lego mindstorms nxt

LEGO Mindstorms NXT

NXT – What you see

• 4 Inputs (digital & analog)• 3 Outputs (support for encoders)• Screen (100x64 pixels)• 4 Buttons• Sound• USB and Bluetooth

About NXT

• RCX 에 이은 LEGO 사의 차세대 로봇 컨트롤러

• 32bit ARM7 Processor / 256k Flash / 64k Ram

• 입력포트 4 / 출력포트 3

• USB / Bluetooth 통신 지원

• 60*100 Graphic LCD / 스피커 / 충전식 배터리 지원

• 엔코더 내장 모터 / 초음파 / 사운드 / 터치 / 라이트 센서

Processors• Main processor:

– Atmel 32-bit ARM processor, AT91SAM7S256

– 256 KB FLASH– 64 KB RAM– 48 MHz

• Co-processor:– Atmel 8-bit AVR processor, ATmega48– 4 KB FLASH– 512 Byte RAM– 8 MHz

Bluetooth and USB communication

• Bluetooth wireless communication CSR BlueCoreTM 4 v2.0 +EDR System– Supports the Serial Port Profile (SPP)– Internal 47 KByte RAM– External 8 MBit FLASH– 26 MHz

• USB 2.0 Full speed com port (12 Mbit/s)

Graphics, Sound, etc

• Display 100 x 64 pixel LCD black & white graphical display

• Loudspeaker Sound output channel with 8-bit resolution– Sample rate of 2-16 KHz

• 4 Buttons

NXT Connections

Touch

Sound LightDistance

1º Motor

USB

Input

Output

사용할 수 있는 센서 / 엑츄 에이터

충전식리튬폴리머배터리

터치 센서

사운드 센서

라이트 센서초음파 센서

엔코더 내장형서보 모터

그래픽 LCD 및블루투스 무선통신 내장USB 2.0 지원

기존 LEGO RCX 용디바이스 호환

NXT 의 외형

입력

출력 USB

LCD On / Enter

Select

Esc

NXT 의 입출력 포트와 장치들

NXT Communication

• USB 2.0 표준 케이블을 이용한 NXT 자체 인터페이스 커넥터

• Bluetooth 모듈 내장을 통한 PC to NXT / NXT to NXT 간 통신 가능

• 내부의 복수 채널을 통한 1:n 통신 가능 및 ID 식별을 통한 신뢰성 높은 원격 제어

• 현재 NXT Education / Retail / LabVIEW-Embedded NXT 에서 지원 (ROBOLAB 은 향후 지원 예정 )

NXT LCD 활용법

B<

Bluetooth상태

USB상태

NXT 이름

배터리량

파일명 /메뉴 설명

선택된메뉴

좌측으로메뉴 스크롤가능

우측으로메뉴 스크롤가능

NXT Menu 사용법

• 꺼진 상태 : 전원 켜기 켜진 상태 : 선택된 메뉴실행 기능 (가운데 메뉴 )

• 좌측의 메뉴로 넘어감• 우측의 메뉴로 넘어감• 계층식 메뉴의 상위로 올라감

최상위 메뉴에서는 ‘끄기’ 메뉴 호출

메뉴 아이콘 설명


간단한 시퀀스의 프로그램을 컨트롤러에서 직접 만들어 볼 수 있다 .


NXT 의 입출력포트에 연결된 장치의 값을 볼 수 있다 .


간단하게 센서를 테스트해 볼 수 있다 . 기본 설정된 포트에맞추어 연결해 주어야 한다 .

로봇의 조립

로봇 몸체

기본차체조립

NXT 센서의 활용

NXT 에 활용되는 센서들

모터( 회전량측정 )

터치센서( 눌림측정 )

초음파센서( 거리측정 )

라이트센서( 광량측정 )

사운드센서( 음량측정 )

기존 LEGO 전선과 NXT 전선 비교

• 기존 전선은 2*2 브릭형• 착탈이 손쉽지만 정밀센서

신호처리에 부적합

• 전화선 형태의 잭으로 걸쇠를 눌러야 탈착 가능

• 6 선식으로 정밀센서 신호에 적합

HiTechnic Sensors

• Color Sensor• Compass Sensor• Acceleration Sensor• More coming…

– Prototype board– Gyro sensor (analog, not I2C digital)– IR Link (to talk to RCX and other LEGO IR devices)– IR Seeker (for robo soccer, for example)– No-contact touch sensor (electrostatic sensor)– Motor Multiplexor– Sensor Multiplexor

