Építsünk robotot!

Saját robotunk felépítése és a hozzá kapcsolódó szenzorok programozásának elsajátítása még soha nem volt olyan könnyű, mint a Lego Mindstorms robotjainak legújabb generációjával. Az EV3-as modellek gyári készletében az öt alapmodell előállításához szükséges építőelemeket találjuk meg, sajnos azonban papíralapú összeszerelési útmutatót csupán egyetlen robothoz (a TRACK3R névre keresztelt) kapunk. Szerencsére a központi egység programozásához is használható Lego Mindstorms EV3 Home Edition szoftverben a további modellek felépítéséhez is elérhetők a részletes útmutatók (sőt, a közösség által kreált projekteket is megtekinthetjük, és ha találunk egy, a figyelmünket felkeltő "építményt", a kínált mankók segítségével könnyedén összeszerelhetjük).

A dobozból előszedett készlettel első robotunk felépítése még nem feltétlenül lesz túlságosan bonyolult feladat, mivel az egyes elemek megfelelően kategorizálva (színkódok szerint zacskózva) helyezkednek el, így az útmutatóban leírt alkotórészeket könnyedén előáshatjuk a csomagok mélyéről. A következő alkalommal azonban már kissé nehezebb dolgunk lesz, ugyanis a készlet összekuszálásával az alkotási idő jelentősen megnőhet (így pedig egyes modellek előállítása akár három-négy órát is igénybe vehet).

Persze nem feltétlenül kell ragaszkodnunk az eredetileg kínált robotokhoz, a Lego saját filmjében is azt az üzenetet közvetíti, hogy ha csak tehetjük, térjünk el az útmutatótól, és engedjük szabadjára fantáziánkat. Programozási készségeink fejlesztéséhez azonban kétségtelenül egy alapmodell nyújtja a legnagyobb segítséget - ezek építési útmutatója kitér az egyes elemek összeszerelése mellett azok életre keltésére is a Mindstorms szoftver segítségével.

Robotjaink lelke

Egy komplett miniszámítógép köré épül a Lego robot központi vezérlője, amely egy ARM utasításkészletű, 300 mHz-es processzorral, valamint 64 MB memóriával áll a rendelkezésünkre. Ezen kívül az eszköz felületén találhatunk még egy microSD-slotot és egy USB-csatlakozót is, mellettük pedig nyolc darab, szenzorok kapcsolására alkalmas port, valamint egy mini-USB-konnektor várja, hogy megalkossuk saját tervezésű, parancsainknak engedelmeskedő gépeinket. A csomagban fellelhető legnagyobb méretű elem felső részén a vezérlőbillentyűket és a 178×128 pixeles felbontású, monokróm LCD-kijelzőt találjuk, amelyek elengedhetetlen kellékei programjaink futtatásának.

A bemutatott hardveren egy Linux-alapú rendszer fut, melynek menüjében léptetve könnyedén tallózhatunk a készülékre töltött alkalmazások között, az eltárolt parancsokat az applistából pillanatok alatt előcsalogathatjuk. A beállításokon belül kapcsolhatjuk be a készülékbe szerelt Bluetooth- és Wi-Fi-csatlakozási lehetőségeket. Amennyiben egy gyárilag is összeszerelt robotot építettünk meg, feltétlenül telepítsük okostelefonunkra a Lego Mindstorms Commander applikációt, melynek használatával mindenféle programozási munka nélkül, azonnal tesztelhetjük frissen létrehozott legóalkotásunk képességeit (figyeljünk oda, hogy amennyiben egy iOS rendszerű készüléket kívánunk az EV3 szívéhez csatlakoztatni, a BT-opciókon belül ezt külön jeleznünk kell).

A központi egység áramellátásáról egyébként hat ceruzaelem gondoskodik, melyek töltöttségét az apró kijelző folyamatosan megjeleníti, ezen kívül számítógépre csatlakoztatás során a Mindstorms-szoftver is tájékoztat az esetleges telepcsere szükségességéről.

Érzékelők használatban

Az alapcsomag 585 építőeleme mellett szenzorokat és motorokat is találunk, egészen pontosan két nagy és egy közepes motor, valamint három érzékelő (infra, nyomás és fény) áll rendelkezésünkre. A mozgásért felelős alkotóelemek közül a nagyobb méretűek ideálisak a különféle haladási funkciók előidézésére, míg a közepes meghajtó a precízebb mozdulatok létrehozásában lesz segítségünkre (a készletben elhelyezett fogaskerekeket például mindenféle gond nélkül köré építhetjük).

