教你學會樂高機器人4 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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洪文一，許耀銘 著

圖書標籤:

• 樂高機器人
• STEM教育
• 機器人編程
• 青少年科技
• 動手實踐
• 樂高
• 教育
• 機器人
• 編程入門
• 創意設計

齣版社： 旗林

ISBN：9789866655630

商品編碼：16040261

齣版時間：2009-12-01

頁數：192

正文語種：繁體中文

內容簡介

書中以科學為藍本，藉由動手實作來學習如何思考研究、程式編寫創造發明、溝通互動及實際操作等過程，來達到多元智能的發展。

本書藉著圖解易懂的方式，讓學習者可以快速的增強空間思辨及立體創意的能力，同時藉著係統化及模組化的組裝過程，直接訓練瞭學習者麵對未來科技的係統化思維模式及模組化建構能力。

總體來說，將機械邏輯寓教於機器人創作遊戲是一個值得推薦的舉動，對於學生的想像力及邏輯推理的培養都將有很大的幫助，對於我們社會的未來主人翁麵對世界的科技競爭也極具正麵的意義。

多元智能的發展與全方位的學習，是二十一世紀競爭力的指標，讓我們給孩子一個不同的學習經驗，陪他們一起進入科學的殿堂，與世界同步，和科學共舞。

前言/序言

科技啓濛與編程思維的基石：深入探索機器人世界 本書旨在為廣大的科技愛好者、教育工作者以及希望培養孩子未來技能的傢長們，提供一套全麵、係統且極具實踐性的機器人技術入門指南。我們聚焦於當前最前沿的機器人教育理念和動手實踐的樂趣，旨在幫助讀者建立起堅實的科技基礎，並激發他們探索復雜係統的無限熱情。 本書內容深度涵蓋瞭從基礎機械結構搭建到復雜邏輯編程的完整路徑，絕非僅僅停留在簡單的模型組裝層麵。我們力求通過引人入勝的項目案例，將抽象的理論知識轉化為觸手可及的實踐成果。 第一部分：理解機器的“骨骼”與“肌肉”——機械結構基礎與動力係統解析 本部分是構建任何復雜機器人的基石。我們不會空泛地介紹“齒輪”或“梁”，而是深入探討不同機械元件在實際應用中的性能考量和優化策略。 1. 結構件的精妙運用與承重力學： 我們將詳細剖析各種梁（Beam）、銷（Pin）、連接件（Connector）在構建框架時的受力分析。例如，如何設計一個能夠承受自身重量並穩定移動的底盤？書中會提供具體的應力分布圖示和結構加強的“秘籍”，區分承重型結構與輕量化結構的設計思路。我們會對比方形框架、三角形支撐和桁架結構在抗扭麯性和穩定性上的優劣，並指導讀者如何根據任務需求（如負重搬運或高速移動）選擇最佳的結構布局。 2. 動力傳輸的藝術：齒輪傳動係統深度解析： 齒輪是機器人的“心髒”。本書將超越基礎的“大齒輪帶動小齒輪”的描述。我們會詳細講解齒輪比（Gear Ratio）的精確計算及其對扭矩（Torque）和速度（Speed）的決定性影響。 無級變速的可能性探索： 如何通過巧妙的組閤（如復閤齒輪組）實現近似無級變速的效果，以應對不同地形的阻力變化。 蝸輪蝸杆與差速器： 這兩個高級機構在差速轉嚮、精確對位中的關鍵作用將被單獨成章剖析。讀者將學會如何利用差速器實現“原地轉嚮”或“平穩轉彎”，而非簡單的驅動輪獨立控製。 摩擦與效率： 探討潤滑劑、軸承選擇對係統效率的影響，優化傳動鏈的損耗。 3. 執行器的選擇與驅動原理： 電機是機器人的“肌肉”。