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創意機器人程式設計EV3 初階研習

國立暨大附中實習主任 陳昇

104.10.26

樂高簡介

1932年丹麥籍木匠工藝師父Ole Kirk Christiansen於Billund建立LEGO玩具工廠，以製造木製玩具為主，至今已有83年歷史。

1960年一場大火將木製玩具的倉儲燒毀，樂高因此決定停止木製玩具線的生產，只專注於塑膠玩具。

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丹麥樂高公司與麻省理工學院（MIT），在1984年開始一連串的研究，希望研發出適合不同年齡學童學習，利用現代科技與傳統玩具相結合的新產品。

1993 年MIT Media LAB Seymour Papert教授。他希望藉由一種簡易且功能強大的電腦程式語言，幫助學童跨出學習撰寫程式的第一步。

MIT Media Lab

1993年樂高公司正式發表了研究的成果—控制實驗組（LEGO DACTA Control Lab）

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1998 年MIT的科學家們，更進一步將電腦的晶片，植入樂高積木之中，成為一個『可程式控制』的積木--RCX

1998年在美國首度推出--無線控制組（LEGO Mindstorms）即獲得商業週刊票選年度全球風雲產品

2006年進一步推出新一代機器人核心NXT，更將機器人的應用推上一層樓

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2013年，LEGO MINDSTORMS EV3 問世

EV3 NXT RCX

處理器 ARM9 300MHz ARM7 48MHz H8/300

記憶體 16MB Flash 64MB RAM

256KB Flash 64KB RAM

16KB Flash 32KB RAM

OS Linux Base 專用OS -

顯示 178 X 128 pixels 100 X 64 pixels -

輸出端 4 3 3

輸入端 4 、類比數位 460.8Kbit/s

4 、類比數位 9.6Kbit/s(IIC)

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連線方式 USB 、Bluetooth 、Wi-Fi USB 、Bluetooth 紅外線

USB連線 High Speed(480Mbit/s) Full Speed(12Mbit/s) -

USB接口 可連接其他EV3(最多4台) Wi-Fi Dongle

- -

SD卡插槽 miniSD，最高32GB - -

智慧裝置 iOS、Android 、Windows Android -

感應器通訊速度

1,000 times/s 1ms

330 times/s 3ms

-

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LEGO影片

• 解「數獨」

• 印表機• 收銀機

2015暨大附中資料處理科二年級學生創意成品

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EV3 基本介紹處理器 ARM9 300MHz

記憶體 16MB Flash64MB RAM

OS Linux Base

顯示 178 X 128 pixels

輸出端 4

輸入端4類比數位 460.8Kbit/s

連線方式USBBluetoothWi-Fi

USB連接埠 High Speed(480Mbit/s)Mini-B

USB Host 可連接其他EV3(最多4台)Wi-Fi Dongle

SD卡插槽 microSD，最高32GB

智慧裝置相容性iOSAndroidWindows

感應器採集速度 1,000 times/s

可程式化螢幕輸出端(A~D)

USB連接埠

取消鍵確認鍵

USB Host

SD卡插槽

輸入端(1~4)

喇叭

EV3 基本介紹超音波感應器距離量測：0~255cm

0~100inch接收超音波：True/False

顏色感應器反射光：0~100pct環境光：0~100pct顏色：無、黑、藍、綠、黃、紅、白、棕

陀螺儀感應器角度量測：-180~180 deg陀螺儀：0~440 d/s重置方式 - 拔插連接線

觸碰感應器是否被壓下：True/False

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EV3 基本介紹中型伺服馬達最小單位：1度轉速：240-250rpm運行扭力：11oz*in靜止扭力：17oz*in

大型伺服馬達最小單位：1度轉速：160-170rpm運行扭力：30oz*in靜止扭力：60oz*in

EV3 基本介紹

主機名稱 電池電量藍芽狀態

主機設定

應用程式

最近執行

專案瀏覽

上(4)

下(5)

左(1) 中(2) 右(3)

