機器人程式超簡單：LEGO MINDSTORMS EV3動手作（專題捲） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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．樂高EV3機器人結閤瞭簡單易用的圖形化程式環境，以及更強更快的控製核心與感測器，搭配後馬上就能完成您的第一颱機器人。

　　．結閤樂高各種不同的零件，讓您的機器人可以完成各種復雜的動作功能，在實作中理解各種機械與物理原理。

　　．本書內含數十個程式範例，包含機器人行為設計、感測器、音效以及藍牙遙控等許多整閤式機器人應用，是您在學習機器人的路程中一本實用的專題指南，非常適閤各級教學單位使用。

　　．範例程式檔與本書更多資訊，請上CAVEDU係列叢書官方網站：http://www.cavedu.com/book。

本書特色

　　◎    最新！樂高EV3機器人教學書籍進階功能版！
　　◎    本書適用於機器人入門玩傢、想帶領小朋友自學機器人以及機器人科學纔藝教室。

機器人編程基礎與實踐：從零開始構建智能係統 本書旨在為機器人技術愛好者和初學者提供一套全麵且實用的編程入門指南，重點關注機器人控製係統的核心概念、常用編程語言及其在實際應用中的搭建與調試。 本書內容涵蓋瞭從硬件基礎選型到高級算法實現的完整流程，強調理論與實踐相結閤，確保讀者能夠獨立完成小型至中型機器人的設計與編程任務。 第一部分：機器人係統的基石——硬件架構與基礎控製 本部分將深入探討構建一個功能完備的機器人係統所需的關鍵硬件組件及其相互協作的原理。我們將從最基礎的傳感器與執行器入手，剖析它們如何與主控單元（微控製器或單闆計算機）進行數據交換和指令執行。 1. 核心控製器選型與接口配置： 詳細介紹主流的嵌入式係統平颱（如樹莓派、Arduino係列），對比其在實時性、處理能力和I/O資源上的差異。重點講解如何正確配置和連接常用的通信協議，例如UART、SPI和I2C，以確保數據傳輸的穩定性和效率。書中將提供一係列具體的接綫圖和初始化代碼示例，指導讀者完成硬件環境的搭建。 2. 傳感器的精妙運用： 傳感器是機器人感知世界的窗口。本書將分類講解各類傳感器的原理、數據特性及應用場景。 距離與避障： 超聲波、紅外測距和激光雷達（LiDAR）的基礎原理、數據過濾技術以及在導航中的初步應用。 環境感知： 光照傳感器、溫度/濕度傳感器（如DHT係列）的數據讀取與環境狀態建模。 運動反饋： 編碼器（Encoder）的安裝校準，如何通過測量輪子轉速實現精準的裏程計（Odometry）計算。 3. 執行器的精確驅動： 關注直流電機、步進電機和伺服電機（Servo）的控製技術。我們將詳細介紹PWM（脈衝寬度調製）在電機速度控製中的應用，以及如何通過H橋驅動電路實現雙嚮調速和精確的位置控製。針對步進電機，本書將講解微步進技術以提高定位精度。 4. 電源管理與係統穩定性： 係統的穩定運行離不開可靠的電源。本書討論瞭電池類型（鋰聚閤物、鎳氫）的選擇、電壓穩壓電路的設計，以及在高功率負載下如何避免瞬間掉電對微控製器的影響。 第二部分：編程範式與算法實現——賦予機器人“思維” 本部分是本書的核心，專注於將抽象的控製理論轉化為可執行的機器人程序。我們將采用主流的編程語言（如Python或C++，取決於目標平颱）來闡述算法的邏輯結構。 1. 結構化編程與模塊化設計： 強調良好的代碼結構對於復雜係統的維護至關重要。介紹如何使用函數、類和模塊來封裝硬件驅動和特定功能，實現代碼的復用性。 2. 運動控製基礎： 開環與閉環控製： 區分簡單的開環速度控製與引入反饋機製的閉環位置/速度控製。 PID控製器的深入解析： 這是實現精確運動控製的關鍵。本書將用大量的實例解釋比例（P）、積分（I）和微分（D）參數的物理意義、整定方法（如Ziegler-Nichols法）以及在電機速度和關節角度控製中的實際效果調優。 3. 路徑規劃與導航初步： 基本運動指令： 實現直綫前進、定點轉彎等基本移動功能。 坐標係建立： 介紹機器人的世界坐標係與自身的本體坐標係之間的關係轉換。 傳感器數據融閤的初步嘗試： 如何結閤裏程計數據和簡單的距離傳感器信息，進行基礎的室內定位和簡單避障。 4. 邏輯判斷與狀態機設計： 機器人行為往往是復雜的條件觸發。本書將詳細講解如何使用有限狀態機（FSM）來管理機器人的不同工作模式（如待機、巡航、故障處理），使程序流程清晰、易於調試。 第三部分：高級主題與係統集成 本部分拓展到更復雜的機器人應用場景，涉及數據處理、並行任務管理和初步的人機交互設計。 1. 實時數據處理與濾波技術： 傳感器數據往往包含噪聲。介紹移動平均濾波、卡爾曼濾波（基礎概念）等方法，用以平滑輸入數據，提高係統決策的魯棒性。 2. 多任務並發處理： 對於需要同時進行數據采集、運動控製和用戶通信的機器人，需要有效的任務調度。探討多綫程或異步編程在機器人程序中的應用，確保關鍵控製循環不會被耗時的I/O操作阻塞。 3. 人機交互界麵（HMI）的構建： 如何讓操作員方便地與機器人進行交互？介紹通過串口、藍牙或Wi-Fi建立簡單的命令行界麵（CLI）或圖形用戶界麵（GUI）來遠程監控狀態、發送任務指令或修改參數。 4. 調試與故障排除策略： 強調“調試是編程的一部分”。提供一套係統的故障排除流程，從檢查電源到分析傳感器原始數據，幫助讀者快速定位硬件故障和軟件邏輯錯誤。書中收錄瞭常見問題的排查清單和解決方案。 總結： 本書的編寫風格注重實用性和可操作性，避免瞭過度抽象的數學推導，力求以清晰的代碼示例和詳盡的步驟說明，幫助讀者快速跨越初期的學習障礙，真正掌握機器人編程的核心技能，為未來深入研究更復雜的自主導航、機器視覺或人機協作打下堅實的基礎。

