機器人/奇特機器人/樂高世界

為什麼選擇樂高？

樂高已成為一種流行的機器人資源，主要作為教育工具，但也作為快速簡便原型製作的構建材料。樂高專門為易用性而設計，具有卡扣式零件和預置孔。這使得它們非常適合在需要重新配置的專案中使用。使用一組基本零件，可以輕鬆建立、測試、修改、拆卸和重新建立許多不同的機器人機器和機制，而不會損壞構建材料。這些零件也經過標準化，因此設計可以輕鬆記錄和重建。由於樂高的普及，還有大量第三方資源可用 - 硬體、軟體、教學材料和挑戰。

歷史

樂高 Mindstorms 機器人套件的起源可以追溯到西摩爾·佩珀特的書籍《思維風暴：兒童、計算機和強有力的想法》，佩珀特在書中提出，與其使用計算機為兒童提供練習 - “計算機程式設計兒童”，不如反過來，讓兒童掌控 - “兒童程式設計計算機”。佩珀特認為，透過這種方式，兒童將在回應可識別的個人目的時，在構建自己的知識方面發揮更積極的作用，而不僅僅是聽取解釋。在共同創辦麻省理工學院人工智慧實驗室後，佩珀特開發了程式語言“Logo” 作為一種工具，使兒童能夠使用簡單的指令來控制機器人的“烏龜”。

在 1980 年代中期，在麻省理工學院媒體實驗室工作期間，米切爾·雷斯尼克和史蒂夫·奧科建立了一個控制盒，將 Logo 與樂高 Technic 元素以及電機燈和感測器連線。這款設定被命名為“LEGO TC Logo”，成為一種流行的教育工具，標誌著樂高與麻省理工學院 Logo 研究人員之間合作的開始。第二版於 1993 年釋出，名為“Control Lab”

在 1990 年代中期，麻省理工學院媒體實驗室研究員弗雷德·馬丁開發了麻省理工學院可程式設計積木。這款積木使用基於 Logo 的軟體進行程式設計，但無需透過電線連線到計算機，因此能夠更靈活地移動。這種設計是樂高 RCX 積木的基礎，樂高 RCX 積木於 1998 年釋出。樂高 RCX 是樂高 Mindstorms 產品中的第一款，以佩珀特書籍命名。Mindstorms 機器人套件很快成為一種非常流行的教育資源，被用於世界各地的機器人課程和競賽。

2006 年，NXT 成為 RCX 的繼任者。NXT 擁有額外的感測器埠和藍牙通訊，基本套件還增加了超聲波感測器以及所有電機上的內建旋轉感測器。

標準組件

RCX 套件配有以下標準組件以及各種構建零件

• 2 個電機
• 1 個光感測器
• 2 個燈
• 內建紅外線通訊

以下樂高配件可用於 RCX

• 旋轉感測器
• 溫度感測器
• 聲音感測器

NXT 套件配有以下標準組件以及各種構建零件

• 3 個伺服電機（帶內建旋轉感測器）
• 1 個光感測器
• 1 個觸碰感測器
• 1 個超聲波感測器
• 1 個聲音感測器
• 內建藍牙通訊

NXT 套件還配有介面卡，允許使用 NXT 使用任何 RCX 元件。

程式設計選項

有許多選項可用於程式設計 Mindstorms 積木。標準 NXT 套件可以與 NXT-G 或 Robolab 程式設計軟體一起購買。兩者都是基於 LabVIEW 的視覺化程式語言 - Robolab 允許更高階的程式設計，而 NXT-G 更適合初學者。還有許多其他程式語言可用。

NXT-G

NXT-G（Windows、Mac）

• 優點
  • 易於快速建立簡單的程式
  • 程式設計流程一目瞭然
  • 包含在標準套件中
• 缺點
  • 功能 somewhat limited
  • 僅限整數 - 不支援浮點數
  • 每個基本數學運算（加法、減法、乘法、除法）都需要一個單獨的模組
  • 執行速度相對較慢
  • 記憶體使用率高。

