Lego vs Ruzzle @ codemotion 2013

Lego vs Ruzzle

Alberto Sarullo http://albertosarullo.com

Sommario

• Chi sono • Problemi affrontati
– Simulare dita
• L’idea – Prototipo
– Absoltue position regulation
– Robot #1
• Ingredienti – Robot #2
– Ruzzle – Video
– NodeJS
– Mindstorm

Alberto Sarullo
• Developer, Technical Director, Teacher
• Technical Leader @ NTTData

• Caratteristiche: curioso, creativo, introverso
• Hobby: dev, bike, kite, lego

• Contact:
– alberto.sarullo@gmail.com
– twitter.com/albertosarullo

Curiosità: sin da piccolo ho sempre amato
smontare cose per capirne
il funzionamento

Photo: Shutterstock

8 anni: primo
ambito titolo
di studio

Inizia la stagione dei disastri: montare è più difficile di smontare

La scoperta
dell’elettricità

Provando con una
batteria da 9V a
caricarne una da
orologio, mi è
esplosa in faccia

Ultimi danni:
appena assunto
ho divelto le
porte di un
ascensore

Da allora mi
chiamano
“Il Distruggitore”

Bici +
Informatica =
www.pisteciclabili.com

Foto by Massimo: www.flickr.com/photos/autunnodicoloriaquilonistimilano

Spazzino@Frontiers of interaction IV

“Alberto Sarullo's open-source
Lego mashup sensor robot
was the darling
of the event” (Bruce Sterling)

“Qui l’indicatore di geekdom è
andato proprio fuori scala.
Spazzino è uno Spime montato su
un Lego Mindstorm hackato con
componenti non standard. Kudos
ad Alberto Sarullo.” (Digital
Meadows Blog)

#Minstorm #SunSpot #Solar #Python
#Twitter #Bluetooth

http://spazzino.com

Porta iPad / Tablet realizzato
per accelerare il test
dell’applicazione per bambini
Timbuktu

Orientation: Landscape &
Portrait

Una notte, mentre la mia ragazza a cui
piacciono i ricci vagava per casa
rapita da ruzzle...

Regole del gioco
Porta iPad
Griglia di 4x4 lettere

Ogni lettera ha un punteggio
Ogni lettera può avere un
modificatore di punti (3L, 2W)

Scopo: usare lettere adiacenti
per trovare parole sulla griglia

La parole possono essere
orientate in
orizzontale, verticale e
diagonale e possono seguire
linee spezzate

Una partita è costituita da
3 round e combattuta da 2
avversari

Ogni round dura 2 minuti

Vince la partita chi fa più
punti

NodeJS
“Node.js is a platform built on Chrome's JavaScript
runtime for easily building fast, scalable network
applications.
Node.js uses an event-driven, non-blocking I/O model
that makes it lightweight and efficient, perfect for data-
intensive real-time applications that run across
distributed devices.”

• http://www.slideshare.net/the_undefined/nodejs-a-quick-tour
• http://www.slideshare.net/simon/evented-io-based-web-servers-
explained-using-bunnies
• http://blog.mixu.net/2011/02/01/understanding-the-node-js-event-loop/

Javascript
var http = require('http');
http.createServer(function handleRequest(req, res) {
res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
res.end('Hello Worldn');
).listen(1337, '127.0.0.1');

console.log('Hello Codemotion! http://127.0.0.1:1337/');

% node example.js
Hello Codemotion! http://127.0.0.1:1337/

Linkedin & NodeJS
Linkedin: some of the advantages of Node.js over Rails:
• Much better performance and lower memory overhead than
other tested options, running up to 20x faster in some
scenarios
• Programmers could leverage their JavaScript skills
• Frontend and backend mobile teams could be combined into
a single unit
• Servers were cut to 3 from 30. Enough headroom remains to
handle 10x current levels of resource utilization

http://highscalability.com/blog/2012/10/4/linkedin-moved-from-rails-to-node-27-
servers-cut-and-up-to-2.html

Perché NodeJS?
• Conoscevo la tecnologia
• Veloce
• Semplice da implementare
• Npm – Node Packet Manager
• Se anche non fossi riuscito a costruire
il robot, avrei potuto pubblicare il
codice: chiunque avrebbe potuto
eseguirlo sul suo browser

NodeJS Ruzzle Solver

• Dizionario • wordList = []
• Lettere sulla griglia • Ruzzle.letters = []
• Pulitura del dizionario • Ruzze.clearWords(wordList)
• Ricerca parole • Ruzzle.search(…)
• Ordinamento parole per
punti e per minimizzare i • sortMoves(moves)
path • sendViaBluetooth(moves)
• Invio via bluetooth

http://github.com/albertosarullo/ruzzle-mindstorm-nxc-nodejs-solver

Lego Mindstorm

• NXT
• Motori (solo 3)
• Sensori
• Ambienti di sviluppo

NXT
• RAM: 64KB
• 32-bit ARM7, 8-bit Atmel AVR
ATmega48
• Display: 100×60 pixel
monochrome
• Four buttons
• USB, Bluetooth
• Speaker (max 8khz)
• Power: 6 AA batteries / Li-Ion
rechargeable battery

Sensori
Ufficiali: Aftermarket:
• Touch – Bussola,
• Light – Giroscopio
– Accelerometri
• Color
– Camera
• Sound volume – Flessione
• Ultrasonic – Pressione
– Termometro
– Multiplexer
Mindsensors, Hitechnic, Dexter industries