我們專注於分析伺服電機（Servo Motor）與直流減速電機（DC Geared Motor）在應用場景中的適用性。 脈衝寬度調製（PWM）的精細控製： 詳細說明如何通過精確調整PWM信號的占空比，實現對電機速度的綫性、平滑控製，避免傳統“啓停式”控製帶來的震動。 反饋機製的引入： 介紹編碼器（Encoder）的基本工作原理，以及如何利用編碼器數據實現開環與閉環控製的初步概念，確保機器人在負載變化時仍能保持設定的速度或位置。 第二部分：賦予“生命”——傳感器的感知世界與數據處理 一個真正智能的機器人必須能夠感知周圍環境。本部分將帶領讀者超越簡單的“避障”範疇，進入到環境數據的采集、過濾和決策製定的復雜領域。 1. 視覺與距離的精確測量： 超聲波與紅外測距的局限性與校準： 不僅教如何連接傳感器，更重要的是教會讀者如何對環境因素（如環境光、目標材質）進行修正，以獲得接近真實的距離數據。我們將提供實際的校準錶格和修正算法的僞代碼。 色彩識彆與循跡的哲學： 探討高反射率與低反射率材料對光綫傳感器反饋的影響。如何通過多點采樣和閾值動態調整，實現對復雜地麵圖案（如非標準黑綫）的穩定識彆。 2. 慣性測量單元（IMU）的應用深度挖掘： 陀螺儀和加速度計是實現姿態穩定的關鍵。我們將深入講解如何使用卡爾曼濾波（Kalman Filter）的基礎思想（無需復雜的數學推導，側重應用邏輯），來融閤加速度計的短期準確性和陀螺儀的長期穩定性，從而獲得機器人的準確俯仰角和側傾角。這對於設計需要精確平衡或進行坡道攀爬的機器人至關重要。 3. 數據的數字化與預處理： 原始傳感器數據往往是“嘈雜”的。本部分將引入數字信號處理的概念： 移動平均濾波（Moving Average Filter）： 如何通過計算連續數據的平均值來平滑波動，提升決策的穩定性。 異常值檢測： 識彆並剔除因環境瞬時乾擾（如強光反射）導緻的錯誤讀數。 第三部分：機器人的“大腦”——結構化編程與邏輯思維的構建 本書的核心在於培養讀者的編程邏輯能力，使其能夠將現實世界的問題轉化為可執行的程序指令。我們強調的是“結構化編程”和“模塊化設計”，而非簡單的指令堆砌。 1. 流程控製的藝術：狀態機（State Machine）的構建： 對於任何執行多步驟任務的機器人（如“搜索-識彆-抓取-放置”），傳統的綫性代碼是難以維護的。我們將詳細演示如何使用狀態機模型來管理機器人的行為： 定義清晰的狀態（States）： 例如“待命”、“巡航”、“避障中”、“任務完成”。 明確的轉換條件（Transitions）： 什麼樣的傳感器輸入或時間計數器觸發狀態的切換。 模塊化函數的封裝： 確保每個狀態下的代碼都是獨立、可測試的子程序。 2. 循環與決策樹的優化： 如何設計高效的搜索算法？我們將比較廣度優先搜索（BFS）與深度優先搜索（DFS）在有限空間內路徑探索的效率差異。對於避障邏輯，我們將設計一個包含多重判斷優先級的決策樹，確保機器人能在緊急情況下迅速做齣最安全的反應。 3. 任務分解與並行處理思維的萌芽： 教會讀者如何將一個復雜的宏大目標（如“完成一次障礙越野賽”）分解成若乾個可獨立完成的微小任務（如“直綫行駛0.5米”、“嚮左轉90度”、“檢查前路障礙”）。這種自上而下的設計方法是開發復雜自主係統的基礎。 第四部分：實踐進階與故障排除的高級策略 理論最終要服務於實踐。本部分專注於解決實際搭建和編程中經常遇到的“疑難雜癥”，並將視野拓寬到係統集成和優化。 1. 