Robot Lego programado em Java

Projecto da Cadeira IDSCA/MOSS 2010/2011

Joo Alves

Agenda

Introduo

Mindstorm NXT

LeJOS

O Robot

Aplicao Desktop

Programao do NXT

O Robot na prtica

Bibliografia

Introduo

O projecto proposto visou aplicar os conhecimentos apreendidos nas aulas sobre a linguagem de programao Java, ultrapassando todas as limitaes da programao embebida num dispositivo com poucos recursos de hardware

Mindstorm NXT

O Lego Mindstorms NXT um KIT Robot programvel lanado pela Lego no final de Julho de 2006.

Mindstorm NXT (II)

Caracteristicas:micro-controlador ARM7 de 32-bit a 48 Mhz256 KBytes FLASH

64 KBytes RAM

micro-controlador Atmel AVR de 8-bit a 8 MHz4 KBytes FLASH

512 Bytes RAM

Comunicao Wireless Bluetooth (BT Class II V2.0)

Porta USB full-speed (12 Mbit/s)

4 Portas de entrada com cabos de 6 fios

3 Portas de sada com cabos de 6 fios

Display grfico LCD de 100x64 pixel

Coluna 8 kHz de qualidade

Fonte de energia: 6 pilhas AA ou Bateria

leJOS

O leJOS uma pequena JVM - Java Virtual Machine Open Source para o NXT. Destaca-se por oferecer as seguintes funcionalidades:Possibilidade de utilizao da linguagem Java;

Thread em modo Preemptivo;

vectores, incluindo multi-dimensionais;

Recursividade;

Sincronizao;

Excepes;

Tipos bsicos de Java incluindo o float, long e String;

A maior parte das bibliotecas de classes java.lang, java.util e java.io.

LeJOS (II)

Trata-se de um ambiente de programao para o Lego NXT. Consiste em:Firmware alternativo que inclui uma JVM;

Uma biblioteca de classes que implementa a API do leJOS NXJ;

Um linker especial que traduz as Java Classes para o formato binrio aceite pelo NXT;

Ferramentas para instalar o Firmware, enviar aplicaes, fazer debugging e outras funcionalidades de controlo do Brick;

Uma API para o PC para escrever programas que conseguem comunicar com o leJOS NXJ usando Streams de Java em cima de Bluetooth ou USB ou usando o protocolo LCP (Lego Communications Protocol).

O site oficial do software: http://lejos.sourceforge.net/nxj.php

O Robot

Usa:2 Motores

1 Sensor Volumtrico

1 Sensor de Luminosidade

Interface Bluetooth para comunicao

O Robot (II)

A Programao do robot foi toda feita em Java usando o IDE Eclipse.

Foi implementado no robot 4 componentes principais:Um Menu para controlar os parmetros do robot;

Execuo de comandos para o robot (predefinidos 4 tipos);

Persistncia dos parmetros;

Comunicao Bluetooth com o PC.

Aplicao Desktop

Aplicao Desktop (II)

A aplicao Desktop permite estender as funcionalidades do projecto possibilitando tratar e visualizar de forma grfica os dados trocados entre o Brick NXT e o PC. Ao tratar a informao que enviada pelo Brick no PC, torna-se possvel apresentar a mesma de uma forma muito mais atractiva e recorrendo a bibliotecas que no existem ou no fazem sentido no Brick.

Na execuo desta aplicao foram usadas as seguintes funcionalidades:Multi-Threading;

Comunicao cliente/servidor com sockets TCP/IP;

Comunicao Bluetooth;

Suporte de Mltiplos Clientes;

Utilizao da biblioteca grfica SWING.

Programao do NXT

Programao do NXT (II)

public void go() {int b = 0;twowheelrobot.forward();while (! Button.ESCAPE.isPressed()) {distance = getDistanceSensor();updateLCD();if (sensorTouch.isPressed()) {twowheelrobot.stop();b++;if (b > 3)break;}if (distance > minDistance) {twowheelrobot.forward();} else {twowheelrobot.pressHorn();divertRobot();}}twowheelrobot.stop();}

Programao do NXT (III)

private void divertRobot() {twowheelrobot.logMsg("REMARK=DivertingRobot");while (distance < minDistance + MINDISTANCETHRESHOLD &&! Button.ESCAPE.isPressed()) {distance = getDistanceSensor();updateLCD();if (distance < minDistance + MINDISTANCETHRESHOLD) {avoidcol++;int i = randomGenerator.nextInt(50);if (i % 2 == 0)twowheelrobot.backleft();elsetwowheelrobot.backright();twowheelrobot.sleep(i * 10);}}}

O Robot na prtica

Demo

Bibliografia

Juan Antonio Brea Moral, Develop leJOS programs Step by Step , Version 0.6, Abril 2009

Juan Antonio Brea Moral, Multithreading with Java leJOS , Version 0.1, Outubro 2008

Juan Antonio Brea Moral, Bluetooth and leJOS , Version 0.1, Julho 2008

Jason Butka, Installing Lejos on the NXT Mindstorm Using the Eclipse IDE and Introduction to Lejos / Java Programming, Lawrence Technological University , 2008

Zhizhang Shen,A Gentler Introduction to Mindstorm NXT Programming, Dept. of Computer Science and Technology , Plymouth State University , 2009

Jose Solorzano et al , leJOS NXJ: NXJ technology , Disponvel em http://lejos.sourceforge.net/nxj.php

Ferrari, et al, Programming LEGO MINDSTORMSTM with Java, Syngress Publishing , 2002

A.Terstegge , O. Bucker e B. Kuppers, Robotik - Programming of Embedded Systems, University of Applied Sciences , 22-Oct-2010

Kelleher , John, Namee, Brian Mac , Introduction to Programming the Lego NXT Robot with Java, School of Computing, Dublin Institute of Technology

Gerardo Oliveira, Ricardo Silva, Tiago Lira, Luis Paulo Reis , Environment Mapping using the Lego Mindstorms NXT and leJOS NXJ , FEUP LIACC, 2009

Tom Bickford , Simple NXT Robot , Maine Robotics, 2008

Robot Lego programado em Java

Q&A

Joo AlvesE-mail: jpralves@gmail.comWeb: http://jpralves.net/

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