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LEGO MINDSTORMS EV3程式設計的完整學習指引
憑藉其豐富、多彩及以模組(Block)為基礎的介面,LEGO MINDSTORMS EV3編程語言的設計讓任何人都能為智慧型機器人編寫程式,但它強大的功能可能會讓初次接觸的人感到有些許的壓力,《樂高機器人MINDSTORMS EV3程式設計》採用對初學者友好的編排設計,導引讀者消弭這樣的心理障礙。
在本書中,讀者會學習如何結合類似元件般的核心EV3模組、數據線、檔案和變數等基本元素,來完成複雜程式的製作。也會學習到良好的編程作業習慣、記憶體管理及實用的除錯方法,這些都是與任何編程語言共同且必備的關聯性技術。
本書內所提供的程式範例,都能與讀者所製作的一般功能測試機器人配合使用,接著按照書上的說明學習機器人的編程作業,即可完成以下任務:
‧對不同周遭環境的反應及對不同命令的回應
‧順著牆壁行進,完成迷宮的導航
‧在EV3螢幕上顯示利用撥盤、感測器和數據線所輸入的內容
‧玩玩類似老師說的遊戲,利用陣列來儲存你所得的高積分
‧使用PID控制器,像真正的產業用系統一樣追踪路徑行進
《樂高機器人MINDSTORMS EV3程式設計》涵蓋EV3套件的家用版與教育版兩種版本,使得它能得到孩童、家長和老師一致的好評。無論你的機器人實驗室是在客廳裡或教室裡,這會是你夢寐以求的一本完整EV3編程指南手冊。
憑藉其豐富、多彩及以模組(Block)為基礎的介面,LEGO MINDSTORMS EV3編程語言的設計讓任何人都能為智慧型機器人編寫程式,但它強大的功能可能會讓初次接觸的人感到有些許的壓力,《樂高機器人MINDSTORMS EV3程式設計》採用對初學者友好的編排設計,導引讀者消弭這樣的心理障礙。
在本書中,讀者會學習如何結合類似元件般的核心EV3模組、數據線、檔案和變數等基本元素,來完成複雜程式的製作。也會學習到良好的編程作業習慣、記憶體管理及實用的除錯方法,這些都是與任何編程語言共同且必備的關聯性技術。
本書內所提供的程式範例,都能與讀者所製作的一般功能測試機器人配合使用,接著按照書上的說明學習機器人的編程作業,即可完成以下任務:
‧對不同周遭環境的反應及對不同命令的回應
‧順著牆壁行進,完成迷宮的導航
‧在EV3螢幕上顯示利用撥盤、感測器和數據線所輸入的內容
‧玩玩類似老師說的遊戲,利用陣列來儲存你所得的高積分
‧使用PID控制器,像真正的產業用系統一樣追踪路徑行進
《樂高機器人MINDSTORMS EV3程式設計》涵蓋EV3套件的家用版與教育版兩種版本,使得它能得到孩童、家長和老師一致的好評。無論你的機器人實驗室是在客廳裡或教室裡,這會是你夢寐以求的一本完整EV3編程指南手冊。
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簡介
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本書適用的對象
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先決條件
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透過這本書能學到些什麼?
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如何有效使用本書
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1 樂高積木與機器人:一個完美的組合
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樂高MINDSTORMSEV3
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樂高MINDSTORMSEV3套件
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樂高MINDSTORMSEV3軟體
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軟體、韌體與硬體
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藝術與工程
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良好程式的品質
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你將在這本書學習到的事項
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樂高MINDSTORMS線上群組
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接下來呢?
