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2013-01-23

阿吉老師在淡江大學的課程『機器人程式模擬與開發』



這是淡江大學的『機器人程式模擬與開發』課程,

使用NXT樂高機器人進行教學,以JAVA及App Inventor為主設計程式,並且製作專題報告

阿吉老師將課程資料放在網頁上,大家可以參考同學們的創作。

(阿吉老師好嚴格喔!







2012-11-25

德國大學的研究課程 LEGO Lab, University of Aarhus



先作個記錄。

探奇曾經發文介紹全世界許多大學的課程中應用樂高機器人為研究工具的例子,

其實台灣也有許多學校使用樂高機器人作為上課的教具,

剛才無意間發現LEGO Lab, University of Aarhus

http://www.legolab.daimi.au.dk/

主要課程為Embedded Systems - Embodied Agents, Digital Control in an Physical World

http://legolab.cs.au.dk/DigitalControl.dir/index.html

這個課程以NXT與leJOS作為實際應用的教具,

課程中還要求學生將課程中的上課情形及專題計畫的研究過程記錄下來。

下面是其中一組學生的記錄(三個人),非常詳盡,同時探奇也認為很值得大家一起研究:如何撰寫計畫研究報告。

LegoLab

http://legolab2012.blogspot.tw/p/end-course-project.html

我還不瞭解這個課程的學生背景,也不清楚實際上課內容,不過各大專院校的老師應該可以作個參考。

另外我想到使用Google協作平台或是Blogger都是不錯的記錄工具。

2012-08-24

樂高機器人參與企業生產管理的模擬

探奇多次介紹樂高機器人在學術研究的應用,

樂高機器人可以是研究對象,也能擔任模擬現實生活的輔助工具。

這是2009年在德國茨維考大學(Westsächsische Hochschule Zwickau)的計畫。

利用樂高機器人模擬工廠運作流程,訓練學生使用SAP系統,瞭解企業資源規劃(Enterprise Resource Planning, ERP),這項成果也曾經搬到CEBIT展示。(說明PDF mySAP-Ausbildung mit Lego

不過在研究室中還有更大型的樂高模擬工廠,請到Youtube觀看影片:

Car Production with LEGO and SAP


http://www.youtube.com/watch?v=M0BZiEpkSic

LEGO Car Production WHZ


http://www.youtube.com/watch?v=kSHjElLNBVU

(我特別喜歡從樂高火車上拍攝的影片,下次我也要將攝影機架在樂高機器人身上!

剛好在網路上也找到英國Cumbria University的影片,大學生在畢業前整合SAP與樂高(我想是畢業專題)。

http://www.youtube.com/watch?v=8x7D59k9XDw (報告影片有點長)

可以看看樂高機器人的堆高機模擬過程:

MFS Forklift


http://www.youtube.com/watch?v=31NwSncr-c4


延伸閱讀:

探奇舊文章中的樂高機器人學術研究:

劍橋大學也使用NXT樂高機器人進行教學


瑞士蘇黎世大學人工智慧實驗室的研究(Artificial Intelligence: Exploring Movement)


使用NXT樂高機器人進行實驗的車載資通訊課程(中正大學)



2012-07-03

關於全向輪機器人的數學計算


這次WRO足球賽可以使用樂高零件製作的全向輪,

全向輪的好處就是機器人能全向移動(真是廢話!

不過全向輪機器人的行走模式,還需要經過計算才能準確地移動。

RJ McNamara發表這篇文章:PS2 Controlled Holonomic Platform Using RobotC

文中提到全向輪的數學模式,可以算出機器人前進後退左移右移時,三顆全向輪所需要的轉速。

這也是國高中生練習三角函數的好時機,

我還在學習中,如果有讀友願意提供翻譯,真是感激不盡!

2012.07.05 更新

感謝CAVE提供相關資訊!

