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书  名:乐高——实战EV3
  • 作  者: 郑剑春、赵亮
  • 出版时间: 2014-01-01
  • 出 版 社: 清华大学出版社
  • 字  数: 317 千字
  • 印  次: 1-2
  • 印  张: 14
  • 开  本: 16开
  • ISBN: 9787302346791
  • 装  帧: 平装
  • 定  价:¥68.00
电子书价:¥47.60 折扣:70折 节省:¥20.40 vip价:¥47.60 电子书大小:31.83M
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内容简介
  EV3的问世,让机器人教育进入令人激动的时代。作为一个开放的教育产品,乐高EV3与众多教育产品具有兼容性,可以通过这一产品了解世界上先进的编程软件,以及机器人技术的发展。本书在总结多年中学机器人教学经验的基础上,向读者展示乐高机器人EV3的神奇魅力。本书内容涉及机器人的结构、搭建机器人所需的机械知识及程序设计,并结合EV3提供的实验技术,向中学生展示机器人在科学实验中的应用。本书将工程、技术的概念引入教育中,让学生在动手实践中启发灵感,实现创新。
本书可作为高中生、大学生机器人以及科技创新活动的参考用书,也可供教师开设相关课程作为教材使用。
前言
  有些教师、家长常会问我: “在中学时期学习机器人有什么用?”、“如果没有了中国式比赛所带来的一些功利性的内容,机器人能带给我们哪些收获呢?”
回忆20年前,我们对计算机刚刚出现时的困惑,就可以理解家长和教师的想法。可以将计算机与机器人作一个比较,因为机器人是计算机的延续。如果注意到计算机在人们生活中的作用,就知道机器人将会是未来生活中不可或缺的,甚至在不久的将来,它会替代家用计算机的大部分功能。
  机器人是一个工具,与计算机是一样的。当计算机刚出现时,我们认为它只是专家才会使用的工具;现在,它已经进入千家万户,大多数人现在离不开计算机,借助它上网聊天、浏览新闻、办公或展示创意作品。
  机器人是计算机的扩展和延续,它会替代家用计算机的大部分功能,如网络功能、通信功能、多媒体功能等;同时,它具有更多的输入、输出方式,不仅可以接收键盘的指令,而且会听、会看、有触觉,可以感受温度的变化和周围的物体,可以记录环境的变化,与计算机相比,其交互性能大大提高。因此对于机器人,我们可以按照个人的要求来设置,这样更有利于进一步的开发,我们在计算机上完成的任务可以让机器人更方便地执行。
  在教学中,我曾开设“ROBOTC与机器人程序设计”、“LabVIEW与机器人科技创新活动”、“JAVA和乐高机器人”等选修课程,让学生借助机器人学习程序设计。通过机器人,让学生见到自己编写的程序的运行结果。以往学习程序设计是很枯燥的过程,现在通过机器人项目,使这一过程变得很有趣味。在玩的过程中,学生掌握了编程的方法,通过自学就可以完成大部分课程,无须他人监督与考核。
  机器人实验室是开放型的,我们可以设计各种实验来验证各学科的知识,使学生在动手活动中开展学习,增强知识的直观性和学生的感性认识。以往的实验都是由教师设计,学生效仿,这只能验证原理的正确性;而为什么这样做,学生无法体会。如果将工程、技术的概念引入教学,学生将明白: “要实现某一任务,应该如何设计?”、“应该考虑哪些因素的影响?”使他们的视野更全面,学会决策与选择。
  正如计算机教学并不一定要培养学生学习这一专业,在中学开设机器人课程也不是专业教育,不是精英教育,而是要将这一优质教学资源分享给广大的学生;它不是以培养专业为目的,而是面向未来的教育。这是每一个学生玩过之后都会对科学产生兴趣的过程。
  即使有人不喜欢计算机,但在工作、生活中离不开计算机。在未来,机器人会同样存在于我们的生活中。机器人活动让学生们更好地交流,开阔了视野,特别是一些国际性比赛项目的引进,让中国学生更多地了解到合作、交流、分享、创新的理念。
  每年的科技创新作品很多都与机器人相关。离开了机器人(自动控制)技术,就很难有新的产品。
  机器人活动是让学生站在了巨人的肩上,如果不将机器人活动局限于比赛,我们会更多地了解机器人,发掘学生潜力。从小学到大学,在不同阶段,都可以使用乐高机器人进行比赛、学习和研究。使用这一工具,学生可以避开一些专业上的困难,体验到成功的快乐。因为简单,学生不会操作失误,不会损坏设备,而且安全、可靠,其教学内容的拓展性极为广泛,对学生的潜能可以有深度地开发,适合各年龄段学生使用。
  EV3的出现让设计更为简洁。它有大量搭建与程序的参考案例,适合学生自学;其简洁的模块设置,可以准确地对机器人进行控制;它提供了项目文档的功能,让教师与学生更好地分享教学中的经验。这一切让学生更容易掌握这一平台,并在此基础上启发灵感,实现创新。

