松本成司 Seiji Matsumoto (matsu at shinshu-u dot ac dot jp)
1998年発売のMindstorms Robotics Invention System (RIS)がすでに発売中止になり、最近では保守用のパーツも入手困難になってきました。そこでそろそろ、この「ロボティクス入門ゼミ」も現行のキットであるNXTに移行していきたいと思います(予算の関係で一気に移行というわけにはいきませんが)。
開発環境としては、NQCを引き継ぐNBC/NXCというオープンソースの開発環境を使用します。NBC/NXCは、Dave Baum氏からNQCの開発を引き継いだJohn Hansen氏が中心になって開発されています。以下は主にNXCでNXTを動かすためのメモです。NQC同様、すぐれたマニュアルやチュートリアルがすでに存在していますので、まずはそれらを参考にされることをおすすめします。
中学生向け夏季講座の資料として作成したガイドもご参考に。NQC (RIS, 旧マインドストーム用)とNXC (NXT, 現行モデル用) の両言語を並行して説明してあります。 (2012-08-23追記)
2013年用に書き直した中学生向け夏季講座の資料では、モータの機能を少し詳しく説明した上で、RIS用のプログラムは省きました。NXTを使用する場合は、こちらの新しい方をお使いください。
目次
http://wlug.org.nz/LegoMindstorms などを参考に。
(ディストリビューションによっては異なる可能性あり。以下は Debianの場合)
USBで接続できるように、例えば次のようなudev設定ファイルをとして /etc/udev/rules.d/70-legonxt.rules 作成しておく。
SUBSYSTEMS=="usb", ATTRS{idVendor}=="03eb", GROUP="plugdev", MODE="0660" SUBSYSTEMS=="usb", ATTRS{idVendor}=="0694", GROUP="plugdev", MODE="0660"
ベンダーIDの03ebはAtmel、0694はLEGOを表す。前者はファームウェアを更新する際に必要。 使用するユーザをplugdevグループに登録しておく(NXTUSERはユーザIDに置き換える)。
# adduser NXTUSER plugdev
legonxtのようなグループ名にした場合には、groupを新たに作成して、そのグループに追加しておく。
とりあえずバージョン1.28くらいまであげておくと最新のNBC/NXCを使う上で便利。 複数のtaskを処理する場合には、1.28だと不具合があるので John HansenさんのEnhanced Firmware を使う必要がある(バージョンは1.32)。
# apt-get install libusb-0.1-4 scons $ wget http://libnxt.googlecode.com/files/libnxt-0.3.tar.gz $ tar zvxf libnxt-0.3.tar.gz $ cd libnxt-0.3 $ scons $ ./fwflash "Firmwareのファイル名"
ちなみにFirmwareの書き換えは100回までは保証されているらしい。 http://www.afrel.co.jp/tech/techinfo_nxt.html#p7
fwflashで書き込みに失敗する場合、Atmel用のドライバが正しくロードされていない可能性がある。
$ dmesg | tail
で、例えば
[ 4992.860008] usb 10-1: new full speed USB device using uhci_hcd and address 4 [ 4993.018991] usb 10-1: New USB device found, idVendor=03eb, idProduct=6124 [ 4993.018994] usb 10-1: New USB device strings: Mfr=0, Product=0, SerialNumber=0 [ 4993.019073] usb 10-1: configuration #1 chosen from 1 choice [ 4993.022051] cdc_acm 10-1:1.0: This device cannot do calls on its own. It is not a modem. [ 4993.022074] cdc_acm 10-1:1.0: ttyACM0: USB ACM device [ 5077.228041] usb 10-1: usbfs: interface 0 claimed by cdc_acm while 'fwflash' sets config #1
のようになっていれば、間違って cdc_acm がロードされているので、ロードしないように、blacklist に追加して再起動。 一旦 rmmod でモジュールをはずす。
$ sudo rmmod cdc_acm $ ./fwflash ファームウェアファイル名
コンパイルには Pascal と libusb-dev が必要。以下はDebianの場合。
$ sudo apt-get install fp-compiler fp-units-fcl libusb-dev $ wget http://downloads.sourceforge.net/bricxcc/nbc-1.2.1.r3.src.tgz $ mkdir nbc-1.2.1.r3 $ cd nbc-1.2.1.r3 $ tar zvxf ../nbc-1.2.1.r3.src.tgz $ make $ sudo install -m 755 NXT/nbc /usr/local/bin/ $ sudo mkdir -p /usr/local/share/man/man1 $ sudo gzip -c doc/nbc.1 > /usr/local/share/man/man1/nbc.1.gz
$ sudo apt-get install libusb-dev libusb-0.1-4 subversion fpc $ svn co https://bricxcc.svn.sourceforge.net/svnroot/bricxcc/ bricxcc $ cd bricxcc $ make -f ./nexttool.mak $ sudo cp nexttool /usr/local/bin/
$ nbc -S=usb -v=128 -d test.nxc
ファームウェアのバージョンを -v で指定。デフォルトの値は128、つまりバージョン1.28。 違うバージョンのファームウェアが入って入れば転送できない。 Enhanced Firmware v1.32 を転送する場合は
$ nbc -S=usb -v=132 -EF -d test.nxc
多くのNXTで通信する際、個々のNXTの名前を決めておくと便利。
$ nexttool -setname=NXT-00
(NXT-00という名前に変更)
別のページにしました。
OnFwd(OUT_A,75); // モータAを最速の75%のスピードで前転させる
OnRev(OUT_AC,75); // モータAとモータCを最速の75%のスピードで後転させる
Off(OUT_AC); // モータAとモータCを止める
Float(OUT_A); // モータAにトルクをかけない
RotateMotor(OUT_A, 75, 45); // モータAを75%のスピードで45度前転
RotateMotor(OUT_A, -75, 45); // モータAを75%のスピードで45度後転
http://bricxcc.sourceforge.net/nbc/nxcdoc/nxcapi/group___input_module_functions.html を参考に
SetSensorTouch(S1); // ポート1にタッチセンサ
SetSensorLight(S2); // ポート2に光センサ
SetSensorSound(S3); // ポート3にサウンドセンサ
SetSensorLowspeed(S4); // ポート4に超音波センサ
SetSensorColorFull(S1); // ポート1にカラーセンサ (フルカラーモード)
マニュアルにあるSetSensorUltrasonicは、まだ動かない?
