(請參考探奇文章：LEGO SPIKE Prime 大中華區發表會 - 中國上海 世博會博物館 2019.4.8)
不知道SPIKE的讀友，大家也可以參考探奇文章：樂高教育發表2019新產品 LEGO® Education SPIKE™ Prime Set 先有個簡單概念。
新品發表已經多天，樂高教育官方也在世界各地舉辦多場發表會，網路社群陸續有許多消息釋出，雖然產品要到2019年8月才正式發售(據說又推遲到10月)，下面我將針對SPIKE的技術做比較深入的討論。
LEGO SPIKE Prime 的包裝
SPIKE的外盒是黃色，裡面有兩個整理盤，附上貼紙方便辨識收納。
就是下圖這些零件，528個積木零件，定價329.95美金，目標是6-8年級的中學生，每盒由兩位學生共同合作完成課程。
除了SPIKE Prime Set 套件，同時也推出Expansion Set (#45680)，有603個零件，令人驚喜的是，樂高教育過往的各種擴充包只有純積木零件，這次的SPIKE Prime Expansion Set包含一顆顏色感應器及一顆大馬達，真是非常超值(殺肉良品^^)，這也表明了你就是要同時購買擴充包才會更划算！
SPIKE擴充包的詳細零件列表(超多零件)，樂高教育表明這個擴充零件包是為了目前樂高教育官方四大課程設計中的競賽類別教案。(當然也可以聯想為WRO，FLL使用的擴充包^^)
SPIKE的主機Smart Hub
事實上這個主機的名稱是LEGO® Technic™ Large Hub (編號 45601)，
(將來會不會有Technic Small Hub呢？我想可以交由LEGO 推出成為新的Powered Up家族一員)
新聞稿中提到這台主機的處理器規格是100MHz M4 320 KB RAM 1M FLASH processor，我還不清楚其中的M4是甚麼意思(ARM Cortex M4嗎？)。
先從外觀做個說明，有6個連接埠(A-F)，採用的是LPF2(LEGO Power Function 2)的插座標準，不分輸出輸入使用，可以自動偵測感應器或馬達種類。其中EF ports為高速連接埠，
有一顆大大的圓形按鈕，旁邊有左右兩個移動按鍵，總共三鍵的操作介面。
(介於WeDo 1顆 與 EV3 6顆之間)
(介於WeDo 1顆 與 EV3 6顆之間)
正面有5x5，總共25顆的白光LED，可以分別獨立控制亮滅，還有10段的亮度變化。形成簡易的"螢幕"，作為SPIKE與外界的互動介面。
(果然是介於WeDo無螢幕與EV3有螢幕之間)
(果然是介於WeDo無螢幕與EV3有螢幕之間)
內建單聲道喇叭，音質為12 bit 16 KHz。
(比WeDo及Boost好多了)
(比WeDo及Boost好多了)
內建六軸陀螺儀，三軸陀螺儀，三軸加速度計，可以偵測機器人各種體態及姿勢。
(節省一個Port，只能隨主機偵測)
(節省一個Port，只能隨主機偵測)
藍牙分別支援BTC及BLE
(但是規格書又寫道，連線及檔案聲音等無線傳輸只支持BTC，所以就是採用一般藍牙通訊規範嗎？)，
最多可以連接4個藍牙裝置
(將來一定可以多機協作)。
(但是規格書又寫道，連線及檔案聲音等無線傳輸只支持BTC，所以就是採用一般藍牙通訊規範嗎？)，
最多可以連接4個藍牙裝置
(將來一定可以多機協作)。
電源供應採用鋰電池，可以直接徒手安裝拔除。
(如同EV3不需要使用螺絲起子，WeDo或Boost都需要螺絲起子)，
以Micro USB接頭充電，有燈號顯示充電狀態。鋰電池電量未知，推測應該是7.2V。
(使用Micro USB接頭，所以不需要特殊規格充電器，家裡隨便都有的手機充電器、充電線就能使用，加上貼片應該也能無線充電)
主機內建 Embedded MicroPython operating system，方便進階使用或支援第三方設備。
(可以讓大家直接使用MicroPython亂入修改)
感想：
雖然只有六個連接埠，但是不分輸出入，可以充分調配運用。
內建陀螺儀更為有用，雖然沒有螢幕，不過很多其他機器人也不需要螢幕。
定價247.95美元，占比很高，不如再買一盒SPIKE較為划算。
(如同EV3不需要使用螺絲起子，WeDo或Boost都需要螺絲起子)，
以Micro USB接頭充電，有燈號顯示充電狀態。鋰電池電量未知，推測應該是7.2V。
(使用Micro USB接頭，所以不需要特殊規格充電器，家裡隨便都有的手機充電器、充電線就能使用，加上貼片應該也能無線充電)
