【www.shanpow.com--科幻作文】
篇一:[ev3编程]乐高and机器人——一个伟大的组合
欢迎来到机器人世界。不久之前，您只能在不错的科幻故事里找到机器人，现在机器人已广泛应用在多种重要工作中，如探索外空行星、调查深海火山、进行汽车装配以及完成手术。您甚至可以在商店买个扫地机器人，在您睡觉的时候让它帮您扫地！
好奇号火星探测器
（美国国家航空航天局/喷气推进实验室-加州理工授权）
概要介绍您可以用乐高MINDSTORMSEV3 套装搭建自己的机器人。实际上，您可以搭建好多机器人。下图显示了一个简单的机器人，可以用来侦查客厅。
客厅漫游者
EV3套装非常好玩。它不单单是一个玩具，中学教师可以用它教授科学和工程知识。乐高集团有个叫做乐高教育的部门，该部门专门为教师在教室里使用乐高产品提供各种资源。
在诸如FIRST LEGO League (FLL)、世界机器人奥林匹克竞赛和机器人青少年世界杯之类的教育竞赛中，世界各地的学生都会用MINDSTORMS套装来搭建机器人解决比赛中的挑战项目。
EV3 套装有两个版本：家庭版和教育版。在商店里出售的乐高31313家庭版套装是针对普通公众的，乐高教育出售的乐高45544教育版套装是针对学校、教育部门以及 FLL团队的。这两个版本中的乐高零件和传感器稍有不同。另外，教育版在软件上有一些额外的功能，可以使用EV3 进行科学实验。
31313家庭版
45544+45560教育版套装
EV3是乐高MINDSTORMS的第三代产品。前一版本NXT的许多零件也能用在EV3上。
乐高MINDSTORMS EV3套装EV3 套装包括用来搭建机器人的乐高零件、 EV3 程序块、 三个电机、 几个传感器和一份告诉您怎么下载EV3软件的说明。就像我们之前说过的，不同的EV3版本包含不同的零件和传感器。
搭建零件包括乐高科技系列中的齿轮、轴、销和梁。
梁和销
这些零件坚固又轻便，互相连接就可以拼出复杂的可移动部件，非常适合用于搭建机器人。您还可以用其他科技系列、生化战士系列和其他乐高玩具系列的零件来增强自己的机器人作品。
EV3智能程序块（一般简称为"EV3"或"程序块"） 是机器人的大脑。事实上，EV3是一个可编程的小型计算机，能让作品动起来。虽然没有全尺寸的显示器和键盘，它还是具有一个小屏幕和一组按钮，可以连接电机和传感器。您可以直接使用自带的编程功能给EV3编写程序，也可以用Windows 或 OS X 系统上EV3 软件编写程序，然后下载到 EV3上。程序运行的时候，EV3会根据程序中的指令从传感器收集数据，或者控制电机转动。
使用EV3 电机，您可以把普通的乐高模型变成能移动的机器人。您很容易就能用两个大型电机拼出轮式或者履带式机器人，也可以用这些大型电机或者另一个稍小的电机拼装出机械臂、起重机、弹射器和其他什么东西。很多机器人用两个大型电机来实现移动，用第三个干些其他事情，不过也有些机器人根本就不移动，那三个电机是用来完成其他的功能的。
EV3传感器可以让机器人根据您的命令对所处的环境做出反应。EV3传感器包括超声波、红外、触动、颜色、陀螺仪传感器和电机旋转传感器。旋转传感器内置于每个 EV3 电机中；其他传感器是独立的。
教育版套装中的EV3和传感器
家庭版套装中有触动传感器、颜色传感器、红外传感器和遥控器，教育版套装中有两个触动传感器、颜色传感器、超声波传感器和陀螺仪。这就是说，您要么有个超声波传感器，要么有个红外传感器，这两个都可以用来测距。因此，选用不同套装的用户可以将二者进行互换使用。
家庭版套装中特有的传感器（红外和信标）
乐高集团也生产温度传感器（单独出售）。另外，其它公司也会生产其他 EV3传感器，如HiTechnic、 Vernier、Dexter Industrie和 mindsensors.com的产品，包括指南针传感器，加速度传感器及气压传感器。
