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大頭老師 - 兒童程式設計 &樂高EV3機器人 STEM教學 邏輯訓練

FLL 2013~2014 Nature's Fury 大自然的反撲!

8/29/2013

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FLL今年主題Nature Fury已經出來了,機器人比賽的規則也因為去年特別出色的影響而有一些變化。先簡單介紹FLL競賽:

First LEGO League (FLL) 是一項以團隊合作為核心價值的競賽,完全是樂高官方舉辦,在超過60個國家且每年有超過2萬隊伍在世界各地參加這項競賽。每隊由3~10個選手及至少1名教練組隊,要求選手年齡範圍從9歲16歲,也就是國小四年級到高一。FLL是一個用樂高機器人系列以主要競賽器材,除了機器人組裝執行任務外,特別著重在「專題研究計畫」、「機器人程式與結構」和「團隊營運管理」等研究報告上,學習了解較複雜的問題,須蒐集專題資料,募集社會資源並向專家致意,比賽當天要向各評審簡報理念以及達成的任務,這些工作都需要團隊討論,每位隊員都要主動參與,分工合作,發揮創造力,達成團隊所設定的目標。透過和同好交流,結交朋友,藉此拓展學習國際視野。


先看這次FLL場地的地圖:


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看到EV3主機的內部訊息

8/29/2013

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前幾天拿到Mindstorms的EV3Console Adaptor,如果想自己做,可以參考Xander的這篇文章來跳線,透過這個USB-to-Serial可以直接接到EV1的感應器1孔,開機後立即以按"l"直接進入u-Boot,
今天才有空看一下Console出來的內容,列出如下
, 再下一步就是需要一張Wifi網卡讓EV3上網可以直接從網路下載和安裝軟體。看來離可以用Python直接寫EV3的程式又近一點了 :)

開機
EV3 initialization passed!
Booting EV3 EEprom Boot Loader
        EEprom Version:   0.60
        EV3 Flashtype:    N25Q128A13B
EV3 Booting system
Jumping to entry point at: 0xC1080000
U-Boot 2009.11 (Oct 26 2012 - 10:30:38)
I2C:   ready
DRAM:  64 MB
MMC:   davinci: 0
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
ARM Clock : 300000000 Hz
DDR Clock : 132000000 Hz
Invalid MAC address read.
Hit 'l' to stop autoboot:  0
Card did not respond to voltage select!
16384 KiB M25P128 at 0:0 is now current device
## Booting kernel from Legacy Image at c0007fc0 ...
   Image Name:   Linux-2.6.33-rc4
   Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
   Data Size:    1965008 Bytes =  1.9 MB
   Load Address: c0008000
   Entry Point:  c0008000
   Loading Kernel Image ... OK
OK

Starting kernel ...
Uncompressing Linux... done, booting the kernel.
IP-Config: No network devices available.
INIT: version 2.86 booting
Please wait: booting...
Starting udev
Remounting root file system...
Caching udev devnodes
Configuring network interfaces... ifconfig: SIOCGIFFLAGS: No such device
done.
Setting up IP spoofing protection: rp_filter.
INIT: Entering runlevel: 5
Starting system message bus: dbus.
Setting up VirtualDrive...
Initialize Bluetooth...
Found a Texas Instruments' chip!
Firmware file : /lib/firmware/TIInit_6.2.31.bts
Loaded BTS script version 1
texas: changing baud rate to 2000000, flow control to 1
Device setup complete
Serial Port service registered
Starting telnet daemon.
Starting lms2012
關機
Saving data...
Done...
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樂高機器人EV3陀螺儀Gyroscope原理介紹 #45505

8/24/2013

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陀螺儀感應器(gyroscope, gyro) 是個神奇的科學玩意兒,在樂高機器人EV3上第一次成為樂高標準內建感應器,從小就喜歡科學新知的我,知道陀螺儀用在飛機導航上有很大的幫助,傳統的慣性陀螺儀是指機械式的陀螺儀,它可以幫助飛機在天空中仍然知道方向,對陀螺儀的細節就沒有太多的研究,長大後才有機會在進一步研究。陀螺儀目前也大量運用在手機、平板電腦和電玩運用方向,幾乎是現在最新鮮的感應器,許多新奇的產品和運用也都和Gyro有關。

