ev3 方程式賽車：競速機器人 -...
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圖 12-1：EV3方程式賽車
12EV3方程式賽車：競速機器人
你已經知道如何寫程式控制 EV3的馬達與感測器，現在可以開始製作一些比較不那麼簡單的機器
人，像是具有自主能力的自動汽車、動物型機器人、
或是其他更複雜的機器。本章將帶你做出如圖 12-1所示的 EV3方程式賽車。
這部賽車與你之前做過的 EXPLOR3R不同，它用到了三個馬達。兩個放在後方的大型馬達主要負責
車輛的驅動，而中型馬達則是負責前輪的轉向動作。
你可以把後面的兩個馬達視為車子的引擎，而前面的
馬達則是控制車子的方向盤。
組裝好這部賽車之後，你就可以建立幾個自訂指
令塊，使這部車控制驅動與轉向的程式，變得更容易
設計。然後再將這些自訂指令塊整合到一個程式中，
進一步搭配遙控器使用，接著再寫另一個程式，讓這
部賽車自己到處亂逛，還會自動避開障礙物。最後，
本書會向你提出一些挑戰，請你試著為它添加更多的
功能，並運用齒輪組讓它跑得更快一些。
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圖 13-1：ANTY
13ANTY：機器螞蟻
到目前為止，你對配備有輪子的各式機器人模
型，應該已經有一定的掌握能力了。另一種十分有
趣、但有點挑戰性的機器人類型，就是用腳取代輪
子移動的動物型機器人。本章我們將帶領你組裝出
ANTY（參見圖 13-1）這部機器人，並進行相關的程式設計工作。ANTY是一部有六條腿、長得很像昆蟲的機器人。它行走的方式，以及對環境所做出的反
應，雖然同樣是以感測器為基礎，但卻展現出完全不
同的行為模式。
紅外線感測器是 ANTY的雙眼，這雙眼睛可以讓 ANTY偵測環境並找到食物。ANTY尾部的顏色感測器，則能讓它偵測到環境的變化。在不同的環境
下（換句話說，偵測到不同顏色的物體時），ANTY就會表現出不同的行為。比如綠色的物體會讓 ANTY有一種安全感，代表它可以睡個小覺。紅色物體則表
示危險，此時 ANTY會很積極地做出擺動，看看能不能嚇跑敵人。藍色物體會讓 ANTY感到害怕，使它一看到就會立刻逃離。最後，黃色物體會讓 ANTY感到飢餓，促使它開始進行覓食的行為。
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圖 17-1：在 SK3TCHBOT上玩
個類似塗鴉板的遊戲
抬筆 橡皮擦
改變畫筆粗細 清除畫面
17用 EV3玩個遊戲
現在我們要來寫個程式，將你在本書中所學到的
許多程式設計技巧做個結合。我在之前都是用很短的
範例，來介紹每個程式設計的技巧與相應的指令塊，
但你現在將會看到，如何將這些技巧結合起來，製作
出一個更大、更聰明的程式。
我們在本章將會製作出一個程式，可以讓你在
EV3主機上玩一個類似塗鴉板的遊戲。你可以在 EV3主機上畫圖，其中會使用到大型馬達做為輸入裝置，
而觸控感測器與顏色感測器則可提供額外的輸入控制
（參見圖 17-1）。
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圖 18-1：SNATCH3R可以同時抓取並抬高一些比較輕的物體（例
如空的寶特瓶）。
18SNATCH3R：
具有自主能力的機器手臂閱讀過之前的章節後，你對 EV3機器人的程式
設計技巧應該已經駕輕就熟了吧。在本書的最後一個
單元中，我們將製作出更精巧而複雜的機器人，並詳
細說明相關組裝與程式設計的技巧。首先在本章我們
將說明 SNATCH3R的組裝與程式；這部機械手臂可以找到物體的位置，並將它抓起來，如圖 18-1所示。
一開始我們會先寫個程式，利用遙控的方式控制
這部機器，對結構功能先進行一些測試，然後再寫個
程式，讓它能自動找到紅外線遙控器的位置，並將它
抓起來。程式會使用到資料線和變數，讓機器人可掃
描環境並找出兩公尺（約六英呎）以內的遙控器，而
且就算遙控器在機器人後方也沒問題。
本章的「探索」任務可協助你瞭解整個程式的原
理，並且讓你進一步擴展程式的功能。舉例來說，有
個探索任務會請你想個辦法，讓機器人能利用顏色感
測器循線前進，並抓起擋在路線上物體。
瞭解抓取器 （grabber）
SNATCH3R使用了兩個大型馬達，控制一組履帶做出移動，但這部機器人最酷的地方，就是它的多
功能抓取器。一般來說，抓取與抬高物體需要用到兩