说到这里，您可能已经知道您需要什么样类型的套装了，即便所谓地买错了套装，您大可不必懊恼，最多，根据自己的需求，再额外购买相应的传感器就可以了。
EV3编程环境启动MINDSTORMSEV3 软件，首先出现的是“大厅”界面。
家庭版大厅
教育版大厅
家庭和教育版本的大厅界面虽然有所不同，但是用法类似。在大厅里，您可以创建或打开一个项目、访问用户指南和帮助文件，查看机器人的搭建步骤说明。
看到这里，不少人会发现家庭版、教育版的软件好像不同，其实深入对比，不难发现，教育版立足于教学（安装时，还可以根据用户的身份选择教师或者学生），除了含有几个项目外，还内置了一个视频教程（Robot Educator）。
而家庭版以趣味性为主，仅仅含有不同于教育版的其它几个项目。
家庭版中的几个项目
虽然如此，表面上看起来，似乎教育版比家庭版更具有魅力，但由于乐高本身的无穷的拓展性，众多玩家和工程师们用这些基础套装做出了很多非常有趣的项目，如官方提供了仅使用家庭版做出的额外12个有趣的搭建项目（http://www.lego.com/zh-cn/mindstorms/build-a-robot）以及众所周知的魔方机器人Mindcub3r（Mindcuber.com）。（PS： 笔者就是冲着魔方机器人开始了解并学习乐高机器人的。）
高级用户的选择EV3官方提供给用户的是图形化软件，适合孩子们以及零起点的用户，如果您本身就是程序员，你肯定对这个官方提供的软件不屑一顾，当你知道Microsoft、Google、NationalInstruments这样的公司都为乐高提供专门的技术服务时，您会怎么想？相信不管您用什么类型的语言，以下都会有您的选择。
1LeJos
http://www.lejos.org/
这个替代固件可以运行Java虚拟机，你可以用Java编程语言来编写程序。因此，它具有高级的编程功能，是提供给专业人士使用的。
LeJos项目大约开始于1999年，拥有丰富的资源，如它提供了示例代码。正是因为这一点，再加上它与乐高机器人的联系如此紧密，因此LeJos经常被用来教工科学生学习编程。
2RobotC
http://robotc.net
RobotC用C语言编程环境替换固件。这是一个非常不错的高级语言，适合教授那些年龄稍大、对于头脑风暴很熟悉的孩子。使用RobotC需要付费，这使得一部分人放弃使用它，但它的目标是高中机器人竞赛的高性能领域，参与者需要一个完美、先进的平台，自然愿意支付费用得到它。
Robotc的制作者很聪明地提供了VEX控制模块和头脑风暴的固件版本，让用户可以获得两类教育机器人。然而这套软件仅适用于基于Windows的个人电脑，因此Mac和Linux用户只能在模拟器中使用。
3Monobrickhttp://www.monobrick.dk/software/ev3firmware/
这是一个EV3程序块的替代固件，Monobrick使用了Mono，这是一个致力于开创.NET在Linux上使用的开源工程。你可以使用C#、F#和IronPython进行编程，它与其它的替代固件不同，你可以使用SD卡立刻启动Monobrick。编译器可用于Windows、Mac和Linux。
4ev3dev
http://ev3dev.org
许多可替代操作系统和固件替换都是用一个新的系统来擦除程序块并替换它的软件。ev3dev采取了不同的策略。你将软件放在SD卡上，并在程序块的ARM9处理器上运行DebianLinux操作系统。使用开源的操作系统Linux，头脑风暴黑客们可以访问各种各样的脚本语言、硬件选项等等。
5LabVIEW
http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/zhs/nid/212785
