造個自己的機器人吧

不知哪裡聽過，每個男孩都喜歡機器人，心中都存有建造一個屬於自己機器人的夢想。

幾十年前，這或許只能是個永遠放在心中的夢想，但是在嵌入式電腦(Embedded computer)普及的今日，實現這個夢想已不再是個夢想（其實機器人已經以各種不同樣貌進入到我們的生活中了），而樂高，則更進一步幫我們能輕易地實現這個夢想。





樂高，是那個做積木的廠商？沒錯。是那個做給4~8歲小朋友大大積木，組出看起來不像坦克的坦克車的那個樂高？沒錯，就是它。不過，它不只出大大積木給小朋友，訓練其手眼協調能力，還出了小小積木給大朋友（不是有人說過，每個男人心中都隱藏了一個小男孩），讓他完成心中那個小男孩的夢想。而這.....就是今天要介紹的LEGO Mindstorm。

LEGO在1999年出了LEGO Mindstorm RCX，具備三個輸出端與三個輸入端，搭配Robolab圖像化設計軟體，可透過紅外線傳輸，將在電腦上寫好的軟體，下載到RCX上執行（其實這也就是現今在電腦上寫好軟體，下載到Apple iPhone上執行的概念），RCX在剛推出沒多久，我就買了一台來玩，由於兒子也喜歡拼積木，很快就給他霸佔去，後來又陸陸續續買了LEGO其他幾樣產品：比如Droid--可以組星際大戰R2D2機器人，還有可以組出各類昆蟲的模組，甚至連安那金的賽車模組也在兒子的央求下買來，不過後來孩子課業一忙就冷落了它，整箱的積木一直沈睡在箱裡，雖然心中一直有個聲音要我把積木拿出來，但是工作的變化讓我一直沒有付出行動。

直到搬到高雄後，某個月黑風高的晚上，不小心進了左營高鐵站旁新開的新光三越，讓我看到了擺在架上的LEGO Mindstorm，勾起了我跟孩子童年時的回憶。這麼多年下來，它也長大了。從1.5版RCX進化到2.0版NXT，CPU從當年的Hitachi 8位元進步到ARM7 32位元，加入了LCD顯示幕（雖然僅是單色的，但可以程式化顯示資訊），下載溝通採用USB取代以往緩慢的紅外線傳輸，支援六顆三號電池與充電鋰電池，甚至支援藍芽讓NXT可以與其他的NXT溝通，軟體也從Robotlab改進到NXT-G v2.0版，仍舊是從LabView變化而來的icon式設計，但是界面設計的更為容易操作，而且也支援Mac作業系統了，這些進步不可謂不大啊。

不過進化是有代價的，最明顯得就是價格，從玩具角度來看，這價錢真是不可承受之重，然就可建造一個屬於自己的機器人而言，這又有莫大的吸引力，在幾天天人交戰下，想到可以讓孩子學習程式設計的概念，還是咬牙買了下來。

LEGO Mindstorm的樂趣有兩個部份，一個是機構，另一個是控制，雖然我本系是機械，但是對於機械我可是一竅不通，因此在機構反而是我的弱點，在組建過程，必須花很多時間去思考如何將感應器架在適當之處。控制部份則是使用NXT-G來設計，NXT-G的設計概念也是依據積木堆疊的想法，裡面有數十種積木方塊，每一個方塊都有自己的功能，比如馬達方塊可以控制馬達前進或後退，超音波感應器方塊可以偵測感應距離，每個方塊依據排列次序執行，方塊間可以透過資料線傳遞資料，透過這種方式，很快地就可架構出控制機器人的簡單程式，不過這種設計方式雖然容易上手，設計複雜的控制卻反而有點礙手礙腳，所幸，全世界玩NXT的玩家為它創造多種程式設計軟體，包括使用C, C++與Java都可以用來開發NXT的控制程式。

其實我對於能夠寫程式的設備一向抗拒力很弱，從以前的Palm到RCX，到現在的智慧型手機，看到自己的程式在設備上執行，就有莫大的滿足感，尤其執行在機器人身上，可以看到它隨著感應器做出回應，更讓人興奮。

這個就是我造的機器人，功能還很單純，就兩個馬達，加上一個超音波感應器，因為我想先把超音波感應器弄熟。


那個像兩隻眼睛的，就是超音波感應器，其中一個會發出超音波，由另一個接收反彈回來的音波以偵測距離，類似蝙蝠的原理。


這個方盒子是機器人的大腦，上頭的LCD可顯示設定的文字或圖案，最多可連接四個感測器與三個馬達。


我的控制程式碼，看起來不像程式碼吧，但卻可以控制機器人偵測到障礙物發出聲音，隨著距離障礙物的遠近後退，然後隨機決定要左轉或右轉喔。