Lego Mindstorm
en Python ?
Introduction
- Les Lego Mindstorms sont un projet du groupe Lego basé sur les briques nxt.
La série Mindstorms est la gamme "robotique programmable" de Lego. C'est une brique intelligente programmable sous Linux qui permet, via des lignes de code, de créer des routines et des interactions avec les différentes briques connectées. Se déplacer, attraper des objets, voir et reconnaitre des objets… tout cela de façon très simple et pédagogique.
La première brique RCX a été commercialisée en 1998.
Elle comporte 3 ports d'entrée, 3 ports de sortie, 4 boutons de commande, un écran à cristaux liquides et un système de communication par infrarouges.
La brique NXT est la seconde génération de Lego Mindstorms appelée Lego Mindstorms™ NXT. Elle est disponible à la vente depuis octobre 2006 en France.
Elle comporte 4 ports d'entrée, 3 ports de sortie, 4 boutons de commande, un écran à cristaux liquides et un système de communication par bluetooth.
EV3 est la troisième génération de la gamme Mindstorm. Cette version est plus rapide, puissante, intelligente et surtout la plateforme se dote d'une compatibilité avec iOS et Android. Le tout se compose de 594 pièces qui permettent réaliser 5 robots différents. La marque sortira également 12 plans supplémentaires au lancement. Les briques programmables embarquent un processeur ARM9, un slot pour carte-SD et une mémoire interne de 16 Mo.
Présentation- Composants
- Capteurs
Capteur photosensible
- Capteur tactile
- Capteur d'ultrason
- Moteurs
- Brique nxt
La brique NXT est a seconde génération de Lego Mindstorm appelée Lego Midstorm NXT. Elle est disponible à la vente depuis octobre 2006 en France.
Elle comporte 4 pots d'entrée, 3 ports de sortie, 4 boutons de commande, un écran à cristaux liquides et un systeme de comunication par bluetooth.
- Lien avec le programme d'ISN
- ce projet a pour objectif d’aborder les principes de la robotique, de mettre en œuvre des capteurs et des actionneurs, de monter un robot relativement simple et de le programmer pour lui faire réaliser une tâche complexe.
Projet
- programmation du nxt avec le logiciel fournis
- nous avions comme contrainte de ne travaillé que sous linux, comme le logiciel fournis avec le Mindstorm était uniqement en .exe c'est a dire en executable windows , le logiciel ne fonctionnais pas nativement sous linux. Pour passé cette contrainte, nous sommes passé par le logiciel virtual box qui et un emulater de systeme d'exploitation : un logiciel libre donc. Il est capable d'émulé un systeme d'exploitation ici nous avons émulé Windows xp . cette contrainte passé nousavons donc pu utilisé le logiciel sous linux
nxt explorer :
ce model se trouvais etre un model construit avec une version plus récente que notre lego mindstorm donc nous avons adapté le robot avec les pieces en notre disposition
- algorithme :
l'explorer avance en ligne droite si il rencotre un obstacle physique enclenché par le capteur tactile
il recule puis vierifie s'il n'y a pas d'obstacle a droite et a gauche avec son capteur d'ultrason puis tourne a droite. si il y a un obstacle il tourne dans une direction ou il n'y a pas d'obstacle
ainsi de suite . 
- robogator algorithme :
robot aligator qui lorsqu'il detecte un objet ou une personne un obstacle par le biet de son capteur d'ultrason , avance vers lui en ouvrant et fermant sa machoire - nxt M.O.R.P.H.
humanoide ayant deux posision couché et relevé c'est un robot qui dispose de tout les capteurs
ici nous avons fait un programme qui fait plusieur programme :
a l'aide des billes de couleurs il executera un programme selon la couleur de la bille:
si la bille est verte , il executera un programme similaire au programme de l'explorer:
il avance, si il rencontre un obstacle a l'aide du capteur ultrason il recule et change de direction
pour arreté ce programme il suffi d'utiliser une bille de couleur différente
en mettant la bille rouge en face du capteur de couleur il avancera et lorsqu'il se trouvera face a un obstacle il s'aretera.
