The Monday Jolt: Bricktronics espande le possibilità di Lego - 💡 Fix My Ideas

The Monday Jolt: Bricktronics espande le possibilità di Lego

The Monday Jolt: Bricktronics espande le possibilità di Lego


Autore: Ethan Holmes, 2019

The Monday Jolt è una nuova rubrica su microcontrollori ed elettronica che appare in MAKE ogni lunedì mattina.

Lego Mindstorms NXT è un fantastico set di robotica educativa che insegna le abilità di bambini e adulti che vanno dall'ingegneria alla programmazione. Tuttavia, non sarebbe bello potenziare quei robot Lego con le schede e gli scudi Arduino? Con questo pensiero in mente, Adam Wolf, Matthew Beckler e io abbiamo scritto Make: Lego e Arduino Projects e sviluppato lo scudo Bricktronics per interfacciare i due.

Adam e Matthew, che gestiscono l'azienda di kit elettronici Wayne e Layne, hanno affrontato la sfida di realizzare lo scudo. Hanno invertito i protocolli di Mindstorms, hanno creato parti personalizzate modellate oltremare, circuiti prototipati e sviluppato una libreria Arduino per il controllo dello scudo. Il libro spiega come costruire anche alcuni divertenti modelli Lego, tra cui un drinkbot al latte al cioccolato e un synth keytar.

Anatomia dello scudo di Bricktronics Come abbiamo approfondito il mondo di Arduino e Mindstorms, abbiamo scoperto che una delle sfide era come collegare fisicamente i due. Mindstorms utilizza cavi personalizzati con spine che sono connettori RJ12 con una linguetta decentrata. Abbiamo trovato due soluzioni: la prima è quella di crimpare un filo Mindstorms a una spina Molex, consentendo di collegare il filo a un motore o sensore Mindstorms su un'estremità e la breadboard sull'altra. La soluzione più semplice consiste nell'utilizzare uno scudo Arduino in grado di accogliere le spine, quindi ci siamo concentrati sullo sviluppo dello scudo piuttosto che sull'enfatizzazione delle soluzioni basate su breadboard, anche se vi mostriamo come fare anche quelle. Lo scudo Bricktronics ha sei connettori compatibili Mindstorms, quattro per sensori e due per motori.

Ecco come appare lo scudo:

  1. Spine del sensore. Le porte 3 e 4 possono ospitare sensori analogici come il colore o gli ultrasuoni, mentre tutti e quattro possono accettare input da sensori digitali come il sensore tattile di Lego.
  2. Il chip MCP23017 è un expander I / O che invia i dati usando solo due pin usando il bus I2C comune.
  3. L'interruttore DPDT consente di passare da Arduino Uno Rev 3 a Arduino meno recenti per la gestione dei dati I2C.
  4. I transistor Darlington vengono utilizzati per commutare carichi a corrente maggiore e consentire allo schermo di controllare i motori non Lego. Collega i tuoi componenti alle intestazioni femminili accanto ai transistor.
  5. Queste intestazioni maschili erano utilizzate per controllare la linea di motori CC di Lego Power Functions, che non utilizzano spine Mindstorms. (Nel libro mostriamo anche come rendere Power Functions agli adattatori Molex.)
  6. Driver motore L293D: questo chip controlla due servomotori Mindstorms.
  7. Tappi del motore.
  8. Intestazioni impilabili Il classico equipaggiamento di scudo ti consente di aggiungere ancora più scudi.
  9. Il pulsante attiva la funzione di reset di Arduino.

Bricktronics vs. NXT

Quindi lo scudo e Arduino hanno battuto il microcontrollore di Lego, giusto? Bene, sì e no. Nelle nostre esplorazioni ci siamo trovati molto colpiti dal mattone NXT, che è il microcontrollore Mindstorms predefinito. È così bello che molti hacker hanno capito come installare sistemi operativi alternativi sul mattone NXT come LeJos e NXT-C. Poi c'è il fatto che l'NXT può controllare 3 motori e il nostro scudo solo due. Detto questo, c'è molto da apprezzare nell'approccio Arduino. Semplicemente essere in grado di utilizzare tutto il vasto ecosistema di hardware e codice di Arduino farà miracoli per il tuo robot. Wayne e Layne stanno anche sviluppando un controller motore in grado di eseguire cinque motori e un connettore XBee incorporato. Non è ancora pronto per l'acquisto o la costruzione, ma puoi vederlo in azione qui.

Una delle maggiori differenze tra NXT e le nostre schede è che Bricktronics è open source e Wayne e Layne condividono liberamente gli schemi e il codice necessari per creare i propri progetti senza dover acquistare lo scudo. Quando altri hacker iniziano a sviluppare i propri progetti compatibili con Mindstorms, inizieremo a vedere un'enorme espansione di ciò che è possibile fare con Mindstorms.

Bricktronics in Education Una delle fantastiche sorprese che abbiamo incontrato nello sviluppo di Bricktronics è stata la scoperta che gli educatori lo hanno davvero scavato. Secondo questi insegnanti, Arduino che incontra Mindstorms prende qualcosa che sfida tecnicamente i bambini e gli adulti e lo porta al livello successivo di difficoltà. Alcuni insegnanti STEM aiutano gli studenti a imparare la programmazione introducendoli a Mindstorms, che offre un'interfaccia grafica semplificata e insegna ampi concetti di programmazione come loop e if / else, ma in realtà non insegna la codifica in quanto tale.

Il passo successivo è prendere gli stessi modelli costruiti dagli studenti con il microcontrollore ufficiale di Mindstorms e scambiare un Arduino, aumentando così la sfida con una curva di apprendimento minima. Allo stesso tempo, gli studenti vengono introdotti nel mondo di Arduino delicatamente, potendosi abituare all'ambiente Arduino senza imparare l'elettronica, la saldatura e così via.

DrummerBot, un progetto di base

Ecco un robot molto semplice che chiunque può costruire fintanto che ha un Arduino Uno, uno scudo di Bricktronics (o cavi i tuoi!) E un set di Mindstorms. È il DrummerBot, un robot progettato per tamburellare su un barattolo di burro di arachidi di plastica. Utilizza due servomotori per controllare le bacchette e un sensore a ultrasuoni per rilevare quando qualcuno si avvicina. Il programma funziona in loop, in attesa di percepire una persona entro una certa distanza. Quando individua qualcuno vicino, inizia a tamburellare il suo tamburo, con la velocità che aumenta man mano che l'oggetto si avvicina.

Vuoi costruire il DrummerBot? Seguire i collegamenti sottostanti per scaricare il programma Arduino e il file CAD Lego Digital Designer per il modello.

Questo è un grande progetto per principianti perché è facile da costruire e programmare e ti insegna come Arduino interagisce con la libreria di Bricktronics. È un buon modo per iniziare a esplorare le possibilità di divertimento che Lego e Arduino rappresentano.

Scopri di più Ecco cosa puoi imparare su Bricktronics:

  • Visita la pagina di Wayne e Layne's Bricktronics.
  • Compra il libro: puoi farlo su O'Reilly e Amazon.com, tra gli altri. Capitoli di esempio sono disponibili in entrambi i siti.
  • Compra o costruisci uno scudo Bricktronics.
  • Build DrummerBot: scarica il file Lego Digital Designer e il codice Arduino sulla pagina Github di Wayne e Layne.


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