机器人探索(第二版)
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第1课 新鲜的WeDo 2.0

学习

WeDo 2.0是什么?它是LEGO Education系列下的产品线之一,学生可以在电脑上直接编程和连线控制机器人的一款简单入门的套装(如图1-1所示)。

图1-1 WeDo 2.0套装

WeDo2.0包括了280个积木组件、1个运动传感器、1个倾斜传感器、1个电机和智能集线器(Smart Hub)(如图1-2所示)。

图1-2 WeDo 2.0零件清单

WeDo2.0通过乐高模型和简单的程序编写,鼓励和激发学生对科学、工程以及相关课程的学习兴趣。

(1)运用以前的基础可以搭建自己喜欢的小动物模型,如小鸟(如图1-3所示)。

图1-3 小鸟

(2)还可以利用零件库中的智能集线器、传感器搭建麦乐漫游器(如图1-4所示)。

图1-4 麦乐漫游器

(3)也可以搭建稍复杂的模型,如青蛙(如图1-5所示)。

图1-5 青蛙

(4)发挥想象力,还可以搭建出各种各样的模型(如图1-6所示)。

图1-6 多样模型

在WeDo机器人课堂上时刻都需要组里的伙伴相互合作和相互沟通,共同完成设计、搭建、编程、分享。通过动手体验来树立信心,敢于发现、提出和思考问题,运用工具寻找答案,并解决实际生活中的问题。

下面,让我们来进一步了解WeDo 2.0。

认识WeDo零件

WeDo2.0的零件主要以明亮清新的绿色、淡蓝色和黄色的色调为主,其他颜色只占一小部分,也有很多透明件(如图1-7所示)。

下面介绍WeDo 2.0中的主要零件。

图1-7 WeDo 2.0主要零件

1 角片、转盘等

白色角片,用于垂直平面的接合。灰色的框架板,是4×4的板,对于加强结构非常有用(如图1-8所示)。将蔚蓝色的4×4的圆盘和黑色转盘相组合,可以作为起重机和传送带模型的转盘(如图1-9所示)。

图1-8 角盘、转盘

图1-9 转盘模型

2 不规则的零件

不规则的零件可以帮助我们搭建稳定的倾斜结构,令我们充满了想象力。蔚蓝色的4×1的弧形板,可以用来束缚连接到智能集线器上的电子部件的电缆。(如图1-10所示)

图1-10 不规则的零件

图1-11所示的是屋顶积木,它们的大小和颜色不同,有1×2、1×3、1×2×2的黄色、黑色、绿色和灰色。

图1-11 屋顶积木

图1-12所示的是弧形积木。

图1-12 弧形积木

3 砖块

最常用的砖块的大小分别是1×2、1×4、2×2、2×4、2×6几种(如图1-13所示)。

图1-13 砖块

4 梁

最常用的梁的种类分别是3孔、7孔、11孔、15孔(如图1-14所示)。

图1-14 梁

5 轴连接器和管子

轴连接器也叫角度连接器,主要是起到连接和固定的作用(如图1-15、图1-16所示)。

图1-15 轴连接器和管子1

图1-16 轴连接器和管子2

6 轴套、半轴套、轴销、黑销

轴套的作用是可以用来固定轴,销是一种连接件(如图1-17所示)。

图1-17 轴套和销

7 轴

WeDo 2.0中常见轴的大小为3号、4号、6号、7号、10号等,还有一些特殊的带销的轴,这些都起到连接、固定的作用(如图1-18所示)。

图1-18 轴

8 装饰件

装饰件里的零件不多,但非常有趣,如花卉和植物的部分件,3种透明颜色的1×1圆形砖,一个很小的天线,两种尺寸的圆眼装饰片。圆眼特别有趣,可以连接到任何一块乐高上,实现你的想象(如图1-19所示)。

图1-19 装饰件

9 圆板

套装中共有4种圆板,其中有经典的2×2圆板和圆润的防滑板,另外两种是深灰色2×2带洞圆板和白色单口嵌入圆板(如图1-20所示)。这两个零件可以组成连接面对面积木的小连接件(如图1-21所示)。

图1-20 圆板

图1-21 连接件

10 片板

套装中包含多种类型的一个单位宽的板和光滑片(如图1-22所示)。

图1-22 片板

11 球件

套装球件中最有趣的是2×2的块上有一个或两个球头,它们可以和透明浅蓝色的2×2嵌球块连接,组成关节(如图1-23所示)。此外,还有黄色十字口球,可以创建各种类型的关节(如图1-24所示)。

