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LEGO Mindstorms

LEGO-Mindstorms ist ein Baukastensystem, das neben den bekannten Lego-Technik-Bauteilen auch den programmierbaren RCX-LEGO-Baustein sowie Elektromotoren und Sensoren enthält. Der RCX-Baustein enthält einen Mikrocontroller, der in einfacher Weise mit der zugehörigen Software Robolab programmiert werden kann. Das System ist sehr gut geeignet, Situationen aus dem realen Verkehrsgeschehen zu simulieren und die Arbeitsweise eines Mikrocontrollers zu verstehen.

Was heißt Steuern?

Steuerungen geben den Arbeitsablauf eines Gerätes nach einem festen Plan vor. Sensoren detektieren Zustände von Größen, wandeln diese in Informationen um und werden dadurch zu Informationsquellen. Die Steuerung verarbeitet die eingehenden Daten und gibt die Ergebnisse an Aktoren weiter, die diese dann in aktive Gerätefunktionen umwandeln.

Die Aufgabe

Ziel des Workshops war, Situationen zu simulieren und zu beherrschen, wie sie auch im Straßenverkehr vorkommen können. Wir stellten uns drei Aufgaben: unser Fahrzeug sollte Hindernisse erkennen, ihnen ausweichen und entlang einer Fahrbahnmarkierung fahren können.

Die Ausgangssituation

Wir hatten zu zweit einen Baukasten mit RCX-Baustein, einen Infrarot-Sender (Tower) und ein Notebook mit Robolab zur Verfügung. Für die Bearbeitung der Aufgaben standen uns vier Nachmittage zur Verfügung.

Der Workshop

Mit viel Freude und Eifer gingen wir am ersten Nachmittag daran, die Fahrzeuge zu bauen, wobei wir bereits Sensoren einbauten oder zumindest einen späteren Einbau vorsahen. Es standen uns Lichtsensoren und Druckkontaktsensoren zur Verfügung. Mit Hilfe des Robolab-Lernprogramms arbeiteten wir uns in die Software ein und machten unsere ersten Programmierversuche. Der RCX besitzt drei Sensoreingänge und drei Motorausgänge, deren Leistungssteuerung über Pulsweitenmodulation erfolgt. Nachdem das Programm gestartet ist, fährt und agiert das mit RCX gebaute Fahrzeug völlig selbstständig und reagiert auf äußere Einwirkungen entsprechend den Programmanweisungen.

Das Stoppen vor Hindernissen und das Ausweichen stellte uns vor keine allzu großen Herausforderungen. Anders war es mit der Aufgabe, einer Fahrbahnmarkierung nachzufahren. Alle Teams brauchten mehrere Versuche, bis ihr Fahrzeug endlich einen Parcours abfahren konnte, der sowohl Links- als auch Rechtskurven enthielt. Wie erkannten, wie genau man sich als Programmierer in die Details der Sensoraktivität und der Fahrzeugbewegung hineindenken muss.

Das Fazit

Wir können uns jetzt vorstellen, wie schwierig es ist, eine Fahrzeugsteuerung zu entwickeln, die völlig autonomes Fahren möglich macht. Aus den Erfahrungen des Workshops sind wir überzeugt, dass sich noch mehr Fahrer-Assistenzsysteme durchsetzen werden, dass der Fahrer aber auch in Zukunft nicht überflüssig wird.

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