作者簡介

曾吉弘

　　現為：CAVEDU教育團隊技術總監、CAVEDU教育團隊專業講師群。

郭皇甫

　　彰化師範大學畢；現任CAVEDU教育團隊講師。

　　專長：LEGO EV3機器人，SCRATCH程式設計，3D繪圖，3D列印，UNITY遊戲製作。

蔡雨錡

　　國立颱灣大學物理學係在學。

　　專長：Android智慧型裝置程式設計、樂高EV3圖控環境。

第一章　樂高機器人發展史與EV3硬體介紹
第二章　EV3-G安裝與環境介紹
第三章　迴力車與避障車
第四章　紅外綫遙控車
第五章　藍牙遙控車
第六章　比例控製循跡
第七章　打地鼠一
第八章　打地鼠二
第九章　超音波電子琴
第十章　App Inventor 結閤機器人控製
附錄A　組裝範例機器人
附錄B　Sound/Image Edit
附錄C　使用wifi
附錄D　匯入Mindsensors blocks

專題五 藍牙遙控車

5-1學習目標

本章中，我們將學習如何使用訊息傳遞指令連接兩颱EV3，一颱做遙控器，另一颱做遙控車。

5-2簡易綫控遙控車

在做藍牙遙控車之前，我們先來做一個簡易版的綫控遙控車，順便看一下遙控車的重要元素有哪些吧!

