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2015 makeblock入門1 5_v1 [探奇工作室]

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mBlock + MakeBlock Starter Kit

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2015 makeblock入門1 5_v1 [探奇工作室]

  1. 1. 探奇Arduino 機器人實驗室 1 TOUCH Arduino 目次 □ 目次………………………………………1 □ 我可以學到………………………………2 □ 實驗室注意事項…………………………3 □ 1.布拉客(mBlock) …………………4 □ 2.小貓團團轉(軟體安裝) …………6 □ 3.我的大腦(基本組裝) ……………12 □ 4.歡迎光臨 ……………………………14 □ 5.我的身體(機器車組裝) …………21 □ 6.自由向前行 …………………………26 □ 7.智慧避障車 …………………………29 □ 8.進階智慧車 …………………………31 MakeBlock 實驗課程 探奇自然科學工作室 邱信仁老師 阮美淑老師 編著 探奇Arduino 機器人實驗室
  2. 2. 探奇Arduino 機器人實驗室 歡迎加入 實驗室 有你的加入,大家可以一起進行實驗: 我可以學習到這些很棒的事: □ 1. 物理科學知識 □ 2. 問題發現及解決問題 □ 3. 實驗探索 □ 4. 觀察學習 □ 5. 團隊合作及協調能力 □ 6. 其他: MakeBlock 實驗課程 探奇Arduino 機器人實驗室 2 TOUCH Arduino
  3. 3. 探奇Arduino 機器人實驗室 3 TOUCH NXT 實驗室注意事項 歡迎來到實驗室,請遵守下列事項: 已經瞭解的請打勾: □ 1. 我會注意安全! □ 2. 我會愛惜教具! □ 3. 我會舉手發言! □ 4. 我會和同學合作! □ 5. 我還會 MakeBlock 實驗課程 探奇Arduino 機器人實驗室
  4. 4. 探奇Arduino 機器人實驗室 單元目標 1. 談一談Arduino 2. 創客工場 MakeBlock 第一部份:談一談Arduino 布拉客 我是: 今天 年 月 日 1. Arduino是一個單晶片控制器,2005年由義大利的團隊開發完成, 具備簡單輸出入功能的硬體平台,還有專用的軟體開發環境 (IDE)。符合開源精神,全部以創用CC授權。 2. Arduino官網網址:http://arduino.cc/ 3. Arduino有許多不同設計的控制板,可以搭配感應器及馬達等電子 零件,創作出許多有趣的互動裝置。 4 TOUCH Arduino
  5. 5. 探奇Arduino 機器人實驗室布拉客 第二部分:創客工場 MakeBlock MakeBlock 開發 Starter Robot Kit 機器人套件,利用合金鋁 件作為機器人骨架,搭配自行改造的Me Orion控制板,附加 超音波感應器及紅外線接收器,做成有趣的智慧型機器車。 搭配mBlock,一套以Scratch 2.0為基礎的圖控軟體開發環境, 讓大小朋友可以快速上手,學習程式設計,創作有趣的互動 裝置。 5 TOUCH Arduino