NI美商国家仪器(Nasdaq：NATI)LabVIEW系统设计软件也可用来透过LabVIEW LEGOMINDSTORMS Module提供支持EV3，可帮助学生、工程师、爱好者设计程序，以便衔接并控制EV3积木。LabVIEW具有直觉式的图形化程序设计功能，还可连接数千种传感器、装置和系统，无论使用者的经验为何，都可以立即开始设计复杂、强大的机器人专案，所以此平台堪称科学、技术、工程、数学(STEM)教育的理想平台。
官方EV3-G软件关于界面
此外，EV3官方产品一直均采用软件NI建置，并且以LabVIEW为基础。塔夫斯大学的ChrisRogers教授与乐高集团及NI携手合作，开发出ROBOLAB（乐高机器人的第一代产品RCX的官方编程工具），之后这种语言成为NXT-G(第二代官方编程工具)和LabVIEWfor LEGO MINDSTORMS的基础。Rogers补充道，“我把LabVIEWfor LEGO MINDSTORMS Module用来启发机器人课程的学生，藉此让他们探索乐高世界，他们可以迅速累积成就感，接著进入更进阶的领域，例如 Linux 微处理器、FPGA，甚至是机器人操作系统。我们和中学生合作，协助他们开发复杂的程序码，比如说PID控制器，以及如何运用不同架构以培养平行概念。”
附: EV3技术参数
处理器：ARM 9处理器 300MHz 基于Linux操作系统。
输入端口：4个输入端口，1000/s的采样率。
输出端口：4个
存储：内置16MB的ROM和64MB的RAM。支持最高32GBmini SD卡拓展
按键：可发出三种颜色的六个按钮。并且通过颜色表明活动状态。
屏幕：分辨率178*128像素，能更好的查看详细图形和传感器数据。
拓展：通过EV3左侧的标准USB（EV3有两个USB一个是mini USB用于程序下载，一个标准USB用于拓展）可连接外部Wi-Fi、蓝牙适配器等外置设备。
通讯：可使用USB2.0、Wi-Fi通讯、蓝牙；
电池：可使用六节AA电池，或者原装2050毫安时的锂电池。
更多关于EV3介绍，请见官网介绍：http://www.lego.com/zh-cn/mindstorms
或中文乐高论坛：http://bbs.cmnxt.com
声明：部分内容节选自以下以及未来即将出版爱上乐高系列书籍。
欢迎购买由中文乐高论坛翻译团队为大家奉献的，由人民邮电出版社即将出版的爱上乐高系列丛书之编程系列：
《乐高机器人EV3程序设计艺术》
http://item.jd.com/10343177073.html
《乐高机器人EV3创意实验室》
http://item.jd.com/10348385072.html
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2016 HelloWorld少儿编程夏令营即将起航，让我们带你和不一样的卡梅拉一起过一个不一样的暑假！
篇二:[ev3编程]《乐高EV3机器人搭建与编程》
如果你正在寻找不需要焊接电线或学习高深的编程语言就能够一窥机器人奥妙的方法，那么LEGO MINDSTORMS EV3正是你要找的。你可以通过LEGO连接部件和图形界面来搭建机器人并为其编程。当你准备好接受新挑战的时候，你还可以破解操作系统并使用更高级的编程语言，如Java。你还可以把几个EV3机器人连接起来，让它们具有更强的计算能力或者让它们互相之间实现无线通信。
2016年4月，在中国上海将有一个专为少儿和亲子开放的乐高室内游乐园开园，这一消息迅速被国内各大媒体传播开来。那么，乐高是一个做游乐园的公司么？显然不是。乐高公司始创于丹麦，80余年的发展历史使它成为了全球十大玩具品牌之一。他们的产品既有易于6岁以下儿童抓握和组装的得宝积木，也有适合7岁以上儿童的以各种主题为卖点的标准积木。除此之外，各种可以通过齿轮、杠杆、滑轮等零件组装而成的复杂机器人，也深受10岁以上青少年的喜爱，并且激发了他们学习物理、结构、力学的兴趣。
