Lego Mindstorms EV3

Lego heeft met Mindstorms EV3 een nieuw robot-bouwplatform ontwikkeld dat voortborduurt op de eerdere Lego NXT en Lego RCX patronen maar voorzien is van een moderne, flexibelere aanpak. Het systeem bestaat uit een basisdoos voor thuisgebruik of onderwijs, gratis software voor thuisgebruik, licenties voor onderwijsdoeleinden en verschillende uitbreidingsmogelijkheden.

ev3homeedu-featured

Het Lego Mindstorms EV3 platform is voor twee verschillende doelgroepen ontwikkeld: thuisgebruikers en onderwijsgebruikers. Voor deze doelgroepen zijn twee verschillende basissets beschikbaar: de Mindstorms EV3 31313 voor thuisgebruik en de Mindstorms EV3 45544 voor het onderwijs. Het gebruik van beide sets kan echter ook prima omgedraaid worden: de 31313 op scholen en 45544 voor thuis.

De thuisset (31313) komt met bouwontwerpen voor 5 modellen, plus 7 bonusmodellen. De software voor thuisgebruik is vrij te downloaden.

De educatieset (45544) komt met één bouwontwerp, maar er zijn verschillende andere beschikbaar. De software moet gekocht worden.

De sets hebben in grote lijnen vergelijkbare inhoud, hoewel het aantal en type aanvullende stenen verschilt. In termen van sensoren heeft de thuisset een infraroodsensor met afstandsbediening, terwijl de educatieset een ultrasoonsensor en een gyroscoop heeft. Het is mogelijk om de sets aan te vullen: educatieset naar thuisset, of thuisset naar educatieset.

Downloads en verdere ondersteuning:

ORT Robotic Arm

[Read this article and all following information about the restoration of this robotic arm in English]

De ORT Robotic Arm van Concorde Robotique in Cardiff werd in 1987 geproduceerd in Engeland. Ik kwam er eentje tegen op Marktplaats voor weinig en kon de verleiding niet weerstaan. De robot arm is in prima staat, de grijper ziet er wat ongeordend uit maar dat lijkt me oplosbaar. Alle andere assen draaien soepel. De robot arm kwam met een 12 V voeding en een 10-aderige flatcable. De aansturing kon nog wel eens een klusje worden. Over Concorde Robotique kan ik helemaal geen informatie vinden.

Deze blauwe robot arm heeft aan de binnenkant een printplaat van Colne Robotics en heeft onder de verflaag een oranjerode kleur. Misschien een grondlaag, maar mogelijk betreft het hier een overgespoten robot arm van het type Armdroid van Colne Robotics. Over Colne Robotics is heel veel informatie op het internet beschikbaar en de Armdroid robot armen van dit bedrijf lijken sprekend op deze blauwe, zij het dat ze oranjerood van kleur zijn.

Het elektrische deel van de robot arm bestaat uit zes uit de kluiten gewassen stappenmotoren, die op een printplaat zijn aangesloten, waarop zo op het eerste gezicht alleen enkele logische IC’s en een paar motordrivers zijn gemonteerd. Er is geen CPU en daarom zal de logische aansturing van buitenaf moeten komen, via de 10-aderige kabel. De printplaat bevat 15 verschillende IC’s, waarvan de meest voorkomende productiedatum week 3 in 1987 is. Hiernaast zijn er nog 5 lege IC-voeten.

Ik lees in het ETI magazine uit 1981, waar deze robot arm voor het eerst werd geïntroduceerd, dat er over de 10-aderige kabel zowel schakelaars kunnen worden ingelezen, als de zes stappenmotoren worden aangestuurd. Nu bevat deze ORT robot arm geen schakelaars, maar voor het bufferen van schakelaars zullen de lege IC-voeten voor zijn. Misschien valt er nog iets uit te breiden.