主機內建 Embedded MicroPython operating system，方便進階使用或支援第三方設備。
(可以讓大家直接使用MicroPython亂入修改)
感想：
雖然只有六個連接埠，但是不分輸出入，可以充分調配運用。
內建陀螺儀更為有用，雖然沒有螢幕，不過很多其他機器人也不需要螢幕。
定價247.95美元，占比很高，不如再買一盒SPIKE較為划算。
可以回到絕對原點的SPIKE伺服馬達
這次的馬達是LEGO® Technic™ Large Angular Motor(#45602)，定價34.95美金
內建角度感應器 Rotation Sensor，能夠偵測旋轉角度變化，解析度為1度，精度為+/-3度(因為齒輪齒隙的緣故)，反應時間0.01秒(更新頻率 100Hz)。
馬達電源供應範圍為5V-9V，平均轉速175 RPM +/-15%，Stall扭力值25Ncm低於EV3大馬達。若是需要爬坡或投石可能比較吃力。
重點在於這顆馬達新增「絕對角度」功能，馬達上面有黑色原點記號，這點在機器人定位上增色不少，不過還是需要觀察軟體的支援程度。
不論大型或中型馬達，都是一邊才有轉盤(十字孔及四個圓孔)，另外一邊只有十字孔位。
至於中型馬達Technic™ Medium Angular Motor，平均轉速185 RPM +/-15%，Stall扭力值18Ncm略高於EV3中馬達。
(規格書說明是在7.2V所做的測試，還是有一點差異，我只是做出推測。比較基準的文章連結：LEGO® 9V Technic Motors compared characteristics)
多段壓力變化感測的壓力感應器
具備觸碰(Touch)，點擊(Tap)，壓力偵測(Force sensing)以及力量濾波(Force-fi lter sensing)四種功能。
觸碰功能就是一般的壓下與否的二元判斷。
點擊功能包含單次點擊，快速點擊(滑鼠按鍵的操作)，還有壓住不放等狀態判別。
壓力偵測則是有多段壓力變化，在2.5-10牛頓之間，解析度為0.1牛頓。
(可以用在機器人握雞蛋嗎？)
力量濾波：就是瞬間最大壓力記錄。
(可以測量小型物體掉下的衝擊力道嗎？)
結論：真是有太多種變化應用啊！
更強大的顏色感應器
同樣具備顏色辨識功能(有RGB，HSV及樂高顏色)，較好的表面偵測距離為16mm(1.6公分)，可以偵測的顏色包含
- No object
- White
- Blue
- Black
- Green
- Yellow
- Red
- Medium azur
- Bright reddish violet
還有反射光(Reflected Light，0-100%)與環境光(Ambient Light， 0-100%)的偵測模式。
最後就是發出亮光的功能，色溫4000K的白光，感應器裡面包含了三色LED，可以分別控制紅藍綠的亮度(0%-100%)。
結論：能夠辨識好多種顏色，特別是鮮艷色彩的積木，希望顏色感應器的誤判率也能降低許多。
神秘的超音波感應器
Technic™ Distance Sensor ，也就是你我熟知的超音波感應器(Ultrasonic Sensor)，
一般有效量測距離為5-200公分，解析度是0.1公分，精度為+/-2公分
快速量測有效距離為5-30公分，解析度是0.1公分，精度為+/-1.5公分
(什麼是快速量測Fast Distance sensing，到底有多快速，還需要更多資訊)
量測時的超音波擴散角度為+/-35度。
這顆距離感應器還有四段白光LED燈，上方及下方各兩段可以獨立控制，亮度0~100%。
(這樣就能作為超音波偵測的變化結果顯示，或是超音波量測的提示信號)
為何說這顆感應器是神祕的呢？
因為她還有一個特異功能，就是鬆開兩顆螺絲，將超音波分離後，會有一個8孔腳位快速插座，可以相容於其他第三方感應器或連接電路板。
(就是可以自行擴充不同的感應器，與其他主控板連接，這真是玩家的大好福音！)
結論：期待這顆精度能力大幅提升，有能擴充的超音波感應器！
一般有效量測距離為5-200公分，解析度是0.1公分，精度為+/-2公分
快速量測有效距離為5-30公分，解析度是0.1公分，精度為+/-1.5公分
(什麼是快速量測Fast Distance sensing，到底有多快速，還需要更多資訊)
量測時的超音波擴散角度為+/-35度。
