原创 用Matlab软件为乐高NXT机器人编程

要在matlab环境下给NXT机器人编程，你必须拥有Matlab R2008以上版本，还必须安装德国亚琛大学开发的NXT Toolbox组件。我的版本Matlab 2009a，32位的版本，64位版本的Matlab软件不支持亚琛大学的NXT工具包Toolbox。接着必须安装NXT Toolbox。至于Matlab的下载和安装这里就不说了，百度或google下就知道了，下面说说RWTH - Mindstorms NXT Toolbox（RWTHMindstormsNXT）的安装，实际上RWTH（亚琛大学）的网站已经说明清楚了。

NXT Toolbox下载地址：http://www.mindstorms.rwth-aachen.de/trac/wiki/Download，目前最新的版本是4.04。

英文版入门教程网页：http://www.mindstorms.rwth-aachen.de/trac/wiki/Documentation

亚琛大学的简介：亚琛工业大学（简称RWTH Aachen）位于北莱茵-威斯特法伦州，是德国最负盛名的理工科大学之一。大学成立于1870年，当时成立的宗旨在于促进手工业与经济的发展，当时叫做莱茵威斯特法伦皇家技术学校，刚成立时仅有29名教师。亚琛工业大学自成立以来，不断开拓理工科目新领域。现在仅机械制造专业就有15门初等学位后的专修科目以供选择。。亚琛工业大学在电工学、采矿以及一般的工程学科上独领风骚，不仅是德国规模最大的理工科学府之一，也是世界上顶尖的理工大学。

在matlab环境下给NXT机器人编程步骤：

1、  确认NXT的固件为1.28或1.29，以1.29为佳，并且确认电脑已裝有NXT的驱动程序。

NXT固件下載：http://mindstorms.lego.com/en-us/support/files/Firmware.aspx，最新版本是1.31。

安装NXT-G软件，并且通过NXT-G软件下载固件升级到NXT控制器里。

2、  打开MATLAB，选择File》Set Path》Add Folder。

3、  选择刚刚解压完的资料夹RWTHMindstormsNXT后，按确定加入。

4、  再次选择Add Folder，选择RWTHMindstormsNXT资料夹里的tools子资料夹后，按确定加入。

5、  打开RWTHMindstormsNXT 资料夹，进入子资料夹tools->MotorControl，里面会有一个文件MotorControl22.rxe，利用NXT-G先將此文件下载到NXT控制器里，这是一个用NXC写成的文件，功能是对马达做精确的控制，每当使用精确的马达指令时都会呼叫此程序。

6、  到这里就大功告成了，请用USB线连接NXT控制器，进入MATLAB，在command window上输入指令：COM_OpenNXT

如果一切正常，则不会出现任何错误信息，且在command window中会出现NXT的相关信息，如下图所示。

我做了一个小实验，来测试下Matlab蓝牙遥控一个带超声波的小车，当超声波检测与障碍物小于20CM，小车后退，大于20CM，小车前进。

   实验视频：

    这次实验用蓝牙适配器，来遥控具备蓝牙的NXT控制器，首先插入蓝牙适配器，用window XP自带蓝牙软件，建立PC机与NXT控制器的连接，生成虚拟串口。具体方法见博客文章：http://blog.ednchina.com/zhang0309/2124906/message.aspx。

在MATLAB的command window窗口里，写COM_MakeBTConfigFile，出现下图对话框，把“SerialPort”栏里，填入window XP自带蓝牙软件的“COM端口”的虚拟输出端口的端口号，我这次实验用window XP自带蓝牙软件生成的串口号是COM4，所以我下图的“SerialPort”栏里，把默认的COM3改为COM4。如果蓝牙联机不成功，应该检查window XP自带蓝牙软件的虚拟端口号，是否发生变化，如果变化了，要重新写COM_MakeBTConfigFile，重新设置“SerialPort”栏里端口号。

实验用Matlab程序：

%初始化工作环境

clear all;

close all;

clc;

COM_CloseNXT all;

%搜寻NXT，建立通讯连接，先使用USB，若没有USB，则蓝牙连接。

hNXT=COM_OpenNXT('bluetooth.ini');

%设置已成功通讯连接的NXT，作为全局默认处理                                  

COM_SetDefaultNXT(hNXT);                               

NXT_PlayTone(660,200);

pause(0.3);

%主程序

%开放触碰传感器，且传感器是接在端口1。

OpenSwitch(SENSOR_1);

%开放超声波传感器，且传感器是接在端口4。

OpenUltrasonic(SENSOR_4);

%创建NXT电机对象mBC，定义两个电机接在端口B、C。

mBC = NXTMotor('BC');

%如果没有按下触碰传感器，while结构里的程序就不断循环执行。

while GetSwitch(SENSOR_1)==false                                            

   %把超声波传感器读取的数据赋值给变量UltrasonicValue，同时

   %超声波传感器读取的数据显示在matlab的command window 上。

   UltrasonicValue = GetUltrasonic(SENSOR_4)

   if  UltrasonicValue<20 %如果超声波传感器检测距离小于20cm

       %定义两个电机接在端口B、C，功率为50。

       mBC = NXTMotor('BC', 'Power', 50);%电机驱动小车后退。

       %发送命令给NXT。

       mBC.SendToNXT();

       pause(0.3);%等待0.3s。

   elseif UltrasonicValue>20 %如果超声波传感器检测距离大于20cm

       mBC = NXTMotor('BC', 'Power', -50); %电机驱动小车前进。

       mBC.SendToNXT();

       pause(0.3);

   else

       mBC.Stop('off');%NXT电机对象mBC，停止小车。

   end 

end

% 不要忘记当程序执行完后，清除对串口资源的占有。

COM_CloseNXT(hNXT);

上面程序有详细注释，注释前必须有“%”。不管程序是否简单或复杂，先试验成功一个例子是很重要，这样以后才有信心进一步研究。

   程序中超声波传感器采集数据那个命令行，我打上阴影，要特别注意，你想在MATLAB 的  command window 窗口上，实时显示数据，这个命令行后面就不能加分号“；”，如果像其他命令行一样加“；”，则传感器的检测值就不会显示。这是MALAB的特色之一，即不加分号会显示运算过程，而加分号则是隐藏运算过程。

Matlab的逻辑程序在PC机中，并不在NXT控制器中，NXT控制器只是接受PC机的Matlab指令，然后直接执行，并没有逻辑能力。按下正在运行程序的NXT控制器的中间那个“橙色”按钮，程序运行结束，再重新执行Matlab程序，PC机与NXT控制器蓝牙可以蓝牙连接，并使NXT机器人运行。

估计很容易碰到程序运行时无法蓝牙联机的情况，这时你需要把NXT控制器关机，然后再接通电源，即可联机成功了！