BrickOS: Открытая операционная система для Lego Mindstorms
BrickOS
BrickOS: открытая ОС для Lego Mindstorms! Программируйте роботов на C, C++, Java. Кросс-компиляция, замена LegOS, поддержка Hitachi H8. Разработка под Linux.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
BrickOS — это операционная система с открытым исходным кодом, разработанная Маркусом Ногой как прошивка для альтернативной программной среды системы Lego Mindstorms Robotic Invention System. BrickOS является первым программным обеспечением с открытым исходным кодом, созданным для роботов Lego Mindstorms. Она позволяет разрабатывать программы на языках C, C++ и Java. Программы компилируются с использованием кросс-компиляторов g++ и Jack, а инструментарий предназначен для архитектуры Hitachi H8, применяемой в устройствах Mindstorms.
BrickOS is an open source operating system created by Markus Noga as firmware to operate as an alternative software environment for the Lego Mindstorms Robotic Invention System. BrickOS is the first open source software made for Lego Mindstorms robots. It allows development using the C, C++, and Java programming languages. Programs are cross compiled using the g++ and Jack compilers, with the toolchain targeting the Hitachi H8 architecture used in Mindstorms devices.
Особенности
BrickOS была разработана и создана на базе Linux в качестве замены предыдущей операционной системы для Lego Mindstorms, также известной как LegOS. Она может быть установлена на системах Windows и большинстве Unix-подобных операционных систем. BrickOS обеспечивает более гибкую и производительную систему, значительно превосходящую LegOS. Основные функции текущей версии системы включают: Еще одной особенностью BrickOS является наличие сетевого протокола LegOS (LNP), позволяющего взаимодействовать нескольким драйверам. Этот протокол транслирует сообщения всем компонентам RCX в зоне досягаемости. Добавляя уровни к команде, можно фильтровать получателя, чтобы сообщение дошло до конкретного RCX. BrickOS предоставляет среду разработки, позволяющую пользователям свободно реализовывать драйверы RCX, такие как датчики и моторы, используя языки программирования C или C++. Она совместима с бесплатными симуляторами LegoSim и Emmulegos, которые предоставляют графические интерфейсы для создания виртуальной машины, упрощающей процесс отладки. Успех системы обусловлен сообществом, которое её создало. Библиотеки и ресурсы системы могут свободно изменяться и обновляться с добавлением новых функций и решений от программистов, что отличает систему от ограниченного набора инструментов, предоставляемых производителем. Благодаря Интернету, эти решения становятся доступными каждому.
BrickOS was designed and developed using Linux as a replacement for the previous operating system for Lego Mindstorms, which is also known as LegOS. It is capable of being implemented on the Windows system and most Unices. It allows for a more flexible and higher performances system that is much superior to LegOS. The current version of the system's main features includes: Another feature is that brickOS contains a LegOS Network Protocol (LNP) which allows for more than one driver to communicate. This protocol will broadcast message to any RCXs component within the receiving area. By adding layers to the command, the message can filter out the recipient to arrive at the addressed RCX. BrickOS provides a development environment that allows users to freely implement the provided RCX drivers, such as sensors and motors, using C or C++ programming languages. It can be used alongside libre simulators LegoSim and Emmulegos, which provide graphical interfaces to create a virtual machine that eases the users in the debugging process. The success of the system is built upon the community that constructed it. The system library and resources at any moment can be modified and updated freely with new functionalities and solutions from the programming community, separating the system from the limited tools provided by the manufacturer. With the help of the Internet, solutions are made accessible to everyone.
Робототехника
Внедрение роботов стало важнейшим активом в современном индустриальном мире. В робототехнике свободное программное обеспечение (или программное обеспечение с открытым исходным кодом), такое как brickOS, считается традиционным инструментом для разработки роботов. Потенциал применения роботов в целом огромен. Например, многие предприятия решили внедрить робототехнику для замены человеческого труда на фабриках при производстве продукции и управлении складами. Важность этих применений стала мотивацией для промышленности инвестировать в дальнейшие исследования в области робототехники. Практика использования программного обеспечения с открытым исходным кодом в робототехнических исследованиях послужила вдохновением для создания соревнований Robocup. Организация Robocup создала международную платформу для решения задач, образовательных инициатив и исследований в области робототехники. Участникам разрешено обмениваться кодом и использовать его для решения проблем. Конкурентная среда способствует различным подходам к решению задач и эффективно генерирует альтернативные решения для одной и той же проблемы. Эти решения могут быть опубликованы для сообщества с целью улучшения общего ресурса.
The implementation of robots has become a crucial asset in this current industrial world. In robotics, libre software (or open source software) like brickOS is considered a traditional tool for developing robots. The potential robotic application, in general, is vast. For instance, many enterprises have decided to bring robotics into use to replace human labor in factories for manufacturing products and managing storage. The essential of these applications has become a motivation for industries to invest in further research in robotics. The practices of the open source software in robotic research have inspired the formation of the Robocup competition. An organization called Robocup have created an international playground for the problem solving, educational initiative, and research in robotics. Participants are allowed to share code and utilize it to solve problems. The competitive environment allows for multiple different engagements toward the problems and effectively produces alternative solutions to a single problem. These solutions can be made public to the community for improving the resource.
Образование
BrickOS был совместным проектом LEGO и MIT, направленным на создание образовательного инструмента для обучения использованию датчиков и двигателей в робототехнике. Среда разработки этой операционной системы была внедрена в учебные курсы ряда университетов, таких как Universidade Federal do Amazonas (UFA) в Бразилии, для использования в качестве платформы, позволяющей студентам-выпускникам получить практический опыт программирования на C и C++ с использованием средств кросс-компиляции на ранних этапах карьеры. Простота механических конструкций в наборе Lego Mindstorm способствует пониманию концепции роботов и развитию творческого и логического мышления. Эмпирические исследования подтверждают, что обучение робототехнике повышает способность учащихся к планированию действий для достижения цели и к сотрудничеству со сверстниками.
BrickOS was a collaboration project between LEGO and MIT to create an educational tool for teaching the implementation of sensors and motors on robots. The operating system's development environment has been adopted in courses by several universities like Universidade Federal do Amazonas (UFA) in Brazil to be used as a platform for graduating college students to gain exposure in the early year of their career to programming C and C++ cross compilation tools. The simplicity of the mechanical devices in the Lego Mindstorm kit allows for obtaining the concept of robots and developing creative and logical thinking. There exists empirical evaluation on the benefits of robotic learning that it enhanced pupil's ability in planning toward the objective and collaborations among peers.