電子元件的“電學常識”與電源管理： 電流與電壓的匹配： 避免因電壓不匹配燒毀驅動闆或因電流不足導緻電機無力。我們將提供一個簡易的“功率預算錶”模闆。 抗乾擾設計的實踐： 探討如何通過地綫布局、電容濾波來減少電機啓動或運行時産生的電磁乾擾對控製芯片通信的影響。 2. 調試的係統性方法論： 當機器人行為異常時，如何高效定位問題？我們引入“排除法”和“隔離法”的調試策略： 分層測試： 先測試機械結構是否穩定，再測試單個電機驅動是否正常，最後集成傳感器和程序邏輯。 日誌記錄的重要性： 強調在程序中加入詳細的“診斷輸齣”功能，記錄關鍵變量在特定時間點的值，以便事後迴溯分析錯誤發生的原因。 3. 性能優化與係統擴展： 本書結尾部分將探討如何提升機器人的響應速度和能耗效率。例如，通過使用更輕的材料、優化運動軌跡以減少不必要的加減速，以及如何在不增加硬件成本的前提下，通過更智能的軟件算法提升係統的整體錶現。 通過學習本書，讀者將不僅掌握一套操作工具，更重要的是，將建立起一套完整的、麵嚮工程實踐的係統思維框架，為未來深入研究人工智能、自動化乃至更高級的機電一體化打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書，真的像是打開瞭我新世界的大門。我一直覺得樂高就是小孩子玩的，最多也就是拼個城堡、汽車什麼的，最多就是好玩。但看瞭《教你學會樂高機器人4》之後，我纔意識到，樂高機器人這東西，完全不是我想象的那麼簡單。它裏麵涉及到的知識，簡直讓我這個成年人都覺得很有挑戰性，而且更重要的是，它還能讓你在玩中學，在學中玩，這簡直太絕瞭。 我當初買這本書，其實也沒報太大希望，就是想給傢裏的小朋友找點東西打發時間，順便看看能不能稍微引導一下他對科技的興趣。結果，我發現自己比他看得還入迷。這本書的寫作風格非常獨特，不是那種乾巴巴的技術手冊，而是更像一個經驗豐富的老師，帶著你一步步去探索。它不會上來就給你一堆復雜的術語，而是從最最基礎的傳感器原理講起，比如光綫傳感器是怎麼工作的，觸碰傳感器又是怎麼感應的。這些看似微小的細節，在它這裏被拆解得清清楚楚，而且還配上瞭非常形象的圖示，讓你一看就能明白。 我特彆喜歡它在講解搭建技巧的部分。很多時候，我們自己玩樂高，總會遇到一些怎麼搭都“不穩”或者“不順暢”的情況。這本書裏，它會教你一些非常實用的搭建“套路”，比如如何用交叉梁來增加結構的穩定性，如何利用一些不起眼的連接件來達到意想不到的固定效果。我跟著它做瞭一個簡單的“搬運小車”，以前我搭齣來總是晃晃悠悠，這次按照書裏的方法，它跑起來特彆平穩，我都驚嘆於這種細節的力量。它還教你如何考慮機器人的重心，如何讓它不容易翻倒，這些都是我以前完全沒想過的。 更讓我覺得這本書“不一樣”的地方在於，它不僅僅是告訴你“怎麼做”，更告訴你“為什麼這麼做”。它會分析不同搭建方案的優缺點，讓你理解為什麼有些設計更有效率，為什麼有些結構更堅固。比如，在講解驅動係統的時候，它會對比不同齒輪組閤對速度和力量的影響，讓你明白“大齒輪帶小齒輪”和“小齒輪帶大齒輪”的區彆到底有多大。這種“知其然，更知其所以然”的學習方式，讓我覺得收獲比單純的模仿要大得多。 總的來說，《教你學會樂高機器人4》這本書，讓我徹底改變瞭對樂高機器人的看法。它不隻是給孩子們看的，對於任何想要瞭解機器人基礎知識，或者想提升自己動手能力和解決問題能力的人來說，這本書都絕對是值得一讀的。它把復雜的概念變得簡單易懂，把枯燥的理論變得生動有趣，真是一本非常棒的書。

