Gyroskop mit Matlab/Simulink
Autor: Philipp Tewes
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Ulrich Schneider
Sensor: EV3-Gyrosensor-45505
Für die Lehrveranstaltung Signalverarbeitende Systeme des Studiengangs Business and Systems Engineering im SoSe 2018 war es die Aufgabe einen Gyro Sensor des Lego EV3 Roboter mit Matlab/Simulink auszulesen und seine Messwerte zu verarbeiten. Verwendet werden konnten dazu zwei Variationen, eine Möglichkeit war es, den EV3 Sensor an ein EV3 zu Verbinden und diesen dann mit dem PC, auf welchem Matlab die Werte verarbeitet auszulesen. Die andere Möglichkeit welche in dem Fall des Gyso Sensors verwendung fand, war es den Sensor an einen Arduino anzuschließen, dieser Kommuniziert mit dem PC auf welchem Matlab/Simulink die Sensordaten auswerte kann.
Lego EV3
Der Lego Mindstorms EV3 Roboter ist der dritte Roboter welcher von Lego entwickelt wurde. Die erst Entwicklung war der RCX welcher im Jahr 1998 erschienen ist. Diese Variante ist von der Leistungsfähigkeit den neueren Entwicklugen deutlich unterlegen, bot aber schon drei Eingänge und 3 Ausgänge an. Beim Aufbau der Systeme hat Lego mit diesem begonnen eine zentrale Recheneinheit mit externen Motoren und Sensoren zu ergänzen. Auf diese weise sind sehr flexible Konstruktionen möglich. Beim RCX wurde die Konstruktion der Bauteile auf die Art vorgenommen, das diese mit dem normalen Lego System kompatiebel sind. Für die Verbindung der Komponenten trifft dies ebenfalls zu, diese werden durch einen Lego "Block" versteckt (Abb. 3).
Mit der Lego Mindstorms NXT Serie welche im Jahr 2006 auf dem Markt erschienen ist, gab es deutliche Veränderungen gegenüber des RCX Roboters und seiner Anbauteile (Abb. 2). Die Integrationsmöglichheit in das normale Lego Stecksystem wurde auf das System von Lego Technik umgestellt. Bei den Sensoren wurden alle neu entwickelt ohne eine Abwärtskompatibilität zu bieten. Die NXT Serie bot neben analogen Sensoren erstmals digitale Sensoren welche die Messwerte intern bestimmen und per BUS-System an den NXT senden. An vielen Schulen und Universitäten fand der Lego NXT Abnehmer, hier wurde dieser für die Einführung in Programmierung verwendet. Bei den Verbindungen der Bauteile gab es gegenüber des RCX ebenfalls eine nicht Abwärtskompatibile Änderung, die Verbindung wurde von der Lego "Block" Verbindung zu einer Art RJ12 Stecker umgestellt.
Die aktuellste Entwicklung ,aus 2013, der Lego Mindstorms Serie ist der EV3 (Abb. 3). Dieser bietet ebenfalls wie der NXT eine integrationsmöglichkeit in das Lego Technik System. Bei dieser Entwicklung wurde ein größerer Wert auf Abwärtskompatibilität gesetzt. Dies gillt für die Sensoren wie für die Kabelverbindungen. Bei den Schnitstellen gab es eine Erweiterung auf die Möglichkeit 4 Motoren mit dem EV3 Verbinden zu können. Neben dieser Änderung wurde der EV3 mit mehr Tasten und stärkerer Rechen Hardware ausgestattet, sowie mehr Speicherplatz. Die digitalen Sensoren übermitteln die Messwerte beim EV3 via UART welches zu der I2C des NXT eine weitere Veränderung darstellt.