但即使是乐高这样一个全球十强的玩具公司，也曾有面临危机的时候。 1998年，乐高集团自锁积木的专利已到期，大量兼容乐高的积木品牌纷纷出现，长期保持的垄断地位很快就要被打破。于是在2004年，正努力改善公司产品的乐高邀请了世界上最有创意的一群玩家，依托于他们的天赋，乐高公司开发出了盈利空间很大的头脑风暴机器人套装产品—MINDSTORMS NXT。由此乐高进入了机器人时代。
这本书围绕家庭版和教育版的乐高MINDSTORMS EV3进行讲解，从零开始由浅入深地为读者介绍了众多知识。既帮助从未接触过乐高产品的用户了解了乐高家族各个系列的产品，又对比了乐高MINDSTORMS EV3与上一代产品MINDSTORMS NXT的区别。书中的每一章都根据乐高官方提供的搭建方案进行讲解，帮助读者完成家庭版MINDSTORMS EV3或教育版MINDSTORMS EV3的搭建、编程及改造。本书涵盖了众多非常酷炫的机器人搭建方案，例如地板清洁机器人、可分辨扑克牌颜色的机器人等。书的最后还介绍了更多高级的编程方式以及MINDSTORMS EV3的扩展玩法。
本书旨在给你作入门指导。书中的所有项目都适合各年龄段的新玩家，无论是在教室集体操作还是独立搭建。本书尽可能地既告诉大家操作步骤，又解释这样做的原因。仔细阅读本书， 拆解项目，并改善它们。努力去做，别再抱怨说，你的地板清洁机器人不能发邮件告诉你地板已经清理完毕，或者不能爬楼梯。
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。
第四章搭建第一个机器人图片赏折
如果大家没看购，想阅读搭建第一个机器人的样章，可以在下方评论，需求多的话，博主考虑加在文中。
篇三:[ev3编程]【iOS与EV3混合机器人编程系列之一】iOS要干嘛？EV3可以更酷！
乐高Mindstorm EV3智能机器人（以下简称EV3）
自从在2013年的CES（Consumer Electronics Show美国消费电子展）上展出之后，
就吸引了全球广大机器人爱好者的眼球！
EV3相比其上一代机器人NXT最大的提升就在于其硬件上。
除了更强大的ARM处理器，并加载了Linux操作系统之外，
EV3还配备了蓝牙，支持外接USB，外接WiFi。
因为有了这么多的硬件提升，EV3最酷的特性在于
EV3支持iOS设备！！！
这使得我们可以使用iOS设备比如iPhone来控制EV3！
乐高官方推出了iOS上的控制App Commander，如下图所示：
我们可以用Commander通过蓝牙来控制EV3家庭版搭建的各种形态的机器人！
用iPhone就可以控制一个机器人，对每一个机器人爱好者来说，都是让人兴奋不已的事！
然而，官方的App Commander有它自己的局限性！那就是它只能对EV3机器人做极其简单的控制，最主要的就是控制机器人上电机的转动，我们没办法加上任何的控制逻辑。
可以说，Commander只是让iOS设备变成一个EV3遥控器而已！
作为机器人爱好者，这如何能让我们满足呢？
iPhone，iPad，作为目前世界上极先进的手机与平板，难道就只能做一个遥控器吗？
答案必须是No！
我们要将iOS和EV3完美地结合起来，然后做出远远超出目前EV3机器人所能做的事！
在前面，我们已经提到EV3最吸引人的地方就是可以连接iOS设备，可以使用iOS设备来控制EV3机器人！
但官方App的局限性使得我们只能把iOS设备当做一个机器人遥控器，这不是我们想看到的。
我们希望iOS结合EV3可以使机器人变得更酷！
那么，问题就出现了：我们应该如何把iOS和EV3结合起来呢？
==iOS设备与EV3 大对比==
