موضوع مقاله: طوفان‌های ذهنی لگو | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # طوفان‌های ذهنی لگو | مقدمه: طوفان‌های ذهنی لگو یک ساختار سخت افزاری و نرم‌افزاری است که توسط لگو برای توسعه ربات های قابل برنامه ریزی بر اساس بلوک های سازنده لگو تولید شده است . | ## بخش 1: طوفان‌های ذهنی لگو | هر نسخه از سیستم شامل آجر لگو رایانه ای است که سیستم را کنترل می کند ، مجموعه ای از سنسورها و موتورهای مدولار و قطعات لگو از خط فنی برای ایجاد سیستم های مکانیکی. از زمان ایجاد ، پنج نسل از سیستم عامل طوفان های ذهنی وجود داشته است: سیستم اصلی اختراع رباتیک ، کیت NXT ، NXT 2.0 ، EV3 و ربات مخترع. برخی از مسابقات ربات ها از این مجموعه استفاده می کنند ، مانند اولین لیگ لگو و المپیاد جهانی ربات . تاریخ سیستم اصلی اختراع رباتیک طوفان های ذهنیلوگو در نتیجه همکاری بین انستیتوی فناوری ماساچوست (MIT) و گروه لگو به وجود آمد. در سال 1985 ، کیلد کرک کریستینسن ، مدیر ارشد اجرایی (مدیر عامل) گروه لگو ، در مورد کار سیمور پاپرت از دانشگاه MIT شنید و تحت تأثیر قرار گرفت که اهداف وی از یادگیری از طریق ساخت و ساز با اهداف بخش آموزشی تازه تاسیس گروه لگو مشابه بود. گروه لگو با تأمین بودجه تحقیقات آنها و به اشتراک گذاشتن ایده ها ، همکاری خود را با آزمایشگاه رسانه ای پاپرت آغاز کرد. از این همکاری (و کار گروه معرفت شناسی و یادگیری پاپرت و همکار میتچل رزنیک) ایده این بود که کودکان از زبان برنامه نویسی لوگو برای فرمان دادن به ربات های آجری لگو با طراحی خاص خود به رایانه استفاده کنند. در سال 1988 ، آزمایشگاه رسانه یک کامپیوتر سازگار با آجر لگو ایجاد کرد که می تواند برای کنترل یک ربات بدون اتصال به رایانه رومیزی مورد استفاده قرار گیرد. علاقه‌مندی در گروه لگو وجود داشت که به محض رواج رایانه های شخصی ، این رایانه سازگار با آجر را تجاری کنند و در سال 1996 ، گروه لگو شروع به توسعه این رایانه به عنوان سیستم اختراع رباتیک کرد. در سال 1996 ، بخش تازه آموزش خانگی آموزش لگو ، توسعه "آجر خاکستری" آزمایشگاه رسانه را به یک محصول رسمی آغاز کرد. در همان زمان ، آزمایشگاه رسانه در حال کار با گروه معرفت شناسی و گروه یادگیری برای تهیه نسخه ای از "آجر خاکستری" به طور خاص برای دستورالعمل های کلاس بود و همکاری بین این سه سازمان منجر به ایجاد دو نسخه جداگانه از رایانه آجری شد: رباتیک گروه لگو جستجوگر(RCX) و آزمایشگاه رسانه "آجر قرمز" را فرماندهی کنید. نمایشگرهای کریستال مایع (LCD) که این دو آجر به اشتراک می گذارند به طور مشخص توسط معلمان مصاحبه شده توسط گروه معرفت شناسی و تحقیقات ، به منظور بازخوانی وضعیت موتورها یا سنسورها در زمان واقعی درخواست شده است. هر دو آجر همچنین برنامه هایی را ایجاد کرده اند که از طریق استفاده از برنامه نویسی بصری ایجاد شده‌اند ، RCX با استفاده از یک نرم‌افزار کدگذاری مبتنی بر لوگو بلوک میکند MIT. تیم توسعه پروژه طوفان های ذهنی پس از اینکه برای مخاطبان