樂高——實戰(zhàn)EV3(青少年科技創(chuàng)新叢書)
定 價:68 元
- 作者:鄭劍春,趙亮 著
- 出版時間:2014/1/1
- ISBN:9787302346791
- 出 版 社:清華大學出版社
- 中圖法分類:TP242.6-49
- 頁碼:202
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
EV3的問世,讓機器人教育進入令人激動的時代。作為一個開放的教育產(chǎn)品,樂高EV3與眾多教育產(chǎn)品具有兼容性,可以通過這一產(chǎn)品了解世界上先進的編程軟件,以及機器人技術(shù)的發(fā)展!稑犯撸簩崙(zhàn)EV3/青少年科技創(chuàng)新叢書》在總結(jié)多年中學機器人教學經(jīng)驗的基礎上,向讀者展示樂高機器人EV3的神奇魅力!稑犯撸簩崙(zhàn)EV3/青少年科技創(chuàng)新叢書》內(nèi)容涉及機器人的結(jié)構(gòu)、搭建機器人所需的機械知識及程序設計,并結(jié)合EV3提供的實驗技術(shù),向中學生展示機器人在科學實驗中的應用。《樂高:實戰(zhàn)EV3/青少年科技創(chuàng)新叢書》將工程、技術(shù)的概念引入教育中,讓學生在動手實踐中啟發(fā)靈感,實現(xiàn)創(chuàng)新。
《樂高:實戰(zhàn)EV3/青少年科技創(chuàng)新叢書》可作為高中生、大學生機器人以及科技創(chuàng)新活動的參考用書,也可供教師開設相關課程作為教材使用。
詳細的結(jié)構(gòu)搭建指南、學生機器人活動參考、豐富的案例教學程序、STEM教育推薦教材、創(chuàng)新教育的實踐、用于課堂教學的EV3中文教材、將機器人應用于學科教育的探索等。
有些教師、家長常會問我: “在中學時期學習機器人有什么用?”、“如果沒有了中國式比賽所帶來的一些功利性的內(nèi)容,機器人能帶給我們哪些收獲呢?”
回憶20年前,我們對計算機剛剛出現(xiàn)時的困惑,就可以理解家長和教師的想法。可以將計算機與機器人作一個比較,因為機器人是計算機的延續(xù)。如果注意到計算機在人們生活中的作用,就知道機器人將會是未來生活中不可或缺的,甚至在不久的將來,它會替代家用計算機的大部分功能。
機器人是一個工具,與計算機是一樣的。當計算機剛出現(xiàn)時,我們認為它只是專家才會使用的工具;現(xiàn)在,它已經(jīng)進入千家萬戶,大多數(shù)人現(xiàn)在離不開計算機,借助它上網(wǎng)聊天、瀏覽新聞、辦公或展示創(chuàng)意作品。
機器人是計算機的擴展和延續(xù),它會替代家用計算機的大部分功能,如網(wǎng)絡功能、通信功能、多媒體功能等;同時,它具有更多的輸入、輸出方式,不僅可以接收鍵盤的指令,而且會聽、會看、有觸覺,可以感受溫度的變化和周圍的物體,可以記錄環(huán)境的變化,與計算機相比,其交互性能大大提高。因此對于機器人,我們可以按照個人的要求來設置,這樣更有利于進一步的開發(fā),我們在計算機上完成的任務可以讓機器人更方便地執(zhí)行。
在教學中,我曾開設“ROBOTC與機器人程序設計”、“LabVIEW與機器人科技創(chuàng)新活動”、“JAVA和樂高機器人”等選修課程,讓學生借助機器人學習程序設計。通過機器人,讓學生見到自己編寫的程序的運行結(jié)果。以往學習程序設計是很枯燥的過程,現(xiàn)在通過機器人項目,使這一過程變得很有趣味。在玩的過程中,學生掌握了編程的方法,通過自學就可以完成大部分課程,無須他人監(jiān)督與考核。
機器人實驗室是開放型的,我們可以設計各種實驗來驗證各學科的知識,使學生在動手活動中開展學習,增強知識的直觀性和學生的感性認識。以往的實驗都是由教師設計,學生效仿,這只能驗證原理的正確性;而為什么這樣做,學生無法體會。如果將工程、技術(shù)的概念引入教學,學生將明白: “要實現(xiàn)某一任務,應該如何設計?”、“應該考慮哪些因素的影響?”使他們的視野更全面,學會決策與選擇。