Esempio #1:
multiplexer per controllare 4 servomotori da modellismo

Esempio #2:
camera che
segue la luce

Dev Environments
– NXT-G (gui) – NXT-Python
– BricxCC, Next Byte Codes – Lua
(assemby), Not eXactly C – Ada
(C-like language) – MATLAB and Simulink
– C# with Microsoft – URBI
Robotics Developer
Studio – FLL NXT Navigation
– leJOS NXJ – ruby-nxt
– Robolab – Robotics.NXT
– RoboMind – LibNXT
– ROBOTC – PyNXC
– NXTGCC – Physical Etoysz

Not eXactly C

sub makeTestPlan() {
string complete = "600303303007";
// complete = "6332211007601117";

completeLength = StrLen(complete);
ArrayInit(moves, 0, completeLength);

for (int i = 0; i < completeLength; i++) {
moves[i] = StrToNum( SubStr(complete, i, 1));
}
}

Problemi da affrontare
• Scrivere un solver per Ruzzle
• Costruire un robot
• Scrivere il software per muovere il robot
• Far comunicare il robot con il computer
• Fare interagire il robot con il tablet (interazione
macchina-macchina)
• Prelevare l’immagine dal tablet
• Riconoscere le lettere

Schermi capacitivi
3 Strati:
– conduttore trasparente (ossido metallico)
– isolante (vetro)
– matrice di condensatori a film

Funzionamento:
• Agli angoli dello schermo viene applicata una tensione elettrica
• Quando il dito tocca lo schermo avviene una variazione di capacità
superficiale, che viene letta dalla matrice di condensatori

Samsung's Super AMOLED: 'in-cell' technology, elimina uno strato
integrandolo nel display stesso

Idea #2: Yubitsume (指詰め)

Fuoco: Spugna vegetale (1€)

http://www.youtube.com/watch?v=tnMcalzBcKk

I robot nella realtà

http://www.youtube.com/watch?v=sjAZGUcjrP8

Nelle industrie moderne sono gli umani ad esser rari

I robot nella realtà

www.youtube.com/watch?v=sjAZGUcjrP8

Se i robot fossero una specie, diremmo che stanno conquistando il mondo

Prototipo
• Scopo:
– verificare la fattibilità della costruzione di un robot
che si muovesse con precisione su 3 assi

• Strategia:
– progettazione modulare per quanto riguarda i
movimenti sugli assi x e y, per distribuire
uniformemente il peso
– asse z: procedere per tentativi

Prototipo
• Risultato sperimentazione:
– Ok, funziona

– Riesco a muovere sui 3 assi: x, y, z

– Strane imprecisioni nelle traiettorie, che imputavo
ad un peso eccessivo o non equilibrato. Ma io
voglio la migliore precisione possibile: cerco la
causa e l’ispirazione.

Bisogna sempre puntare in alto: ho cercato
i video dei più precisi robot industriali

http://www.youtube.com/watch?v=SOESSCXGhFo

Prototipo
Il problema:
• non era nel mio software
• non era nella mia costruzione
• era nel firmware lego originale

I motori lego si fermano dopo aver raggiunto la
meta, non prima!

Absolute Position Regulation

“NXT Improved Firmware, that controls one motor so that its
position matches the position set by the user.

At any time, even when the motor is moving, the set position can
be changed, and the control algorithm will move the motor
towards the new position.”

http://nxt-firmware.ni.fr.eu.org/changes/absolute_position_regulation/

Robot #1
• Scopo:
– unire tutto ciò che è stato fatto

• Strategia:
– costruzione modulare per quanto riguarda i
movimenti sugli assi x e y
– distribuzione dei pesi equilibrata

Robot #1
Idea: scattare una fotografia all’iPad dalla webcam del
portatile e processarla

Problema: il “dito” avrebbe avuto diventare un braccio
per non coprire il tablet

Soluzione: metafora della scavatrice

..ma non una qualsiasi!

http://www.youtube.com/watch?v=jH1cR2spwNs

Robot #1

Problema:
costruire un robot grande

Soluzione:
se la montagna non viene a Maometto…

Ho aggiunto un
riferimento
all’unica
dimensione
assoluta che il
nostro cervello
possiede.

Con un
semplice omino
la mia
scavatrice è
diventata
immensa

Problema
Problema insormontabile: poca rigidità torsionale causa
imprecisione di circa 3 mm nelle traiettorie diagonali

Soluzione: distruggere tutto ciò che avevo costruito

Smarrimento: serve un cambio radicale di paradigma

Cambio di metafora: da
scavatrice a gru a ponte

Robot #2
Risultato: funziona! (errore max: circa 2mm)

E ora? Che faccio? Va comunicato

Come? Con un video su Youtube!

Idea: L’omino lego, da strumento diventa protagonista di una
storia

http://youtu.be/ukPyJPFAwlo

Sviluppi futuri
• Leggere i modificatori di punti (2L, 3W)
• RaspberryPi integration (via bluetooth)
• Sikuli.org environment
• Automazione totale
• Trasferire la sfida a ruzzle al mondo delle macchine
• Idee?

Grazie
• Codemotion Staff
• Silvana
• Open source projects
– Tesseract
– ImageMagick
– Absolute position
regulation
– Node Mindstorm
Bluetooth

Feedback
Qualsiasi feedback è
prezioso!

• alberto.sarullo@gmail.com
• twitter.com/albertosarullo
• fb.com/albertosarullo
• linkedin.com/in/albertosarullo
• github.com/albertosarullo

N.B. Senza feedback non c’è
miglioramento

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