Arduino &樂高創意機器人製作教程 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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高山 著

圖書標籤:

• Arduino
• 樂高
• 機器人
• STEM教育
• DIY
• 創客
• 電子製作
• 青少年
• 編程
• 動手實踐

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302453925

版次：1

商品編碼：12183496

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-05-01

用紙：膠版紙

頁數：191

正文語種：中文

內容簡介

　　《Arduino &樂高創意機器人製作教程》使用全球領先的Arduino與樂高結閤進行機器人製作，使學生能夠巧妙地搭建機器人的機械結構；運用ArduBlock圖形化語言進行程序編寫，從而提升學生學習程序的興趣；使用多種傳感器製作不同功能的機器人，在製作過程中讓學生學習機器人製作的相關知識。
　　《Arduino &樂高創意機器人製作教程》以授課的形式，通過大量的機器人實例和搭建配圖講解機器人機械結構搭建和程序設計知識。詳細講解齒輪、連杆等機器人基本機械結構的原理和應用，並且鼓勵學生想象、思考，從而建構自己的機器人。
　　本書主要講解Arduino的使用方法，包括一些電子電路知識、傳感器的原理和知識，讓學生在製作機器人的同時，理解和掌握更多的科學知識和原理。
　　《Arduino &樂高創意機器人製作教程》適用於有一定樂高積木搭建基礎的機器人初學者和開源硬件Arduino的創意機器人開發人員，既可以作為機器人初學者的學習用書，也可以作為中小學教師校本機器人課程的參考教材。

作者簡介

　　高山，北京市第二中學信息技術高級教師
　　北京市東城區信息技術學科帶頭人
　　北京市科技創新大賽十佳科技教師
　　北京市青少年機器人競賽十佳教練員
　　2013年獲全國信息技術優質課展評一等奬
　　2015年獲第三屆全國中小學機器人教學展評課一等奬
　　2014年高山老師齣版的《樂高Ev3機器人初級教程》受到廣大讀者的喜歡，銷量進入京東前500。

目錄

第1課 神奇的Arduino
第2課 會發光的LED燈
第3課 高爾夫球手
第4課 探照燈
第5課 捕鼠器
第6課 智能溫控風扇
第7課 膽小的蜘蛛
第8課 智能拐杖
第9課 智能竹節蟲
第10課 避障機器人
第11課 循綫小車
第12課 相撲機器人
第13課 會走路的機器人
第14課 太空運輸機器人
第15課 紅外遙控機器人
附錄A 【我問你答】參考答案
附錄B 搭建參考
錶B-1 會發光的LED燈搭建步驟
錶B-2 高爾夫球手搭建步驟
錶B-3 捕鼠器搭建步驟
錶B-4 智能溫控風扇搭建步驟
錶B-5 膽小的蜘蛛搭建步驟
錶B-6 智能拐杖搭建步驟
錶B-7 智能竹節蟲搭建步驟
錶B-8 紅外遙控機器人搭建步驟
錶8-9 機器人套裝組件清單

精彩書摘

　　《Arduino &樂高創意機器人製作教程》：
　　第3課高爾夫球手
　　高爾夫球作為一項高雅紳士的運動（如圖3��1所示），得到瞭很多人的喜愛。隨著科技的發展，試想如果有一個高爾夫機器人陪你打高爾夫球，豈不是一件很有意思的事情！
　　圖3��1打高爾夫球
　　課程目標
　　瞭解直流電機的工作原理；
　　理解分支結構程序的編程方法；
　　掌握按鈕的使用方法。
　　任務描述
　　製作一個智能高爾夫機器人，它可以揮杆並擊球，你可以通過一個按鈕控製機器人的揮杆。
　　【動手製作】
　　1. 高爾夫球手手臂製作
　　手臂的製作直接利用直流電機連接十字軸，再連接球杆，球杆的搭建如圖3��2所示。
　　圖3��2機械手臂
　　知識點加油站
　　FansMaker使用的電機是直流電機，直流電機是指能將直流電能轉換成機械能，使電機軸可以進行鏇轉的電機。如圖3��3所示，FansMaker電機使用12V直流減速電機，轉速為200r/min。
　　圖3��3直流減速電機
　　2. 電機的安裝
　　（1) 安裝電機與電機底架
　　為瞭更好地將電機與積木零件安裝到一起，先將電機與電機底架進行安裝，如圖3��4和圖3��5所示。用兩個長螺絲釘將電機和電機底架連接起來。
　　……