图1-23 球件

图1-24 关节

12 皮筋、滑轮

套装中包含黄皮筋、红皮筋、轮胎、透明滑轮、十字口软梁和2×2透明圆积木(如图1-25所示)。

图1-25 皮筋、滑轮

13 齿轮

套装中有很多不同类型的齿轮,如8齿、12齿、20齿、24齿以及20齿的锥齿轮(如图1-26所示)。此外,还包括透明的变速箱和蜗轮,以及更强大的齿条(如图1-27所示)。

图1-26 齿轮组合

图1-27 齿条、蜗轮蜗杆

14 轮胎轮毂、链条、线绳等

套装中包含两个16单位长的板,50厘米长的线绳和轮胎轮毂等(如图1-28所示)。

图1-28 轮胎轮毂、链条、线绳等

15 电子元器件

(1)智能集线器

WeDo的智能集线器是一个全新的电子乐高零件,是WeDo 2.0中特有的。它与WeDo 1.0 USB集线器有相同的功能,即连接传感器、电机和控制电脑发出的程序。智能集线器比以前的版本的功能更强大,它用两节AA电池供电,利用无线蓝牙低功耗(蓝牙4.0)技术连接电脑或iPad。通过WeDo编程软件,智能集线器还具有10种颜色光源可供选择,绿色按钮用来打开和关闭智能集线器(如图1-29所示)。

图1-29 智能集线器

(2)电机

电机安全而且稳定,通过程序可以控制运转的方向和速度。电机可以向两个方向旋转,可以停止,可以被设定在特定的时间(精确到秒)内运行,也可以被调节在不同的速度档上(如图1-30所示)。

(3)运动传感器

运动传感器可以检测到15厘米范围内的物体,可以用于测量到前面物体的距离或检测是否是运动的(实际上是检测距离的变化)。具体的检测数值经智能集线器发送到计算机和计算机屏幕上来显示,随着距离的增加,检测到的数值在屏幕上也会增加(如图1-31所示)。

图1-30 电机

图1-31 运动传感器

(4)倾斜传感器

倾斜传感器可以检测倾斜的变化。

倾斜传感器可以探测出6个不同的位置变化,即向左倾斜、向右倾斜、向上倾斜、向下倾斜、没有倾斜、任何倾斜(震动)(如图1-32所示)。

图1-32 倾斜传感器

认识WeDo编程软件

WeDo 2.0软件可以从LEGO网站免费下载,其中的FULL版本软件包含17个项目、1+8模型与建筑指令等。WeDo 2.0软件可以安装在Windows系统上、平板电脑或者Android版的手机上(如图1-33所示)。不管哪一种平台都需要支持蓝牙4.0。因为,智能集线器是通过蓝牙无线传输程序工作的。

图1-33 平板电脑

当做好一个机器人时,我们用编程来启动电机、灯、声音(或显示),或对声音、倾斜(或移动)做出反应,以使其模型的功能得到发挥。这些形象化的图标模块是从程序条上拖动创建的程序链(如图1-34所示)。

图1-34 程序

提示

请把学习到的有关知识记录到文档中。

创造

我们对WeDo2.0的硬件和软件有了初步认识,同学们可以观察自己身边的生活,并利用手中的套件进行组合,搭建出生活中的场景(如图1-35所示)。

图1-35 生活场景

提示

记得帮机器人留下珍贵的照片或视频(例如,记录下搭建模型的重要步骤或最终的模型样品等)。

探究

尝试将几个小组搭建的场景组合在一起,同时围绕这个场景创编一个有趣的故事(如图1-36所示)。

图1-36 场景

提示

别忘记用文字、绘图、照片或视频记录下你的灵感、你的发现。

思考

1.关于搭建过程中各个零件之间的组合连接,你有什么发现或心得吗?

2.关于WeDo 1.0和WeDo 2.0的区别,你找到了多少?

提示

可以把你的思考或问题记录下来(例如,记录小组的重要工作和遇到的一些实验困难等)。

分享

1 预测验证

回想在动手操作之初你对WeDo 2.0有哪些预测猜想,在动手实践完成之后,这些预测猜想是否得到了验证?在动手实践的过程中,你又有哪些新发现呢?

2 乐高文档

整理记录文档,把你在动手操作的过程中重要的照片、截图、视频或文字插入到文档中,把在此过程中的新发现、新思考、新方法也一并记录到文档中。

3 整理分享

我们可以通过多种方法、多种形式来分享自己的成果:展示亲手搭建的模型照片,记录任务关键部分的视频,和伙伴一起工作的照片文字……在老师和全班同学的面前,展示我们独特的解决方案。同时,还可以通过视频、网络等与更多的人共同分享我们的收获。

评价

阅读

WeDo 2.0零件清单如表1-1~表1-6所示。

表1-1 搭建组件

表1-2 连接组件

表1-3 移动组件

表1-4 装饰组件

表1-5 电子组件表

表1-6 拆卸工具