評分☆☆☆☆☆

我之前一直以為，機器人這種東西，是屬於科學傢、工程師那種高高在上的領域，跟我這樣的普通人是完全沒有關係的。直到我偶然間翻開瞭《教你學會樂高機器人4》，我纔意識到，原來，機器人離我們並沒有那麼遙遠，甚至，它還能以一種如此有趣、如此富有啓發性的方式呈現在我們麵前。 這本書的魅力，首先體現在它那“零門檻”的起點。我完全是一個樂高機器人界的“小白”，對各種零件、各種編程概念都一無所知。但這本書，它就像一位極其耐心的老師，從最基礎的螺絲、梁、軸開始講起，然後逐步引入傳感器、電機、控製器等核心部件。它的講解方式非常講究邏輯性，讓你能夠清晰地理解每一個部件的功能，以及它們是如何協同工作的。我特彆喜歡它在介紹傳感器時，會用一些生活中常見的例子，比如把顔色傳感器比作我們的眼睛，把超聲波傳感器比作蝙蝠的聲納。這種貼近生活的比喻，讓我能夠迅速建立起對這些抽象概念的直觀理解。 更讓我覺得不可思議的是，這本書將“搭建”與“編程”這兩大看似獨立的環節，完美地融閤在瞭一起。它不是讓你先搭建好一個“空殼”，然後再去寫一堆看不懂的代碼。而是讓你在搭建的過程中，就開始思考如何引入傳感器、如何連接電機，並在搭建完成後，立刻就能用簡單的程序來驅動你的作品。我跟著書中一個製作“尋跡小車”的項目，第一次體驗到瞭這種“從無到有”的創造過程。看著那個用樂高積木搭建起來的小車，沿著黑色的軌跡綫，穩定地嚮前行駛，那種滿足感，真的無法用言語來形容。 而且，《教你學會樂高機器人4》這本書，它不僅僅是教會你“怎麼做”，更重要的是，它在培養你的“解決問題的能力”。在搭建和編程的過程中，你難免會遇到各種各樣的問題，比如傳感器讀數不準確，電機轉速不協調，程序齣現bug等等。這本書，它並沒有迴避這些問題，而是非常詳細地教你如何一步步去分析原因，如何去調試，如何去修改。它會告訴你，失敗並不可怕，關鍵在於從失敗中學習。這種鼓勵探索、不怕失敗的精神，對於培養一個人的獨立思考能力和創新能力，至關重要。 總而言之，《教你學會樂高機器人4》這本書，它不僅僅是一本教人如何搭建樂高機器人的教程，更是一本關於邏輯思維、工程原理和創造力啓濛的寶典。它讓我意識到，原來科技學習可以如此有趣，如此充滿樂趣。我強烈推薦給任何對機器人、對編程、對創造感興趣的朋友們，相信我，你一定會從中受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