探索無限可能：Arduino與樂高積木的創意碰撞 你是否曾夢想將那些散落在角落的樂高積木賦予生命，讓它們按照你的意願舞動、感應、甚至思考？你是否對微控製器那充滿魅力的代碼指令感到好奇，渴望親手創造齣屬於自己的智能裝置？現在，這一切的想象都將變成觸手可及的現實。這本教程，將引領你踏上一段融閤瞭物理搭建與電子智慧的奇妙旅程，為你打開一個充滿無限創意與探索樂趣的全新世界。 告彆枯燥，擁抱趣味：學習的全新維度 我們深知，學習的過程不應是枯燥乏味的。因此，我們摒棄瞭傳統的理論灌輸和生硬的指令堆砌，而是將樂高積木那令人著迷的搭建樂趣與Arduino強大的控製能力巧妙地結閤在一起。想象一下，你不再是埋頭於厚重的技術手冊，而是用自己搭建的樂高機器手臂，通過編寫幾行簡單的Arduino代碼，就能精準地抓取並移動物品；或者，你搭建的樂高小車，能根據光綫傳感器自動尋找明亮的地方，甚至避開障礙物。這種“所見即所得”、“動手即成果”的學習體驗，將極大地激發你的學習熱情和創造力，讓你在玩樂中不知不覺地掌握復雜的電子和編程知識。 從入門到精通，係統化進階：奠定堅實基礎 本書並非淺嘗輒止的錶麵介紹，而是為你精心設計的係統性學習路徑。我們將從最基礎的概念入手，逐步深入。 Arduino基礎： 你將瞭解Arduino開發闆的構成、核心功能，以及如何安裝必要的軟件環境（IDE）。我們會詳細講解Arduino的數字輸入/輸齣（Digital I/O）、模擬輸入（Analog Input）、PWM（脈衝寬度調製）等基本操作。通過一係列簡單易懂的實驗，你將快速掌握如何讓Arduino“聽懂”指令並做齣響應。例如，如何讓LED燈閃爍、如何讀取按鈕的按下狀態、如何控製伺服電機的角度等。這些基礎是構建更復雜項目的第一步，我們會確保你牢固掌握。 樂高搭建的藝術： 樂高積木的魅力在於其無限的組閤可能性。本書將引導你理解樂高積木的結構特性，如何巧妙地利用各種齒輪、連接件、梁、軸等搭建齣穩定且功能化的結構。我們會分享一些經典的搭建技巧，幫助你構建齣能夠實現運動、支撐、傳動等功能的載體。你將學會如何將樂高搭建與電子元件進行機械上的連接，為你的創意作品打下堅實的物理基礎。 傳感器世界： 電子世界之所以“智能”，離不開對外部環境的感知。我們將逐一介紹各種常用的傳感器，並教會你如何將它們接入Arduino。 光綫傳感器（Photoresistor）： 感受光綫的明暗變化，讓你的機器人能“看見”光明。 超聲波傳感器（Ultrasonic Sensor）： 測量距離，實現避障功能，讓你的機器人不再“盲目”。 紅外傳感器（Infrared Sensor）： 檢測物體，實現循跡或近距離感應，讓你的機器人能“跟隨”或“感知”靠近的物體。 聲音傳感器（Sound Sensor）： 捕捉聲音的強度，實現對聲音的響應，讓你的機器人能“聽見”你的指令。 溫濕度傳感器（Temperature and Humidity Sensor）： 檢測環境的溫度和濕度，為你的項目增加更多實用性。 等等…… 我們將深入講解每種傳感器的原理、接綫方式以及在Arduino中的讀取方法，並給齣相應的應用實例。 執行器驅動： 機器人需要“行動”起來，這就離不開各種執行器。 直流電機（DC Motor）： 最基礎的動力源，通過簡單的驅動電路，你可以控製它的轉動方嚮和速度。 伺服電機（Servo Motor）： 精準的角度控製，是實現機械臂、舵機等精細動作的關鍵。 步進電機（Stepper Motor）： 能夠進行精確的步進運動，適閤需要高精度位置控製的應用。 LED燈與蜂鳴器（LED & Buzzer）： 最直觀的反饋方式，讓你的機器人能夠“發光”和“發聲”，嚮你傳達信息。 …… 你將學會如何為這些執行器提供穩定的電源，並通過Arduino代碼精確地控製它們的行為。 樂高與Arduino的完美融閤： 這纔是本書的核心價值所在。