個馬達，一個負責抓取物體，另一個則負責把物體舉
高起來。但 SNATCH3R只用了一個中型馬達，就完成了這兩項工作，因為我們利用樂高的長桿、十字軸
與齒輪零件，製作了一個很特別的結構。為了更進一
步瞭解整個結構設計的工作原理，請依照下一頁的指
示，將一個簡化過的樣品結構先組裝起來。
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圖 19-1：LAVA R3X用兩隻腳到處走動，同時擺動它的頭部與手臂；當你
要與它握手時，它也會向你做出打招呼的回應。
圖 19-2：腳上的馬達每旋轉完整的一圈，腳就會做出前後跨步動作，而踝關節也會同時做出左右傾斜的動作。
19LAVA R3X：會走路、會講話的
仿人型機器人本書到目前為止已經組裝過車輛、動物、機器，但我
們還沒使用 EV3套件組裝過真正具有人形，可以用兩隻腳走路的超酷機器人。我們在本章將會組裝出一部叫做 LAVA R3X的機器人，如圖 19-1所示，並且為它寫出相應的程式。LAVA R3X會走路的兩隻腳是由兩個大型馬達所控制，
而它會移動的頭部與手臂，則是由中型馬達
來控制。
等你讓這部機器人學會走路之後，就要
接受下一個挑戰，利用你在本書中所學過的
技巧，對程式進行擴展與改造，讓這部機器
人具有互動的能力，表現出更加栩栩如生的 行為。
LAVA R3X可以不斷將重心從其中一隻腳移動到另外一隻腳上，然後抬腳往前跨步，
做出兩隻腳行走的效果。每隻腳的機械結構，
都會將馬達的旋轉動作，轉換成腳的前後跨
步動作，以及左右兩邊踝關節傾斜的動作（參
見圖 19-2）。
LAVA R3X：會走路、會講話的仿人型機器人 339
340 Chapter 19
LAVA R3X：會走路、會講話的仿人型機器人 341
342 Chapter 19
LAVA R3X：會走路、會講話的仿人型機器人 343
中線材（35 公分）
344 Chapter 19
圖 19-16：Head自訂指令塊中所有指令塊的設定值（左圖），以及這個自訂指令塊完成後的樣子
（右圖）。
控制頭部 與手臂
完成機器人的組裝之後，就可以準備開始寫程
式，讓機器人做出行走、移動頭部與手臂、對環境做
出反應等等行為了。
我們用中型馬達來控制手臂與頭部的移動：如果
馬達往前轉動，頭部與手臂就會移往右邊；馬達往後
倒轉，頭部與手臂就會移往左邊。
自訂指令塊 #5：Head（頭）
為了讓頭部與手臂移動的控制容易一點，我們建
立一個自訂指令塊，並將它放在行走主程式的另一個
平行執行程式中。
Head自訂指令塊首先會將中型馬達移動到一個已知的位置，這個位置對應的是頭部轉到最右邊的位
置。然後，它就會持續讓頭部左右轉動，如圖 19-16所示。這個動作可讓紅外線感測器除了看見正前方的
障礙物之外，也能看見左右兩邊的障礙物。
迴避障礙物、對握手做出反應
現在你已經將這個自訂指令塊做好了，接下來
要建立一個程式，讓機器人行走並對感測器有所反
應，相對來說也就容易多了。舉例來說，你可以修改
WalkTest程式內部的指令塊，讓機器人持續往前行走，直到紅外線感測器看到障礙物為止，以此動作來
取代往前行走 15秒鐘的行為。
最終版程式將可以讓機器人四處走動，也會迴避
障礙物，並且還會對握手的動作做出反應。如果你
去握機器人的右手，機器人就會停止走動，說一聲
「Hello，good morning！」（你好，早安！），然後繼續往前行進。如果機器人看到了障礙物，它就會說
「Detected」（偵測到了），然後往左邊轉個彎。
頭與手腳同時做動作
程式一開始會用 Reset自訂指令塊將兩隻腳放到相反的位置。然後它會執行一個迴圈，讓機器人行走
並對感測器做出反應。
機器人在行走的同時，它會利用另一個開始指令
塊，後面接著 Head自訂指令塊讓頭部左右轉動（參見圖 19-17）。這種做法可讓頭部與腳部獨立運作：你可以改變其中一段程式，而不會影響到另一段程式的
運行。你可以修改 Head自訂指令塊，改變頭部的行為；也可以修改迴圈指令塊中的指令塊，改變機器人
行走的行為。
請建立一個叫做 ObstacleAvoid的新程式，並如圖 19-17所示添加相應的指令塊。
一直行走，直到兩個感測器 其中一個被觸發為止
現在我們在主迴圈中添加一些指令塊，讓機器人
不斷往前行走，直到看見障礙物，或是偵測到握手的
動作為止（參見圖 19-18）。
機器人利用 OnSync自訂指令塊來轉動大型馬達，就可以做出往前行走的動作。這個指令塊被放在
迴圈中，因此馬達的速度會被持續調整，以維持住馬