Lego druckt binär – Weihnachtsgrüße 2015

Auch in diesem Jahr habe ich mir wieder selber eine kleine, kreative Aufgabe für meine Weihnachtsgrüße gestellt.

Ich bin im Grunde in einem großen Haufen Lego- Bausteine aufgewachsen. Ich habe Lego geliebt ! Daran hat sich eigentlich nichts geändert. Immer mal wieder habe ich deswegen mit dem Lego- Mindstorms Set geliebäugelt. Lego MindStorms ist die Kombination aus verschiedenen Motoren, Sensoren und einem kleinen Computer, alles in Lego-kompatiblen Gehäusen, sodass es sich einbauen lässt.

Lego liefert eigene Software die den Baustein über einfaches Drag & Drop programmieren lässt. So lassen sich logische Verknüpfungen und kleine Steuerungen für den eigenen Lego- Roboter sehr schnell und einfach zusammenklicken. Das ist natürlich nicht ganz meine Welt. Viele spannender sind die anderen Möglichkeiten der Plattform.

Der Computer-Baustein bietet in der aktuellen Ausbaustufe EV3 einen SD-Kartenslot, sowie 4 Anschlüsse für Motoren, sowie 4 weiter Anschlüsse für Sensoren. Betrieben von einem 300Mhz ARM Prozessor und einem Linux OS hat sich eine rege Entwicklergemeinde um diesen Lego-Block gebildet. Die Plattform wird sehr offen betrieben und auch entsprechend von Lego gefördert. Es gibt viele Schulprogramme und entsprechend auch schon Projekte aus der Entwicklergemeinde.

So gibt es mit BrickPi einen Lego Mindstorms kompatibler Baustein, basierend auf einem RaspberryPi und damit deutlich günstiger als das Einsteiger-Paket.

Aber es ist eben auch leicht möglich sein eigenes Betriebssystem auf den Lego- Baustein zu bekommen. Einfach ein eigenes Betriebssystem auf die SD Karte spielen und schon hat man mit verschiedene anderen Programmiersprachen Zugriff auf die angeschlossenen Motoren und Sensoren. Das ist dann schon genau mein Ding.

Nachdem ich im Lego Store „Nur mal gucken“ wollte, verließ ich das Geschäft mit einer großen, gelben Tüte. Die nächsten zwei Tage habe ich dann über meinen alten Lego- Schubladen verbracht. Back to the roots sozusagen. Endlich wieder Lego bauen. Solange bis die Finger weg tun und die Nägel kaputt sind, wenn man versucht die Steine wieder zu lösen.

Am Ende von Tag 2 hatte ich eine Art Drucker vor mir stehen. Etwas das einen Zeichenstift nach links, recht, oben und unten transportieren kann und den Stift auf und absetzen kann. Programmiert war da noch nichts, aber die Hardware stand schon mal. Scheinbar die halbe Miete …

Nun habe ich mich der Software- Seite zugewandt. Der neue EV-3 Lego- Block erlaubt es einfach eine SD- Karte einzustecken. Ist dort ein bootfähiges anderes Betriebssystem drauf installiert, lässt sich dieses Starten. Mit ev3dev gibt es eine passende, auf Debian basierende, Linux- Distribution, die alles mitbringt, was man sich nur wünschen kann. Leider gab es bei der Distribution gerade viele grundlegende Umstellungen. Was leider dazu führte, dass die Dokumentation nicht ganz mit dem letzten Stand der Software übereinstimmte und etwas mehr Ausprobieren zur Folge hatte.

Letztendlich half es alle Software auf den wirklich letzten Stand zu aktualisieren. Nun war es möglich mit verschiedenen Programmiersprachen direkt auf die angeschlossenen Motoren und Sensoren zu interagieren. Nun konnte ich also endlich meine Idee in Programmcode gießen und umsetzen.

Von der Blindenschrift inspiriert, war die Idee einen kleinen Grußtext als Binärdaten auf eine Karte drucken zu lassen. Letztendlich wurde aus dem Drucken eine Art Stanzen. Denn an dem vorderen Ende meines Lego- Druckers habe ich eine Nadel platziert, die kleine Löcher in das Papier stanzt. Jede „1“ der binären Daten wird dabei durch eine Loch im Papier repräsentiert. So ließe sich die Karte auch von Blinden lesen, sofern diese die Daten dann noch aus dem Binären in ASCII-Zeichen übersetzen.

In binäre Daten übersetzt braucht jedes Zeichen ein Byte, also acht Einsen oder Nullen, Platz. Auf dem Papier wurden immer 3 kodierte Zeichen, also bis zu 24 Löcher in einer Zeile untergebracht. Das Muster und der entsprechende kurze Grußtext lässt sich auf der Webseite mit dem jeweiligen Code einsehen. Z.B. hier: http://www.nonstatics.com/xmas2015/

Letztendlich sind die Lego- Motoren erstaunlich präzise und es lassen sich Gradzahlen angeben, wie weit der Motor gedreht werden soll. Wäre meine „Hardware“ noch liebevoller zusammengebaut, wäre auch die druckbare Auflösung entsprechend hoch und sehr gut steuerbar. Aber für diesen Anwendungsfall hat es gereicht.

Je nach Länge des Grußtextes dauerte es 4 bis 10 Minuten bis eine Karte fertig gedruckt bzw. gestanzt war. Hier noch ein kleines Video des Lego- Druckers in Betrieb und noch ein paar Bildeindrücke:

Ich wünsche allen ein frohes Weihnachtsfest und bereits einen guten Rutsch ins neue Jahr.

Wer von mir keine Post bekommen hat, der kann folgenden Link benutzen um sich das Ergebnis dennoch anzusehen: http://www.nonstatics.com/xmas2015/

cheers.
Sebastian