關於NXT樂高機器人3--程式設計

瞭解NXT樂高機器人的硬體設備，我們再來看看NXT樂高機器人的軟體--程式設計。

一般的樂高模型完成之後是『靜』態模型，玩家可以自由想像，沈浸於觀賞之中。

將模型加上馬達等動力元件，就可以進化為『動』態模型，有了動作，玩家可以有更多的玩法。

可是馬達也只會像電風扇一樣正轉或反轉，配合機構設計，模型也只能重複動作。

有了NXT主機及感應器，NXT樂高機器人模型就能夠具備『互動』的效果，針對周遭環境的變化，產生不同的對應動作。

控制程式就像是賦予樂高機器人『靈魂』一般，讓NXT機器人更加生動有趣。

簡單的來說，控制NXT樂高機器人有兩種不同的方式：

1.  機器人內心自主行動

     程式儲存在NXT主機，所有動作由NXT主機發號施令。

2.  外部命令控制機器人

     程式儲存在遙控電腦，機器人的所有動作由遙控電腦（或手機等）發號施令。有點像是遙控汽車或是遙控飛機。

當然也有綜合兩者的方式，特別是需要大量運算的工作，例如影像處理。

用下面兩張圖片說明控制NXT樂高機器人的方法，左邊的小恩是機器人，右邊的BetaRex是媽媽。

在電腦世界中有許多不同的程式語言，控制NXT當然也可以使用各種不同語言。例如：

1. NXT-G

樂高官方的NXT程式語言，G表示Graphic圖形化語言，為樂高與NI合作開發，適合入門者快速學習，實際上就是簡化版的LabVIEW。（打個廣告，歡迎購買探奇的書籍一起研究。NXT樂高機器人：創意樂趣，隨心所欲！）

2. NXC （Not eXactly C）:

NXC是一種類似C語言的程式（語法並非完全依照ANSI C的標準），由John Hansen先生開發。

撰寫NXC程式可以搭配BricxCC(Bricx Command Center)整合式開發環境，從程式編排、編譯、下載、執行，一次搞定。還有許多有用的公用程式。完全免費使用，想多瞭解的人也可以參考CAVE的書籍。

3. NBC  (Next Byte Codes):

NBC類似組合語言，語法簡單，但是撰寫時需要比較清晰的思路，NXC即是建構在NBC上的高階語言。

4. RobotC

卡內基美隆大學出品的商業產品，當然付費使用會有較佳的支援，例如標準ANCI C語法，強大的除錯系統，快速的編譯及執行速度。

5. leJOS (NXJ)

leJOS是一個JAVA語言的虛擬機器（Virtual Machine），搭配NXJ API，可以使用JAVA語法控制機器人。大部分的同好會使用Eclipse整合式編譯環境開發。

6. pbLua

pbLua就是可以在NXT上執行的Lua，由於是Script形式，所有編譯及執行都在NXT主機上完成。

（我對於『程式理論』的瞭解不夠，還請專家指正。）

7. Robolab

從RCX時代就是最佳的樂高機器人操控工具，如果說NXT-G是LabVIEW裹上一層糖衣，那麼Robolab根本就是LabVIEW。雖然沒有支援PC的藍牙連線，但是強大的功能，仍然是許多老師的最愛，可惜的是已經不再更新支援。

8. LabVIEW (搭配NXT module) 或是LVEE

NXT樂高機器人是由樂高公司與美商國家儀器公司（National Instruments）所共同開發，最棒的程式語言當然是NI引以為傲的LabVIEW，配合NXT的Add on或NXT擴充模組，就能完全發揮LabVIEW圖控式語言的特點。

LVEE則是新開發的LV簡易版本，專門支援NXT的控制，還受到Tufts大學的大力支持及研究開發。

請參考探奇舊文章：LVEE--LabVIEW Education Edition

9. nxtOSEK

官網副標題是ANSI C/C++ with OSEK/μITRON RTOS for LEGO MINDSTORMS NXT

有興趣的同好可以參考官網的介紹（也有簡體中文版），或是探奇舊文章曾經發表過的介紹。

（探奇關於nxtOSEK的舊文章連結）

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以上的程式語言都可以經過撰寫、編譯、傳輸下載到NXT主機，直接從NXT主機執行。是屬於內心自主行動的程式語言。

其他常見的電腦程式語言也能使用玩家所開發的程式庫，『遙控』NXT樂高機器人，屬於外部命令控制機器人，例如：

1. MSRDS （VPL）

MSRDS (Microsoft Robotics Developer Studio)微軟公司為控制機器人所開發的程式設計環境。

樂高NXT機器人當然也是MSRDS支援的重要機器人之一。

VPL是其中一種視覺性程式設計語言，這方面可以參考台大土木系康士仲教授及其MSRDS課程團隊的相關書籍。

2. VB

Visual Basic大家應該蠻耳熟的。

3. C#

C#也是微軟公司力推的程式語言，目前有Mindsqualls支援NXT相關函式庫。或是NXT.NET。

4. C++

物件導向語言，有NXT++及Anders' Mindstorms page - C++ Communication Library

5. python

大莽蛇，可以參考http://code.google.com/p/nxt-python/，上次為了與Scratch結合，探奇也下苦工試用了一下！（請參考探奇舊文章：Scratch and LEGO NXT）

6. Matlab

有學校單位的網友寫出The RWTH - Mindstorms NXT Toolbox，可以運用MatLab強大的數學運算功能控制NXT。

7. Perl

最早可以在Mac控制NXT的語言。

8. Ada, Smalltalk.......

超多語言都可以控制NXT，

請參考探奇舊文章：

可以用Ada控 制NXT機器人

NXTalkNXT 樂高機器人也可以用Smalltalk控制

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其實只要符合NXT官方通訊規範，任何程式語言都能使用Direct Command控制NXT。

撰寫程式控制NXT樂高機器人還有幾點需要注意：

1. Buletooth v.s. USB

藍牙通訊與USB傳輸可以針對不同的需求選擇使用，大部分的程式語言透過NI所開發的Fantom Driver，進行PC與NXT的連結。但是在linux系統就必須自己撰寫驅動程式。

2. Firmware的差異：

韌體是NXT主機的靈魂，有了不同的韌體，可以發揮的功能也不相同。NXT官方的韌體寫得並不夠完善，應該還有許多改進的空間。大部分內心自主行動的程式語言都需要自己專屬的韌體，除了NXC/NBC，當然John Hansen先生也有推出加強版的NXT韌體，讓NXC語言可以做更多應用。

3. 程式執行反應速度的差異：

常常在一些文章中看到各種程式語言對於NXT執行速度的比較。其實NXT主機的規格並不差，大部分是韌體及程式編譯的方式，造成各種程式語言執行上的速度差異。就一般的應用來說，執行速度的快慢並不會有太大的影響。當然還是有人喜愛追求快速反應。

通常學校教授程式語言都只能在電腦上運行，屬於虛擬世界的運作。

NXT樂高機器人為這些程式語言提供動手操作的經驗，回歸到實體世界，可以觀察，可以建構，大大地增加學習程式語言的樂趣。

最後，還是要回到老生常談：

不論是圖控式還是文字型程式語言，每一種語言的設計都有其獨特性及方便性，

找到你喜歡的、好用的、容易理解及習慣上手的，就是好的程式語言。