从上面的表格对比中我们可以看到 除了EV3支持很多iPhone不具备的传感器之外，在其他方面，EV3完全和iPhone5S不是在一个数量级！以此同时，iPhone上拥有的传感器EV3也不具备！显然，一般大家不会把EV3机器人和iPhone手机相提并论，毕竟两者完全不是同一个概念的产品！但是，如果只是从技术层面的角度来看，EV3的硬件配置真的非常低，完全落后于时代！虽然很多机器人爱好者看到EV3相对于NXT还只是单片机的水准感觉已经提升了好多！
看了上面的对比，大家是不是会萌生一个想法：
如果EV3机器人把iPhone的硬件全部吸收进去，那么这机器人将会多么强大！
是的，没错！所以对于机器人方面的创业者来说，这里有两个不错的idea值得参考：
1、设计出一套拥有iPhone性能，并且除了基本的EV3传感器还拥有iPhone上的所有传感器的机器人套件！
2、利用iPhone设计一个EV3扩展硬件使得EV3的传感器都能通过这个硬件直接连接到iPhone，这样就不用EV3的控制块，直接用iPhone进行控制！
但是目前我们还没有看到这样的产品，那我们能怎么做呢？
通过无线通讯将iOS和EV3连接起来！并且用iOS来控制EV3！
==iOS和EV3的结合==
我们一项一项的来分析iOS和EV3的结合方式：
1）编程与控制方式
我们在EV3上只能使用图形化语言来进行编程，这对于广大从未接触过编程的小伙伴们而言当然是不错的选择。但是，当我们已经熟悉了图形化语言，对编程也有一定的了解之后，我们就会发现图形化语言的弊端，那就是哪怕是编写稍微复杂一点的程序，用图形化语言编写看起来都会昏乱不堪。大家只要看一下EV3家庭版的Gyro Boy的图形化程序就会深有体会了。
编写麻烦，又不易看懂使得图形化语言的编程限制了EV3机器人控制程序的编写。因此，如果我们想用EV3机器人来做点更酷的事，我们就必须考虑用一般的文字语言来进行编程。
在WWDC2014上，苹果公司推出了全新的编程语言Swift，简洁现代的语言风格使得为iOS和Mac编写程序变得更加容易。而Objective C语言，作为一直以来的iOS开发语言，也仍然可以使用，Swift语言与Objective C语言完全无缝连接。
那么，我们是不是可以考虑把本来放在EV3控制块的图形化程序移动到iOS设备上，然后用iOS来控制EV3机器人？
1）在正常的情况，我们通过计算机上的EV3软件来编写图形化语言程序，然后编写完后将程序写入到EV3控制块上运行。EV3控制块根据程序输出控制到EV3各个端口上连接的传感器，实现整个程序的运行！
2）加入iOS设备后，我们在计算机上用Swift或Objective C语言来编写控制EV3机器人的程序，编写完后在iOS设备上运行！运行后，iOS设备先通过WiFi或蓝牙连接EV3控制块，然后iOS设备根据程序输出控制指令到EV3控制块，EV3控制块根据接收到的iOS设备的控制指令输出控制到EV3各个端口上连接的传感器，并且EV3控制块实时将传感器的数据传输给iOS设备从而在iOS设备上的程序可以获取传感器数据进行有效的程序运行。
总的来说，我们要用iOS设备来替代EV3控制块，使得EV3控制块的作用仅仅用于数据交换和输出控制的中转站！在这里我们先不谈具体的实现方式，这将在未来的篇章中介绍。
2）硬件的使用
从上面的对比中我们也看到了，iOS设备上有很不错的硬件。我们应该考虑将iOS设备上的硬件也应用在EV3机器人上。这里其实我们有两种使用iOS设备的方式：
（1）iOS设备在我们的手上，iOS设备既是EV3机器人的大脑，也是EV3机器人的控制器。
（2）iOS设备直接绑在EV3机器人上，iOS设备上的硬件与EV3上的传感器一起协同工作，我们可以考虑再加一个iOS设备放在手上作为控制器。
EV3上的传感器使用在这里就不谈了，我们来看看iOS设备上的硬件能怎么用？
==iOS设备的硬件使用==
iOS设备上可以和EV3结合的硬件可以分成以下几类：
1）摄像头
2）运动传感器（包含三轴陀螺仪传感器，三轴加速度传感器）
3）GPS和指南针传感器
4）语音识别
5）多点触控Retina屏幕
