Проектирование современных автоматических машин и роботов основывается на различных и сложных концепциях, вытекающих из механики, автоматического управления и информатики
Поэтому в сфере образования высокого уровня целесообразно организовать учебные мероприятия, которые позволят учащимся не только получить базовые знания, но и приобрести некоторые более продвинутые навыки для интегрированного проектирования роботов и управления ими в реальном времени, с помощью объектно-ориентированного программного обеспечения.
С этой точки зрения мобильные роботы являются хорошим примером автоматических машин, в которых механическая конструкция (например, количество и расположение исполнительных механизмов или датчиков) должна сопровождаться четкой разработкой контрольного программного обеспечения, учитывая, что выбор, сделанный в одной из этих двух областей, имеет серьезные последствия и для другой.
Повсеместный рост числа микроконтроллеров и микросхем позволил использовать достаточно мощные контроллеры в современных игрушках, таких как Lego Mindstorms, что сделало возможным проектирование и управление относительно сложными устройствами для широкой публики
Будучи относительно недорогой, но в то же время мощной вычислительной платформой, Lego Mindstorm широко используется в последние годы в образовательных целях.
Вследствие распространения Lego Mindstorm многие компании были заинтересованы в производстве совместимых с Lego датчиков, которые обычно не входят в комплект Mindstorm, выводя тем самым весь опыт Lego на новый уровень. Эти датчики используются для управления сложными системами, например, представленным инвертированным маятником, в котором ЧР-контроллер использует данные, поступающие с помощью встроенного акселерометра, для поддержания системы в вертикальном положении.
Другие примеры, которые можно найти в литературе, реализуют еще более сложные алгоритмы управления, такие как Расширенный фильтр Калмана и SLAM (одновременная локализация и картирование). Другие интересные приложения Lego Mindstorm включают в себя дистанционное управление, мульти-системы и алгоритмы на основе анализа Роя.
НАБОР LEGO MINDSTORMS KIT
Серия комплектов Lego Mindstorms Kits с программируемым кирпичным компьютером, набором модульных датчиков и двигателей и стандартными деталями линии Lego Technics позволяет проектировать и программировать малых роботов
Основным программно-аппаратным элементом комплекта Mindstorms Robotics Invention System является программируемый кирпич, созданный в медиа-лаборатории MIT. Первый выпущенный кирпич был запрограммирован с использованием Brick Logo, улучшенной версии более известного языка программирования Logo.
Инновационным программным обеспечением стала возможность визуального программирования кирпича.
Первая среда визуального программирования называлась LEGOsheets; она была определена Университетом Колорадо в 1994 году и основана на AgentSheets, образовательном программном обеспечении для киберобучения. Обычно кирпич можно запрограммировать, загрузив программу, написанную с помощью входящего в комплект графического программного обеспечения или одного из нескольких доступных языков.
Со временем были выпущены различные версии Lego Mindstorms Kit, каждая из которых характеризуется возрастающим уровнем сложности, что позволяет разрабатывать более сложных роботов как с механической точки зрения, так и с точки зрения управляющего программного обеспечения.