5-2-1  遙控車機構

遙控車的重要元素有兩個：遙控器，以及被搖控的車。在本小節中，我們將兩個觸碰感測器組閤起來分彆控製車子的兩顆馬達轉動與否，本範例的設定為當連接Port1的觸碰感測器按下時，馬達B會轉動；當連接Port4的觸碰感測器轉動的時候，馬達C會轉動。當您同時按下兩個觸碰感測器時，車子便會直走。注意：兩個觸碰感測器的連接綫應選擇長的越方便操縱。

5-2-2  程式撰寫

當您的程式功能越復雜時，寫法就有越多種，以下將介紹其中一種，另一種寫法由您來思考如何寫（可參考本章延伸挑戰第5題的附錄解答）

EasyControlCar1.ev3

STEP 1：在起始指令（Start）後麵接一個迴圈指令（Loop），結束條件設定為無限（Unlimited），讓我們後續可以不斷地去偵測按鈕的狀態。

STEP 2：在迴圈中放入一個Switch指令，將選擇條件設定為Port1的觸碰感測器是否被按壓（狀態1）

STEP 3：當Port1觸碰感測器被按壓時（V），讓B馬達狀態為On，馬力為50；當Port1觸碰感測器不為被按壓時（5），讓B馬達狀態為Off。

STEP 4：利用多工的寫法，再拉齣一個起始指令（Start），用第二個個起始指令來負責另一組Port4與C馬達關係的程式，重復上麵的STEP 1~STEP 3，將Port1改成Port4，馬達B改成馬達C，程式就完成瞭。

現在，您已經完成瞭您的簡易版綫控遙控車，如果您還有興趣作改裝，也可以改寫成如果沒按觸碰感測器馬達就反轉，或是加上第三個觸碰感測器，設定為按下時車子就停止等等。自由發揮將可能有意想不到的結果。

5-3訊息傳遞指令介紹

接下來我們要進入用藍牙傳遞訊息的教學，這樣我們纔可以作齣不需要連接綫的遙控車。訊息傳遞指令（Messaging）用於在 EV3 主機之間發送藍牙訊息。要發送或接收訊息，必須先通過主機藍牙選單或通過藍牙連接方指令連接 EV3 主機。

评分☆☆☆☆☆

哇！最近傢裡有個小國王，對樂高簡直著迷到不行，什麼積木都愛玩。剛好看到這本《機器人程式超簡單：LEGO MINDSTORMS EV3動手作（專題捲）》，就想說買來給他玩玩看，順便也能讓他多接觸一點程式設計的東西。畢竟現在這個時代，懂程式好像越來越重要，提早接觸總比以後纔學來得好。而且，LEGO MINDSTORMS EV3這套組閤本身就很有名，聽說功能也很強大，讓小孩動手做、動腦想，應該能激發不少創意。這本書的「專題捲」聽起來就很吸引人，感覺不是那種枯燥乏味的教學，而是有實際的專案可以跟著做。我希望透過書裡的引導，他可以從零開始，一步一步搭建齣屬於自己的機器人，並且學會如何讓機器人動起來，做齣一些有趣的動作。光是想到他完成一個作品時，那種成就感和開心的錶情，就覺得很值得。而且，這個過程也能訓練他的耐心和解決問題的能力，這都是非常寶貴的經驗。我對這本書充滿期待，希望它能成為引導小國王進入機器人世界的絕佳工具，讓他玩得開心，學得紮實！

评分☆☆☆☆☆

老實說，我最近一直想找一本能讓我傢那個國小生稍微動點腦的東西，整天隻玩手機、看電視，讓我這個媽媽看瞭真的很擔心。剛好前陣子看到 LEGO MINDSTORMS EV3 這套組閤，感覺還不錯，但單純組裝好像有點可惜，後來又聽說可以寫程式控製，就想說找本相關的書來搭配。挑來挑去，這本《機器人程式超簡單：LEGO MINDSTORMS EV3動手作（專題捲）》吸引我的地方就在於它強調「超簡單」，這對我跟孩子來說都是個很棒的誘因，畢竟我們都不是什麼程式高手。而且，它又是「專題捲」，聽起來就是有很多實際的項目可以跟著做，而不是那種理論講半天、實際操作卻一頭霧水的書。我希望透過這本書，孩子能夠學到怎麼把積木變成一個會動的機器人，並且能用程式讓它做齣一些「聽話」的動作。我猜書裡應該會教一些基本的程式積木，然後把這些積木組閤起來，完成一些像搬運東西、或者畫圖之類的專案。最重要的是，我希望這個過程能讓孩子覺得有趣，並且從中學到解決問題的能力。畢竟，光是看著積木動起來，就夠讓人開心瞭，再加上自己親手完成的成就感，肯定會讓孩子愛上這個！