De aansturing van de stappenmotoren is heel low level: de signalen op de 10-aderige kabel bevatten 3 bits voor de selectie van een stappenmotor, 4 bits die gebruikt worden om de stappenmotor te laten draaien, een enable (of richting) bit en 2 voedingslijnen. Op basis van de beschikbare informatie heb ik de volgende schematische weergave opgesteld.

driverboardschematic

Om deze robot arm met bijvoorbeeld een Arduino of Raspberry Pi te besturen zal er een vertaling moeten plaatsvinden van één of andere vorm van commando (zoals ‘beweeg pols drie stappen omhoog’ of ‘beweeg pols naar positie x’) naar de low level besturing van de stappenmotoren (‘activeer spoel A en spoel B van motor 1’). Ik denk dat ik de commandostructuur leen van de CS-113, die hiervoor prima documentatie heeft. De Arduino moet dan de vertaling doen. Als ik dat eenmaal aan de praat heb, kan ik de Arduino uitbreiden met een toetsenbord of joystick.


Sciento Robot Training Arm CS-113

In 1989 was Sciento uit ’s Hertogenbosch een bekende naam op de technische Hogescholen en Universiteiten. In hun portfolio zat onder meer lesmateriaal op het gebied van digitale elektronica, computertechniek en robotica. Bijzonder van het lesmateriaal was dat het allemaal robuust was uitgevoerd en dat je er hele klassen vol technisch onderlegde jongelui hun gang mee kon laten gaan. Mooi was dat. En nu heb ik twee van die historische producten op de kop kunnen tikken: een ‘Robotic Training Arm CS-113’ en een ‘Teach Pendant CS-113’. Die laatste is voor mij, in een andere vorm welliswaar, heel bekend. Ik heb letterlijk honderden uren doorgebracht met het handmatig compileren van Zilog Z80 machinecode op diverse computers (met Rodney Zaks op tafel) en de Micro Professor was daar eentje van. Sciento, die in Nederland ook al importeur was van de MPF-1, heeft daar een stevige metalen doos omheen gefabriceerd en er een eigen EPROM met de robotarm besturingssoftware in geplaatst.

Schema-gewrichtnamen

Veel documentatie vind je niet over deze robotarm. Behalve wat zoekvragen en een paar leuke video’s, vind je via Google eigenlijk alleen maar één website van de Spaanse Universiteit Valladolid met bruikbare informatie (een soortgelijke Nederlandse website noemt de robotarm wel maar geeft geen informatie). Ik heb de spaarzaam beschikbare documentatie verzameld, vertaald en voor de liefhebber in een handleiding gegoten.

Update: Pepijn de Vos heeft een leuke aansturing gemaakt.

Update: Dezelfde robot arm werd geproduceerd door Marcraft onder de naam ProArm RS2200. Ik heb er een uitvoerige handleiding voor gevonden.

Mobile Robots

9781568810119Het boek Mobile Robots van Joseph Jones en Anita Flynn uit 1993 (het afgebeelde exemplaar is mijn eigen eerste druk) heeft een enorm effect gehad op de ontwikkeling van kleine programmeerbare robots. Jones en Flynn namen met hun boek de tijd om de lezer mee te nemen in de wereld van de mechanica, elektrotechniek, elektronica, chemie, sensoriek, gedragswetenschap en informatica op zo’n manier, dat iedere hobbyist na het lezen van het boek in staat was om zelf een eenvoudige, zelfstandig opererende robot te maken.

Zelf was ik eind 1993, begin 1994 ook fanatiek robotbouwer en ik weet daarom uit eerste hand hoeveel praktische uitdagingen je moet overwinnen voordat je je eerste op licht reagerende robot hebt geconstrueerd. Met veel plezier heb ik in die tijd dan ook gebruik gemaakt van de tientallen ideeën en vindingen van Jones en Flynn, waaronder de gemodificeerde servo als aandrijfmotor, de subsumption architecture en het gebruik van een microcontroller.

Anno 2009, ruim 15 jaar naar dato, zijn er veel bouwpakketten en doe-het-zelf ontwerpen op de markt, veel ervan nog steeds ontworpen op basis van het gedachtengoed uit Mobile Robots, dat overigens zelf weer veel geleend heeft van Fred MartinRodney Brooks en Valentino Breitenberg. En we hebben natuurlijk iRobot en Roomba aan deze mensen te danken.

Het valt me op hoeveel internetwinkels robot-gerelateerde onderdelen te koop aanbieden. Zo heb je onze Nederlandse vrienden van Antratek, de Parallax webwinkel, het Engelse Active RobotsLynxmotionConrad doet mee, Trossen Robotics is top en ook bij Sparkfun kun je goed terecht. Ook noemenswaardig zijn de RobotshopQfixVex en Lego Mindstorms.