CAVE的全像輪研究成果    

1. 三輪全向輪的應用

2. 全向輪實現紅外線避障

3. 全向輪數學模型推導

下載網址:http://lab.cavedu.com/file

2012-03-18

2012的Google Science Fair

時間過得真快,探奇去年才發文介紹第一屆的google Science Fair,轉眼又到了2012。

(請參考探奇舊文章:參加Google Science Fair的科學計畫--PROGRAMMING IN PURE ENGLISH

今年的宣傳影片同樣令人耳目一新,但是有更多變化,與樂高相關的是這部影片:

Google Science Fair 2012: How can robots aid scientific research ? ( with LEGO)







倫敦劍橋大學的博士生 Daniel Strange 利用NXT樂高機器人套件,在實驗室協助進行人工骨骼的製作。

以類似吊臂的架構,自動在含鈣及蛋白質的培養皿中,重複浸泡的動作。

只要有心,NXT樂高機器人可以成為很容易上手的好工具。

探奇舊文章所介紹的南非少年Luke,去年以英語模式控制NXT樂高機器人的專題進入決賽,也拍了一部短片,宣傳2012的Google Science Fair,也很激勵人心喔!



有更多精彩影片都在Google Science Fair頻道。http://www.youtube.com/user/GoogleScienceFair

再補一段,去年Google Science Fair訪問機器人專題的團隊,Landroids








延伸閱讀:

1. geek.com文章:Lego Mindstorms NXT helps create synthetic bone

2. Google Science Fair官網

今年已經全部中文化,還有許許多多進行科學實驗的方法介紹,以及給教師的建議資源。

3. Google Science Fair的Google + 網頁

2012-03-07

MATLAB SIMULINK內建支援NXT樂高機器人


幾年前就有玩家利用MATLAB控制NXT樂高機器人,但是過程比較複雜,需要安裝驅動程式,設定一堆東西。

(請參考RWTH - Mindstorms NXT Toolbox for MATLAB

現在MATLAB SIMULINK R2012a 直接內建支援NXT樂高機器人。學生版也可以使用。

LEGO MINDSTORMS NXT Support with MATLAB and Simulink

這樣設計的用意是:原本在電腦上模擬的動態控制可以落實到真正硬體應用,SIMULINK目前支援兩種硬體,

包含LEGO MINDSTORMS NXT Support with SimulinkBeagleBoard Support with Simulink

(請參考Simulink說明:Run Simulink Models on Supported Target Hardware

使用上,除了簡單方便的安裝方式,還支援許多感應器:包括陀螺儀,加速度計,彩色感應器等。

MATLAB部落格也發文介紹自家產品,請參考Running Simulink models on LEGO MINDSTORMS NXT

簡單連結下面兩個影片比一比:

使用前:




使用後:






(別忘了MATLAB是採用nxtOSEK的韌體!

高中以上學校的老師或同學可以試試看,說不定今年的MATLAB研討會就會展示NXT呢?!

2012.3.18更新:

謝謝大雄老師很熱心地測試,請參考本篇文章回應的討論。





2012-02-22

K12Lab的NXT倒單擺實驗--Inverted Pendulum


K12LAB又有新的課程:Inverted Pendulum

NXT兩輪自動平衡車的實驗,也就是Segway型的NXT樂高機器人,網頁右邊側欄有相關文件下載。

文件中以流程圖說明程式概念。(還在『看不懂中』

示範影片連結如下:







2011-10-09

CAVE的App Inventor 中文學習網已經上線!

上次探奇搞了一個大烏龍,向大家介紹已經開課的課程: 台中女中的「未來科技」教師專業學習社群─結合機器人、手持智慧型平台

現在CAVE的阿吉老師配合這個課程的線上教學網站已經正式上線:

App Inventor 中文學習網

這應該是第一個App Inventor的中文教學網站喔!有興趣的讀友趕快去學習一下!

話說這些手機程式的設計還真是複雜啊!完全投降,我想我還是只要買智慧型手機,可以下載APP就好!