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2 EV3的編程環境
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MINDSTORMS軟體的導覽
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A:編程桌面
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B:內容編輯器
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C:編程面板
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D:硬體頁面
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E:下載與執行的按鈕
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編寫EV3程式
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模組的一般編制
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你的第一個程式
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儲存你的作業成果
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執行程式
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專案的屬性
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製作備份
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你的第二個程式
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註解說明
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加註說明
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使用說明的技巧
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輔助內容
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結論
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3 三輪機器人(TriBot):測試機器人
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TriBot的零組件
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馬達與輪子的製作
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轉向模組的製作
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用家用版來組合轉向模組
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用教育版來組合轉向模組
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添加EV3積木
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安裝紅外線或超音波感測器
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連接顏色感測器
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安裝陀螺儀感測器(教育版)
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製作觸控感測器保險桿
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安裝傳輸線
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安裝觸控感測器
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安裝紅外線或超音波感測器
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安裝顏色感測器
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安裝陀螺儀感測器(教育版)
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安裝馬達
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顏色感測器安裝方式的選擇
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紅外線或超音波感測器安裝方式的選擇
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吊臂的製作
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結論
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4 動作
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EV3馬達
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移動轉向模組
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模式
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轉向
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電源
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持續時間
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終點煞車
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連接埠
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連接埠視圖
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EV3智慧型積木的選單視圖
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ThereAndBack程式
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向前移動
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迴轉
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單一模組的測試
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回到起始點
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AroundTheBlock程式
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第一個側邊與轉角
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其他三個側邊與轉角
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程式測試
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移動坦克模組
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大型馬達模組與中型馬達模組
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吊臂
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反轉馬達模組
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滑行時面臨的問題
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進階探索
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結論
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5 感測器
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感測器的使用
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觸控感測器
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BumperBot程式
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向前移動
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障礙物的偵測
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倒車與迴轉
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測試
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顏色感測器
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顏色模式
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反射光源強度模式
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周遭光源強度模式
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連接埠視圖
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IsItBlue程式
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開關模組
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程式的改善
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LineFinder程式
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用連接埠視圖找出臨界值
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紅外線感測器與遙控
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鄰近距離模式
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指標標頭及指標鄰近模式
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遙控模式
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BumperBotWithButtons程式
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挑戰5-6
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超音波感測器
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英吋距離與公分距離模式
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存在與監聽模式
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DoorChime模式
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人員偵測
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播放鈴聲
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停止播放鈴聲
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陀螺儀感測器
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速率模式
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角度模式
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重設角度
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GyroTurn程式
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挑戰5-7
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馬達轉動感測器
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BumperBot2程式
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進階探索
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結論
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6 程式流程
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開關模組
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設定條件
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LineFollower程式
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基本程式
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選擇顏色感測器的臨界值
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設定移動模組
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測試程式
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兩種以上的選擇
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測試程式
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使用分頁視圖
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RedOrBlue程式
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辨識紅色物件
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添加一個新的個案
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標準個案
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loop迴圈模組
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loop迴圈中斷模組
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BumperBot3程式
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進階探索
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結論
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7 WallFollower程式:迷宮導航
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虛擬程式碼
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破解迷宮
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程式的必要條件
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提出假設
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最初的設計
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沿著垂直的牆壁行進
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編寫程式碼
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測試
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轉角處過彎
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編寫程式碼
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測試
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通過牆壁開口處
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編寫程式碼
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測試
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最終測試
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進階探索
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結論
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8 數據線
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什麼是數據線?
