Software

RCX, Firmware und Treiber

Für den RCX gibt es mittlerweile mehrere Programmiersprachen, wir beschränken uns hier auf NQC (Not Quite C), eine einfache C artige Sprache, die mit der standard Lego Firmware funktioniert. Die Lego Software ist für dieses Einsatzgebiet zu unhandlich, größere Projekte werden schnell unübersichtlich. Für Programmiereinsteiger ist sie vielleicht ein einfacherer Start, für alle anderen sind Befehle wie "OnFwd(OUT_A);" wohl selbsterklärend und einfacher als Bildchenschieben...
Ursprünglich wollten wir das ganze Projekt unter Linux realisieren, haben diese Idee aber nach zwei Tagen vergeblichen Kampfes mit dem Treiber für den USB Tower aufgegeben. Windows scheint zumindest für NQC sowieso die bessere Wahl zu sein, da die Entwicklungsumgebung BricxCC, nicht für Linux verfügbar ist. Funktionen wie das direkte Auslesen der Sensor- und Variablenwerte, steuern der Motoren in Echtzeit, Syntax-Highlighting für NQC, etc. machen das Arbeiten ein gute Stück einfacher als mit Textdateien und Commandline Compiler unter Linux.
Hier noch einige Tips zur Arbeit mit NQC:

Ähnlich wie in C können in NQC Macros benutzt werden. Durch statements wie #define SENSOR_LINKS SENSOR_1 und spätere Benutzung von SENSOR_LINKS wird zum einen die Lesbarkeit des Codes erheblich erhöht, zum anderen muss bei Änderung der Konstruktion (z.b. anschließen des Sensors an einen anderen Input) nicht jedes mal alles geändert werden. Es reicht dann die Macrodefinition zu ändern.
Der RCX unterstützt bis zu 8 tasks, das sind separate Programme, die alle parallel laufen. z.B. zur Abfrage und Auswertung von Sensordaten, in unserem Fall Positionsbestimmung, sind solche tasks sehr nützlich. Mit einer einfachen "while(1)" Schleife in einem task können Werte ständig überwacht werden. Leider können an tasks keine Werte übergeben werden, das kann man allerdings durch Benutzung von public Variablen umgehen.
Ein weiteres sinnvolles Feature sind subs, Unterprogramme die nur einmal kompiliert und dann beliebig oft aufgerufen werden können. Auch an subs können keine Werte übergeben werden, aber auch hier kann man public Variablen benutzen (siehe sub "turn"). Leider ist es nicht möglich innerhalb von subs eine andere sub aufzurufen.
Die dritte Möglichkeit wiederverwendbaren Code zu erstellen sind functions. Diesen kann man eine oder mehrere Integervariablen übergeben, einen Rückgabewert gibt es aber nicht. Durch Übergabe der Variablen "by reference" oder als Pointer kann man allerdings auch diese Einschränkung austricksen. functions werden allerdings später ähnlich wie macros an der entsprechenden Stelle im Code eingesetzt, so dass durch mehrmaliges Aufrufen einer function der endgültige Code der an den Roboter geschickt wird größer wird. Daher empfiehlt es sich functions nur zu benutzen wenn subs oder tasks aufgrund ihrer Einschränkungen (z.b. gegenseitiges Aufrufen) nicht möglich sind.

Labyrinth und Lösung

Weil es uns nicht besonders sinnvoll erschien das Rad zweimal zu erfinden haben wir ein fertiges C++ Programm aus dem Internet benutzt und so abgeändert, dass es NQC Code für unseren Roboter erzeugt. Das Programm generiert zuerst ein perfektes Labyrinth, d.h. ohne Rundwege, also mit einer eindeutigen Lösung, und zeigt es auf dem Bildschirm an. Dann wird diese Lösung durch Probieren aller möglichen Wege gefunden und wiederum ausgegeben. Als nächstes wird der Lösungsweg durch das Labyrinth verfolgt und an jeder Kreuzung entschieden ob geradeaus gefahren oder abgebogen wird. Der Weg wird in Form einer include Datei für das NQC Programm gespeichert. Dann wird der NQC Compiler aufgerufen und das Programm an den Roboter geschickt.

Line Following

Das Hauptproblem besteht natürlich darin, bis zu nächsten Kreuzung geradeaus zu fahren und dann möglicherweise links oder rechts abzubiegen. Die Sensoren sind so angebracht, dass sie jeweils rechts bzw. links von der Linie bleiben, so lange der Roboter geradeaus fährt. (Beide = 0, also nicht schwarz). Sobald der Roboter nach rechts abkommt sieht der linke Sensor die Linie und der Roboter korrigiert nach links (und umgekehrt). An Kreuzungen sehen beide Sensoren das Klebeband und der Roboter hält an. Soll nach links gedreht werden, dreht sich der Roboter so lange nach links, bis der linke Sensor erst Klebeband sieht und dann wieder Boden, so dass dann die Sensoren wieder rechts und links der Linie sind. Mit den beiden Unterprogrammen (Subs) "followLine" und "turn" kann durch Aneinanderreihung so das ganze Labyrinth durchfahren werden.