延伸閱讀:Android SDK 教學 | 孫傳雄談科技

2011-09-09

Santiago Canyon College的課程:Introduction to Robotics Programming

Santiago Canyon College是在美國加州橘郡的社區大學,(維基百科的學校介紹

他們的Computer Science(電腦科學系?)開設一門課程:Introduction to Robotics Programming

這門課以NXT樂高機器人為主軸,學習設計程式控制機器人。

課程介紹的網頁有詳盡的影片講義及文件,網頁的右邊側欄還有許多相關的連結及資料。

大家可以多多參考利用。



2011-08-25

超級棒的NXT實驗研究--SENSORES CASEROS PARA MINDSTORMS NXT

原本從Facebook看到黃海龜大大(又叫黃 ㄎㄞˇ ㄏㄨㄟ ,我總算稍微認識你了)轉貼的有趣應用,





利用聲音感應器接收聲音大小,在紙捲上畫出聲波大小的鋸齒圖形,

這是以繪製復活節彩蛋的機構搭配聲音感應器的應用,

探奇好奇地點進作者的網頁,一看之後,不得了了,竟然有這麼多NXT實驗的活動說明,

當場嚇呆好幾分鐘,清醒後決定要趕快向讀友報告這個網頁,SENSORES CASEROS PARA

這是一個西班牙的網頁,所以都是西班牙文,還是得靠Google幫忙,大家可以先自行觀看。

網頁將之分為類比感應器(SENSORES ANALOGICOS),數位感應器(SENSORES DIGITALES),還有關於NXT -G程式語言的說明( TRUCOS BREVES CON NXT-G),其他還沒看完。

類比感應器(SENSORES ANALOGICOS),模擬各式各樣的感應裝置,例如下面這個電子天平,Balanza Electrónica



數位感應器(SENSORES DIGITALES)有一些電子電路的實驗,使用麵包板,電線,LED,也是實作的好題材。

另外還有一些物理實驗,例如像下面有關於視覺暫留的簡單實驗,也是很棒的想法,






將NXT樂高機器人作為科學實驗的實作工具或是輔助道具,真是很有趣喔!

或許可以出版一本關於NXT樂高機器人的實驗書,歡迎老師提供建議!








2011-05-17

求救!NXT樂高機器人直角轉彎的問題!


在『NXT樂高機器人:創意樂趣,隨心所欲』書中,提到走迷宮時需要機器人『直角轉彎』。

(恰好這次WRO國小組比賽也需要『直角轉彎』)

探奇在上課中也常常遇到機器人無法『走直線』、『精確直角轉彎』的問題,

由於探奇認為這些問題牽涉到很多面向,例如:

轉彎的控制方法(Move Block, Motor Block),

三輪設計,四輪設計,輪胎,重心,馬達,齒輪,慣性甩尾.....等,

所以沒有仔細思考過:到底NXT樂高機器人能否精確重現動作?

胡子老師在留言板留言,還特地打電話與我討論他的看法,

胡子老師當然把所有該注意的情況都照顧到了,但是他發現角度感應器無法重現與電壓值有關,

我想還是需要對單顆馬達進行實驗,同時也建議老師試用HiTechnic的PID Motor Block。

探奇認為『精確直角轉彎的重現』與『走直線』都是大家常常遇到的問題。

看來我要好好思考一下,不過一個人想破頭也沒有用!

還請各位先進指教,如何讓NXT樂高機器人每次都能正確地直角轉彎。

歡迎留言討論,我會將重點補充在這篇文章。

5/17:Bridan大大建議使用PID控制馬達定速,PID Speed Control  http://4rdp.blogspot.com/2008/05/pid-speed-control.html

5/17:童年萬歲陳教授提到有解決方法:

http://tw.myblog.yahoo.com/kidshurray/article?mid=212&prev=213&l=a&fid=12


只是不是三言兩語就能說明。


5/19:今天我才發現原來相關問題在優勝家機器人教室的文章『2011 WRO 國小組走迷宮的想法 3』早就有一堆討論。探奇再發文提出如何在NXT-G讀取NXT主機電壓值。


(請參考探奇文章:如何使用NXT-G讀取NXT主機的電池電力?


2011-05-12

參加Google Science Fair的科學計畫--PROGRAMMING IN PURE ENGLISH

PROGRAMMING IN PURE ENGLISH 還記得在年初探奇曾經發文介紹過Google Science Fair嗎?