بسیار پیچیده بود (پسران 10-14 ساله ) که باعث شد آنها تاریخ اصلی راه اندازی 1997 را از دست دهند ، مجبور به توسعه دوباره این زبان شدند. طوفان قبل از ذهن پیش از طوفان های ذهنی ، لگو قبلاً آزمایش‌هایی را با مجموعه های رباتیک انجام داده بود. یکی از پایه های اصلی این مجموعه ها سیستم لگو تکنیک و 4.5 بود V و بعد از آن 9 سیستم V برای وسایل جانبی الکتریکی که از دهه 1980 در حال تکامل بودند. رابط های رایانه ای یکی از اولین نمونه های لگو قابل برنامه ریزی ، آداپتور لگو رابط-A بود که برای سیستم آموزشی فقط لگو داکتا TC-لگو استفاده می شد. این مجموعه ها از اواسط اواخر دهه 1980 یک رابط سخت افزاری اختصاصی را برای کنترل لگو فنی4.5 فراهم کردند سیستم V با استفاده از کامپیوتر ، و برای اولین بار سنسورهای برقی لگو را معرفی کرد. در اواسط دهه 1990 ، آزمایشگاه کنترل لگو داکتا به عنوان پیگیری برای لگو 9 منتشر شد سیستم V ، به جای کارت رابط سخت افزاری سفارشی ، از یک درگاه سریال استاندارد استفاده می کند. این حرکت 9 جدید را نیز معرفی کرد سنسورهای V که بعداً به یکی از اجزای اصلی مجموعه های طوفان های ذهنی نسل اول تبدیل می شوند. شایان ذکر است که آزمایشگاه کنترل دارای درگاه های اختصاصی برای حسگرهای فعال و غیرفعال بود ، در حالی که محصولات بعدی مانند نسل اول طوفان های ذهنی پشتیبانی از هر دو نوع را در همان درگاه ها فراهم می کردند. مرکز کنترل فنی مرکز کنترل (1990) اولین محصول مستقل قابل برنامه ریزی لگو به معنای توانایی ذخیره برنامه های مبتنی بر توالی و اجرای آنها بود. این دستگاه دارای سه پورت خروجی و کنترل دستی بود و فقط قادر به ذخیره توالی های خطی ورودی دستی به علاوه اطلاعات زمان بندی بود. ضبط برنامه کنترل کننده باید در حالت برنامه نویسی قرار گیرد و سپس هر کنترل دستی در برنامه ضبط می شود. هنگامی که ضبط انجام شد ، کنترل کننده می تواند هرگونه عملکرد دستی انجام شده در هنگام ضبط را با موفقیت فراخوانی و اجرا کند. این آجر دارای ویژگی های بسیاری به خصوص نرم‌افزاری با RCX است اما از لحاظ مشخصات ظاهری و مشخصات فنی متفاوت است: یک خروجی (به علاوه دو داخلی) و چهار سنسور. سنسورهایی که با آن حمل می شوند ، کدگذاری شده و دارای مقاومت داخلی در حالت باز هستند (به آجر اجازه می دهد حس کند که کدام سنسور به کدام پورت متصل است). علی رغم محدودیت های آشکار ، دارای مزایای زیادی نسبت به "برادر بزرگ" خود ، RCX است. سنسورهای تاکومتر و سرعت سنج داخلی در موتورهای داخلی عملکردی مشابه سنسور چرخش خارجی RCX را فراهم می کند ، اما بدون استفاده از پورت های سنسور. | ## بخش 2: طوفان‌های ذهنی لگو | این امر آن را برای سیستم عامل های مختلف تلفن همراه و انجام کارهای پیشرفته حرکت / موقعیت یابی بسیار مفید می کند. این پروتکل همان RCX است اما نمی‌تواند مستقیماً با آن ارتباط برقرار کند (به دلیل IR در برابر RF) اما با یک تکرار کننده (یک کامپیوتر با 2 پورت سریال و یک برنامه ساده) آنها می توانند به طور غیر مستقیم