你如何學習NXT樂高機器人
你如何使用NXT樂高機器人?不論你是把NXT樂高機器人當成研究工具,還是應用在教育學習,買來培養個人興趣,亦或是買給孩子當益智禮物,你一定要學習『如何使用』NXT樂高機器人。
這種學習就像是任何的專業運動或職業技能,都有其技巧及方式。想想看!游泳、籃球、棒球、高爾夫球等各種運動是不是都需要教練指導?!繪畫、戲劇表演、舞蹈、鋼琴演奏、圍棋、作文等才藝,也都需要不斷地練習。古人講究『禮樂射御書數』,從以前的『拜師學徒』到現在的『專業分工』,任何項目都需要接受指導,經常觀摩學習,並且不斷練習。使用樂高機器人也是相同的。
那麼你如何學習樂高機器人呢?我發現大部分的人會採用下列幾種方式:
1. 找人指導:找老師教導
2.自己學習:尋找相關書籍文章研讀
3.共同研究:同好一起互相切磋不論那一種方式都有好處,只要你認為適合自己就好。
你如何玩NXT樂高機器人
我認為NXT樂高機器人可以分為兩個部分來說明或應用:『控制』與『機構』。
『機構』則是機器人的硬體設備,例如積木結構,感應器,馬達等。兩者相輔相成,缺一不可。利用樂高積木組裝出穩定的結構,又要兼顧機器人的功能目標,常常是許多人所面臨的挑戰。原因在於玩家必須熟悉各種積木零件,又要搭配簡單機械原理,才能做出具有巧思的結構。
『控制』就是機器人動作反應的依據,簡單的說也就是程式設計。程式設計偏重於邏輯程序的抽象思考,對於一般成年人來說比較簡單,所以樂高公司發展NXT時,特別以NI的LabVIEW為藍本,開發出NXT-G軟體,讓中小學的玩家很快上手。當然也有許多玩家開發出控制NXT的程式語言函式庫,適合習慣使用文字型語言的同好。(可以參考探奇舊文章:關於NXT樂高機器人3--程式設計)
根據我的觀察,大家玩樂高機器人的方式有下列幾種:
1.挑戰比賽項目:
最近正在舉辦的國際奧林匹克機器人大賽,或是FLL,每年都有不同的挑戰題目,根據比賽題目進行解題,充滿激烈的競爭。
2. NXT好模型:
參考別人的創作,作為自己組裝的主題。全世界的樂高玩家都很樂意分享自己的作品,包含積木結構的組裝圖及控制程式的設計內容,我們可以在網路上蒐集相關資源,分享給大家使用。目前國內外都有許多樂高機器人書籍上市,大家也可以購買書籍回家參考。
3. 自己的計畫:
觀察生活周遭事物,設定主題,用樂高機器人實行。例如做一台洗衣機,模擬市面上的按摩器等等,都是很有樂趣的創作喔!
樂高機器人:創意樂趣,隨心所欲!』書中的用意
探奇發行『NXT樂高機器人:創意樂趣,隨心所欲!』一書,就是希望帶給大家入門的基本學習方式。不僅是自修學習的參考書,也是老師教學的教案,更是家長與孩子共同學習的橋樑。
雖然依照書中文章,已經可以循序漸進地學習NXT樂高機器人,但是我認為還是有必要對這本書做一說明及導覽,讓大家更能瞭解本書編排的意義。
這本書的架構採取循序漸進的學習方式,同時也受到DNA自然科學實驗與MPM數學的影響,以螺旋式的課程安排,讓學習的內容不斷地加強複習,並且讓學員累積操作的經驗。
接下來讓我們先看看書中各個章節的編排方式:
編排學習方式與技藝成熟度
項目
| 單元主題
| 單元重點
| 單元目標
| 說明
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1
| 機器人的頭
| 認識零件
| 1. 瞭解NXT樂高機器人套件的樂高零件
2. 認識樂高電子零件
| 1. 從認識零件出發
2. NXT主機操作
3. 嘗試如何讓馬達直立的組裝方式
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2
| 線控遙控車
| 觸碰感應器
NXT Program
| 1. 瞭解觸碰感應器的使用
2. 在NXT主機撰寫程式
| 1. 介紹觸碰感應器
2. 使用NXT Program
3. 操縱線控車
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3
| 直線折返車
| 認識NXT-G
MOVE BLOCK
WAIT BLOCK
LOOP BLOCK
| 1. 懂得如何使用NXT-G
2. 學習Move, Wait, Loop等命令
| 1. 藉由前一章的NXT Program程式,導入NXT-G程式的撰寫。
2. 可以控制機器人,並觀察機器人的動作
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4
| 迷宮大賽
| 觸碰感應器應用
LOOP BLOCK
| 1. 觸碰感應器的應用
2. 熟悉調整機器人動作的方式
| 1. 將觸碰感應器裝在機器人前方,瞭解擴大感應範圍的方式。
2. 競賽激發學員學習的挑戰精神。
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5
| 機器蟑螂
| 光源感應器
| 1. 瞭解光源感應器