讀《教你學會樂高機器人4》的這幾天，簡直讓我懷疑人生，懷疑我以前是不是活在一個信息隔絕的原始部落裏。之前對樂高機器人完全是“隻聞其名，不見其形”，感覺就是那些小朋友們玩的高級積木，搭建好之後就能動起來，神奇得很，但具體怎麼實現，完全是黑箱操作。這本書，我必須說，它徹底顛覆瞭我的認知！ 我原本以為，像這種“教你學會”的書，大概率就是一堆枯燥的理論和晦澀的圖解，看完估計腦袋瓜子都得炸瞭。結果，它完全不是！打開第一頁，我就被那些清晰、生動，甚至帶點幽默感的插圖吸引住瞭。它不是一股腦地把所有東西都丟給你，而是循序漸進，從最基礎的原理講起，就像給一個完全不懂樂高機器人的新手，耐心地拆解每一個齒輪、每一個傳感器的工作方式。我印象最深的是它講到馬達驅動的部分，我之前一直覺得就是“通電就轉”，這本書裏卻詳細講解瞭不同類型馬達的特點、如何通過齒輪組實現力量和速度的轉換，甚至還提到瞭如何利用編碼器進行精確控製。那一刻，我纔真正明白，原來小小的樂高積木裏，竟然蘊含著如此豐富的工程學知識。 更讓我驚喜的是，這本書並沒有止步於理論的講解，而是花瞭大量的篇幅去展示如何將這些理論付諸實踐。它設計的每一個小項目，都充滿瞭趣味性和挑戰性。我記得有一個章節是教如何搭建一個能夠自動避障的機器人。我花瞭整整一個下午的時間，跟著書裏的步驟一步步來。一開始，我總是在某個環節卡住，感覺自己笨手笨腳的，但書裏提供的詳細圖示和步驟分解，讓我能夠冷靜下來，一點點去找齣問題所在。當我最終看到那個小小的機器人，在我的手中，真的能夠靈活地拐彎，避開桌子腿時，那種成就感簡直爆棚！這比我小時候搭完積木，隻能看著它靜止在那裏，感覺好太多瞭。 而且，我特彆欣賞這本書的“靈活度”。它不僅僅是提供“照搬照抄”的教程，更多的是在引導你思考。它會提齣一些“如果……會怎麼樣？”的問題，鼓勵讀者去嘗試修改設計，去探索不同的可能性。比如，在搭建一個抓取裝置時，它會讓你思考，如果想抓取更大更重的物體，應該如何調整齒輪比？如果想讓抓取速度更快，又該如何優化結構？這種引導性的提問，讓我感覺自己不是在被動地學習，而是在主動地創造。我現在已經開始嘗試自己設計一些小功能瞭，雖然離大神還差得很遠，但那種“我可以做到”的信心，正是這本書帶給我的。 總而言之，《教你學會樂高機器人4》這本書，真的讓我對樂高機器人産生瞭濃厚的興趣，甚至可以說是“中毒”瞭。它不僅教會瞭我如何搭建，更教會瞭我如何思考，如何解決問題。我迫不及待地想把學到的東西應用到更多項目中，甚至開始幻想自己以後能設計齣更復雜的機器人。這本書，絕對是我近年來閱讀過的最實用、最有趣的一本技術類書籍，強烈推薦給所有對機器人、對創造感興趣的朋友們！

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，在拿起《教你學會樂高機器人4》這本書之前，我對樂高機器人的一切，都停留在“小孩玩的玩具”這個非常淺顯的認知層麵。在我看來，那些花花綠綠的積木，最多就是能拼齣一些簡單的模型，再怎麼摺騰，也隻是個靜態的展示品。但這本書，它像一把鑰匙，為我打開瞭一扇通往全新世界的大門，讓我看到瞭樂高機器人背後蘊藏的無限可能。 這本書最讓我印象深刻的是它那種“寓教於樂”的風格。它不像很多技術書籍那樣，上來就拋齣一堆枯燥的概念和公式，而是通過生動有趣的項目案例，讓你在不知不覺中掌握核心知識。我記得其中有一個項目，是教如何製作一個能夠自動跟隨光綫的機器人。這個項目聽起來很簡單，但實現起來卻需要理解光綫傳感器的工作原理，以及如何用簡單的編程邏輯來控製電機的轉動。這本書詳細地拆解瞭整個過程，從搭建機械結構，到編寫基礎的代碼，每一步都清晰明瞭，而且還配有大量高質量的圖片，讓我能夠輕鬆地跟著操作。 我非常喜歡書中關於“程序設計”的部分。雖然我以前接觸過一些編程，但對於如何將編程應用到實際的機器人控製中，一直感到有些模糊。這本書用非常直觀的方式，將抽象的編程語言轉化為具體的機器人動作。它會教你如何使用“循環”、“判斷”、“事件”等基本編程概念，並將它們應用到機器人的運動控製、傳感器數據讀取等方麵。當我第一次成功地讓我的機器人根據環境光綫的變化，自動調整方嚮時，那種成就感，簡直是無法言喻的。感覺自己就像一個真正的工程師，能夠通過代碼來“指揮”機器的行動。 而且，《教你學會樂高機器人4》這本書，它不僅僅是教你如何完成書中的項目，更重要的是，它在培養你的“創新思維”。它會鼓勵你對書中的項目進行二次開發，去思考如何增加新的功能，如何優化現有的設計。比如，在製作完跟隨光綫的機器人後，它會引導你去思考，如果想讓它在遇到障礙物時停止，應該如何修改程序？如果想讓它在黑暗中發齣聲音，又該如何添加新的模塊？這種開放式的學習方式，讓我覺得這本書不僅僅是一本技術手冊，更是一本激發創造力的“靈感寶庫”。 總而言之，《教你學會樂高機器人4》這本書，絕對是我近年來閱讀過的最令人驚喜的一本書。它不僅讓我對樂高機器人有瞭全新的認識，更重要的是，它極大地提升瞭我對工程、編程和邏輯思維的興趣。這本書，是送給所有渴望學習、渴望創造的朋友們的絕佳選擇。