這顆距離感應器還有四段白光LED燈，上方及下方各兩段可以獨立控制，亮度0~100%。
(這樣就能作為超音波偵測的變化結果顯示，或是超音波量測的提示信號)
為何說這顆感應器是神祕的呢？
因為她還有一個特異功能，就是鬆開兩顆螺絲，將超音波分離後，會有一個8孔腳位快速插座，可以相容於其他第三方感應器或連接電路板。
(就是可以自行擴充不同的感應器，與其他主控板連接，這真是玩家的大好福音！)
結論：期待這顆精度能力大幅提升，有能擴充的超音波感應器！
全新的特殊積木零件
這是樂高教育官方的SPIKE新產品硬體介紹影片
除了上述的電子零件，積木零件也有許多新創意，
這次Spike套件混合了傳統的顆粒積木(System Bruck)，以及Technic的無顆粒積木(Technic beam, Studless)。增加「結構組合的強健性」，並且加強「外觀修飾的容易度」。真是多樣變化！
(容易上手方便組裝正是SPIKE主推的重點)
Spike套件有10多種新積木零件
1. 新的Technic框架(Frame)：7x11, 11x15
2. 新的Technic底版：11x19的圓洞底板
3. 2x4積木加上十字孔：一般2x4傳統樂高積木加上十字孔，方便結合十字軸。
4. 電線夾積木：整理電子零件的電線。不再彎折變形，大大降低電線受損的機率。
5. 新的塑膠球輪：不會生鏽，應該也比較不卡
6. 3x3多圓孔轉接積木：Technic, Pin Connector Block, Liftarm 1 x 3 x 3 (#39793)
7. 28齒厚片齒輪(Double bevel gear)的組合測試影片(Antons Mindstorms Hacks)
8. 大小新輪胎：顏色鮮艷(輪胎皮顏色就是神奇的淺藍色Medium azur)，一體成形無法分離的薄型輪胎皮，是實心胎的做法，比較不會有空心胎軟軟的偏差。
請參考國外大神 SPIKE新積木零件介紹影片(Antons Mindstorms Hacks)
結論：好多新積木，色彩鮮豔，方便組裝，容易裝飾！呈現出STEAM教育的Art風格。
Scratch 3.0 的程式設計與控制
(現場光線反光問題加上我個人偷懶，沒拍到幾張相關照片)
大家已經知道這次樂高教育直接修改Scratch 3.0，成為Spike套件的操控程式。除了直接與MIT接軌，還能搭上STEAM教育中最為熱門的程式設計工具Scratch的順風車，樂高教育可說是充滿心機。一旦使用學生熟悉的程式語言工具，Spike當然就成為老師學生的最愛，不需要煩惱如何因應同時處理「程式控制」與「組裝建構」的問題。
大量完整且符合標準課程教育目標的教案也都已經安裝在App軟體中，老師不用煩惱備課問題，學生能夠有自信地學習，完成各項任務目標。這樣才是符合STEAM教育的好教材。
將來還會開放撰寫MicroPython控制Spike的功能，高階應用也不成問題。
結論：採用Scratch真是大小通吃，老少咸宜啊！
期待八月正式販售
雖然手邊沒有樣品，但是透過這次上海行，實際接觸LEGO Spike Prime 套件，加上蒐集網路各方資訊，拼湊出這篇技術性的報導，相信Spike的確是一套好教具。
(售價的確需要考量，不過別忘了樂高的可塑性、擴充性及耐用性，這些都是超值划算的！)
歡迎大家提供意見與留言討論，感謝！
https://www.brothers-brick.com/2019/04/14/hands-on-with-lego-spike-prime-at-moscow-international-education-fair-2019-news/
https://www.eurobricks.com/forum/index.php?/forums/topic/162288-powered-up-a-tear-down/&page=16
https://www.brothers-brick.com/2019/04/14/hands-on-with-lego-spike-prime-at-moscow-international-education-fair-2019-news/
https://www.eurobricks.com/forum/index.php?/forums/topic/162288-powered-up-a-tear-down/&page=16
沒有留言:
張貼留言
探奇歡迎大家留言討論！謝謝分享你的意見。