2. 光源感應器命令的設定
| 1. 介紹光源感應器
2. 介紹設定光源感應器的方式
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6
| 軌跡車初賽
| 單光源軌跡車
| 1. 軌跡車的原理
2. 調整機器人轉彎的動作
| 1. 說明軌跡車原理
2. 利用上一章的設定調整軌跡車。
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7
| 軌跡車複賽
| 馬達轉彎的控制
MOTOR BLOCK
| 1. 瞭解單邊馬達控制與機器人轉彎的原理
2. 瞭解Motor命令
| 1. 改善軌跡車的轉彎方式。
2. 單邊馬達的控制方法
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8
| 三分球大賽
| 第三顆馬達應用
| 1. 光源感應器的應用
2. 第三顆馬達的安裝
3. 人機配合互動,競賽的合作
| 1. 說明比賽規則的重要
2. 根據比賽規則選擇感應器使用
3. 投球手臂的設計(第三顆馬達)
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9
| 攤販車
| NXT聲音
| 1. 瞭解如何控制NXT發出聲音
2. 初步認識My Block
| 1. 說明Sound file
2. 說明Tone
3. 說明My Block的使用
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10
| 麗莎的微笑
| NXT LCD 顯示
| 1. 瞭解如何控制NXT的螢幕顯示
| 1. 介紹Display Block
2. 顯示與聲音的結合表現
3. 模擬Try Touch
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11
| 我是大聲公
| 認識聲音感應器
| 1. 瞭解聲音感應器
2. 知道Data Wire
| 1. 聲音感應器的設定
2. Data Hub與Data Wire
3. 模擬Try Sound
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12
| 寵物娃娃
| 聲音感應器應用
SWITCH BLOCK
| 1. 知道Switch Block
2. 感應器的綜合應用
| 1. 說明Switch Block
2. 同時使用聲音感應器與觸碰感應器。
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13
| 雷射槍
| 認識超音波感應器
Data Wire
| 1. 瞭解超音波感應器
2. 瞭解如何將感應器數值顯示在NXT螢幕上
| 1. 介紹超音波感應器
2. 複習Data Wire
3. 介紹Number To Text Block
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14
| 小鴨寶寶
| 超音波感應器應用
Switch Block應用
| 1. 瞭解機器人的避障功能
| 1. 利用超音波感應器讓機器人避障。
2. Switch Block的變化應用
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15
| 猜猜我是誰
| Random Block
| 1. 瞭解Random Block的功能
| 1. 介紹Random Block
2. 配合單顆馬達的控制
3. 複習NXT聲音及顯示功能
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16
| 搬家工人
| 超音波迷宮賽
| 1. 應用避障功能行進
| 1. 說明比賽規則
2. 機器人轉彎調整
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書中的前兩章並沒有使用電腦,而是讓學員專心在NXT樂高機器人本身。等到對積木比較熟悉時,再加入『電腦控制』的學習。
這本書所設計的教學方式是採取單一目標學習,所以在學習初期,從樂高積木、觸碰感應器、光源感應器、聲音感應器到超音波感應器,都是單一種感應器的學習。這樣專注在單一個感應器的學習,對於年齡比較低的學員,比較不容易混淆。而對於具備自主學習能力的讀者,也可以單獨針對各種感應器,作更專精的瞭解。
學員學習之後,可以依照單元目標進行測試,知道學員對於NXT樂高機器人套件的認識程度(也就是我所謂的技藝熟悉程度,有一點像是檢定級別,共分為一到十六級,這部分還可以有更進一步的討論。)
不論你有沒有購買NXT樂高機器人,也不論你是如何學習樂高機器人,或是把玩樂高機器人,都希望大家玩得快樂高興!正是『創意樂趣,隨心所欲!』