NeXTsim – Entwurf und Entwicklung einer Simulationssoftware für NXT-basierte LEGO Mindstorms Systeme

6 Nov

Im Rahmen meiner Masterarbeit wird die Entwicklung der Simulationssoftware NeXTsim (für Lego Mindstorms Systeme) begonnen.
Die Software wird voraussichtlich aus vier Komponenten bestehen:

  1. Simulationsumgebung: 3D-Visualisierung der Simulation, Umsetzung von Aktorbefehlen, Lesen von Sensorwerten (aus der Szene), Laden + Speichern von Szenarien, einfache Szenarienmanipulation
  2. Emulation: Umgebung zum Schreiben der Steuerungsprogamme + Ausführung der Steuerungsprogramme (Kommunikation mit 4. erforderlich)
  3. Modelleditor: Editor zum Erstellen von Modellen (z. B. Mindstorms-Roboter)
  4. Szenarieneditor: Editor zur Erstellung komplexer Szenen, die den grafischen Ansprüchen der Schüler gerecht wird

Im Rahmen meiner Arbeit wird die Simulationsumgebung und ein Protokoll für die Kommunikation zwischen Emulation und Simulationsumgebung entwickelt.

Es erfolgte bisher eine Einarbeitung in Grundlagen und verwandte Arbeiten. Da durch die Verwendung einer geeigneten 3D-(Game-)Engine auf lange Sicht viel Zeit bei der Implementierung gespart werden kann, wurde außerdem ein Vergleich von 3D-(Game-)Engines durchgeführt.

Verglichen werden:

  • Ardor3D
  • Aviatrix3D
  • Env3D
  • Espresso3D
  • JMonkeyEngine
  • jPCT
  • Xith3D

Als interessant herausgestellt haben sich die JMonkeyEngine, Xith3D und Env3D.

  • JMonkeyEngine: Ist, allem Anschein nach, die am häufigsten empfohlene und verwendete Java basierte Game Engine. Sie verfügt über eine ausfürliche Dokumentation sowie eine vergleichsweise große und aktive Community und unterstützt viele Features die für NeXTsim relevant sind. (Swing kompatibel, Physik, eingebauter Renderer, Applets erstellbar, ect. …)
  • Xith3D: Benutzt als einzige Game-Engine in dem Vergleich die Physikengine JOODE. Alle anderen Engines benutzen (sofern Physik überhaupt unterstützt wird) JBullet.
  • Env3D: Die Spieleentwicklung soll mit Env3D besonders leicht sein. Sie ist für Didaktiker besonders interessant.  Die Engine wurde entwickelt um Schülern/Studenten Programmiertechnik zu vermitteln: durch die Entwicklung von Spielen.

3D Szene = Virtuelle 3D Welt
Modell = ein virtuelles aus Lego (Mindstorms) Komponenten aufgebautes System, das über in der Regel einen NXT-Baustein verfügt und daran angeschlossene Aktoren und Sensoren
Szenario = 3D Szene + darin platzierte Modelle

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