乐高EV3机器人搭建与编程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] Marziah Karch 卡奇 著，真帅，田远帆，蒋知睿，刘昊熠 译

图书标签:

• 乐高EV3
• 机器人
• 搭建
• 编程
• STEM教育
• 青少年
• 科技
• 动手实践
• 教育
• 机器人技术

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115416827

版次：1

商品编码：11918495

品牌：异步图书

包装：平装

开本：小16开

出版时间：2016-04-01

用纸：铜版纸

页数：316

正文语种：中文

编辑推荐

　　乐高EV3机器人是一种无需使用计算机就可进行编程的高级创意玩具，能够通过编程实现很多酷炫的设计，非常有助于青少年的思维拓展，同时也可以作为成年人的玩具。本书就是一本帮助读者学会搭建乐高EV3机器人并能够通过一系列的编程实现各种酷炫功能的超强指南。

内容简介

　　EV3是乐高公司开发的第三代MINDSTORMS机器人，它无需计算机也可实现编程，远远超出了人们对传统玩具的期待，成为少儿和成人皆宜的高级创意玩具。

　　本书介绍了EV3机器人相关的搭建与编程知识，包含12章和一个附录。本书从EV3的开箱、配件介绍开始，介绍了EV3与NXT的不同、机器人的搭建、机器人的改造，并为EV3编写巡线程序、地板清洁程序、扑克魔术程序等，同时还从菊链项目和扩展玩法等多个方面介绍EV3的强大功能。附录部分还对EV3中涉及的各类名词给出详细的解释。

　　本书为全彩印刷，内容丰富且易学易会。书中所介绍的知识非常适合中小学生课外拓展学习，也适合对LEGO产品感兴趣的读者参考阅读。

作者简介

　　Marziah Karch，热衷于向初学者讲解新的高科技设备和复杂的技术。她为《连线》杂志和About.com 网站撰写文章，是极客妈妈（Geekmom）网站的知名专栏编辑和知名博主，并出版过多本图书。她还拥有10 年以上的科技教育工作经验，曾在JohnsonCounty Community College 任高级教育技术专家，并教授互动媒体开发课程。

