Embedded java voor Lego Mindstorms robots

Lego Mindstorms is al jaren populair bij ontwerpers en bouwers van robots. Zowel bij hobbyisten als professionals, die er serieuze prototypes mee ontwikkelen. Het leuke aan Lego Mindstorms is de grote verscheidenheid aan beschikbare onderdelen, zowel elektrisch, mechanisch als pneumatisch. Zo zijn er veel kant en klaar te gebruiken sensoren, onder meer: ultrageluidsensor, lichtsensor, kleursensor, microschakelaar, versnellingsmeter, camera, omwentelingsmeter, compas.

Het hart van de robot wordt gevormd door een embedded microprocessorsysteem, de z.g. "brick". De eerste brick heette RCX, de moderne versie de NXT. De NXT brick is gebouwd rond een ARM7TDMI microprocessor. Op de brick kunnen sensoren en actuatoren worden aangesloten. Lego levert een (ook voor kinderen) eenvoudig te gebruiken ontwikkelomgeving waarmee de besturingssoftware van de robot kan worden gebouwd en geupload naar de brick. In complexe toepassingen kunnen verschillende bricks worden gecombineerd. Hieronder afbeeldingen van twee generaties van de brick.



De door Lego geleverde ontwikkelomgevingen zijn het Robotics Invention System (voor de RCX) en Mindstorms NXT. Beide Lego omgevingen zijn overigens gebouwd met Labview. Voor de echte programmeurs onder ons is er een open source java platform beschikbaar als alternatief voor RIS en Mindstorms NXT.

leJOS is ontstaan uit het TinyVM project van Sourceforge. leJOS is een tiny Java Virtual Machine, beschikbaar voor zowel de RCX brick als de opvolger, NXT.

leJOS biedt de volgende functionaliteit (geciteerd van de leJOS website):

• Object oriented language (Java)
• Preemptive threads (tasks)
• Arrays, including multi-dimensional
• Recursion
• Synchronization
• Exceptions
• Java types including float, long, and String
• Most of the java.lang, java.util and java.io classes
• A Well-documented Robotics API

leJOS is eenvoudig te installeren en gebruiken. De tools draaien zowel onder Windows als Linux. Vervang de standaard Lego firmware in de brick door de leJOS firmware, waarna de leJOS applicaties kunnen worden geupload en uitgevoerd. De grootste beperking wordt opgelegd door het beschikbare geheugen. In de NXT brick beschikt de 32-bit, 48 MHz ARM7 processor over 256kB flash en 64 kB RAM geheugen.

Daarnaast heeft de NXT brick nog een 8-bit ATmega48 microcontroller aan boord (4 MHz, 4kB flash, 512 B RAM) en een CSR Bluecore4 Bluetooth controller (26 MHz, 8 MBit flash, 47 kB RAM).