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    Lego Mindstorms NXT

    L’azienda nota per il gioco di costruzioni più semplice del mondo ha creato la più elementare piattaforma per la robotica

    di Daniel Turner

    A Il mattoncino del futuro

    La base del sistema Mindstorms NXT contiene un microprocessore, quattro porte per i sensori, tra porte per il motore, una porta USB 2.0 per scaricare i programmi, un altoparlante, pulsanti di controllo e un visore a cristalli liquidi. Le porte per i motori inviano a questi ultimi i segnali di controllo, ricevendo altri segnali retroattivi (per esempio, il numero di rotazioni effettuate). Lo schermo LCD può essere configurato per la visualizzazione dei dati provenienti dai sensori, comandi, o testi scritti inviati al mattoncino. I pulsanti utilizzati per navigare tra le funzioni di menu sullo schermo possono anche essere impostati come sensori di contatto, quando si vuole fare in modo che il robot costruito sia in grado di rilevare le collisioni con altri oggetti.

    B Servomotori

    Nella prima generazione dei kit di montaggio Mindstorms, era molto complicato produrre robot capaci di percorrere tracciati rettilinei; uno dei motori montati sulle ruote era quasi sempre un po’ più potente degli altri. Gli stessi hobbysti hanno risolto il problema regolando manualmente la velocità delle ruote o sviluppando dei nuovi sensori di rotazione. I motori della nuova versione NXT (da next, successivo), integrano direttamente questo tipo di sensori. Un tachimetro misura le velocità del motore e genera una tensione proporzionale a tale velocità. Questa tensione viene messa a confronto con quella corrispondente alla velocità fissata da chi ha programmato il robot e la velocità del motore verrà poi regolata di conseguenza. I sensori possono anche misurare l’angolazione delle ruote, consentendo una regolazione fine dei comandi di svolta.

    Il software

    Il kit Lego NXT viene fornito con un software di comando e programmazione basato su LabView di National Instruments. Un ambiente con icone da trascinare sullo schermo semplifica al massimo la programmazione dei robot costruiti. All’inizio l’utilizzatore fornisce, per esempio, l’indicazione al robot di svoltare a sinistra quando incontra un oggetto; poi, può sviluppare nuove diramazioni if…then (“se… allora”) per impostare comportamenti più sofisticati. Il software comprende le istruzioni per la realizzazione di vari modelli progettuali predefiniti.

    C Sensori

    Il sensore a sfioramento (non indicato in figura) può ospitare un braccio che si estende in lunghezza come una specie di paraurti, il quale farà a sua volta scattare il sensore quando viene colpito un oggetto esterno. Il sensore luminoso (non indicato in figura) è più sensibile rispetto alle versioni precedenti. Il sensore audio, una novità della versione NXT, può misurare il livello del sonoro catturato, in modo che certi comandi imposti con un tono di voce più o meno alto diano luogo a reazioni diverse. Un’altra novità è il sensore ultrasonico, che consente al robot di valutare la distanza dagli oggetti attraverso l’emissione di un ultrasuono e la misurazione del tempo di ritorno.

    D Bluetooth

    Il kit Lego NXT utilizza la tecnologia Bluetooth, permettendo di scaricare un programma (altrimenti detto “personalità”) senza un collegamento via cavo con il computer (che così può controllare una molteplicità di dispositivi NXT). Gli utenti hanno sviluppato analoghe applicazioni per poter scaricare i programmi sul robot dal loro telefonino. I dispositivi NXT permettono anche di rispedire, in modalità wireless, i dati alla casa madre Ciò significa che è possibile costruire robot di telecontrollo capaci di trasmettere a distanza informazioni di vario genere – sul livello di illuminazione, o di sonoro e altro ancora – da posizioni impossibili da raggiungere. Alcuni utenti hanno addirittura programmato i mouse senza fili come telecomandi dei loro dispositivi NXT. Inoltre Bluetooth consente ai robot Lego di “parlare” tra loro.

    E Microprocessore

    IL cervello del kit Lego NXT è un microprocessore a 32 bit a basso consumo, con un netto progresso rispetto alla CPU (central processing unit) a 8 bit della vecchia versione. Quest’anno Lego ha annunciato che intende rilasciare il firmware di questo chip come progetto open source, consentendo agli utenti finali un livello molto più approfondito di interazione con la logica del robot e una personalizzazione ancora più estesa dei loro dispositivi NXT.

    La storia di NXT


    Nel 1998 Lego aveva presentato il Mindstorms Robotic Invention System, divenuto molto popolare tra gli hobbysti e i docenti di robotica, nel 1998. Il kit Mindstorm NXT, che conta ben 519 pezzi, è disponibile da agosto ed è stato sviluppato in gran segreto con la collaborazione di un centinaio di programmatori. “Mouse” (in figura) è una delle creazioni proposta da Steven Hassenplug, un ingegnere del software di quarant’anni che da trenta gioca col Lego. Hassenplug ha progettato Mouse come un piattaforma di base per la robotica che comprende un attacco per un motore supplementare, utile per aggiungere nuovi strumenti, come una pinza. Una delle funzionalità più notevoli di questo robot è la presenza di una sfera al posto delle normali ruote, per consentire gli spostamenti su diversi tipi di superficie. Viene anche utilizzato il sensore ultrasonico di Mindstorms NXT, pilotato da un software che Hassenplug ha sviluppato per evitare le collisioni con gli oggetti. Il robot, infine, può essere guidato con il telecomando (a sinistra). Hassenplug sta lavorando a un testo di progettazione con Mindstorms; il libro conterrà anche i piani di sviluppo di Mouse.

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