センサの値は、SENSOR_1,SENSOR_2,SENSOR_3,SENSOR_4 で取得できます。 ただし超音波センサは、SensorUS(S1) のように取得します。
NXCではセンサ関連の関数も豊富に用意されています。
unsigned int d = SensorValue(S4); // ポート4につないだ超音波センサの値(単位cm)を変数 d に代入
unsigned int valRed = ColorSensorValue(S1, INPUT_RED); // ポート1につないだカラーセンサーから赤の値を読んで valRedに代入
詳しくは、 http://bricxcc.sourceforge.net/nbc/nxcdoc/nxcapi/group___input_module_functions.html を参照のこと。
マクロはNQCと同様。サブルーチンはNQCと違い、引数をとることができる。
sub turn_left(int pwr) { OnRev(OUT_A,pwr); OnFwd(OUT_C,pwr); .... }
関数もNQCとは違い、インライン関数ではなく、void 以外の型 (整数型やストリング型)を取ることができる。つまり、sub は void とまったく同じ。
NQCの関数に相当するのは、インライン関数で inline というキーワードが必要。
inline void turn_left() // NQCと違って inline というキーワードも必要 { .... }
NQCと同じ PlayTone の他、PlayToneEx(周波数, 時間, ボリューム, ループするか?) も使える。
PlayTone(440, 500, 3, False); // 440Hzの音を0.5秒間鳴らす(ボリュームは3)
その他、PlayFileEx(ファイル名, ボリューム, ループするか?) でサウンドファイルも演奏できる。
TextOut(0,LCD_LINE3,"Hello World!"); // 1行目の左端(x座標が0)から "Hello World!" という文字列を表示する
座標は左下の隅が(0,0)。y軸については8の倍数でなくてはならないが、LCD_LINE1(=56)からLCD_LINE8(=0)までの定数を使ったほうが便利。
NumOut(0,LCD_LINE1,x); // 1行目の左端(x座標が0)からxの値を表示する
小数点以下2桁まで?
long t0, t ; t0 = CurrentTick(); // 時刻を t0 に代入 ... t = CurrentTick()-t0; // t0 にCurrentTick()の値を代入してからの時間 (1/1000秒単位)
long t = FirstTick(); // プログラムがスターとしてからの時間 (1/1000秒単位)
チュートリアルの42ページを参考に。 Bluetoothで合計4台(master1台,slave3台)のNXTが接続可能。masterはline 0, slaveはline 1〜3に割り当てられる(以下の conn)。queueのところにはメールボックスの番号(0〜9 または MAILBOX1〜MAILBOX10)が入る。
BluetoothStatus(conn) // 接続をチェックする関数
SendRemoteBool(conn,queue,bval); // slaveにブール値を送る (master側) SendRemoteNumber(conn,queue,val); // slaveに数値を送る (master側) SendRemoteString(conn,queue,string); // slaveに文字列を送る (master側)
SendResponseBool(queue,bval); // メールボックスにブール値を書き込む (slave側) SendResponseNumber(queue,val); // メールボックスに数値を書き込む (slave側) SendResponseString(queue,str); // メールボックスに文字列を書き込む (slave側)
ReceiveRemoteBool(queue,clear,bval); // slaveのメールボックスからブール値を読み込む (master側) ReceiveRemoteNumber(queue,clear,val); // slaveのメールボックスから数値を読み込む (master側) ReceiveRemoteString(queue,clear,str); // slaveのメールボックスから文字列を読み込む (master側)
RemoteStartProgram(conn,filename); // slaveのプログラムを起動 RemoteStopProgram(conn,filename); // slaveのプログラムを停止 RemotePlayTone(conn,freq,duration); // slaveのサウンドを鳴らす RemoteRestMotorPosition(conn,port,clear); // slaveのモータをリセット
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