einsteiger – der Conrad Adventskalender

Seit vielen Jahren ist es üblich, das Conrad zu Weihnachten einen Adventskalender mit elektronischen Bauelementen herausbringt.
Für jeden Tag gibt es ein kleines Experiment. Die Bauteile werden ohne Löten mit Hilfe einer Steckplatine verbunden. Ob es wirklich der ultimative Männer Adventskalender ist, ist  Ansichtssache. Der Kalender ist aber gut für Elektronikanfänger geeignet und eine interessante Alternative zu den üblichem Süßigkeiten. Ich würde ich ab 12 Jahren empfehlen.

Ein Übersicht über die Kalender der Vorjahre habe ich hier.

Conrad Adventskalender

Franzis Retro UKW Radio als Adventskalender

Wenn der Kalender mit den LED´s zu langweilig ist, kann ja alternativ den Radiobausatz in Form eines Adventskalenders nehmen. An Hand von 24 Versuchen gelangt man zum Schluß zu einem funktionierendem UKW Radio.

UKW Retro-Radio Adventskalender
In 24 Schritten zum UKW/FM-Radio

In den letzten Tagen waren beide Produkte wg. großer Nachfrage ausverkauft.