我們將展示如何將前麵學到的知識融會貫通。 機械結構設計： 如何將樂高積木搭建成閤適的底盤、支架、傳動裝置，以容納和驅動電子元件。 傳感器集成： 如何在樂高結構上穩固地安裝傳感器，並確保它們能夠準確地捕捉環境信息。 電機驅動與控製： 如何將電機集成到樂高結構中，並通過Arduino控製其運動，實現輪式移動、機械臂的伸縮、鏇轉等。 電路連接優化： 如何利用麵包闆、杜邦綫等將Arduino、傳感器、執行器進行高效且穩固的連接。 項目驅動，激發靈感：從實踐中學習 理論的講解固然重要，但真正的學習在於實踐。本書為你精心準備瞭一係列循序漸進的項目，讓你在搭建和編程中鞏固所學，並激發齣更多創意。 智能避障小車： 利用超聲波傳感器和直流電機，製作一輛能夠自主感知前方障礙並進行轉嚮的小車。你將學會如何讀取距離數據，並將其轉化為控製電機運動的指令。 光感循跡機器人： 結閤光綫傳感器和直流電機，製作一個能夠沿著預設路徑（如黑綫）前進的機器人。你將理解如何通過比較不同光綫傳感器的讀數來判斷方嚮。 自動開閤的樂高門： 使用伺服電機和簡單的按鈕或傳感器，製作一個能夠自動開啓和關閉的樂高“門”。這是一個很好的練習伺服電機精確控製的例子。 音樂盒機器人： 結閤蜂鳴器和簡單的邏輯判斷，製作一個能夠根據特定指令播放簡單鏇律的樂高機器人。 更具挑戰性的項目： 隨著你對Arduino和樂高搭建的熟悉，你還可以嘗試更復雜的項目，例如： 樂高機械臂： 利用多個伺服電機和精巧的樂高結構，製作一個能夠抓取和放置物體的機械臂。 遙控機器人： 結閤藍牙模塊或無綫通信模塊，讓你能夠通過手機或其他設備遠程控製你的樂高機器人。 環境監測站： 集成溫濕度傳感器，將你的樂高機器人變成一個能夠實時監測和顯示環境數據的裝置。 不僅僅是製作，更是思維的訓練 通過本書的學習，你將不僅僅是學會如何製作一個機器人，你還將獲得： 強大的問題解決能力： 在製作過程中，你難免會遇到各種各樣的問題。你需要學會分析問題，找齣根源，並嘗試不同的解決方案。這種能力將貫穿你的學習和生活。 邏輯思維和編程思維： Arduino編程需要嚴謹的邏輯和清晰的思維。你將學習如何將現實世界的問題抽象成計算機可以理解的指令，並用代碼來解決問題。 創造力和創新精神： 樂高積木和Arduino的結閤，為你提供瞭一個無限的創造平颱。你可以將自己的想法付諸實踐，設計齣獨一無二的作品。 耐心和毅力： 任何一項有意義的創造都需要耐心和堅持。你將在這個過程中學會如何剋服睏難，享受解決問題的成就感。 誰適閤閱讀本書？ 青少年愛好者： 對科學、技術、工程和數學（STEM）領域充滿好奇，渴望動手實踐的青少年。 教師和教育工作者： 尋找創新教學工具，希望在課堂上激發學生對編程和機器人技術的興趣。 創客和DIY愛好者： 喜歡動手製作，希望將樂高積木和電子技術結閤，創造齣更多有趣作品的成年人。 初學者： 對Arduino和機器人技術完全陌生，但充滿學習熱情，希望從零開始係統學習的任何人。 本書的獨特之處 無縫融閤： 我們沒有將樂高搭建和Arduino編程割裂開來，而是從一開始就強調兩者之間的緊密聯係。 詳實易懂： 所有的概念講解都力求通俗易懂，配以大量的圖示和代碼示例，確保讀者能夠輕鬆理解。 項目導嚮： 通過一係列精心設計的項目，將理論知識轉化為實際應用，讓學習過程充滿樂趣和成就感。 循序漸進： 從最基礎的知識點開始，逐步深入，確保不同程度的學習者都能找到適閤自己的學習路徑。 啓發式教學： 鼓勵讀者在掌握基礎知識後，大膽嘗試自己的創意，將本書的知識轉化為個性化的作品。 立即開始你的創意之旅！ 放下手機，告彆屏幕前的被動接受，拿起樂高積木，插上Arduino，讓我們一起用雙手和智慧，點燃創意火花，創造屬於你自己的智能世界！這本書不僅僅是一本教程，它是一把鑰匙，為你開啓一個充滿無限可能的大門。準備好瞭嗎？你的創意機器人，正等待著你的召喚！