6）WiFi与蓝牙通讯模块
对于WiFi与蓝牙通讯模块，其作用就是连接EV3实现数据通讯，在此暂且不谈。而其他类别的硬件则在EV3机器人上大有用武之地。
1）摄像头
EV3机器人瞬间多了一只眼睛！
最基本的玩法就是将iPhone绑在EV3机器人上，然后让iPhone上的摄像头实时拍摄视频并传输到另一台手持iOS设备，这样我们就可以远距离观看EV3机器人看到的影像！是不是很酷呢？
高级点的玩法那就是进行图像识别。EV3机器人有了摄像头就能通过编程实现图像识别从而利用识别的结果来进行特别的行为。比如自动行走，将EV3机器人变成一辆无人驾驶汽车，自动躲避障碍，自动识别路线行走，无需人的干预！如果做得到这一点，那这EV3机器人就太强大了是不是呢？
2）运动传感器
有了运动传感器，我们可以有两种使用方法：
（1）在EV3机器人上。EV3教育版配备有陀螺仪传感器，但只是单轴的，也就是说只能检测一个方向上的旋转情况。而iOS设备上的陀螺仪和加速度传感器都是三轴的，这意味着可以检测空间X,Y,Z三个方向的运动情况。将iPhone与EV3绑定，使用iPhone上的运动传感器，将大大增强EV3机器人的性能。比如EV3家庭版的Gyro Boy模型，如果加上运动传感器，我们不但能够检测Gyro Boy前后俯仰，还能检测Gyro Boy在移动过程中是上坡还是下坡，是左转还是右转，具体转动多少角度，我们都可以轻松知道。根据运动传感器的数据，结合伺服电机的数据，我们甚至可以计算出整个EV3机器人的运动轨迹，然后直接显示在我们手持设备的屏幕上。这又使得EV3机器人提升了一个层次。
2）作为手持控制器。利用运动传感器，我们可以将手中的iPhone变成一个体感控制器。因为根据运动传感器的数据，我们就可以知道iPhone的具体姿态，从而根据姿态输出具体的控制量。我们还是举例子说明。比如我们搭建了一个EV3机械臂，那么在此之前我们能怎么控制它呢？EV3的官方例子只能让机械臂自己动，但这不是我们想要看到的效果！有了iPhone，我们就有更酷的玩法了：我们用iPhone体感控制EV3机械臂，iPhone在我们手中旋转，EV3机械臂就跟着旋转，iPhone在我们手中往下转动，EV3机械臂就往下转动。。。这将是我们最后挑战的项目之一，将在后面的篇章中详细讲述实现的方法。
3）GPS和指南针传感器
有了GPS和指南针传感器，我们对EV3机器人的控制将变得更加得心应手。因为我们连EV3机器人在哪里都一清二楚了。结合摄像头，结合运动传感器，甚至结合网络，我们可以实现对EV3机器人的超远程控制，我们不需要看到机器人本身就能通过网络传输控制它，这让EV3机器人变成了真正意义上的机器人！我们把EV3打造成机器人Walle如何？
4）语音识别
想不想用iPhone通过语音识别来控制EV3机器人呢？我们将可以做到。
（加点Siri介绍）
iPhone自带的Siri正在慢慢开放，在未来的iOS版本中，我们或许可以直接使用Siri来控制EV3机器人。
那么，即使Siri暂时不开放我们无法使用，我们还可以使用科大讯飞的语音识别技术！通过在iOS应用中嵌入科大讯飞的语音识别SDK，我们就能够在应用中识别语音然后根据语音识别的内容来进行判断，从而输出控制！
5）多点触控屏幕
不想使用EV3控制块上丑陋的黑白点阵屏幕，那我们直接用iPhone的Retina屏替换掉算了。在iPhone上查看EV3连接的每一个传感器的信息显然更方面，我们当然也可以在iPhone上测试每个传感器的工作情况，甚至做好数据记录。
大家可以看到，有了iOS设备，简直就是给EV3机器人添加了几根强劲的翅膀，可以使EV3机器人站得更高，创造出以前难以想象的EV3机器人。
或许很多小伙伴们会有这样的疑虑：如此强大的EV3机器人，我们能做出来吗？
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