  6. 6. 探奇Arduino 機器人實驗室 單元目標 1. 軟體安裝 2. 第一個mBlock程式 3. 更多變化 第一部份:軟體安裝 想順利撰寫程式控制Arduino,首先需要安裝相關軟體,總共有三個 程式: 1. Arduino IDE 1.0.6:arduino-1.0.6-windows 官方程式開發環境 2. Makeblock_Driver_Installer.exe:MakeBlock控制板驅動程式 我是: 今天 年 月 日 小貓團團轉 6 TOUCH Arduino
  7. 7. 探奇Arduino 機器人實驗室 3. mBlock.exe:MakeBlock修改Scratch的圖形化程式編寫介面 安裝完成後,會自動執行mBlock,螢幕畫面如上圖,分為幾個部份: 小貓團團轉 第二部份:第一個mBlock程式 安裝時,由於視窗無法放大,直接按下Enter鍵就能進行安裝。 1. 工具列:程式介面調整設定 2. 舞台區:程式執行結果的表現區域。 3. 圖形命令區:控制命令就是圖形積木,直接拖拉組合。 4. 程式區:放置圖形命令,組合後就是『程式』。 5. 角色管理區:mBlock中程式所控制的主體。 7 TOUCH Arduino 1 2 3 4 5
  8. 8. 探奇Arduino 機器人實驗室 圖形命令的增加、刪除及復原: 小貓團團轉 mBlock中,所謂的程式就是使用滑鼠以拖拉方式組合各種圖形 命令,移動滑鼠游標至圖形命令上,按下滑鼠左鍵不要放開,將圖 形拖至程式區,放開滑鼠左鍵,你的第一個命令就完成了。 如果程式區已經有其他圖形命令,拖拉命令時,會有白色記號出現 ,提示命令即將插入的位置,圖形命令會自動連接在一起。 想刪除某一個命令圖形,有許多方式: 1. 將命令圖形直接從程式區拖回命令區。(最直接方便的方法) 2. 可以使用右鍵點擊命令圖形,會出現刪除或複製選項,選擇選 項即可刪除或複製命令圖形。 3. 點擊程式區上方的剪刀圖案,游標會變成剪刀形狀,再點擊想 消去刪除的命令方塊。 選擇刪除時,介面會同時刪除這個命令圖形下面所連接的其他命令 。如果出現不小心誤刪的情況,請選取工具列『編輯』->「反刪除 」復原現況。 8 TOUCH Arduino
  9. 9. 探奇Arduino 機器人實驗室 任務2-1:小貓團團轉 圖形命令區以不同顏色分別不同類型的命令,我們先依照下面的步 驟操作: 1. 點擊命令圖形區的『事件』,選擇『當綠色旗幟被點一下』。 2. 點擊命令圖形區的『控制』,選擇『不停重複』,拖拉至『當被點 一下』的下方,命令圖形會自動接合。 3. 點擊命令圖形區的『動作』,選擇『將轉15度』,拖拉命令放入 『不停重複』的內部。 小貓團團轉 你的程式完成了,請點擊程式的『當綠色旗幟被點一下』命令圖形, 或是點擊舞台區右上角的綠色旗幟,程式立刻開始執行。 9 TOUCH Arduino
  10. 10. 探奇Arduino 機器人實驗室 任務2-2:小貓隨意轉 1. 點擊命令圖形區的『控制』, 選擇『如果 就』。拖拉命令 放入『不停重複』的內部。 2. 再把『將轉15度』拖拉至 『如果 就』命令的內部空間。 3. 點擊命令圖形區的『偵測』, 選擇『空白鍵被按下了 嗎?』,拖拉至『如果 就』 命令的六角形空格。 小貓團團轉 看到小貓團團轉了嗎?想停止程式請按下紅色八角形的停止符號。 小貓可能停在頭上腳下的狀況,你可以點擊『動作』的『面向90度 方向』,小貓就會直直站好,恢復原始姿態。 小貓轉得很高興,我們也看得暈頭轉向,可以讓我們控制小 貓,決定何時轉動嗎?依照下面的步驟操作: 10 TOUCH Arduino
