Lego Mindstorms es un juego de robótica para niños fabricado por la empresa Lego, el cual posee elementos básicos de las teorías robóticas, como la unión de piezas y la programación de acciones, en forma interactiva. Este robot fue comercializado por primera vez en septiembre de 1998.
Comercialmente se publicita como Robotic Invention System, en español Sistema de Invención Robotizado (RIS). También se vende como herramienta educacional, lo que originalmente se pensó en una sociedad entre Lego y el MIT. La versión educativa se llama Lego Mindstorms for Schools, en español Lego Mindstorms para la escuela y viene con un software de programación basado en la GUI de Robolab.
Lego Mindstorms puede ser usado para construir un modelo de sistema integrado con partes electromecánicas controladas por computador. Prácticamente todo puede ser representado con las piezas tal como en la vida real, como un elevador o robots industriales.
CyberMaster
CyberMaster fue uno de los primeros desarrollos de Lego con un bloque de circuitos integrados con capacidades de programación. Su lanzamiento fue en el año 2000 sólo en los mercados de Alemania, Australia e Inglaterra, en Estados Unidos sólo llego una copia que poseía la misma cubierta pero un cambio pequeño en el circuito interno. Este set venía acompañado con un control remoto, el cual se programaba y éste enviaba las instrucciones al bloque, el cual producía los movimientos programados. Este bloque fue uno de los primeros en ser distribuidos con capacidades de comunicaciones de infrarrojo, siendo a futuro la capacidad que obtuvo el bloque RCX. Pero al ser uno de los primeros experimentos de Lego, este bloque era muy limitado para las capacidades:
Sólo permitía un programa en la memoria del control remoto
- Permitía el control de varios CyberMaster mediante el hackeo de la misma radiofrecuencia
- Los motores venían en el bloque sin poder desmontarse
- La comunicación entre el control y el computador no se puede hacer en forma simultánea.
- Poseía un sólo espacio de memoria para el programa y podía ejecutar sólo 5 instrucciones en forma simultánea.
MicroScout fue un microbloque programable lanzado en el año 1999 que se vendía con capacidades de transmisión de instrucciones mediante un enlace de luz visible (en inglés, Visible light link), tenía un sensor de luz incorporado y una bocina integrada. Poseía varias funciones incluidas por defecto:
Mover el motor hacia adelante
- Mover el motor en reversa
- Seguir o buscar una fuente de luz
- Control del motor por luz
- Alarma para alertar un cambio de estado
- Verificación de código de acceso
Bloque RCX
Bloque Lógico RCX del Lego Mindstorms.El bloque RCX es la parte central del Lego Mindstorms, ya que aquí se encuentra toda la parte lógica y electrónica que permite la mayoría de las acciones del robot, almacenándose hasta 5 programas que se pueden cargar en su memoria interna, y guardándose allí el firmware básico para el control de los distintos dispositivos que se pueden conectar al bloque.
Este microcontrolador puede procesar varias instrucciones por segundos, pero su mayor desventaja comparado con el Lego Mindstorms NXT es la baja capacidad de mantener hilos de procesos, es decir, no puede ejecutar dos instrucciones al mismo tiempo, y a pesar que el programador o usuario compruebe que si puede, no es así, sino que la velocidad de proceso impide distinguir el retardo producido.
Entradas y salidas
Como medio de entradas posee tres conectores que permite capturar la información que proviene del los distintos sensores. Las entradas se conforma por un bloque de 2x2, que sus cabezas se encuentran rodeadas de un material conductor que permite la lectura del sensor. Las entradas se ubican en la parte superior de la pantalla de LCD, son de color gris y se distinguen por los números 1, 2 y 3.
Pantalla LCD
La pantalla de LCD que trae el Lego Mindstorms permite visualizar tres zonas de datos:
Superior, detección en las entradas de los sensores y el nivel de carga de las baterías.
Central, zona alfanumérica que permite ver el contador, temporizador o valores registrados por un sensor.
Inferior, indica el sentido de movimiento de los motores.
Lateral izquierdo, muestra si hay conexión inalámbrica mediante el puerto infrarrojo
En su modo de operación, la pantalla de LCD posee un contador de ejecución de despliegue las veces y el tiempo que se ha ejecutado el programa, indica el número del programa que se está ejecutando y muestra la imagen de una persona que se encuentra de dos posibles formas, en estado de detención, la representación de la persona está detenida, y cuando se ejecuta un programa, ésta se encuentra en movimiento.
Puerto infrarrojo y comunicación
En la parte delantera del bloque RCX, el Lego Mindstorms trae un puerto infrarrojo que le permite la comunicación con el computador para transferir el firmware y los programas. Una de las cualidades del puerto infrarrojo es la capacidad de conectarse a otro dispositivo que posea el puerto, como Palms, computadores portátiles y algunos modelos de teléfonos móviles, lo que permite realizar pequeñas plataformas de comunicaciones para lugares recónditos o muy pequeños.
Alimentación eléctrica
La alimentación eléctrica del bloque es mediante 6 baterías AA de 1,5 volts, las cuales se conectan en la parte posterior del bloque. Las baterías se conectan en paralelo y proporcionan energía tanto al bloque como a los motores que se conectan al mismo bloque.
Cuando se descarga la batería del robot, este emite un sonido constante hasta que se presiona la tecla de apagado, indicando que las baterías se han agotado.
Debido a la comercialización de los bloque programables, Lego vendió la generación NXT en dos versiones: Retail Version y Education Base Set. Una ventaja de la versión Educacional es que se incluía las baterías recargables y el cargador, pero esta misma versión debía comprar el software según el tipo de licencia: Personal, Sala de clases, Sitio.
Software Developer Kit (SDK), que incluía los controladores del puerto de USB, archivos ejecutables y referencia a los bytecodes.
Hardware Developer Kit (HDK), incluía la documentación y esquemas para los sensores de NXT.
Bluetooth Developer Kit (BDK), documentos de los protocolos usados para la comunicación Bluetooth.
Microcontrolador
El microcontrolador que posee es un ARM7 de 32 bits, que incluye 256 Kb de memoria Flash y 64 Kb de RAM externa, la cual a diferencia del bloque RCX, posee mayores capacidades de ejecución de programas, evitando que los procesos inherentes de varios paquetes de datos colisionen y produzcan errores y un posible error en la ejecución del software.
Entradas y salidas
En el bloque de NXT existen cuatro entradas para los sensores, pero los conectores son distintos de los del RCX, lo que impide la conexión de sus motores o sensores, sin embargo, el kit de NXT incluye el adaptador para que los sensores de RCX sean compatibles con NXT.
Comunicaciones
El bloque de NXT puede comunicarse con el computador mediante la interfaz de USB que posee, la cual ya viene en la versión 2.0. Además, para comunicarse con otros robots en las cercanías posee una interfaz Bluetooth que es compatible con al Clase II v 2.0. Esta conectividad con Bluetooth no tan sólo permite conectarse con otros bloques, sino también con computadores, palms, teléfonos móviles, y otros aparatos con esta interfaz de comunicación.
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