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【EV3基础 第三课】手“舞”和足“蹈”

乐高 少儿编程 1893浏览 0评论
ev3硬件基础01

本阶段课程适合2年级、3年级、4年级及以上刚开始接触EV3机器人的同学们。

如果你有器材,那么可以花1个小时陪伴孩子一起学习本课,帮助他理解。

如果你没有器材,那么可以花5分钟学完本课,一段时间后可以考虑为孩子添置一套EV3设备,从这里开始学习。

上节课我说小E像砖,它生气了“我也是有手有脚的好不好?!”

是的,当EV3装备了下面这两个设备后,就等同于有了手和脚。

【EV3基础 第三课】手“舞”和足“蹈”

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简单了解:能量转化、两种电机

电机是一种设备,它们的功能是,将电能转化为动能。这个物理知识我们可能要到初二学“热”的时候,才能从物理课上学到。

能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。这是自然界普遍的基本定律之一。

【EV3基础 第三课】手“舞”和足“蹈”

我们为什么要简单了解这个?

很多同学在实际运用电机的时候,会产生数据上的误差,也就是设定“值”和实际电机转动的效果不一致。

这个主要原因有两方面:

第一,机械运动本身就会有误差,误差永远存在,我们只能不断减小误差。毕竟我们使用的这两种电机并不是工业级的精密设备,加上使用环境不同,比如地面摩擦力差距。

不过,在初级学习阶段,EV3的各个电机的设计级别也是市面上所有玩具无法企及的。(这个是我个人观点,就不细说原因了,懂机械的朋友可以自己去了解)

第二,电池电量供电不足,通过我们上面说到的这个定律,电量供应不足会导致电机无法将足够的电量转化为动能,这样一来实际误差也会非常大。

 

所以,如果我们在实际使用中,遇到误差,可以参考上面两个情况,这都是正常的。

 

2

正确的使用选择

大型电机和中型电机,虽然都是电机,但使用方式是不同的。

 

大型电机转化的电量大,所以转动会更加有力,最大速度也会较慢,但精确度会弱一些,更费电;

中型电机转化的电量小,所以转动力量会相对小一些,最大速度却较快一些,但精确度会较强,不那么费电。

 

根据这两种特性,我们就要知道,在合适的地方(功能要求)用合适的设备是关键

【EV3基础 第三课】手“舞”和足“蹈”

就像我们的手和脚:

手力量小一些,但相对灵活一些,用来作各种精细动作比较合适;

脚力量大一些,用来支撑身体重量,帮助我们和保持平衡等等比较合适。

在我们用Mindstorms软件进行编程的时候,我们可以看到,这样一些模块,是跟电机有关的。

【EV3基础 第三课】手“舞”和足“蹈”

因为是图形化的编程,所以我们很方便就可以找到对应的不同电机功能的各个模块。

(看长相)首先我们要认识这些模块中的各个“值”是什么作用。这些地方都是可以进行修改的。如下图:

【EV3基础 第三课】手“舞”和足“蹈”

很多同学会在编程中犯各种错误,比如端口设定错误,比如模式设定错误等等。而我们最终要达到的目标是,不能有错。

因为任何一个模块的错误,都可能导致整个程序的瘫痪。

 

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简单理解:数据输入、数据输出

如下图,我们可以看到,同样一种电机分为两种不同的颜色模块。

【EV3基础 第三课】手“舞”和足“蹈”

一种是动作模块,即数据输出模块。在这种模块下,所有的数据为电机的转动提供各种条件;

一种是传感器模块,这时候电机变成了小E的一种传感器,通过旋转得出的度数大小、速度快慢(功率大小),反向的为EV3提供数据输入。

 

即,我们之前两节课都提到过的条件和动作之间的关系。

4

简单理解:模式功能,条件设定,惯性

首先来说动作模块,这三个都是电机的动作模块,通过设定各种值,来执行动作。

【EV3基础 第三课】手“舞”和足“蹈”

我们首先要确定想使用的模式功能,点击左下角可以切换模式。而模式的切换,也会带来各种条件需求的改变。

【EV3基础 第三课】手“舞”和足“蹈”

关闭:

顾名思义,停止转动。

 

开启:

一样顾名思义,开始转动,这个时候只需要填写速度值即可。

 

秒数,度数,圈数:

在这三个模式下,我们多了3个需要相应输入的条件。

秒数 —— 一般用在对电机转动次数没有要求,而对于时间有要求的情况下。

如:做个电风扇,我们只需要设定它的时长,速度则是控制风力大小。

度数 —— 一般用在需要精确电机转动角度的情况下。

如:让电机直接带动轮子走2cm,这个时候如果我们使用的轮子周长大于2cm假设是5cm周长的轮子。那么电机需要转动的角度为2/5*360=144(度)

圈数 —— 一般用在距离较长的情况下。

如,让电机直接带动轮子走20cm,这个时候如果我们使用的轮子周长仍然为5cm,那么要走20cm相当于电机要转20/5圈,也就是4圈。这个时候设定角度也可以,但并不合适,因为需要填写的数值太大,转动角度为4*360=1440(度)

 

真假停止:惯性停止还是“刹车”

有一种物理现象叫做“惯性”,这个又是到了初中才能学到的物理知识。

作为我们只要简单了解即可。简单说,当物体失去动力后,还会沿着动力的方向有一股持续“力量”,使得物体仍然会向这这个方向进行一段时间的滑行(转动)。如图:

【EV3基础 第三课】手“舞”和足“蹈”

那么,在某些情况下,需要电机完全锁死,我们就要使用“刹车”,即把图片中的√改成×。这个条件会让电机转到一定程度,立即停止不转并锁死电机。

 

比如:我们生活中家人在开车时,看到黄灯或红灯。距离很远的话,我们会放开油门(失去动力),让轮子继续自然转动,车子慢慢滑行;距离很近的话,我们会踩刹车,轮子不再转动,车子就会马上停止前进。这是一个道理。

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简单理解:传感器、数据使用

当我们把这个模块用上时,电机就编程了“传感器”,这也是我们本套课程中遇到的第一个传感器。

传感器是一种输入设备,为EV3提供各种数据。就像我们的手,既能做动作,又可以通过皮肤的触感去感受物体的轻重、冷热、大小等等条件,以提供给大脑所需要的“值”,来做出相应的反应。【EV3基础 第三课】手“舞”和足“蹈”

上图中有不明白的,不要急,我们以后会慢慢讲

传感器所提供的数据,可以直接使用在我们的程序内,通过数据线的连接,就可以把数据直接提供给EV3来使用。

【EV3基础 第三课】手“舞”和足“蹈”

很简单吧。今天这节课开始,我们要跟小E的硬件们配合起来了。

 

大家可以把这节课所讲过的各种电机和模式都尝试一下,扎实的掌握电机使用的基础。这样,以后我们遇到复杂的使用环境时,也能为机器人的各种“动作”准确性,提供一个很好的编排保障!毕竟手“舞”和足“蹈”才是正确的使用场景哦!

 

我们下期,再见!

重点总结

从这节课开始,我们要开始使用其他硬件,配合编程的方式。搞清楚每个模块,每个“值”的设定,对日后在编程方面的进步会有非常大的帮助。

另外,本课分析了两种电机的不同使用,选择合适的设备,是日后设计机械的基本功。

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