(探奇舊文章:Google Science Fair

這個活動正在進行評審及投票,探奇並沒有仔細觀看各種不同的科學展示計畫,倒是很好奇台灣地區有哪些學校參加?

這篇文章主要是介紹南非的九年級學生Luke Taylor,他的作品名稱是PROGRAMMING IN PURE ENGLISH

整個計畫網站在這裡:http://sites.google.com/site/lukesgsfentry/home

顧名思義,就是利用英文直接控制NXT樂高機器人,用說的麻也通喔!

其實就是透過語意分析,將自然語言的意思轉成C語言,然後再傳送到NXT主機。

詳細情況還請大家自己參閱他的網頁說明,還可以試用喔!歡迎讀友分享試用經驗。

(測試程式下載網頁連結)


因應Google Science Fair的要求,他拍了一段影片說明,

大家也許可以從中得到關於NXT樂高機器人的創作靈感!

2011-05-01

NXT樂高機器人使用自製GPS橫渡河流(GPS module for the NXT)

探奇曾經在舊文章中多次提到NXT與GPS結合的設計,例如:

NXT機器人與GPS的應用--Robo-Magellan比賽

超強!學術界的樂高NXT!

pbLua 最終Beta版發行有關GPS藍牙訊號的接收

最近的商用NXT--GPS感應器:Dexter Industries的GPS Sensor。

這些應用都非常有創意,不過讓NXT樂高機器人依靠GPS在水中自動行進,這還是世界第一喔!

這個GPS module for the NXT計畫是由盧森堡的Convict Episcopal de Luxembourg的Robotics Workshop所完成。成員都是高中生!

(探奇曾經在好幾篇文章中介紹他們的作品:sin cos命令方塊ULTIMATE ROBOLAB

從2010.4.3開始進行,到今年(2011)4月28日終於挑戰成功,

從自製GPS感應器,測試GPS精確度,製作一台NXT小船(小船命名為Serendipity,我不會翻譯),一直到NXT小船真正橫渡河流,真是太讚了!

(橫渡河流需要得到政府的許可,還請人幫忙開船『護送』NXT小船。)

除了HiTechnic的Compass外,還自製可以與NXT主機連接的GPS模組,這需要電子電路技術;

這些年輕人還要製作NXT小船,克服船體的方向控制及防水問題。(NXT小船下水也有用香檳慶祝!)

控制NXT小船的程式以LVEE(LabVIEW Education Edition)撰寫,中途並且設定兩個中繼點,讓NXT小船順著河水,自動導航到終點。

(花了40 分鐘,航行距離約800公尺)

看到這種努力實驗的精神,真是為他們高興!

The NXT STEP介紹文章:Serendipity crosses open water

原始文章有詳細計畫的記錄:http://www.convict.lu/htm/rob/GPS.htm

希望那天台灣的團隊應該也可以讓NXT樂高機器人橫渡日月潭。


2012.1.31更新:K12LAb文章:Autonomous LEGO Boat Makes a Splash!











2011-01-04

互動式NXT樂高機器人-Artbotics-Sociable Robotics

在人與人的相處中,第一印象是非常重要的,我們往往透過臉部的表情來判斷對方,友善嗎?兇狠嗎?歡迎嗎?

相對的,表情是一種無聲的溝通,表情讓我們的情緒一覽無遺,也代表你自己現在的狀況,難過嗎?生氣嗎?開心嗎?

在『NXT樂高機器人:創意樂趣,隨心所欲』書中第十章,麗莎的微笑,我曾教導大家利用NXT主機螢幕的顯示,讓機器人呈現不同臉部的表情。例如微笑,苦笑,害怕。但是重點只擺在『嘴巴』。


其實NXT樂高機器人還可以做得更多。

美國麻薩諸塞州(Massachusetts)的 Weston Middle School善用NXT樂高機器人的馬達,積木結構及感應器,搭配木板,色紙等美術用品。進行互動社交機器人的創作。

比賽規則如Weston Middle School學校網站連結

45位學生在八周的課程內完成創作,可以看看ARTBOTICS的報導:

Weston Middle School Fall 2010 Artbotics Workshop

影片無法連結,請到下述網址觀看。

Sociable Robots,每個孩子都有不同的想法及創意。

還找到2010年老師研習的影片,也很精彩。不過那時候是使用類似Arduino的單晶片控制板(BASIC STAMP?)