Az infraérzékelő segítségével objektumok távolságát határozhatjuk meg, valamint a csomagban található négy állásba kapcsolható - és öt gomb kombinációjával variálható - távirányító jeleit is befoghatjuk. Programozás során a készletben fellelhető nyomásérzékelő szenzor igazából kétféle állapot megkülönböztetésére képes (felengedés és nyomva tartás), ami ideálissá teszi alkotásunkat ütközések és esések kivédésére. A fény- és színérzékelő segítségével nyomkövető robotokat hozhatunk létre, vagyis a szenzor megfelelő programozásával legógépünk képes lesz könnyedén végighaladni a színkódokkal ellátott labirintusokon és pályákon.

Ezen kívül az érzékelővel a különféle fényviszony-változások esetére is alkothatunk szabályokat (így például megparancsolhatjuk robotunknak, hogy egy lámpa felkapcsolásának hatására kezdjen el tevékenykedni, a sötétben pedig várjon a szenzor jelzésére). Portjaink megfelelő kapcsolására mindenképp ügyelnünk kell, mivel a betűjellel ellátott csatlakozók a motorokat futtatják gond nélkül, míg a számozott konnektorok a szenzorokkal képesek megfelelő kommunikációra.

Végső alkotásainkban különösen kell ügyelnünk a motorok és a szenzorok közötti harmónia megteremtésére (így tehát feleslegesen ne helyezzünk el passzív érzékelőket a roboton), valamint a vezérlőegység és a végrehajtó felületek közötti kapcsolatot garantáló kábelek megfelelő elrejtésére is (így megakadályozhatjuk, hogy a kilógó vezetékek szó szerint fennakadást eredményezzenek).

Blokkosítva

Természetesen az elkészített legórobotokat (különösképp, ha egyedi modellt állítottunk elő) nem csak a beépített programozási rutinokkal vezérelhetjük; az EV3 alapvető programozási ismereteinek elsajátítását követően saját kódjainkkal utasíthatjuk droidunkat. A központi hardver és a csatlakoztatott szenzorok egy vizuális programnyelv segítségével kelthetők életre, melynek használata a Mindstorms szoftver által felkínált oktatólépések végigpörgetésével viszonylag gyorsan megtanulható.

A robotok üzembe helyezéséhez szükséges képletek megalkotását a csoportosított blokkokkal valósíthatjuk meg (a könnyebb kezelhetőség érdekében a blokkok funkcionalitás szerinti színkóddal is rendelkeznek). Fontos, hogy első próbálkozásként ne a legbonyolultabb vezérlési opciókat (mondjuk egy összetett infravezérlést) próbáljuk ki, inkább egyesével adjunk feladatot a robotunkon pihenő utasítható felületeknek, majd fokozatosan kombinálva bonyolítsuk programkódunkat. A csatlakoztatott központi egység az alkalmazáson belül a jobb alsó sarokban jelzi, ha készen áll utasításaink befogadására, a [letöltés] jelű gomb segítségével pedig azonnal a felületére küldhetjük aktuális parancsainkat. Ha instant futtatást választunk, mindenképp ügyeljünk arra, hogy robotunk még számítógépünkhöz csatlakoztatva kezdi meg a kiadott parancsok végrehajtását (ami egy helyváltoztatási utasítás esetén nem túl ideális); ilyen módon inkább az egyes szenzorokat vagy a közepes motor finomhangolt műveleteit teszteljük.

Összességében a Lego Mindstorms robotjai fiatalok és felnőttek számára is hatalmas élményt nyújthatnak, játékosan vezetnek be a robotika és a programozás világába, a modellek létrehozása pedig az alkotók kreativitását is nagymértékben fejleszti. A különféle gyűjtői legómodellekért meglehetősen horribilis összegeket kérnek a boltokban, ehhez képest az EV3 közel 100 ezer forintos beszerzési ára egészen kedvezőnek tekinthető, az alapcsomag építőelemeit pedig bármikor bővíthetjük a szekrényeink mélyén pihenő, régi Technic-elemek felhasználásával.

Versenyre hívott robotok

Az 1998 óta hódító Mindstorms-robotok harmadik generációja köré már három világméretű megmérettetés is épül. A First Lego League (röviden FLL) egy, a fiatalabb korosztályt megcélzó csapatverseny, amelyben a maximum tízfős, 9-16 év közötti fiatalokból verbuvált teameknek felnőtt felügyelet mellett kell megalkotniuk a kiadott feladatok megoldására alkalmas gépet. Az FLL budapesti regionális döntőjét a HelloWorld rendezi meg.

First Tech Challenge névre hallgat a másik nagy verseny, amely már a 14-18 közötti korosztályt veszi célba hasonló feltételekkel, mint az FLL, itt azonban neves egyetemek ösztöndíjai várják a döntős versenyzőket. Harmadik megmérettetésként a robotok olimpiáján (World Robot Olympiad, azaz WRO) is nevezhetik alkotásaikat (7-19 évesek, három korcsoportra osztva) két vagy három főből álló csapatok. 2011 óta az esemény kísérőjeként megrendezik a WRO GEN II Football versenyt - a robotok focitornája - is.