目录

第1章　盒子里有什么 1
1．1　打开MINDSTORMS EV3包装盒 2
1．2　LEGO系列产品 5
1．2．1　LEGO得宝积木 5
1．2．2　LEGO标准积木 5
1．2．3　LEGO科技积木 5
1．3　LEGO单位 6
1．3．1　梁 7
1．3．2　带角度的梁 8
1．3．3　框架梁 10
1．3．4　销 10
1．3．5　轴 13
1．3．6　轴套 13
1．3．7　轴连器 14
1．3．8　球窝接头 15
1．3．9　齿轮 17
1．4　特殊的部件 21
1．4．1　翼形部件 21
1．4．2　长钉 22
1．4．3　其他的装饰零件 23
1．5　主控器和电池 24
1．5．1　EV3智能砖 24
1．5．2　伺服电机 27
1．5．3　传感器 28
1．5．4　数据线 30
1．6　小结 32
第2章　LEGO教育版盒子里有什么 33
2．1　零件储存箱 33
2．2　颜色设计 35
2．3　球头万向轮 37
2．4　坦克履带 38
2．5　可循环充电锂电池 39
2．6　传感器 40
2．6．1　触动传感器 40
2．6．2　陀螺仪传感器 41
2．6．3　超声波传感器 41
2．7　齿轮 42
2．8　拓展配件箱 44
2．8．1　额外的轮子 45
2．8．2　额外的横梁框架 46
2．8．3　齿轮和接口 49
2．8．4　坦克防滑垫 54
2．8．5　翼形部件和其他装饰零件 55
2．9　小结 58
第3章　比较EV3和NXT 59
3．1　NXT与NXT2．0以及EV3 59
3．2　砖 61
3．2．1　传感器和电机的连接 62
3．2．2　侧面 64
3．2．3　编程 65
3．3　高级和可供选择的编程软件包 66
3．4　零件兼容性 67
3．4．1　传感器 68
3．4．2　电机 68
3．4．3　电池 68
3．5　小结 69
第4章　搭建第一个机器人 71
4．1　下载搭建图 71
4．2　EV3入门机器人 72
4．2．1　Track3r 73
4．2．2　R3ptar 78
4．2．3　Spik3r 80
4．2．4　Ev3rstorm 83
4．2．5　Gripp3r 87
4．2．6　更多的机器人 90
4．3　小结 91
第5章　搭建LEGO教育版机器人 93
5．1　教育版运载车 94
5．2　陀螺男孩 96
5．3　颜色分拣机 98
5．4　小狗 99
5．5　臂 99
5．6　扩展模型 100
5．6．1　大象 101
5．6．2　坦克机器人 101
5．6．3　Znap 102
5．6．4　远距离控制器 102
5．6．5　爬楼梯机器人 104
5．6．6　陀螺工厂 105
5．7　小结 106
第6章　改造成品 107
6．1　项目1：汽车 107
6．1．1　测试 112
6．1．2　发现并解决问题和瑕疵 113
6．2　项目2：改造坦克 114
6．3　项目3：改造教学机器人 117
6．3．1　修改设计 119
6．3．2　球头万向轮的替代品 120
6．4　小结 125
第7章　编写第一个EV3程序 127
7．1　关于LEGO教育版软件 127
7．2　入门 128
7．2．1　在大厅中导航 128
7．2．2　新建一个项目 130
7．3　了解编程画布 131
7．3．1　程序列表 133
7．3．2　选择或平移 133
7．3．3　注释 133
7．3．4　保存、撤销与重做 134
7．3．5　缩放 134
7．3．6　内容编辑器 134
7．3．7　编程画布、模块和调色板 135
7．3．8　连接区 137
7．4　编写第一个程序 137
7．4．1　流程图 138
7．4．2　将块拖入编程画布 139
7．4．3　更改模式 140
7．4．4　检查端口 142
7．4．5　使机器人移动 142
7．4．6　将EV3连接到电脑 146
7．4．7　决策及使用循环 149
7．4．8　保存修改 154
7．5　替换程序 154
7．6　小结 155
第8章　更多的机器人编程：巡线机器人 157
8．1　什么是程序 157
8．2　项目：循线机器人 159
8．3　入门 160
8．3．1　制作自己的测试轨道 161
8．3．2　关于指令 161
8．3．3　寻找方向 163
8．3．4　校准传感器 164
8．4　编写程序 167
8．4．1　创建新变量 167
8．4．2　使用变量计算 172
8．4．3　通过反馈来改良程序 175
8．4．4　为你的程序除错 178
8．4．5　增加一个倒计时 181
8．4．6　使用循环来使机器人循线 183
8．4．7　增加分支来转向 185
8．5　创建自定义模块 188
8．6　记录下自己的工作 190
8．7　小结 191
第9章　地板清洁机器人 193
9．1　制作一个避障机器人 193
9．1．1　激活触动传感器 195
9．1．2　增加避障程序 196
9．1．3　测试自己的机器人 198
9．1．4　在角落导航 200
9．1．5　增加一点随机性 200
9．1．6　使用教育版的超声波传感器 202
9．2　使用红外线遥控器控制机器人 205
9．2．1　为遥控器编程 206
9．2．2　创建多线程程序 210
9．3　增加清洁地板功能 214
9．3．1　搭建拖把头的装配 215
9．3．2　调整传感器的装配 218
9．3．3　建立地板清洁程序 221
9．4　小结 224
第10章　神奇的彩色扑克魔术 225
10．1　头脑风暴与机器人搭建 226
10．1．1　搭建一个平台 228
10．1．2　提升机器人基座 232
10．1．3　搭建轮胎传送结构 233
10．1．4　检测这个装置 234
10．1．5　安装智能砖 234
10．1．6　控制纸牌 236
10．2　校准颜色传感器 241
10．3　编写程序 244
10．3．1　检测颜色 245
10．3．2　播放声音 247
10．3．3　加入电机模块 248
10．4　小结 249
第11章　菊链项目 251
11．1　菊链测试 251
11．1．1　为你的智能砖编号 252
11．1．2　为测试编程 255
11．2　搭建一个菊链机器车 257
11．2．1　安装轮子 257
11．2．2　为机器人编程 265
11．2．3　增加一个远程控制系统 267
11．2．4　增加避障程序 275
11．3　机器人之间的通信 277
11．4　添加“魔术师”的魔法 277
11．4．1　对发送程序进行配置 278
11．4．2　对接收程序进行配置 280
11．4．3　启动“魔法” 281
11．5　小结 282
第12章　扩展玩法 283
12．1　安装leJOS 283
12．1．1　准备好你的开发环境 284
12．1．2　装载SD卡 286
12．1．3　使用LeJOS 289
12．2　社区创建的模型 290
12．2．1　DINOR3X 291
12．2．2　EL3CTRIC GUITAR 292
12．2．3　EV3D4 292
12．2．4　EV3MEG 293
12．2．5　MR B3AM 294
12．2．6　KRAZ3 294
12．2．7　RAC3R 295
12．2．8　EV3GAME 296
12．2．9　WACK3M 297
12．2．10　BANNER PRINT3R 297
12．2．11　找到更多社区 298
12．3　获取额外的乐高配件 299
12．3．1　Tetrix 299
12．3．2　K’nex 299
12．3．3　Erector Sets 299
12．3．4　3D打印机 300
12．4　机器人大赛 300
12．4．1　第一LEGO机器人联赛 300
12．4．2　国际奥林匹克机器人大赛 300
12．4．3　4-H 301
12．5　装饰你的EV3 301
12．6　小结 302
附录　名词解释 303