有興趣的老師也可以在課堂上引導學員創作喔!(美術課,生活科技或是電腦課都很適合)








2010-12-27

NXT樂高機器人相關的PID Controller文章彙整

這篇是將一些NXT樂高機器人的PID控制文章作一整理,方便日後查看。

探奇舊文章:NXT樂高機器人軌跡車的研究---PID控制

CAVE文章:[NXT課程] PID控制

樂高機器人 LEGO NXT文章:NXT 軌跡車馬達 PID 控制

『12.28更新』研發養成所的文章:PID Speed Control

另外發現我一直沒有介紹這篇(?)

Techbricks.nl的文章:NXT Line follower using a color or light sensor and PID controller

除了PID控制理論的說明及NXC程式碼,作者還提供軌跡車的LDD模型圖。

同時還比較三種光感應器的差異(包含光源感應器,HiTechnci彩色感應器及樂高8547所附的彩色感應器)

祝大家新年快樂!

2011.03更新:用RobotC寫的PID Linefollower

2010-10-31

劍橋大學也使用NXT樂高機器人進行教學

這是在Mindboards論壇看到的討論串

Preparing for the Week 1 Lego Exercise



但是小弟才疏學淺,加上時間已晚,所以先發文記錄。

探奇曾經介紹過一些關於NXT樂高機器人的學術研究,國外也不乏許多大學將NXT樂高機器人納入正規課程中。

在這個討論串中看到的是劍橋大學,沒錯,英國劍橋大學製造學院( Institute for Manufacturing University of Cambridge )的Department of Engineering

Dr. Andrew Gee安排在 PART IA(one A,應該是第一年的上學期)的第一週課程

課程連結在此:Preparing for the Week 1 Lego Exercise

鼓勵新生研究真實世界的工程原理,除了樂高以外,還建議大家使用Octave(工程計算及數值分析的自由軟體,類似MATLAB,國立勤益科技大學朱孝國老師的介紹)

這個計畫中還提供五個NXT樂高機器人模型,每個都有示範影片,還有一堆原理,真是令人驚嘆。(太多這種經典的傑作)

包含:

The prodigious pendulum clock
 
The sizzling steam engine

The dazzlingly didactic dropper
 
The decidedly decent dropper

The resplendent Roman balance


還沒完全理解,先發文記錄,還請大家分享經驗,謝謝!

後記:

還有這個關於使用MATLAB與LEGO MINDSTORMS NXT的網頁記錄

另外,因為不懂劍橋大學的學制,搜尋時發現的『某人履歷表』(David Wyatt),看得也是目瞪口呆,真是精彩。現在台灣的大學生也都要加油,國際性的競爭能力特別重要。

最後是Tripos的維基介紹

2010-10-07

利用NXT樂高機器人進行科學實驗

在中小學科展的發表成果中,可以看到一些作品使用NXT樂高機器人作為輔助實驗進行的工具,

使用NXT樂高機器人有一些好處,例如:機器人的動作可以保持穩定,不會有人為的因素影響實驗結果。機器人也可以幫助我們進行長時間的量測,不會受到作息時間的限制。

LEGO ENGINEERING網頁上就有一些使用NXT樂高機器人幫助實驗的範例,

NXT Science / Engineering Fair Experiments

這個網頁舉出了四個範例,

1. 咖啡保溫實驗:比較保麗龍、塑膠杯及紙杯的保溫效果。

2. 太陽加熱效果:比較不同顏色的杯子對吸收太陽能量的效果。

3. 扇頁形狀對風車轉動的影響:比較不同形狀的扇葉產生不同的轉動速度。

4. 自動餵魚機:當你太忙,太累,或是外出旅行時,誰來餵魚呢?當然交給自動餵魚機。

這些科學實驗都有詳細的實驗步驟及程式說明。

另外探奇也曾經發文介紹還有一些不同的科學課程,同樣運用NXT樂高機器人的零件,引導孩子學習聲音及樂器、動物特徵、或是簡單機械。

同一主題有一連串的課程,循序漸進地帶領孩子學習相關知識。

可以到LEGO Engineering參考下載。Teaching Science Through LEGO Engineering

如果學校或家裡已經有樂高機器人,不妨拿來試試看喔!