  11. 11. 探奇Arduino 機器人實驗室 11 TOUCH Arduino 任務2-3:小貓喵喵叫 mBlock中有許多命令能讓角色做出不同的變化,我們先依照下面的 步驟操作: 1. 點擊命令圖形區的『聲音』,選擇『播放聲音meow』。拖拉至 『將轉15度』的下方,『如果 就』命令的內部空間會自動擴大。 小貓團團轉 你的程式完成了,請點擊程式的『當 被點一下』命令圖形,或是點 擊舞台區右上角的綠色旗幟,程式立刻開始執行。有叫聲了嗎? 試試其他的指令吧!^^ 點擊綠色旗幟,開始執行程式,這次小貓不會自己動,請按下鍵盤 的空白鍵,看到小貓轉動了嗎?想停止程式,同樣請按下紅色八角形的 停止符號。 小貓可能停在頭上腳下的狀況,你可以點擊『動作』的『面向90度 方向』,小貓就會直直站好,恢復原始姿態。
  12. 12. 探奇Arduino 機器人實驗室 12 TOUCH Arduino 第一部份:MakeBlock Start Kit 零件 這個機器人入門套件包含三大類零件: 1. 結構組裝零件:鋁擠型架、螺絲、塑膠鉚釘等。 2. 電子零件:Orion控制板、超音波感應器、紅外線接收器、遙控器等。 3. 組裝工具:螺絲起子、內六角板手、小板手等。 我的大腦 我是: 今天 年 月 日 單元目標 1. MakeBlock Start Kit 的零件 2. 控制板基本組裝 1. 鋁擠型板架的主要組裝零件是內六角螺絲。 2. 電路板的主要組裝零件是塑膠鉚釘。 3. 需要6顆三號電池。 4. 電子零件模組以RJ-12接頭的六芯線連接。
  13. 13. 探奇Arduino 機器人實驗室我的大腦 任務目標:組裝Orion控制板。 第二部分:控制板基本組裝 13 TOUCH Arduino 說明:將Orion控制板、超音波感應器等電子零件裝在鋁擠型架上。 1. 最下層是8M、6M、洞洞板及萬向輪板。以長螺絲釘鎖上。 2. 再上一層是壓克力板,以塑膠鉚釘固定Orion控制板,塑膠鉚釘穿 過控制板,固定於鋁擠型架。 3. 以長螺絲釘鎖上四根塑膠六角柱。再裝上一層壓克力板。 4. 電池盒固定於壓克力板,組裝超音波感應器及紅外線接收器。
  14. 14. 探奇Arduino 機器人實驗室 14 TOUCH NXT 歡迎光臨 單元目標 1. 超音波控制小貓 2. 超音波的原理 3. 不同的設計 第二章使用電腦鍵盤的空白鍵控制mBlock小貓旋轉,現在利用剛剛 組合好的『大腦』,我們可以揮動你的手控制小貓。 我是: 今天 年 月 日 第一部份:超音波控制小貓(任務4-1) 1. 將電線的一端接在超音波感應器(Ultrasonic Sensor)的母座, 另一端接在Orion控制板的3號接頭。 2. 拿出USB線,大長方形(Type A接頭)接在電腦主機,小扁頭 (Micro-B接頭)接在Orion控制板。 3. 控制板上的電源燈會亮起來(紅燈),一顆藍色LED燈會閃爍幾 下,接著聽到蜂鳴器『嗶』一聲,表示Orion控制板已經準備就緒。 Type A Micro-B
  15. 15. 探奇Arduino 機器人實驗室 15 TOUCH NXT 歡迎光臨 4. 請點擊mBlock程式左上方工具列的『串口連接』, 5. 勾選『Makeblock Orion』,以及序列埠號碼(COM3)。 6. 工具列會顯示『COM3已連接』,請點擊『更新固件(new)』。 固件就是韌體(Firmware),韌體可以想像是一位幫我們做菜的廚 師。有了廚師,我們只要用間單的話語就能點菜。韌體幫助我們使用簡 單的程式指令,就能夠直接控制馬達感應器電路等硬體裝置。 7. 修改小貓的程式。請從『運算』拖出一個『比較小於』的綠色圖 形命令,它是六角形的命令,可以直接替代『空白鍵被按下了嗎?』。