前言/序言

《乐高EV3机器人搭建与编程》—— 开启你的创意与智慧之旅 这是一本为你量身打造的，关于如何将想象力化为现实，用乐高积木和EV3智能砖块构建独一无二的机器人，并赋予它们生命的指南。我们不只关注“是什么”，更深挖“为什么”和“怎么做”，引导你逐步探索机器人的奇妙世界，培养解决问题的能力，激发无限的创造潜能。 本书的核心理念：玩中学，学中创 我们坚信，学习最有效的方式莫过于在乐趣中进行。本书以搭建和编程为两条主线，循序渐进地引导你从零开始，掌握构建和控制乐高EV3机器人的基本技能。每一章都围绕着一个清晰的学习目标展开，通过生动有趣的实例，让你在动手实践中理解抽象的机械原理和编程逻辑。我们摒弃枯燥的说教，取而代之的是充满挑战性的项目，让你在解决实际问题的过程中，潜移默化地提升自己的动手能力、逻辑思维能力和创新能力。 内容概览：从基础到进阶，全面覆盖 第一部分：走进EV3的世界——认识你的机器人伙伴 Chapter 1: EV3初体验——认识你的智能砖块与传感器 核心内容： 详细介绍乐高Mindstorms EV3智能砖块的硬件构成、接口功能、基本操作以及电源管理。我们会带你认识EV3自带的各种传感器，包括触碰传感器、颜色传感器、陀螺仪传感器、超声波传感器等，并讲解它们的工作原理和在机器人中的作用。 实践指导： 学习如何连接传感器到智能砖块，以及如何通过屏幕显示传感器数值，初步感受传感器带来的互动性。 拓展思考： 传感器如何模拟人类的感官？不同传感器组合能够实现哪些更复杂的感知功能？ Chapter 2: 机械搭建的奥秘——基础结构与传动系统 核心内容： 深入讲解乐高Technic系列的连接件、梁、齿轮、轴等基本搭建元素。我们将从最基础的框架搭建开始，逐步介绍如何构建稳定、牢固的机器人主体。重点讲解各种齿轮组的组合方式（直齿、锥齿、行星齿轮等），以及它们如何影响机器人的速度、扭矩和运动方向。 实践指导： 引导你搭建简单的行走底盘、转向机构、升降平台等基础模块，理解传动比对机器人运动性能的影响。 拓展思考： 为什么不同的齿轮组合会产生不同的效果？如何根据实际需求设计最合适的传动系统？ Chapter 3: EV3马达的力量——动力源的控制与应用 核心内容： 详细讲解EV3大、中两种尺寸马达的特性、工作模式（转动、角度控制）以及连接方式。我们将深入探讨如何通过智能砖块精确控制马达的转速、转动方向和停止位置。 实践指导： 搭建具有驱动功能的机器人，学习如何让机器人向前、向后、转弯。尝试利用角度控制实现精确的移动和动作。 拓展思考： 马达的功率和速度如何影响机器人的性能？如何利用马达的组合实现更复杂的动作？ 第二部分：EV3编程的艺术——从指令到智能 Chapter 4: EV3编程软件入门——可视化编程的魅力 核心内容： 全面介绍乐高Mindstorms EV3 PC版和Mac版编程软件的使用界面、基本操作和核心功能。我们将从最简单的“运行”、“停止”、“等待”等指令开始，让你熟悉拖拽式编程的逻辑。 实践指导： 学习如何将程序下载到智能砖块，并让机器人执行简单的指令序列。 拓展思考： 可视化编程与传统代码编程有何异同？为什么它更适合初学者？ Chapter 5: 流程控制——让你的机器人“思考” 核心内容： 深入讲解编程中的流程控制语句，包括顺序结构、选择结构（If/Else）和循环结构（Loop）。通过这些结构，你可以让机器人根据不同的情况做出不同的反应，实现更智能的行为。 实践指导： 编写程序让机器人遇到障碍物时停止或转弯；让机器人按照设定好的路线重复行走；让机器人根据颜色传感器检测到的颜色做出不同的响应。 