2010-07-18

NXT樂高機器人軌跡車的研究---PID控制

探奇在舊文章中曾經介紹:

好文章A PID Controller For Lego Mindstorms Robots(by James Sluka)


可惜的是沒有翻譯,相信大家一定非常願意學習相關知識。

感謝雲淡風輕大大的文章:使用NXC撰寫NXT程式---第八章 再探循跡車

有了一些介紹及說明。

想進一步瞭解PID控制軌跡車的同好,千萬不要錯過喔!

(只是怎麼沒有第七章呢?

等暑假課程告一段落,探奇再改寫成NXT-G程式試試看!

如果有人寫出來,也歡迎分享!



2010-06-23

使用NXT樂高機器人進行實驗的車載資通訊課程

車載資通訊』是未來的新興科技產業,(股票市場也有許多相關的優良概念股

國立中正大學資訊工程系設立車載資通訊教學聯盟中心,設計一連串的課程,幫助各級學校進行車載資通訊的教育。

在98年度的課程『智慧型車輛技術』,特別利用LEGO NXT樂高機器人進行相關實驗(實驗項目網頁連結)。

包含
Basic Control over Lego NXT
2Crash Prevention
3Lane-Keeping Assistance
4Adaptive Cruise Control
5Vehicle Flow Management


在這個課程中,避撞、自動駕駛、路徑規劃、車流管理等實驗都可以藉由NXT樂高機器人完成,

探奇本來就認為NXT樂高機器人是最佳的實驗教具,也是機器設備的原型開發研究器材。

也歡迎各位提供NXT在各個研究機構的應用成果。




2010-01-27

又有NXT樂高機器人的學術研究成果發表 – Lego Beyond Toys 3

這是Dr.Christoph Bartneck 在Eindhoven University of Technology的研究成果。

(探奇已經多次發文介紹Christoph Bartneck教授與他門下學生的研究成果,請參考探奇舊文章。)

這次教授發表Results – Lego Beyond Toys 3,又有很多新作品。

這些作品同樣都有提供完整的研究報告,也有實品展示。(不知道有沒有公司跟他們合作量產?!)

由於影片太多,懶得轉貼,請自行到教授的部落格觀看。

WiFi communication with the NXT

by Sjef Fransen


這個WiFi模組用到Arduino整合WiFi模組,讓NXT可以直接連結網路,不受時空限制!


Lego Beyond Toys: Wifi Extension for the NXT from Sjef Fransen on Vimeo.




Parachuting Robot With Altimeter

by Niels Molenaar


太瘋狂了!為NXT樂高機器人製作氣壓計,除了可以知道大氣壓力,還可以換算成海拔高度,這樣當NXT從高空下降時,可以在一定高度打開降落傘.....


看到檢取掛在樹上的NXT就感到辛酸!




LED Brick

by Wouter van Dijk


五顆可以顯示紅綠藍色光的LED,做出多種用途:模擬霹靂遊俠的『伙計』,模擬警察車,顯示音量大小的指示燈.....真得增添許多樂趣喔!


Climbing Robot with Passive Suction Cups

by Niko Vegt


利用家庭吸盤與大氣壓力原理,使NXT能夠在光滑平面爬行,雖然受限於NXT主機的重量(只有馬達結構,NXT主機另外用輪子拖著走)


但是機構動作倒是值得我們好好學習!



Lego Positioning System

by Maarten Brugmans


樂高定位系統,也是使用Arduino,接收固定位置的燈塔所發射紅外線訊號,計算出自己的位置,做為室內的定位系統。