評分☆☆☆☆☆

哇，這本書簡直是打開瞭我新世界的大門！我一直以來都對電子硬件和編程充滿好奇，但總覺得它們遙不可及，特彆是Arduino這種東西，感覺要懂很多數學和物理纔能駕馭。樂高倒是從小玩到大，但總覺得它們隻是一個靜態的玩具，能組閤齣各種造型，但無法“活”起來。直到我看到瞭這本書，它的名字就深深吸引瞭我：“Arduino &樂高創意機器人製作教程”。我當時就在想，這會不會是將我一直以來接觸不到的Arduino和從小就擁有的樂高結閤起來？會不會讓那些復雜的電子元件和簡單的積木碰撞齣奇妙的火花？我抱著試一試的心態買下瞭它，沒想到，這真是我做過最正確的決定之一。從翻開第一頁開始，我就被書中那些生動形象的圖解和循序漸進的講解吸引住瞭。作者沒有直接拋齣那些令人望而生畏的代碼和電路圖，而是從最基礎的概念講起，比如什麼是Arduino，它能做什麼，以及樂高積木的獨特優勢。更讓我驚喜的是，書中並沒有像我擔心的那樣，讓我去購買一大堆昂貴的專業設備。它充分利用瞭我們傢中可能就有的樂高積木，甚至是一些常見的電子元器件，讓我感覺製作機器人不再是工程師的專屬技能，而是普通愛好者也能輕鬆觸及的樂趣。而且，通過書中的例子，我開始理解編程不再是枯燥的代碼堆砌，而是賦予這些機器人生命和智慧的語言。我迫不及待地想動手嘗試書中的每一個項目，去感受親手製作一個會動的、會響應的機器人的成就感。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一個多年不碰電子技術，甚至連電路圖都快忘光的老年人來說，這本書簡直就是一股清流。我一直想找點什麼事情來豐富我的退休生活，既能動手動腦，又能學點新東西。我看到這本書的封麵，就覺得它充滿瞭童趣和科技感，而且“創意機器人製作”聽起來很有意思，就把當作一個嘗試。剛開始翻閱的時候，我確實有些擔心，畢竟Arduino聽起來就很專業。但是，這本書的編寫風格非常人性化。它就像一位耐心細緻的老師，一步一步地引導我。比如，在介紹Arduino的接綫時，它會用非常清晰的圖示，告訴你哪個插孔接哪個元器件，甚至連元器件的正負極都標注得一清二楚，讓我這種對電子原理不甚瞭瞭的人也能輕鬆上手。更讓我贊賞的是，它並沒有要求我一次性記住所有東西，而是將復雜的概念分解成一個個小單元，讓我可以逐步學習和掌握。通過書中的教程，我不僅學會瞭如何連接和編程Arduino，還學會瞭如何利用樂高積木來搭建機器人的主體結構，將電子模塊和機械結構巧妙地結閤起來。我最近做瞭一個會唱歌的機器人，每次我按下按鈕，它就會播放一段我選擇的音樂，這讓我感到非常滿足和有成就感。這本書讓我重拾瞭學習的樂趣，也讓我感受到瞭科技的魅力。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對STEAM教育領域頗有研究的教育工作者，一直緻力於尋找能夠激發學生創造力和邏輯思維能力的教學資源。在眾多的電子製作和編程教程中，這本書無疑是一顆璀璨的明珠。它巧妙地將Arduino的嵌入式編程能力與樂高積木的搭建優勢相結閤，創造齣瞭一條通往機器人製作的低門檻、高趣味性的道路。我尤其欣賞書中對項目設計的考量，每一個項目都圍繞著一個明確的學習目標展開，並且循序漸進，從基礎的LED閃爍到復雜的傳感器交互，都能讓學生在實踐中逐步掌握核心概念。書中豐富的圖文並茂的講解，讓抽象的編程指令變得具體形象，極大地降低瞭初學者，尤其是中小學生的學習難度。更重要的是，這本書強調的是“創意”二字，它鼓勵學生在掌握基本製作方法後，進行個性化的改造和創新，培養學生的獨立思考和解決問題的能力。我嘗試著將書中提供的部分項目引入到我的課堂中，學生的參與度和積極性都得到瞭極大的提升。他們不再是被動地接受知識，而是主動地去探索、去創造，去享受將自己的想法變成現實的過程。這本書為STEAM教育提供瞭一個絕佳的實踐範例，它不僅教授瞭技術，更點燃瞭學生們心中對科學探索的熱情。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我之前對DIY機器人這類東西沒什麼概念，覺得離我生活挺遠的，可能需要很多專業知識。但最近因為工作原因，我需要學習一些關於智能硬件和物聯網的基礎知識，所以就抱著瞭解一下的心態，隨便翻瞭翻這本書。沒想到，這本書的內容真的給瞭我很大的啓發。雖然它叫做“教程”，但它並沒有那種死闆的說教感。相反，它通過很多實際的機器人製作案例，展示瞭Arduino和樂高結閤的無限可能。我看到瞭如何用Arduino控製樂高積木搭建的機械臂完成簡單的抓取動作，如何利用傳感器讓機器人對環境做齣反應，甚至還有一些關於物聯網應用的基礎展示。對我來說，最吸引人的是它展現瞭一種“玩中學”的學習方式。通過親手組裝和編程，我能夠更直觀地理解那些抽象的電子和編程概念。比如，書中關於傳感器的數據讀取和處理部分，我通過實際操作，一下子就明白瞭它的原理，這比單純看書本理論要有效得多。而且，書中很多項目的設計都非常有創意，讓我看到瞭將這些技術應用到實際生活中的潛力。這本書就像一把鑰匙，為我打開瞭探索智能硬件世界的大門，讓我覺得學習這些東西不再是枯燥的任務，而是一場充滿樂趣的創造之旅。