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GentleStop程式
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編寫程式
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使用數據線的技巧
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挑戰8-1
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SoundMachine程式
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控制音量
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使用數學模組
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添加音調控制
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了解數據類別
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顯示頻率與音量數值
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使用文字模組
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添加標籤來顯示參數值
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顯示音量
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進階探索
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結論
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9 數據線和開關模組
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開關模組的參數值模式
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重寫GentleStop程式
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將數據傳送到開關模組
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使用感測器模組的好處
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透過開關模組傳送數據
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簡化LineFollower程式
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挑戰9-1
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挑戰9-2
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進階探索
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結論
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10 數據線與loop迴圈模組
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邏輯模式
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挑戰10-1
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loop迴圈索引
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LoopIndexTest程式
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重新啟動loop迴圈
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最終loop迴圈索引的參數值
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SpiralLineFinder程式
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追蹤螺旋路徑行進
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順著螺旋路線行進時偵測路徑
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使用陀螺儀感測器來達成更精準的操控
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進階探索
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結論
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11 變數
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變數模組
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RedOrBlueCount程式
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變數的製作與初始化
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顯示初始化參數值
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紅色物件的計量
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藍色物件的計量
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使用專案屬性頁面來管理變數
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比較模組
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LightPointer程式
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變數的定義
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光源的找尋
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編寫LightPointer程式
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常數模組
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進階探索
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挑戰11-1
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挑戰11-2
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結論
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12 我的模組
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製作我的模組
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我的模組面板
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編輯我的模組
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挑戰12-1
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LogicToText我的模組
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添加、移除和移動參數
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參數設定分頁
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DisplayNumber我的模組
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我的模組及除錯
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改變我的模組的參數
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變數和我的模組
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挑戰12-2
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進階探索
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結論
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13 數學與邏輯
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數學模組的進階模式
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支援的運算子與函數
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modulo運算子
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數學模組的錯誤
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比例式LineFollower程式
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EV3定時器
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挑戰13-1
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DisplayTimer程式
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將計時器的讀去值,分別以分鐘與秒鐘的單位列出
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將製作的文字顯示
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進位模組
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隨機模組
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在BumperBot添加隨機轉向的機制
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挑戰13-2
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挑戰13-3
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邏輯模組
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在BumperBot添加隨機邏輯
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範圍模組
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TagAlong程式
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GyroPointer程式
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挑戰13-4
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進階探索
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結論
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14 EV3光源、按鈕和螢幕
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EV3按鈕
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PowerSetting程式
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初始值及loop迴圈
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顯示當前的參數值
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調整電源參數值
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程式測試
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更快地改變參數值
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積木狀態指示燈
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ColorCopy程式
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挑戰14-2
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顯示模組
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顯示圖像
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Eyes程式
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在EV3螢幕上繪圖
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EV3Sketch程式
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進階探索
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結論
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15 陣列
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概述與專用術語
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陣列的製作
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陣列操作模組
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長度模式
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在索引讀取模式
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在索引寫入模式
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添加模式
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ArrayTest程式
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ButtonCommand程式
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陣列命令的製作
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顯示命令
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執行命令
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ColorCount程式
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ColorToText我的模組
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AddColorCount我的模組
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使用數據線來選擇聲音檔案
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初始化
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顏色計數
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MemoryGame程式
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loop迴圈的起始
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一系列指示燈的製作
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WaitForButtons我的模組
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檢驗用戶的反應
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進階探索
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結論
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16 檔案
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檔案存取模組
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設定檔案名稱
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寫入檔案
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從檔案讀取
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儲存MemoryGame高積分
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FileReader程式
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挑戰16-1
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找尋檔案的結尾
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在ColorCount程式裡添加選單
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CreateMenu_CC我的模組
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SelectOption我的模組
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新的ColorCount程式的結構
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物件計數
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儲存與下載數據的計數
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測試
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記憶體的管理
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挑戰16-2
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進階探索
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EV3文字檔案與Windows
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結論
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17 資料登入
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資料蒐集與EV3
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調查當前電源讀取值
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CurrentPowerTest程式
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LogData我的模組
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CurrentPowerTest2程式
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用轉向移動模組測試當前電源
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SteeringTest程式
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VerifyLightPointer程式
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控制資料的量
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挑戰17-2
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進階探索
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結論
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18 多任務作業
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一個以上的開啟模組
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停止程式模組
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避免使用忙碌loop迴圈
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在DoorChime程式裡添加光源
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挑戰18-1
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了解程式流程的規則
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開啟模組與數據線
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使用透過loop迴圈或開關模組取得的參數值
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使用我的模組
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將兩個序列同步
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不要找麻煩
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進階探索
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結論
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19 透過PID控制的LineFollower程式
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PID控制器
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比例控制
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原始數據
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好的區域與壞的區域
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選擇目標
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蒐集感測器的最大與最小的讀取值
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將感測器讀取值與目標值標準化
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加強LineFollower的比例控制
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顏色感測器的校準模式
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執行PID控制
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添加微分項
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添加積分項
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微調控制器
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進階探索
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結論
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A NXT和EV3的相容性
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馬達
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感測器
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軟體
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- B EV3網站
- 索引
- 出版地 : 臺灣
- 語言 : 繁體中文
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