  编者2013年10月前言

目录
第1章 乐高机器人的结构1
1.1控制器1
1.2电源部分2
1.3乐高机器人常用传感器2
1.3.1光电传感器3
1.3.2力传感器3
1.3.3声音传感器4
1.3.4超声波传感器4
1.3.5红外传感器4
1.3.6位置和姿态传感器6
1.3.7陀螺仪6
1.3.8温度传感器6
1.3.9EV3按钮7
1.4乐高机器人输出设备7
1.4.1驱动器7
1.4.2LCD显示屏8
1.4.3蜂鸣器8
1.4.4灯光8
1.4.5蓝牙输出8
1.5实践与思考9

第2章 乐高的基本组件10
2.1乐高组件的基本尺寸10
2.2组件和种类11
2.3乐高积木中的几何关系16
2.4实践与思考18

第3章机械传动方式20
3.1齿轮传动20
3.2链传动22
3.3滑轮和皮带23
3.4蜗轮、蜗杆24
3.5平面连杆传动25
3.6差动机构26
3.7实践与思考27

第4章 机器人的行走方式28
4.1四轮驱动装置29
4.2万向轮29
4.3机器人转向方式30
4.4用腿行走32
4.5实践与思考32

第5章 机器人的稳定性34
5.1结构34
5.2重心35
5.3支撑多边形36
5.4稳定性36
5.5实践与思考37

第6章 机器人的几种结构设计38
6.1平行四边形结构38
6.2滑轨39
6.3平行四边形交叉升降40
6.4触角和传感器的安装41
6.4.1简单的触角41
6.4.2杠杆型触角42
6.4.3夹子和爪43
6.5实践与思考44

第7章 初识EV345
7.1安装EV3及编程环境介绍45
7.1.1安装EV345
7.1.2编程环境介绍48
7.1.3项目属性窗口52
7.2EV3连接方式52
7.2.1USB连接52
7.2.2蓝牙连接53
7.2.3WiFi连接53
7.3EV3控制器56
7.3.1最近使用程序56
7.3.2文件导航56
7.3.3EV3应用程序56
7.4设置60
7.5将两台EV3通过蓝牙连接61
7.6EV3输出的应用63
7.6.1“Welcome EV3”64
7.6.2开口说话66
7.6.3行动起来67
7.7文档的建立与使用68
7.8实践与思考74

第8章 程序结构75
8.1等待模块的使用75
8.2获得传感器检测值的方法77
8.3循环结构78
8.4分支模块84
8.5多线程结构92
8.6终止结构94
8.7自定义模块97
8.8实践与思考100

第9章 传感器模块的应用101
9.1EV3控制器按钮101
9.2颜色传感器模块103
9.3陀螺仪传感器106
9.4红外传感器108
9.5角度传感器111
9.6温度传感器114
9.7触碰传感器115
9.8时钟传感器115
9.9超声波传感器118
9.10声音传感器119
9.11传感器与程序结构120
9.12实践与思考123

第10章 变量与函数运算124
10.1变量124
10.1.1新建一个变量125
10.1.2常量的应用127
10.2数据连线128
10.3运算模块131
10.4随机模块144
10.5数组模块146
10.6逻辑模块148
10.7近似模块151
10.8比较模块152
10.9范围模块153
10.10文本模块154
10.11实践与思考159

第11章 EV3高级应用160
11.1文件模块160
11.2测量模块163
11.3信息模块166
11.4蓝牙模块167
11.5唤醒模块168
11.6传感器原值模块168
11.7未校准电机模块171
11.8反向电机模块171
11.9程序结束模块171
11.10实践与思考172

第12章 EV3实验与测量173
12.1EV3级连方式173
12.2模块动态连接方式174
12.3新建一个实验176
12.4实验记录179
12.5分析工具181
12.6预测工具182
12.7数据表格183
12.8数据运算185
12.9图表程序187
12.10实验设计与开发189
12.11实践与思考192

附录搭建一个机器人193

参考文献203
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