為什麼飛機可以透過陀螺儀知道目前飛行的姿態呢? 它其實是透過小時打陀螺時的一個科學原理,稱做「定軸性」,這原理和高中課程會學到的角動量守恆有關。
定軸性
一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時,是不會改變的。我們騎自行車其實也是利用了這個原理。輪子轉得越快越不容易倒,因為車軸有一股保持水準的力量。下面的影片,是一個常見的科學童玩,透過高速陀螺轉動,可以走在細繩上,這個活動在積木課上,我也曾經帶過,孩子都覺得很新奇,也都想要嘗試。


透過陀螺旋轉時維持同樣方向,就可以比較目前飛行方向和陀螺方向的差異,知道飛行方向的變化量。可是一個陀螺這麼大,為什麼EV3的感應器這麼小,這麼小如何放入一個陀螺? 這可以參考下面的影片,其實是透過微機電MEMS的運用,利用一個小小機構的持續振動和轉動時產生電壓的變化,就可以知道轉了多大的角度。


EV3的Gyro感應器,有兩種模式讀值,分別是角度和每秒角度的變化量,目前只有每秒角度的變化量是正確,角度的模式目前有相當大的誤差,在網路上和樂高公司的專家討論,應該是在裝上陀螺儀感應器時,要完全固定住,才能插上資料線,這樣應該可以把誤差減少到最低。



EV3 感應器和馬達介紹
樂高官方Gyro感應器PDF下載


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LEGO樂高機器人EV3程式設計教學 - 有趣好玩的按鍵比賽遊戲

8/4/2013

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在程式設計的課堂上,無論是Scratch或EV3/NXT,總是比較喜歡嘗試好讓讓學生用玩的方式來學習,可以讓學習的動機更強也更持續! 曾經帶過自己也很喜愛的介紹按鍵感應器(Touch Sensor)課中,讓學生用嘗試的方式來做出可以快速反應的遊戲,這篇文章用EV3程式來解釋為什麼最簡單的按鍵,學生會這麼的喜愛,這樣又趣又好玩的課程是如何設計。
文章最後有範例遊戲可以下載,有EV3的朋友可以下載來玩玩看!說不定可以幫你做出其它更有趣的遊戲。

基本1 學習最簡單發出聲音功能功能 - 讓學生先自己寫出程式,可以發出單音的方塊,做出來就像是下面的程式,只一個聲音的方塊,這點一定難不倒同學,如果你有EV3,可以和文章的步驟來完成 (點小圖可以看大圖)
图片

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樂高機器人EV3圖形程式設計新特色

8/4/2013

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ev3 iconev3 icon
樂高機器人第三代的正式上市,以NI LabView為基礎的圖形化開發環境也更新的不少,圖形化的開發環境在NXT時稱做NXT-G,或許這一版的EV3軟體會稱作EV3-G :),好的名字可以方便人們在分享作品或是找資料時侯,比較有個好的關鍵字可以在網路上被討論。當老師的我其實喜歡教授圖形化程式給學生,不像文字式的語言,讓學生減少使用鍵盤上的打字錯誤的困擾,更能專心在學習程式的邏輯和自己創意的展現!


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樂高機器人EV3 原始碼 聲音(.rsf)和圖檔可下載 Download EV3 BMP RSF files

8/1/2013

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EV3的原始碼出來了,可以在Github連結下載,很快的將原始碼中的圖形和聲音檔(.rsf)自己寫一個工具轉檔成MP3出來,在還沒有EV3主機的時侯,也可以先睹為快。再細看原始檔內的結構,其實有很多好東西,相信未來一定會很多意想不到的版本,從主機就開始Hack,真是太開心了! 這台EV3主機,未來有可能就是小朋友的個人電腦呢! 比如把家中的溫度一直傳上網路,做溫度和節能的小專題,應該也很不錯 :)

EV3原始碼(Github)

EV3全部圖檔下載(ev3_bmp.zip)
File Size: 184 kb
File Type: zip
Download File

ev3_sounds.zip
File Size: 991 kb
File Type: zip
Download File


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    大頭老師
    Eric Huang

    相信每一個孩子的潛能和獨特性,經由樂高積木和兒童程式課程,動手玩積木、動腦想邏輯,做中學,玩出屬於孩子自己的自信心和創造力,挑戰未來無限的可能!連絡我 或大拇指積木創作教室,同時我也在找尋志同道合的工伙作伴。

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