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.

Vergleich: fischertechnik ROBO TX – LEGO NXT

Vergleich Robotik Baukästen: fischertechnik ROBO TX – LEGO NXT

Ich habe den Versuch unternommen die Robotik Baukästen von fischertechnik und LEGO zu vergleichen (meine persönliche Einschätzung).

Gemeinsamkeiten fischertechnik – LEGO:

  • grafische, anfängergeeignete Programmierumgebung.
  • Controller und Sensoren mit ähnlichem Funktionsumfang.
  • mit Basis-Sets eine Vielzahl von Modellen baubar.
  • verständliche Bauanleitungen.
  • ähnlicher Preis.
  • kombinierbar mit dem weiteren Bauteilen/Baukästen aus dem jeweiligen Herstellerprogramm (bei fischertechnik mit allen Bauteilen, bei LEGO mit dem LEGO Technik Programm)

Vorteile bei Lego Mindstorms NXT:

  • Bauanleitungen und Handbücher frei verfügbar.
  • zahlreiche freie und kommerzielle Programmiersprachen.
  • große Verbreitung an Schulen und Hochschulen
  • Sensoren von Drittherstellern verfügbar.
  • Steckverbinder verpolungssicher und rastend.
  • teilweise offen gelegte Schaltpläne und Schnittstellen.
  • Programmierumgebung mit integrierten Bauanleitungen und Programmbeispielen

Vorteile fischertechnik ROBO TX:

  • eine Vielzahl Motoren verfügbar.
  • durch simple 2,6mm Zwergstecker eigene Erweiterungen wie Motoren, Relais, Lampen, Schalter etc. leicht möglich.
  • Stromversorgung über Netzteil möglich.
  • Simulation der Software ohne angeschlossen Hardware möglich.
  • Die wohldurchdachten Bausteine gewähren zahlreiche Möglichkeiten des Zusammenbaus. Auch ohne Bauvorlagen lassen sehr schnell eigene Modelle schaffen.

Was beide Systeme noch nicht können:

  • fischertechnik ROBO Pro gib es nur in einer Windows Version.
    Die LEGO Software läuft nur unter Windows/Mac. Unterstützung für Android fehlt noch beiden.

Fazit:

  • Beides Systeme bieten vergleichbare Möglichkeiten.
    Falls man schon kistenweise Lego Technik oder fischertechnik im Haus hat, bietet es sich an auch bei der Robotik beim gleichen System zu bleiben.
  • LEGO ist etwas einfacher zu verkabeln, dafür läßt sich bei fischertechnik schnell ein eigenes Bauteil anschließen.
  • Bei LEGO wird bei größeren Programmen schnell der Speicherplatz knapp.
  • Wenn die derzeitige oder zukünftige Schule ein bestimmtes System einsetzt ist es einfacher auch dieses daheim zu verwenden.
  • Das vom Hersteller vorgeschlagene Einstiegsalter sollte man wirklich als untere Grenze betrachten. Kinder brauchen hier zu Beginn auf jeden Fall Unterstützung.

Vergleich Robotik Baukästen: fischertechnik ROBO TX - LEGO NXT

 fischertechnikLEGO NXT


SteuercomputerRobo TX ControllerLEGO Mindstorms NXT 2.0
Motoranschlüsse43
Eingänge8 Universaleingänge, 4 Zähleingänge bis 1 kHz4
Soundausgabeneinja
Prozessor32-bit ARM 9 Prozessor, 200MHz32-Bit ARM 7 Mikroprozessor, 48 MHz
USB 2.0jaja
Bluetoothjaja
I2C BUSjaja
Betriebsspannung9 Volt6 Volt
Stromversorgung MobilAkkuAkku, Batterie
Stromversorgung Stationär9 Volt Netzteil möglich-
Controller koppelnmaximal 8, einer als Mastermaximal 3, einer als Master
Verkabelung2,6mm ZwergsteckerStecker ähnlich RJ12
UPV Controller200 €160 €€
Softwarenicht enthaltennicht enthalten
Einstiegsalter>= 10 Jahre>= 10 Jahre
Standard SoftwareROBO Pro (grafisch)NXT-G (grafisch)
Weitere ProgrammiersprachenVisual C, Visual C++Robolab
Microsoft Robotics StudioNXC
RobotC
BrickOS
DialogOS
Microsoft Robotics Studio
Steuerung über Smartphone-über freie Apps
CAD Softwarefischertechnik Designer (kostenpflichtig)Lego Digital Designer
MLCad
LPUB LDVIEW
Literaturneinzahlreich englisch/deutsch
Bauanleitungenin Baukästen oder separat zu erwerbenfrei verfügbar
Komplettsetts505286 ROBO TX Training LabLEGO MINDSTORMS NXT 2.0


UVP299 €299 €€
Motoren2 Encodermotor, 1 XS-Motor3 x Servo
Ultraschall Sensor01
Taster22
Farbsensor01
Spursucher10
ProgrammierumgebungPCPC / MAC
Zusätzliche Sensoren
Ultraschallim Ergänzungsbaukasten ROBO TX Explorerbereits im Basisset
Lichtim Ergänzungsbaukasten ROBO TX Explorerbereits im Basisset
Infrarot-von HiTechnic
Farbeim Ergänzungsbaukasten ROBO TX Explorervon HiTechnic
Schall-von HiTechnic
Temperaturim Ergänzungsbaukasten ROBO TX Explorervon HiTechnic
Beschleunigung-von HiTechnic
Kompass-von HiTechnic
RFID-
Akku Set

Netzteil
ErweiterungsbaukästenROBO TX Explorer

MINDSTORMS 9695 Education Ergänzungsset 2.0

Robo TX ElectroPneumatic

ROBO TX Automation Robots