Port View

Brick Program

Data Logging

可快速查看各感應器測得之數值

直接在EV3主機上撰寫程式(最多16個指令)

直接在EV3主機上進行數據採集

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EV3 Driving Base

EV3 軟體基本介紹主選單 副選單

完整選單 / 軟體搜尋

內容預覽

快速指南

專案管理

機器人教師

新增 / 開啟程式專案

軟 / 硬體使用說明

軟 / 硬體教學課程

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EV3 軟體基本介紹

程式撰寫區

歡迎大廳

專案分頁 / 新增專案 程式分頁 / 新增程式

專案內容

指令面板

主機管理面板-主機資訊-即時數據-主機列表

-下載-下載執行-片段執行

課程內容

程式列表 縮小 / 放大 / 原比例

點選 / 平移 / 註解 儲存 / 復原 / 重做

EV3 軟體基本介紹動作

流程

感應器 ~

數據~

進階~

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Move Steering

輸出端

關開

轉動秒數轉動角度轉動圈數

導向性-100~100

電力大小-100~100

停止方式

執行時間

直徑

移動距離

移動距離 = 輪胎圓周長 X 轉動圈數輪胎圓周長 = 輪胎直徑 X 圓周率(3.14)

Move Steering

試做一機器人

向前走2秒，向後走2秒

試做一機器人

向前走 10 公分

移動距離

移動距離 = 輪胎圓周長 X 轉動圈數輪胎圓周長 = 輪胎直徑 X 圓周率(3.14)

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Move Tank輸出端

關開

轉動秒數轉動角度轉動圈數

右馬達電力大小-100~100

停止方式

執行時間

左馬達電力大小-100~100

Move Tank轉彎方式

差速旋轉 - 轉動方向相同，電力不同定輪旋轉 - 一個輪子靜止，另一轉動原地旋轉 - 轉動方向相反，電力相同

試做一機器人

讓機器人走一個直角

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Move Tank

試做一機器人

走一個正方型

Wait

等待類型感應器 / 時間 / 訊息

等待方式比較 / 變量

參數模式角度 / 陀螺儀

等待指令一定要等待到設定的條件達成

才會執行後面的指令

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試做一機器人

旋轉180度後停下

Wait

試做一機器人

裝上觸碰感應器

當感應器觸發後機器人向前

觸發感應器第二次機器人停止

Wait

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試做一機器人

使用超音波感應器

當測到距離小於20cm

機器人停止

Wait

EV3進階研習

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顯示指令更改螢幕上顯示的圖樣、文字

或是可將螢幕畫面重置

聲音指令使用主機喇叭播放出指定音效或單音

顯示類型文字 / 繪圖 / 圖樣 / 重置

音效類型停止 / 音檔 / 單音 / 音調

Display / Sound

Display / Sound

試做一機器人

在螢幕上顯示圖片五秒

五秒後發出聲音結束程式

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Loop

迴圈類型無窮 / 次數 / 邏輯 / 時間

迴圈指令將迴圈範圍內的指令重複執行

分岔指令將一支主程式依據多種狀況

分支成多個不同程式動作

Switch

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Switch

試做一機器人

裝上顏色感應器

當測到綠色/紅色時

改變EV3背光燈號顯示

Switch

試做一機器人當

距離小於25公分時後退，

距離小於50公分大於25公分停止，

距離大於50公分前進。

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Switch

試做一機器人,分別裝上兩顆觸碰感應器

當按下兩顆觸碰感應器,機器人將直走

當按下左邊觸碰感應器,機器人將左轉

當按下右邊觸碰感應器,機器人將右轉

試做一機器人

裝上顏色感應器

沿著黑線走，完成循跡車

Switch

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試做一機器人

能尋找到敵人位置

偵測到界線時要倒退

找到敵人時,前進擊垮

Switch機器人相撲賽

B C

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B C

B C

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單光源循跡搭配分岔指令與迴圈指令製作一台可以沿著黑線行走的機器人

Switch