Il peut aussi connaitre sa droite et sa gauche si nous utilisons les capteurs tactiles en appuillant sur le capteur de droite il dira ceci est la droite et fe rera un tour sur lui meme par la droite
en appuyant sur le capteur tactile de gauche il en fera de meme avec la gauche
avec la bille bleu il se redressera et se mettra debout puis se recouchera
et enfin le programme qui s'enclanche avec la bille jaune est tout simplement une chorégraphie
si le nxt est innactif le morph sera en veille et ronflera pour le réactivé il suffira de faire fonctionné le capteur ultra son c'est a dire d'agité la main en face du capteur US .
- programmation du nxt en python
- prérequis :
une version python superieur a la version 2.6
avoir installer le programme python de communication avec le robot
soit en bluetooth ou en usb :
-pybluez module de communication bluetooth en python
ou
-pyusb module de communication USB
-logiciel nxt python pour faire lire le programme python au NXT
apres avoir installer tous ces programmes python via le terminal, le transfert du programme python peut s'effectuer.
algorithme qui nous est proposé :
avance jusqu'a ce que le capteur tactile soit pressé
NXT_Python est une bibliothèque écrite en Python, qui permet de contrôler sa brique Mindstorms NXT directement depuis son ordinateur. Python est un langage interprété assez répandu et facile à apprendre.
NXT_Python diffère des autres langages comme le NXC car il n'est pas compilé puis transféré sur le NXT. C'est l'ordinateur qui exécute le script puis qui transmet les ordres à la brique. Une telle combinaison peut-être très puissante.
procédure:
Installation de l'interpréteur python
Sous Ubuntu
il faut tout d'abord python qui est déjà installé par défaut
dans le terminal:
sudo python
pour commencé le script
Installation de NXT_Python :
il faut d'abord telechargé soit par le gestionnaire de paquet synaptique ou en telechargeant directement sur internet via le site officiel
Installation des autres bibliothèques nécessaires
en plus de la biblioteque NXT Python il faut aussi d'autre boblioteques notament pour la communication et le transfert de donner entre l'ordinateur et la brique NXT
Les bibliothèques suivantes sont nécessaires pour communiquer avec le robot :
Pour les communications Bluetooth :
PyBluez disponible via le gestionnaire des paquet synaptique
Pour les communications USB : PyUSB lui aussi disponnible via le gestionnaire de paquet synaptique
Configuration de la liaison USB (Linux)
Il nous faut créer un groupe LEGO et s'y inclure dedans.
Dans une console :
sudo groupadd lego
sudo usermod -a -G lego [user-id]
De plus il nous faut créer un fichier udev pour identifier la brique :
sudo nano /etc/udev/rules.d/70-lego.rules
il faut donc Taper : BUS=="usb", SYSFS{idVendor}=="0694", GROUP="lego", MODE="0660"
Enfin appuyer sur [ctrl]+[O] pour enregistrer, puis sur [ctrl]+[X] pour quitter.
voici quelques classes: les comandes pour programmer
Moteur()
Les méthodes liées à la classe moteur sont :
set_output_state()
get_output_state()
reset_position(relative)
Les capteurs
Type()
C'est juste un espace de nom contenant les types de capteurs :
NO_SENSOR
SWITCH # Capteur Tactile
TEMPERATURE
REFLECTION
ANGLE
LIGHT_ACTIVE #capteur photosensible (illuminé)
LIGHT_INACTIVE #capteur photosensible (lumière ambiante)
SOUND_DB # Capteur sonore (mode dB)
SOUND_DBA # Capteur sonore (mode dBA : dB ajusté)
CUSTOM
LOW_SPEED # Low-speed I2C (sans alimentation)
LOW_SPEED_9V # Low-speed I2C (avec alimentation 9V (ex le capteur d'ultrason))
Mode(object)
C'est aussi juste un espace de nom.
RAW
BOOLEAN
TRANSITION_CNT
PERIOD_COUNTER
PCT_FULL_SCALE
CELSIUS
FAHRENHEIT
ANGLE_STEPS
MASK
MASK_SLOPE
Sensor(object)
__init__(brick,port)
set_imput_mode()
AnalogSensor(Sensor)
get_input_values()
reset_input_scaled_value()
get_sample()
TouchSensor(AnalogSensor)
is_pressed()
get_sample()
LightSensor(AnalogSensor)
set_illuminated(active)
SoundSendor(AnalogSensor)
set_adjusted(active)
DigitalSensor(Sensor)
UltrasonicSensor(DigitalSensor)
get_single_shot_measurement()
Brick(object)
play_tone_and_wait(frequency,duration)
cependant nous n'avons pas pu executé un programme en passant par Python.