ارتباط برقرار کنند. از ویژگی های آن می توان به یک موتور تک ، یک سنسور لمسی و یک سنسور نور اشاره کرد. با تنظیم آن برای "یادگیری" و استفاده از حسگر نور برای تغذیه دستورها بارکد ، برنامه ریزی می شود. از آنجا که بارکد فقط یک سری واریانس در نور است ، این فرم از ورود به فرمان VLL (پیوند نور بصری) لقب گرفت و در چندین مدل بعدی لگو استفاده شده است. مجموعه کشف رباتیک و کیت توسعه دهنده خوانده/ کنار دریا مجموعه کشف رباتیک بسته ارزانتر و ساده تری نسبت به مجموعه اختراع رباتیک بود. نسخه ساده تر دیده بانی نیز در دو مجموعه طوفان های ذهنی با مضمون جنگ ستارگان ارائه می شود. دیده بانی لگو همچنین یک رایانه آبی به نام دیده بانی منتشر کرده است که دارای 2 پورت سنسور ، 2 پورت موتور (به علاوه یک عدد اضافی در صورت اتصال با دیده بانی کوچک با استفاده از کابل فیبر نوری ) و یک حسگر نور داخلی ، اما بدون رابط کامپیوتر. دیده بانی بر اساس میکروکنترلر توشیبا با 32 ساخته شده است KB رام و 1 KB حافظه RAM ، جایی که حدود 400 بایت برای برنامه های کاربر در دسترس است. به دلیل مقدار بسیار محدود RAM ، بسیاری از زیرروالهای از پیش تعریف شده در ROM ارائه شده است. دیده بانی فقط از سنسورهای خارجی غیرفعال پشتیبانی می کند ، به این معنی که فقط می توان از حسگرهای لمسی ، دما و سایر نیروگاه ها استفاده کرد. مبدل های آنالوگ به دیجیتال استفاده شده در دیده بانی در مقایسه با مبدل های 10 بیتی RCX تنها دارای رزولوشن 8 بیت هستند. طرحی برای لگو در نظر گرفته شد که یک مجموعه تقویت کننده ایجاد کند ککه به شما امکان می دهد دیده بانی را از طریق رایانه با نرم‌افزاری مانند کد RCX برنامه ریزی کنید. RCX می تواند آجر دیده بانی را با استفاده از بلوک برنامه "ارسال پیام IR" کنترل کند. RCX تمام کنترل ها را انجام می دهد ، بنابراین می توان با کامپیوتر برنامه ریزی کرد ، در حالی که دیده بانی دستورها را می پذیرد. این برنامه هفت برنامه داخلی دارد و با استفاده از VLL توسط واحد دیده بانی، اسپایوتیک ها یا RCX قابل کنترل است. این واحد به عنوان بخشی از کیت توسعه دهنده خوانده(دارای R2-D2 ) و بعداً کیت توسعه دهنده کنار دریا (دارای AT-AT امپراتوری واکر ) فروخته شد. سیستم اختراع رباتیک هسته اصلی مجموعه های نسل اول طوفان های ذهنی مجموعه های سیستم اختراع رباتیک بود. اینها بر اساس آجر RCX (فرمانده رباتیک جستوچوگر) و 9 ساخته شده بودند لوازم جانبی V لگو فنی در آن زمان موجود است. همچنین شامل سه حسگر لمسی و یک حسگر نوری است که از فناوری قبلی 9 استفاده می کند سنسورهای V از مجموعه قبل از طوفان های ذهنی. RCX با بارگذاری برنامه ای با استفاده از یک رابط مادون قرمز اختصاصی برنامه ریزی می شود. پس از بارگذاری برنامه توسط کاربر ، RCX می تواند بدون نیاز به دسترسی به رایانه ، آن را به تنهایی اجرا کند. برنامه ها ممکن است از سه پورت ورودی سنسور و سه پورت 9 استفاده کنند پورت های خروجی V علاوه بر رابط IR ، چندین آجر RCX را قادر به برقراری