正如計算機教學并不一定要培養(yǎng)學生學習這一專業(yè),在中學開設機器人課程也不是專業(yè)教育,不是精英教育,而是要將這一優(yōu)質(zhì)教學資源分享給廣大的學生;它不是以培養(yǎng)專業(yè)為目的,而是面向未來的教育。這是每一個學生玩過之后都會對科學產(chǎn)生興趣的過程。
即使有人不喜歡計算機,但在工作、生活中離不開計算機。在未來,機器人會同樣存在于我們的生活中。機器人活動讓學生們更好地交流,開闊了視野,特別是一些國際性比賽項目的引進,讓中國學生更多地了解到合作、交流、分享、創(chuàng)新的理念。
每年的科技創(chuàng)新作品很多都與機器人相關。離開了機器人(自動控制)技術(shù),就很難有新的產(chǎn)品。
機器人活動是讓學生站在了巨人的肩上,如果不將機器人活動局限于比賽,我們會更多地了解機器人,發(fā)掘?qū)W生潛力。從小學到大學,在不同階段,都可以使用樂高機器人進行比賽、學習和研究。使用這一工具,學生可以避開一些專業(yè)上的困難,體驗到成功的快樂。因為簡單,學生不會操作失誤,不會損壞設備,而且安全、可靠,其教學內(nèi)容的拓展性極為廣泛,對學生的潛能可以有深度地開發(fā),適合各年齡段學生使用。
EV3的出現(xiàn)讓設計更為簡潔。它有大量搭建與程序的參考案例,適合學生自學;其簡潔的模塊設置,可以準確地對機器人進行控制;它提供了項目文檔的功能,讓教師與學生更好地分享教學中的經(jīng)驗。這一切讓學生更容易掌握這一平臺,并在此基礎上啟發(fā)靈感,實現(xiàn)創(chuàng)新。
編者2013年10月前言
第1章 樂高機器人的結(jié)構(gòu)
1.1 控制器
1.2 電源部分
1.3 樂高機器人常用傳感器
1.3.1 光電傳感器
1.3.2 力傳感器
1.3.3 聲音傳感器
1.3.4 超聲波傳感器
1.3.5 紅外傳感器
1.3.6 位置和姿態(tài)傳感器
1.3.7 陀螺儀
1.3.8 溫度傳感器
1.3.9 EV3按鈕
1.4 樂高機器人輸出設備
1.4.1 驅(qū)動器 第1章 樂高機器人的結(jié)構(gòu)
1.1 控制器
1.2 電源部分
1.3 樂高機器人常用傳感器
1.3.1 光電傳感器
1.3.2 力傳感器
1.3.3 聲音傳感器
1.3.4 超聲波傳感器
1.3.5 紅外傳感器
1.3.6 位置和姿態(tài)傳感器
1.3.7 陀螺儀
1.3.8 溫度傳感器
1.3.9 EV3按鈕
1.4 樂高機器人輸出設備
1.4.1 驅(qū)動器
1.4.2 LCD顯示屏
1.4.3 蜂鳴器
1.4.4 燈光
1.4.5 藍牙輸出
1.5 實踐與思考
第2章 樂高的基本組件
2.1 樂高組件的基本尺寸
2.2 組件和種類
2.3 樂高積木中的幾何關系
2.4 實踐與思考
第3章 機械傳動方式
3.1 齒輪傳動
3.2 鏈傳動
3.3 滑輪和皮帶
3.4 蝸輪、蝸桿
3.5 平面連桿傳動
3.6 差動機構(gòu)
3.7 實踐與思考
第4章 機器人的行走方式
4.1 四輪驅(qū)動裝置
4.2 萬向輪
4.3 機器人轉(zhuǎn)向方式
4.4 用腿行走
4.5 實踐與思考
第5章 機器人的穩(wěn)定性
5.1 結(jié)構(gòu)
5.2 重心
5.3 支撐多邊形
5.4 穩(wěn)定性
5.5 實踐與思考
第6章 機器人的幾種結(jié)構(gòu)設計
6.1 平行四邊形結(jié)構(gòu)
6.2 滑軌
6.3 平行四邊形交叉升降
6.4 觸角和傳感器的安裝
6.4.1 簡單的觸角
6.4.2 杠桿型觸角
6.4.3 夾子和爪
6.5 實踐與思考
第7章 初識EV3
7.1 安裝EV3及編程環(huán)境介紹
7.1.1 安裝EV3
7.1.2 編程環(huán)境介紹
7.1.3 項目屬性窗口
7.2 EV3連接方式
7.2.1 USB連接
……
第8章 程序結(jié)構(gòu)
第9章 傳感器模塊的應用
第10章 變量與函數(shù)運算
第11章 EV3高級應用
第12章 EV3實驗與測量
附錄搭建一個機器人
參考文獻