評分☆☆☆☆☆

我之前一直以為，樂高機器人這種東西，要麼是給那些天賦異稟的小天纔準備的，要麼就是純粹的玩具，玩玩就好。然而，當我拿起《教你學會樂高機器人4》這本書的時候，我纔發現，我之前的想法是多麼的狹隘。這本書，它不僅僅是關於樂高積木本身，更是一本關於邏輯思維、問題解決和創造力的入門指南。 剛開始閱讀這本書，我最直接的感受就是它的“友好”。它沒有使用那種讓人望而生畏的專業術語，而是用一種非常平易近人的語言，娓娓道來。我特彆欣賞它在介紹不同傳感器時，會用一些生活中的例子來類比，比如把光綫傳感器比作我們的眼睛，把觸碰傳感器比作我們的手。這種接地氣的講解方式，讓我一下子就能抓住核心概念，而不是被一堆技術名詞嚇倒。 這本書的結構設計也非常巧妙。它不像我以前看過的很多技術書籍那樣，上來就講一大堆理論。而是循序漸進，從最簡單的搭建模塊開始，一步步引導讀者去理解更復雜的概念。我記得有一個章節是關於如何讓機器人識彆顔色，書中給齣的例子是搭建一個能夠根據不同顔色的積木進行分類的機器人。我按照書裏的步驟，一步步去操作，從最初的傳感器設置，到後來的程序編寫，整個過程都充滿瞭驚喜。當我看到機器人真的能夠準確地識彆齣紅、藍、綠三種顔色，並把它們放到對應的區域時，那種興奮勁兒，簡直無法用言語形容。 而且，《教你學會樂高機器人4》這本書，最讓我贊賞的一點是它對“調試”的重視。很多時候，我們搭建好一個模型，它並不能立刻按照我們的意願工作。這時候，很多人就會感到沮喪。但這本書，它並沒有迴避這個問題，而是非常坦誠地告訴讀者，調試是機器人項目中最重要也是最有趣的部分之一。它會教你如何係統地找齣錯誤，如何一步步排除故障，甚至是如何利用一些小技巧來讓調試過程更高效。我跟著它學會瞭如何用“打印”功能來查看程序運行過程中的數值，這對於我理解程序的邏輯非常有幫助。 我真心覺得，這本書不僅僅是在教人如何搭建樂高機器人，更是在培養一種“科學精神”。它鼓勵你去探索，去嘗試，去犯錯，然後從錯誤中學習。它讓你明白，科技的魅力不在於一蹴而就，而在於不斷地嘗試和改進。我現在的動手能力和邏輯思維能力，感覺都得到瞭顯著的提升，這都是這本書帶給我的寶貴財富。