EV3_lesson_plan1

一、基本觀念：

• 1. 機器人

     1. 教育：Lego、mbot

     2. 家用：iRobot、Pepper

     3. 軍事：美國未來的軍事機器人，美國正在測試的軍用機器人，美軍測試拖運機器人（騾子）

     4. 工業：amazon機器人揀貨取代人力、BBC報導amazon機器人，德國工業4.0

     5. 科學、救災：深入污水管的機器人，NASA JPL機器人，NASA爬牆機器人，新聞報導，救災機器人大賽

  2. Lego EV3基本觀念：

• • 1. 樂高積木零件的介紹：

       1. 輪胎：原廠數據56x28(mm)。

       2. 圓周長公式：直徑x圓周率（3.14）。即直徑5.6cmx3.14=圓周長17.6cm。

    2. 不同尺寸輪胎與行進距離的角度換算

• • 1. 組合基本型機器人（參考DAMIEN KEE）

    2. EV3與程式連結：

       1. USB連線方式

    3. 藍芽連線方式

    4. EV3程式界面介紹：

• • • 1. 參考http://www.thumb.com.tw/ev3_help

• • 5. Mindstorms EV3基本特性的速查筆記

    6. 聲音指令方塊

• • • • 音量、頻率、音符

      • 挑戰：

        • 請設計一個程式，可以讓機器人前進時說：Forward，後退時說：Backward

        • 設計一段旋律

• • 7. 顯示指令方塊

• • • 1. 四個模式：Image,Shapes,文字,Reset Screen

      2. 挑戰：設定一個程式，當機器人說Hello，可以讓Ev3的主機的螢幕顯示Hello，當機器人說Goodbye時，螢幕可以顯示Goodbye。

• • 8. 主機狀態燈指令方塊

    9. 等待、重覆、自訂指令塊

• • • 1. 請利用迴圈設計一個可以讓機器人移動的路徑是一個正方形。

      2. 示範：寫出一個自訂指令方塊：讓機器人說出Good morning後，然後往前移動，接著再說出Hello。

      3. 挑戰：請將之前設計的機器人走四方形的路徑程式轉化為自訂指令方塊。並設計一個簡單的程式，先讓機器人【說出Good morning後，然後往前移動，接著再說出Hello】（自訂指令方塊），再迴轉180度，然後再讓【機器人走四方形的路徑】（自訂指令方塊）。

• • 10. 單工及多工的區別：

• • • 1. 建立多個開始指令，可以讓機器人同時做多件事情，這樣的方式稱為多工作業。

      2. 設計一個程式讓機器人可以沿著三角形的路徑走，並一邊不停重覆說著Hello everybody。

• 1. Ev3的動作控制：

     1. 機器人的前進與後退：

• • • 機器人的移動方式

      • 使用move steering

        • 舵向（Steering）：依據兩顆馬達轉速比例調整方向，數值：-100（原地左轉）~100（原地右轉）

          • Steering 設定為0時，BC兩個馬達會以相同的轉速轉動。

          • Steering 設定為 25 到 50 之間時，BC二個馬達會以不同轉速轉動而造成轉彎效果，

          • 25 到 50 之間時

        • 電力（Power）：用以設定馬達的電力強度，預設值是50%，剛好是每秒轉360度。100%電力代表每秒轉900度（360x2.5=900，2圈半）

        • 前進（On for seconds）：以秒算

        • 前進（On for degree）：以角度數算

        • 前進（On for rotation）：以圈數算

        • 測試後退、左轉、右轉、迴轉功能

        • 如何做出精確的轉向動作？

          • 旋轉90度：放入一個動作指令方塊，設定為On for Degrees，請試試看輪子要旋轉幾度，機器人才能做出旋轉90度的動作？

          • 旋轉180度：找到旋轉90度時，On for Degrees的角度，並算一算，若要旋轉180度，則指令方塊的On for Degrees需要設定多少呢？

          • 使用三個移動轉向指令，讓機器人能以50%功能率往前移動3秒，然後旋轉180度，再回到它剛出發的位置。

          • 請設計讓機器人移動的路徑為D（或B,C,M,N,O）

• • 1. 控制機器人的轉彎：

       • 機器人轉彎方式（參考：兩輪差速動力學應用、三種轉彎的型態）

       • 使用move steering

       • 使用move tank

         • move steering 和 move tank的馬達控制（此篇文章寫的很清楚）

• 2. EV3的感應器控制：

• • 1. 碰觸感應器（touch sensor）：

       1. 使用touch sensor控制機器人動作（參考）

       2. touch sensor碰牆（或障礙物）停止（參考）（參考48秒處）

    2. 超音波感應器（ultrasonic sensor）：

• • • 1. 利用ultrasonic sensor偵測前方是否有障礙物

         • 偵測前方有障礙物機器人減速停止（參考，12：24處）

         • 迷宮解題（參考1，參考2）

      2. 使用ultrasonic sensor讓機器人沿著牆前進（參考12：25處）

• • 3. 顏色感應器（color sensor）：

• • • 1. 使用color sensor感應光線

         • 機器人感應黑線停止（參考5:21處）

         • 機器人況著黑線前進（巡線感應）（參考、參考2）

      2. 使用color sensor感應顏色（參考）

• • 4. 陀螺儀感應器（gyro sensor）：

• • • 1. 使用陀螺儀感應器控制機器人轉90度（參考）

      2. 2輪平衡機器人（參考）

      3. 穩定器（參考）

• 3. 超音波+顏色+陀羅儀+碰撞感應器的EV3機器人建構組合步驟（參考：http://www.bogatech.org/cursos/Curs%20Introduccio%20Lego%20Mindstorms%20NXT/UNIT%201.htm）

• 1. 程式流程控制

     1. wait（等待）：一直等待直到某個動作開始

     2. loop（迴圈）：一直不停重覆，定義動作執行次數。

     3. switch（狀態）：選擇不同情況讓機器人做不同的動作。

  2. 資料控制

• • 1. 資料線

    2. 變數

    3. 邏輯

    4. 數學

    5. 比較

    6. 範圍

    7. 文字

    8. 隨機值

• • 其他：

    • My block

    • Data logging

  • 實做：

    • 機器人相撲比賽（參考1、參考2）

    • WRO（2016RO、2017WRO）

    • FLL（2017FLL）

  • FLL robot instruction with fork

補充資料：

1. Lego EV3的介紹簡報

2. 探奇邱老師的EV3簡介資料

3. 豐東樂高玩樂社