Robolab

Robolab（Windows、Mac）

• 優點
  • 使用起來相當簡單
  • 可以進行相當高階的程式設計
  • 與 LabVIEW 環境非常相似
  • 包含在標準教育套件中
• 缺點
  • 模組連線可能會讓人困惑
  • 沒有很好的方法來建立模組集函式以供重複使用

RobotC

RobotC(Windows)

• 優點
  • 快速執行
  • 高階程式設計
• 缺點
  • 基於文字的語言對於初學者來說更難
  • 必須單獨從套件中購買。

LabVIEW 工具包

LabVIEW 工具包（Windows、Mac）

• 優點
  • 免費（有限制）
  • 可以建立模組以供 NXT-G 程式設計使用
  • 高階資料分析
  • 常見的行業程式設計環境
• 缺點
  • 對於初學者來說 somewhat harder
  • 高階程式設計比基於文字的語言 more limited

BricxCC

BricxCC（Windows）

• 支援多種程式語言的免費 Windows IDE
  • NQC（用於 RCX 的基於 C 的語言）
  • NXC/NBC（用於 NXT 的基於 C 的語言和彙編程式碼）
  • C/C++
  • Pascal
  • pbForth
  • leJOS（Java）

第三方配件

HiTechnic

HiTechnic 配件包裝在標準樂高 NXT 感測器外殼中，可以透過樂高購買

• 3 軸加速度計
• 陀螺儀感測器
• 顏色感測器
• 指南針感測器
• RFID 感測器
• IRLink 感測器
• IRSeeker 感測器
• 光電接近感測器
• 觸碰感測器多路複用器
• 原型板

Vernier

任何Vernier感測器都可以透過介面卡線纜連線到樂高Mindstorms。

• 25 克加速度計
• 氣壓計
• 充電感測器
• 比色計
• 電導率探頭
• 電流探頭
• 差分電壓探頭
• 溶解氧探頭
• 雙量程力感測器探頭
• 電極放大器
• 超長溫度探頭
• 流量感測器
• 力板
• 氣壓感測器
• 手持測力計
• 儀表放大器
• 光感測器
• 低加速度計
• 磁場感測器
• 氧氣感測器
• 氧化還原電位感測器
• pH感測器
• 相對溼度感測器
• 鹽度感測器
• 土壤水分感測器
• 聲級計
• 不鏽鋼溫度探頭
• 表面溫度感測器
• 熱電偶
• 濁度感測器
• UVA感測器
• UVB感測器

Mind Sensors

Mind Sensors 提供以下附件

• 索尼PS2控制器介面
• 視覺子系統
• 8通道伺服控制器
• 多靈敏度加速度感測器
• 雙紅外障礙物探測器
• 高/低量程紅外距離感測器
• 即時時鐘
• 氣動壓力感測器
• 磁羅盤
• RCX電機多路複用器
• RCX感測器多路複用器

嗨

樂高機器人活動、挑戰和成就

第一樂高聯盟[1] 為中學生舉辦區域比賽。每年都會建立一個新的比賽場地，其中包含機器人要在設定時間內完成的主題任務。學生還被要求研究與所選主題相關的現實世界問題。

機器人世界盃青少年組[2] 是一項機器人足球比賽。樂高Mindstorms最初是大多數隊伍使用的主要搭建套件。隊伍的使用範圍不限於樂高，因此更高階的隊伍也會使用更先進的技術。

Botball[3] 比賽使用樂高積木作為搭建材料，但使用更高階的控制器和感測器。樂高RCX在比賽的早期階段是主要的控制器。

為了紀念樂高Mindstorms誕生十週年，高空樂高盛會 傳送了9個由NXT控制的實驗，高度超過99,500英尺。其中一個NXT被釋放，使其成為有記錄以來最長的NXT自由落體，持續了80秒，然後才釋放降落傘。