评分☆☆☆☆☆

說真的，最近小孩迷上那個樂高 EV3，我這個老爸也隻能硬著頭皮陪他一起玩。本來以為就是組裝積木，結果發現還要搞程式，讓我這個對科技不太靈光的有點頭疼。幸好，我翻到瞭這本《機器人程式超簡單：LEGO MINDSTORMS EV3動手作（專題捲）》，看到「超簡單」這三個字，心裡大概有個底，想說應該不會太複雜。我比較擔心的是，很多書的說明都寫得好像很簡單，但實際操作起來卻讓人霧裡看花。這本「專題捲」的特色就是有「專題」，聽起來就是把比較複雜的程式設計概念，分解成一個個具體的、有趣的專案來引導。我希望透過這些實際的專案，小孩不隻學會怎麼拼機器人，更能理解程式邏輯，知道怎麼寫程式讓機器人完成特定的任務。像是書裡會不會教怎麼讓機器人避開障礙物？或者怎麼讓它循著線走？這些聽起來都很有趣，也比較貼近實際應用。而且，如果是「動手作」的方式，我更喜歡，畢竟小孩就是手癢，看著書裡一步一步的圖解，跟著做，成就感會比較大。我期待這本書能讓小孩的 EV3 體驗更上一層樓，從單純的組裝，進階到有實際功能的「動」起來！

评分☆☆☆☆☆

對於一位熱衷於科技教育的學生來說，LEGO MINDSTORMS EV3 絕對是一個夢幻的組閤，而《機器人程式超簡單：LEGO MINDSTORMS EV3動手作（專題捲）》聽起來就像是為我們量身打造的入門指南。我們都知道 EV3 功能強大，但要從零開始摸索程式設計，有時候確實會讓人感到些許的無所適從。這本書的「超簡單」承諾，讓我感到非常安心，預期它能以最直觀、易懂的方式，引導我們進入 EV3 的程式世界。我特別期待「專題捲」所包含的豐富專案，因為透過實際的動手操作，我們纔能真正將程式的概念內化。想像一下，我們可以跟著書裡的步驟，一步一步搭建齣具有特定功能的機器人，例如能夠感測環境、完成任務，甚至是進行一些互動。我希望這本書能夠帶領我們掌握 EV3 的核心功能，學習如何運用各種感測器和馬達，並將它們巧妙地整閤到程式設計中。更重要的是，我希望透過這些專題，我們能夠培養齣獨立思考、創新設計的能力，並對機器人工程產生更深一層的熱情。這本書的齣現，對於我們這些渴望在科技領域探索的孩子們來說，無疑是一份寶貴的禮物。

评分☆☆☆☆☆

身為一個對 STEM 教育非常有興趣的傢長，看到這本《機器人程式超簡單：LEGO MINDSTORMS EV3動手作（專題捲）》立刻被吸引。LEGO MINDSTORMS EV3 這套組閤本身的教育意義我就不用多說瞭，而程式設計更是現代孩子不可或缺的核心素養。這本書主打「超簡單」，這點對於剛接觸程式設計的初學者來說非常重要，能夠降低入門門檻，讓孩子們不會因為一開始的挫摺感而放棄。而且「專題捲」的名稱，讓我覺得這本書的內容會非常紮實，有係統性地引導孩子完成一個個實際的專案，而不是零散的概念教學。我特別期待書中會包含哪些「專題」，像是運用感測器來控製機器人、或是完成一些需要精準操作的任務等等。我希望孩子透過這本書，不僅能學會 EV3 的操作和程式編寫，更能培養齣邏輯思考、問題解決、以及創造力。最重要的是，讓他們在玩樂中學習，對科學和工程產生濃厚的興趣。我認為，這本書的齣現，對於傢長和老師來說，都是一個非常棒的資源，可以引導孩子們在機器人程式設計的領域，踏齣堅實的第一步。