拓展思考： 为什么选择结构和循环结构是编程的基石？如何设计复杂的逻辑来解决更棘手的问题？ Chapter 6: 传感器编程——赋予机器人感知能力 核心内容： 重点讲解如何利用各种传感器的数据来控制机器人的行为。我们将详细演示如何读取触碰传感器的状态、颜色传感器的颜色值、陀螺仪传感器的角度等，并将这些数据用于程序的判断和决策。 实践指导： 制作一个能够避开障碍物的机器人；设计一个能够跟随黑线的机器人；创建一个能够检测并计数不同颜色物体的机器人。 拓展思考： 如何校准传感器以获得更准确的数据？如何融合多个传感器的数据来实现更高级的感知？ Chapter 7: 马达编程的进阶——精确控制与协同工作 核心内容： 深入讲解马达的更高级控制技巧，包括PID控制（比例-积分-微分）的概念及其在EV3编程中的应用（虽然EV3自带功能可能有限，但我们会讲解其基本原理和如何模拟）。学习如何让两个马达协同工作，实现平稳的直线运动和精确的转向。 实践指导： 编写程序实现机器人的定点转向；让机器人沿着完美的圆形轨迹运动；设计能够抓取和搬运物体的机器人手臂。 拓展思考： 为什么在某些场景下需要更精确的马达控制？如何通过编程优化机器人的运动性能？ 第三部分：创意项目实践——将所学应用于挑战 Chapter 8: 自动化挑战——设计一个自动分拣机器人 核心内容： 结合之前学到的所有知识，设计一个能够识别、抓取并按照颜色或大小将物体分拣到不同区域的机器人。你需要综合运用传感器、马达和流程控制。 实践指导： 详细指导搭建和编程过程，从概念设计到最终实现，逐步解决遇到的技术难题。 拓展思考： 如何提高分拣的准确性和效率？如何让机器人具备自我学习和优化的能力？ Chapter 9: 智能探索——构建一个迷宫探索者 核心内容： 设计一个能够自主在迷宫中寻找出口的机器人。这将是对于传感器应用和路径规划算法（如右手法则、左手法则）的一次深入实践。 实践指导： 讲解不同的迷宫探索算法，并指导你如何用EV3编程实现。 拓展思考： 如何让机器人更有效地记忆和理解迷宫结构？能否设计出更高效的寻路算法？ Chapter 10: 创意无限——你的第一个机器人发明 核心内容： 在掌握了基础知识和实践经验后，本书鼓励你发挥自己的想象力，设计并实现你自己的独特机器人项目。我们将提供一些启发性的思路，例如：自动绘画机器人、音乐演奏机器人、遥控寻宝机器人等。 实践指导： 提供项目构思、设计思路、搭建建议和编程技巧，帮助你将自己的想法变为现实。 拓展思考： 如何将机器人应用于日常生活？未来的机器人发展方向有哪些可能？ 本书特色： 循序渐进，结构清晰： 从基础概念到复杂项目，每一步都精心设计，确保读者能够轻松理解和掌握。 图文并茂，生动直观： 大量的彩色图片和示意图，清晰展示搭建过程和编程界面，让抽象的概念变得具象化。 实践导向，学以致用： 每一章都配有丰富的动手实践环节和项目挑战，让你在“做”中学，在“玩”中悟。 鼓励创新，激发潜能： 引导读者跳出书本的框架，自由发挥想象力，创造出属于自己的独一无二的机器人。 面向广泛，老少皆宜： 无论是对科技充满好奇的青少年，还是希望培养孩子 STEM 素养的家长，亦或是想要学习新技能的成年人，都能从本书中受益。 通过《乐高EV3机器人搭建与编程》，你将不仅仅学会如何组装和编程机器人，更重要的是，你将获得一种解决问题的能力，一种创造的思维方式，以及一种探索未知世界的勇气。现在，就让我们一起，用乐高EV3，点亮你的智慧火花，开启一段充满惊喜与成就的机器人之旅吧！

