Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

周一Jolt:Bricktronics扩大了乐高的可能性

星期一Jolt是关于微控制器和电子产品的新专栏,每周一早上都会出现在MAKE上。

Lego Mindstorms NXT是一款出色的教育机器人套装,可以教授从工程到编程的儿童和成人技能。然而,用Arduino板和盾牌增强那些乐高机器人不是很酷吗?考虑到这一点,Adam Wolf,Matthew Beckler和我写了Make:Lego和Arduino Projects并开发了Bricktronics盾牌来连接两者。

运营电子套件业务的Wayne和Layne的Adam和Matthew解决了制作盾牌的挑战。他们改进了Mindstorms的协议,在国外模塑定制零件,制作原型电路,并开发了一个用于控制屏蔽的Arduino库。这本书解释了如何构建一些有趣的乐高模型,包括巧克力牛奶饮料机器人和keytar synth。

Bricktronics Shield的剖析当我们深入研究Arduino和Mindstorms的世界时,我们发现其中一个挑战是如何将这两者联系起来。 Mindstorms使用带有插头的定制电线,这些插头是带有偏心中心标签的RJ12连接器。我们找到了两种解决方案:第一种方法是将Mindstorms电线压接到Molex插头上,使电线一端插入Mindstorms电机或传感器,另一端插入面包板。更简单的解决方案是使用可以容纳插头的Arduino防护罩,因此我们专注于开发防护罩,而不是强调面包板解决方案 - 尽管我们也向您展示了如何做到这些。 Bricktronics屏蔽有六个与Mindstorms兼容的连接器,四个用于传感器,两个用于电机。

这是盾牌的样子:

  1. 传感器插头。端口3和4可以容纳模拟传感器,如颜色或超声波,而所有四个都可以接受来自Lego触摸传感器等数字传感器的输入。
  2. MCP23017芯片是一个I / O扩展器,使用普通的I2C总线仅使用两个引脚发送数据。
  3. DPDT开关在Arduino Uno Rev 3和较旧的Arduinos之间切换,用于I2C数据处理。
  4. 达林顿晶体管用于切换高电流负载,并使屏蔽控制非乐高电机。将组件连接到晶体管旁边的母头。
  5. 这些公头用于控制Lego的直流电机功率系列,不使用Mindstorms插头。 (在书中我们还展示了如何为Molex适配器制作电源功能。)
  6. L293D电机驱动器:该芯片控制两个Mindstorms伺服电机。
  7. 电机插头。
  8. 可堆叠的标头。经典的盾牌装备可让你在顶部添加更多盾牌。
  9. 该按钮切换Arduino的重置功能。

Bricktronics与NXT

因此屏蔽和Arduino击败了乐高的微控制器,对吧?嗯,是的,不。在我们的探索中,我们发现自己对NXT砖印象非常深刻,这是默认的Mindstorms微控制器。非常好,许多黑客已经想出如何将替代操作系统放在NXT砖上,如LeJos和NXT-C。然后有一个事实是NXT可以控制3个电机而我们的屏蔽只有两个。也就是说,Arduino方法有很多值得关注的地方。只需能够使用Arduino所有庞大的硬件和代码生态系统,就可以为您的机器人创造奇迹。 Wayne和Layne也正在开发一种可以运行五个电机并具有内置XBee连接器的电机控制器。它尚未准备好购买或建造,但你可以在这里看到它的实际应用。

NXT和我们的主板之间最大的区别之一是Bricktronics是开源的,Wayne和Layne可以自由地共享创建自己项目所需的原理图和代码,而无需购买屏蔽。当其他黑客开始开发他们自己的Mindstorms兼容项目时,我们将开始看到Mindstorms可能做的大量扩展。

Bricktronics in Education我们在开发Bricktronics时遇到的一个很酷的惊喜是发现教育工作者真正挖掘它。根据这些老师的说法,Arduino会见Mindstorms在技术上采取了挑战孩子和成年人的东西,并将其带到了下一个难度级别。一些STEM教师通过向Mindstorms介绍编程来帮助学生学习编程,Mindstorms提供简化的图形界面,并教授广泛的编程概念,如循环和if / else结构,但并不真正教授编码。

下一步是采用Mindstorms官方微控制器构建的相同模型,并交换Arduino,从而以最小的学习曲线来应对挑战。同时,学生们可以轻轻地了解Arduino世界,无需学习电子设备,焊接等即可适应Arduino环境。

DrummerBot,一个基础项目

这是一个非常基本的机器人,任何人都可以建造,只要他们有一个Arduino Uno,Bricktronics盾牌(或自己连线!)和Mindstorms套装。它是DrummerBot,一种用于在塑料花生酱罐上滚动的机器人。它使用两个伺服电机来控制鼓槌,并使用超声波传感器来检测何时有人靠近。该程序循环工作,等待感知一定距离内的人。当它发现有人靠近时,它开始敲击它的鼓,随着物体接近,速度越快。

想要制造DrummerBot?按照以下链接下载Arduino程序以及模型的Lego Digital Designer CAD文件。

这对初学者来说是一个很棒的项目,因为它很容易构建和编程,并教你如何Arduino与Bricktronics库交互。这是开始钻研乐高和Arduino所代表的有趣可能性的好方法。

了解更多以下是有关Bricktronics的信息:

  • 访问Wayne和Layne的Br​​icktronics页面。
  • 买书:你可以在O'Reilly和Amazon.com上获得它。两个站点都提供了示例章节。
  • 购买或建造Bricktronics盾牌。
  • Build DrummerBot:在Wayne和Layne的Github页面上下载Lego Digital Designer文件和Arduino代码。

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