NXT 센서의 활용(Motor)

Motors

• Biggest improvement over RCX – rotation counters built in

• 360 counts per rotation• They are relative, not absolute

positions• Maximum speed is approx. 200 RPM• Motors are much stronger than the

other, older LEGO motors

모터 내장 회전 센서

내장 센서

• 엔코더 내장 DC Geard 모터 ( 종전의 모터 대비 6~7 배 토크 )

• 16.7N.cm / 170rpm / 0.6A (2.25N.cm / 330rpm / 0.12A)

• Stalled Torque 50N.cm / 2A (6N.cm / 360mA)

• 엔코더 해상도 about 1’

회전센서의 동작

1. 회전센서를 A 번에 연결2. NXT 를 켜고 Try Me 를 선택 ( 레고 얼굴 아이콘 )3. Try-Motor 메뉴를 선택4. Try-Motor Run 을 선택5. 모터가 회전하며 회전량이 LCD 에 출력됨

기본차체조립

전후진 동작 가능

NXT 센서의 활용(Sound Sensor)

음량센서조립

사운드 센서

• 사운드 센서는 주변의 음량 ( 공기의 흐름 ) 의 변화를 감지

• 마이크와 동일한 개념• 데시벨 형태로 값을 출력• 음량은 측정 가능하나

음성의 인식은 불가능

사운드센서의 동작

1. 사운드센서를 2 번에 연결2. NXT 를 켜고 Try Me 를 선택 ( 레고 얼굴 아이콘 )3. Try-Sound 메뉴를 선택4. Try-Sound Run 을 선택5. 사운드센서에 소리를 내주면 모터가 회전함

조용 탕 !그래프 그래프

소리 인식 가능

NXT 센서의 활용(Ultrasonic

Sensor)

초음파

센서조립

초음파 센서

• 초음파 센서는 초음파를 발생시켜 전방의 물체에 부딛혀 돌아온 초음파를 분석해서 거리를 측정

• 박쥐가 동굴을 날아가는 것과 같은 원리

• Cm 형태로 값을 출력• 거리 측정은 약 3cm ~

100cm 가량 측정 가능

초음파센서의 동작

1. 초음파센서를 4 번에 연결2. NXT 를 켜고 Try Me 를 선택 ( 레고 얼굴 아이콘 )3. Try-Sonar / UltraSonic 메뉴를 선택4. Try-Sonar Run 을 선택5. 초음파센서 전방의 장애물 거리에 따라 소리가 달라짐

반사된 파형 측정장애물이 멀다

반사된 파형 측정장애물이 가깝다

전방 장애물의 거리 인식 가능

NXT 센서의 활용(Light Sensor)

적외선

센서조립

라이트 센서

• 전방에 간접조명용 붉은LED 와 포토트랜지스터가 설치됨

• 근접한 물체의 광량값을 흑백 명암으로 인식

라이트센서의 동작 1

• 빛센서는 전방의 LED 의 빛이 피사체에 반사되어 돌아온 값을 포토 트렌지스터로 받는다 .

• 간접조명 LED 는 프로그램에서 켜거나 끌 수 있으며 각 조건에 따라 값은 달라질 수 있다 .

LEDPhoto

TR

포토 트랜지스터의일반적인 모습

라이트센서의 동작 2

1. 라이트센서를 3 번에 연결2. NXT 를 켜고 Try Me 를 선택 ( 레고 얼굴 아이콘 )3. Try-Light 메뉴를 선택4. Try-Light Run 을 선택5. 잠시후 소리가 나기 시작 , 이때부터 라이트센서가

인식한 색의 명암도에 따라 소리가 달라짐

흰색광 반사량이 크다

검정색광 반사량이 작다

바닥면 색상 구분 가능

적외선

조립

전면부 색상 구분 가능

NXT 센서의 활용(Touch Sensor)

터치 센서

• 터치 센서는 노란 스위치 부분의 눌림을 감지

• 키보드 키 / 마우스 버튼과 동일한 개념

• 전방의 장애물에 대한 물리적 접촉을 통한 인식

터치센서의 동작

1. 터치센서를 1 번에 연결2. NXT 를 켜고 Try Me 를 선택 ( 레고 얼굴 아이콘 )3. Try-Touch 메뉴를 선택4. Try-Touch Run 을 선택5. 잠시후 LCD 에 얼굴이 나오면 센서를 클릭

안눌림 눌림

회로 개방대기상태 전류의 흐름

전압 측정

회로 폐쇄

터치센서의 활용예

lego mindstorms nxt

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