评分☆☆☆☆☆

书评五： 如果要用一个词来形容这本书的特点，那一定是“全面性”。它几乎涵盖了初学者从零基础迈向进阶机器人的所有必要知识模块。我特别关注了它在传感器数据处理部分的处理方式，作者并没有满足于简单的阈值判断，而是引入了一些基础的滤波算法来提高数据采集的准确性，这对于追求更高性能和稳定性的玩家来说，是极其有价值的参考。此外，书中对不同模块间通讯协议的讲解也做到了清晰明了，这在构建大型、多功能机器人系统时是至关重要的基础知识。读完这本书，我感觉自己对于搭建一个具备感知、思考和执行能力的自主系统，已经有了一个非常扎实和完整的认知框架。它不像某些速成指南那样只教你“复制粘贴”，而是真正做到了“授人以渔”，让读者具备了独立解决复杂问题的能力，是一部值得反复研读的深度技术参考资料。

评分☆☆☆☆☆

书评二： 作为一个编程爱好者，我一直想找一本能将编程逻辑与实际硬件操作完美结合的教材，这本书在这方面做得相当出色。它并没有停留在枯燥的代码堆砌上，而是非常巧妙地将编程语言的学习融入到机器人的功能实现过程中。书中对程序流程图的解析非常到位，用非常直观的方式展示了如何将一个复杂的任务分解成一系列可执行的指令。我特别喜欢它讲解的几个高级算法应用，比如循迹和避障，作者不仅仅是给出了代码，还详细解释了背后的数学模型和逻辑推理，这极大地提升了我对编程思维的理解层次。每完成一个小程序的编写和调试，看着自己亲手搭建的机器件能按照预设的路径精确执行命令，那种心跳加速的感觉是看纯粹的软件编程书完全无法比拟的。这本书成功地架起了从“纸上谈兵”到“现场控制”之间的桥梁，让编程变得鲜活而有生命力。