評分☆☆☆☆☆

我是一名初中生，平時喜歡拆拆裝裝，對各種新奇的東西都很好奇。我接觸過樂高，也知道Arduino，但從來沒有想過把它們結閤起來。說實話，一開始看到這本書的名字，我有點猶豫，覺得Arduino可能太難瞭，我一個小孩子能不能學會？但是我的父母鼓勵我試試，說不定會有驚喜。結果，這本書真的給瞭我巨大的驚喜！它裏麵的項目設計得太棒瞭，一點都不枯燥。每一個機器人都有一個有趣的主題，比如會跳舞的機器人、會避障的小車、甚至還有一個可以根據光綫自動調節亮度的颱燈。最重要的是，書裏的講解非常容易理解，即使是那些我從來沒接觸過的電子元件，書中也配有清晰的圖片和說明，讓我能清楚地知道它們是乾什麼用的，以及怎麼連接。而且，書中提供的代碼也是經過精簡和優化的，我隻需要稍微修改一下，就能讓我的機器人實現各種各樣的功能。我最喜歡的是那個“追光燈”機器人，當我把它放在陽光下，它就會朝著有光的地方移動，就像有瞭自己的生命一樣，太神奇瞭！通過這本書，我不僅學會瞭如何組裝機器人，還對編程有瞭初步的認識，我發現原來編程可以這麼有趣，可以讓我創造齣這麼多好玩的東西。我一定會把書裏所有的項目都做一遍，然後嘗試自己設計新的機器人！