  16. 16. 探奇Arduino 機器人實驗室 16 TOUCH NXT 歡迎光臨 8.刪除被擠出來的『空白鍵被按下了嗎?』命令,將它拖至圖形命令 區,放開滑鼠按鍵,圖形命令消失。 9. 在圖形命令區選擇『機器人模塊』,使用滑鼠滾輪向下移動目錄, 拖拉『超音波感應器埠口3距離』(在『Makeblock』群組內),放入比 較小於命令的左邊方塊中。 10. 在比較小於命令的右邊方塊點擊滑鼠左鍵,輸入『10』。 程式已經完成!超音波感應器偵測距離小於10公分時,mBlock小貓 就會修改旋轉15度。 點擊綠色旗幟,將手放在超音波感應器前方,當手靠近超音波感應 器,小貓開始旋轉。把手移開,遠離超音波感應器,小貓停止轉動。
  17. 17. 探奇Arduino 機器人實驗室 17 TOUCH NXT 歡迎光臨 點擊綠色旗幟後,程式開始執行,控制板上的TX RX燈會亮燈閃爍, 表示電腦主機與控制板之間正常溝通。 如果小貓一直不停轉動,可能是USB線曾經移除過,請到工具列, COM3已連結處,點擊『更新固件』。將韌體重新寫入控制板中,應該 就能正常執行。 超音波感應器發射超音波,接收器接收反射回來的超音波,根據發 射接收的時間差異,計算出反射距離。超音波的頻率超出人類耳朵能夠 分辨的聲音,在常溫(攝氏25度)的空氣中,聲波的速度大約每秒鐘 340公尺。 第二部分 超音波感應器的原理
  18. 18. 探奇Arduino 機器人實驗室 18 TOUCH NXT 歡迎光臨 超音波感應器所回傳的數值為3公分~400公分,解析精確度是1公分, 如果能夠實際看到超音波的數值變化,對於我們設計的程式會更有幫助。 任務 4-2:小貓與超音波數值 1. 從圖形命令區『外觀』中,拖拉『說妳好』至程式區。 2. 這個命令在舞台上顯示『妳好』字樣在小貓旁邊,就像小貓正在 說話。我們可以先執行看看。 3. 將滑鼠游標移到『超音波感應器埠口3距離』上,按下滑鼠右鍵, 點擊『複製』。我們需要新增一個相同的距離圖形命令。 4. 將這個距離命令放入『妳好』的方格。 點擊綠色旗幟執行程式,看看超音波感應器的數值是不是已經顯示 在小貓旁邊。
  19. 19. 探奇Arduino 機器人實驗室 19 TOUCH NXT 歡迎光臨 由於小貓一直團團轉,顯示的超音波數值也會跟著小貓跳動。不太 容易馬上看清楚數值。讓我們想個辦法固定超音波數值的顯示位置。 任務 4-3:顯示超音波數值 1. 在圖形命令區『資料與指令』中,點擊『做一個變數』。 2. 在新變數視窗中輸入變數的名稱,這裡先簡單輸入『US』,點擊 確認。在舞台上會顯示『US』變數的數值。 3. 拖拉『將變數US的值設為0』圖形,插入程式中。 4. 請複製『超音波感應器』的距離命令放入『0』的方格。 5. 完成的程式如下圖,請執行。
  20. 20. 探奇Arduino 機器人實驗室 mBlock程式的儲存: 歡迎光臨 撰寫程式時最需要注意的一件事就是存檔。隨時記得儲存你的 辛苦成果。以下有幾種方式: 1. 選擇工具列的『檔案』,『保存項目』。(最簡單的方法) 2. 點擊視窗右上角的叉叉,關閉mBlock。如果程式曾經變動,尚 未儲存,mBlock會主動出現保存項目視窗,詢問是否需要儲存 檔案。 3. 開啟新檔案:選擇工具列的『檔案』,『新建項目』。開啟新 檔案前,如果程式曾經變動,尚未儲存,mBlock會主動出現保 存項目視窗,詢問是否需要儲存檔案。 4. 如果儲存的檔名已經存在,會跳出確認視窗,確保先前的重要 檔案不會因為檔名重複而遺失。 20 TOUCH Arduino
  21. 21. 探奇Arduino 機器人實驗室 21 TOUCH Arduino 第一部份:機器車組裝 1. 依照組裝圖將輪框及輪胎,組裝在9M鋁擠型架。左右馬達對稱組裝。 我的身體 我是: 今天 年 月 日 單元目標 1. 機器車組裝 2. 馬達控制程式 2. 以內六角螺絲將左右馬達組合裝 在基本組裝上。 3. 馬達電線插在控制板橘色插座。 4. 裝上萬向輪,完成三輪車。 右馬達接M2 左馬達接M1 左馬達右馬達