评分☆☆☆☆☆

书评三： 说实话，我原本对手册类的书籍总是抱持着一种敬而远之的态度，总觉得它们内容刻板、趣味性不高。然而，这本关于机器人搭建和编程的书籍彻底颠覆了我的看法。它的叙事风格非常活泼，像是有一位经验丰富的导师在耳边耐心指导。书中穿插了许多“调试技巧”和“常见错误排查”的小窍门，这些都是在官方文档中难以找到的宝贵经验。比如，书中关于电源管理和信号干扰的章节，简直是救了我好几次，让我避免了许多因为基础设置不当而导致的调试陷阱。更重要的是，它鼓励读者进行“破坏性创新”，即在理解基本原理后，大胆尝试修改结构和代码。这种开放式的学习态度，让我不再惧怕失败，反而将每一次程序崩溃或结构失衡都看作是一次宝贵的学习机会。这本书的价值远超一本简单的指南，它更像是一本激发创造力的工具箱。

评分☆☆☆☆☆

书评四： 我是一个带着孩子一起学习的家长，寻找一本既能让孩子产生兴趣，又能兼顾教育价值的材料非常不容易。这本书在内容难度分级上做得非常到位。初级章节的语言和插图都非常适合低龄学习者去理解机械咬合和简单的逻辑判断。随着章节的推进，难度梯度自然上升，能有效地跟上孩子认知能力的发展。我们一起完成了书中好几个阶段性的项目，每一个项目完成后，我们都会坐下来讨论这个机器人解决了什么问题，背后的原理是什么。这种互动式的学习模式，极大地激发了我孩子对STEM领域的兴趣，他不再是被动接受知识，而是成为了一个积极的探索者。这本书的结构设计简直是教科书级别的典范，它不仅传授了“如何做”，更重要的是培养了“为什么这么做”的科学探究精神，是亲子科技教育的绝佳选择。

评分☆☆☆☆☆

书评一： 最近刚入手一本关于机器人搭建与编程的书籍，拿到手的时候我就被它厚实的篇幅和精美的封面吸引了。这本书的内容组织得非常系统，从基础的机械结构搭建入手，一步步引导读者了解如何构建一个稳定可靠的机器人平台。我尤其欣赏作者在讲解搭建步骤时的细致入微，即便是对机械原理不太熟悉的初学者也能凭借图文并茂的指导，顺利完成各种复杂结构的组装。书中不仅介绍了不同类型传感器和马达的连接方式，还深入探讨了力学平衡、传动效率等关键工程学概念，这对于想要深入理解机器人“骨骼”的读者来说，简直是宝藏。我花了一个周末的时间，按照书中的教程搭建了一个非常灵活的移动平台，整个过程充满了探索的乐趣，搭建完成后，我立刻感受到了那种亲手创造的成就感。对于那些热衷于动手实践，渴望将理论知识转化为实体作品的爱好者来说，这本书无疑是提供了一个绝佳的起点和坚实的后盾。

评分☆☆☆☆☆

还可以，内容稍显粗糙

评分☆☆☆☆☆

购买方便，送货神速

评分☆☆☆☆☆

书本印刷不错，内容充实，不错

评分☆☆☆☆☆

基础的内容 适合小白

评分☆☆☆☆☆

比较适合基础入门级。配合教育版使用。但书最后一页装订出问题了，不影响使用！

评分☆☆☆☆☆

等了很久，终于赶上活动了，果断入手。。。

评分☆☆☆☆☆

乐高的书，不错

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

快递太快了 宝宝也很喜欢 价格也很实惠下次再来