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./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。

1

LeJos

http://www./

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。

2

RobotC

http://

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。

3

Monobrick

http://www./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。

4

ev3dev

http://

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。

5

LabVIEW

http://sine./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./zh-cn/mindstorms

或中文乐高论坛：http://bbs.

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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