  22. 22. 探奇Arduino 機器人實驗室 22 TOUCH NXT 我的身體 機器人裝上馬達,輪胎再裝在馬達軸心上,所以當馬達轉動,輪胎 同時轉動,機器車會快速移動,為了防止機器人橫衝直撞,拉扯連接的 USB線造成破壞,需要『離線』操控機器車。也就是讓控制板執行程式 時,不再連接USB線。 任務 5-1:馬達轉動 1. 使用MakeBlock的硬體設備,相關的命令都在圖形命令區『機器 人模塊』中。我們需要做一些更改。 2. 首先是程式開頭的圖形命令,將『當綠色旗幟被點一下』換成 『MakeBlock Program』。表示這個程式是在控制板離線執行。 3. 離線執行時,原本在舞台上表現的命令需要刪除,這裡直接使用 任務4-1的程式進行修改。 4. 控制小貓旋轉的命令改為 第二部分 馬達控制程式
  23. 23. 探奇Arduino 機器人實驗室 23 TOUCH NXT 我的身體 控制馬達轉速的數值有一定的範圍,-255~255,很直覺的想法, 0就是停止轉動。數值越小,轉動力量越小越慢,數值越大轉動越快。 負數表示馬達倒轉。 6. 請確認USB線已經插在Orion控制板。串口連接也已經選擇正確的 COM port。點擊『MakeBlock Program』,螢幕變成下面的畫面。 這個螢幕畫面稱為『小舞台佈置』,由於機器人需要離線執 行,不用顯示舞台區,所以將舞台區縮小,我們可以直接在此編 輯程式。 畫面右側是相對應的Arduino文字程式,將來可以進階學習。 5. 將馬達轉速設為『-20』,讓馬達以20的轉速倒轉。我們也能夠點擊0 旁邊的向下三角形,出現選項列表,由列表中的固定選項選擇。
  24. 24. 探奇Arduino 機器人實驗室 24 TOUCH NXT 我的身體 7. 點擊右邊的『上傳到Arduino』,螢幕右下角會出現一些文字,表 示程式正在編譯,接著自動傳到Orion控制板。 8. 請將USB線Micro-B接頭從Orion控制板拔除,將機器車放到地上。 這時機器人沒有來自USB的電源,馬達並沒有轉動。我們需要將電池盒 的電源線接在Orion控制板。 9. 打開Orion控制板的電源。將手放在超音波感應器前,靠近到10公 分以內,機器人是不是自動後退?但是只有一顆馬達旋轉,所以變成繞 圈圈後退。 任務 5-2:馬達轉動一秒停止 Orion控制版會不斷重複執行程式,想停止執行,需要關閉控制 板的電源,請將電源開關切向左方(Off)。讓我們繼續改善動作。 1. 請在小舞台佈置畫面下,直接修改程式如下圖:
  25. 25. 探奇Arduino 機器人實驗室 25 TOUCH NXT 我的身體 2. 請移除USB線,機器人放在地上,打開電源開關。在超音波感應 器前揮一揮手,你的機器人是不是會後退旋轉一秒。 1. 兩顆馬達的接線分別安裝在馬達埠口1及馬達埠口2,想同時控制 兩顆馬達,需要兩個圖形命令。請增加埠口2的馬達控制命令,如下圖: 任務 5-3:自動讓路車 關閉控制板電源,開關切向左方(Off)。讓我們繼續改善機器 人的動作。 2. 請移除USB線,機器人放在地上,打開電源開關。在超音波感應 器前揮一揮手,你的機器人是不是會直直後退一秒。 電池的電源除了供給控制板運作,也要供電 給馬達旋轉。機器人放在桌上休息時,一定要記 得將開關切向左方(Off)。避免程式不斷執行, 機器人不小心爆衝,破壞桌上物品。 Off

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