ارتباط می کند. یک LCD داخلی می تواند سطح باتری ، وضعیت پورت های ورودی / خروجی ، کدام برنامه را انتخاب یا اجرا کند و سایر اطلاعات را نشان دهد. در نسخه 2.0 (و همچنین 1.0 نسخه های بعدی موجود در RIS 1.5) ، جک آداپتور برق برداشته شد. آجرهای RCX مجهز به آداپتور برق برای پروژه های رباتیک ثابت (مانند بازوهای ربات) یا کنترل قطارهای مدل لگو محبوب بودند. در شرایط اخیر ، RCX ممکن است با نرم‌افزار کنترل فرمان دیجیتال (DCC) برای کار با چندین قطار سیمی برنامه ریزی شده باشد. رابط IR در RCX قادر است با ربات های جاسوسی ،آجر پیشاهنگی ، قطارهای لگو و NXT ارتباط برقرار کند (با استفاده از سنسور لینک مادون قرمز شخص ثالث). فرکانس حامل گیرنده IR RCX 1.0 38.5 است کیلوهرتز ، در حالی که فرکانس حامل RCX 2.0 IR 76 است کیلوهرتز هر دو نسخه می توانند از هر دو فرکانس منتقل کنند. | ## بخش 3: طوفان‌های ذهنی لگو | با قطع شدن RCX ، پشتیبانی از رابط کاربری در سیستم عامل های جدیدتر از ویندوز XP محدود است. تمام نسخه های RCX روی آن شماره منحصر به فردی چاپ شده است که می تواند در وب سایت لگو طوفانهای ذهنی RCX که اکنون از کار افتاده است ، ثبت شود. بیشتر مجموعه های گسترش شامل بخشها و دستورالعمل های بیشتری است ، در حالی که سایر مجموعه های توسعه دهنده بلندپروازانه تر بودند. این مجموعه ها شامل: ربات های ورزشی موجودات افراطی مجموعه لوازم جانبی نهایی فرماندهی چشم انداز اکتشاف مریخ مجموعه سازندگان نهایی مجموعه های قابل توجه شامل مجموعه لوازم جانبی نهایی ، شامل سنسورهای بیشتر و کنترل از راه دور IR برای ارسال دستورها به RCX. مجموعه قابل توجه دیگر ، فرماندهی چشم انداز ، با یک دوربین لگو و یک نرم‌افزار اختصاصی ارائه شد. طوفان‌های ذهنی لگو NXT طوفان های فکری لگو NXT یک کیت قابل برنامه ریزی رباتیک بود که در ژوئیه 2006 توسط لگو منتشر شد و جایگزین کیت نسل اول طوفان های ذهنی لگو شد. این کیت از 577 قطعه تشکیل شده است که شامل: 3 سرو موتور ، 4 سنسور ( اولتراسونیک ، صدا ، لمس و نور ) ، 7 کابل اتصال ، کابل رابط USB و آجر هوشمند NXT است. این کیت همچنین شامل NXT-G ، یک محیط برنامه نویسی گرافیکی است که ایجاد و بارگیری برنامه ها را به NXT امکان پذیر می کند. این شامل یک سنسور نور ، یک سنسور اولتراسونیک ، یک سنسور صدا ، سه لامپ و یک جفت سنسور لمسی است. نسخه آموزش بیشتر برای کسانی که نسخه های قدیمی مجموعه طوفان های ذهنی را در اطراف خود دارند ، بیشتر به لطف سه کابل مبدل مناسب است. این شامل 619 قطعه (شامل سنسورها و موتورها) ، دو سنسور لمسی ، یک حسگر اولتراسونیک و یک سنسور رنگی جدید است. NXT 2.0 از عملیات شناور استفاده می کند در حالی که نسخه های قبلی از عملکرد عدد صحیح استفاده می کنند. مجموعه طوفان های ذهنی لگو EV3 شامل موتورها (2 سروو موتور بزرگ و 1 موتور سروو متوسط) ، سنسورها (2 سنسور لمسی ، سنسور اولتراسونیک ، سنسور رنگ ، سنسور مادون قرمز و سنسور ژیروسکوپی جدید) ، آجر قابل برنامه ریزی EV3 ، 550+ لگو فنی عناصر و یک کنترل از راه دور (چراغ فروسرخ ، که فقط در حالت خانه / جزئی است). در حالی که بخشی از خط تولید طوفان های ذهنی نیست ، مجموعه اصلی شامل سه موتور (1 بزرگ 2 متوسط) و سنسورهای فاصله ، نیرو و رنگ یک آجر کنترل کننده بر اساس میکروکنترلر STM32F413 و 520+ عناصر لگو فنی است. مخترع ربات طوفان های ذهنی لگو مخترع ربات طوفان های ذهنی لگو در ژوئن سال 2020 معرفی شد و در اواخر پاییز منتشر شد. دارای 4 موتور متوسط از سنبله نخست ، 2 سنسور (سنسور فاصله و سنسور رنگ / نور) نیز از سنبله نخست ، یک توپی سنبله نخست با ژیروسکوپ 6 محوره ، یک شتاب سنج و پشتیبانی از کنترل کننده ها و کنترل تلفن. 2018 کیت های طوفان های ذهنی نیز از طریق همکاری لگو و آزمایشگاه رسانه ای MIT به فروش می رسند و به عنوان ابزاری آموزشی مورد استفاده قرار می گیرند. نسخه آموزشی محصولات طوفان ذهن برای مدرسه یا آموزش طوفان های ذهنی نامیده می شود و نسخه های بعدی همراه با نرم‌افزار برنامه نویسی مبتنی بر آزمایشگاه روبات GUI است که در دانشگاه تافتس با استفاده از سازمان های ملی آزمایشگاه VIEW به عنوان موتور توسعه یافته است. علاوه بر این ، نرم‌افزار ارسال شده می تواند با سیستم عامل شخص ثالث و / یا زبان های برنامه نویسی جایگزین شود ، از جمله محبوب ترین آنها که توسط متخصصان صنعت سیستم های جاسازی شده استفاده می شود ، مانند جاوا و C. یکی از تفاوت های سری آموزشی ، معروف به "مجموعه چالش" و سری مصرف کننده ، معروف به "مجموعه مخترع" این است که شامل یک حسگر لمسی دیگر و چندین گزینه دنده دیگر است. با این وجود ، چندین ایستادگی دیگر نیز در بین این دو نسخه وجود دارد که ممکن است یکی آنها را تشخیص ندهد ، مگر اینکه یک تحقیق همزمان با آنچه ارائه می دهد انجام دهید. نسخه فروخته شده از طریق آموزش لگو برای سطح عمیق تری از یادگیری یا تدریس طراحی شده است که اغلب در محیط کلاس یا مدرسه اتفاق می افتد. این شامل 48 آموزش برای یادگیری زبان آموز در اصول برنامه نویسی به مفاهیم پیچیده و پیچیده تری مانند ثبت اطلاعات است. این منبع برای پشتیبانی از زبان آموز و / یا مربی در نسخه خرده فروشی طوفان های ذهنی موجود نیست. همیشه بهتر است با یک مشاور آموزش لگو ارتباط برقرار کنید تا از تفاوت های دیگر جویا شوید زیرا چندین تفاوت دیگر وجود دارد. به همین دلیل اموزش ذهنیت لگو دارای حسگرها و قطعات بیشتری نسبت به نسخه خرده فروشی است. انجمن جامعه متشکل از متخصصان و علاقه‌مندان در هر سنی وجود دارند که در به اشتراک گذاری طرح ها ، تکنیک های برنامه نویسی ، ایجاد نرم‌افزار و سخت افزار شخص ثالث و مشارکت در ایده های دیگر مرتبط با طوفان های ذهنی لگو مشارکت دارند. سیستم / وب سایت طوفان های ذهنی لگو مانند یک ویکی سازمان یافته است ، و از توانایی های خلاقانه و تلاش های مشترک شرکت کنندگان بهره می برد. | ## جمع‌بندی | بازی لگو نیز تشویق می کند به اشتراک گذاری و مشابه با ساخت کد نرم‌افزار های موجود برای دانلود و برگزاری مسابقات و رویدادهای مختلف.