N'ayant pas pu configuré la liaison USB malgres le fait de poscédé un programme Python correct nous n'avons pas pu faire la difference entre l'id d'un ordinateur et l'utilisateur .
Conclusion- ayant contacté un étudiant en informatique de l'université de la Réunion qui travaillait sur un projet similaire au nôtre, nous avons apris qu'il est possible d'utiliser un autre langage que du python ou le logiciel fournis pour programmer le nxt . En effet l'étudiant en question ayant programmé le robot grace au langage de programmation C nous en avons conclu qu'il était possible de programmée le robot dans n'importe quel langage de programmation en ayant préalablement trouvé une interface pouvant traduire les informations codées en langage spécifique vers les différentes parties du robot .
Il en faut donc retenir que malgré le fait qu'il existe déjà une solution préformatée et simple qui nous ait proposés par défaut, l'informatique nous donne le choix de soi, utilisé par défaut la solution proposée ici le logiciel fourni Lego Mindstorms NXT : que tout utilisateur lambda se dirigera, sinon les férus d'informatique ou tout simplement les attachés à leurs langages de programmation préférés préfererons se tourner vers une adaptation à leur langage informatique à une utilisation pratique sur le NXT
Exposées pour la première fois dans sa nouvelle Cercle vicieux (Runaround, 1942) mais annoncées dans quelques histoires plus anciennes, les lois sont :
Un robot ne peut porter atteinte à un être humain, ni, restant passif, permettre qu'un être humain soit exposé au danger.
Un robot doit obéir aux ordres que lui donne un être humain, sauf si de tels ordres entrent en conflit avec la Première loi.
Un robot doit protéger son existence tant que cette protection n'entre pas en conflit avec la Première ou la Deuxième loi.
Au cours du cycle des livres sur les robots, une loi zéro, qui prendra une importance considérable, sera instituée par deux robots, R. Giskard Reventlov et R. Daneel Olivaw, dans la nouvelle Les Robots et l'Empire. Cette Loi zéro placera ou tentera de placer la sécurité de l'humanité avant celle d'un individu. Cependant, cette loi n'est pas codée au niveau matériel des cerveaux positroniques, à la différence des trois premières, et elle est une loi de type logiciel, puisque « déduite » par le robot R. Giskard Reventlov.
D'après le Oxford English Dictionary, le premier passage dans la nouvelle d'Asimov nommée Menteur ! qui mentionne la première loi est la plus ancienne mention enregistrée du mot « robotique ». Asimov n'en était pas conscient initialement ; il a supposé que le mot existait déjà, par analogie avec « mécanique » (comme positronique avec « électronique »)1, et d'autres termes similaires dénotant des branches de science appliquée.
Les trois lois forment un principe d'organisation et un thème unifiant l'œuvre de fiction d'Asimov, apparaissant dans son Cycle des Robots, et d'autres histoires reliées à celui-ci, comme dans son cycle de Lucky Starr, fiction pour jeune adulte orientée scientifiquement. D'autres auteurs travaillant dans l'univers fictif d'Asimov les ont adoptées, et des références (souvent parodiques) apparaissent dans une bonne part de la science fiction, et dans d'autres genres. Asimov considérait que ses lois devaient être universelles pour les robots. Aussi, assistant à la projection de 2001 : L'Odyssée de l'espace, il quitta avec bruit la salle lorsque l'ordinateur HAL 9000 viola sa première loi en s'attaquant à des humains. 
- Sources
- programmer via Pynxt: le site wikinxt
http://nxtfr.tuxfamily.org/index.php?title=NXT_python#Configuration_de_la_liaison_USB_.28Linux.29 - Manuel livrer avec le NXT
- Sourceforge
site sur lequel nous avons pu telechargé les bibliotheques Python additionnel. - wikipedia : les trois lois dde la robotique (conclusion)
