EV3的问世，让机器人教育进入了一个令人激动的时代，作为一个开放的教育产品，乐高EV3与众多的教育产品具有兼容性，我们可以通过这一产品了解世界上先进的编程软件以及机器人技术的发展，本书在总结多年中学机器人教学经验的基础上向读者展示乐高机器人EV3的神奇魅力，内容涉及机器人的结构、机器人所需的机械知识、程序设计并结合EV3所提供的实验技术，向中学生展示机器人在科学实验中的应用，将工程、技术的概念引入教育中来让学生在动手实践中学习启发灵感实现新。

郑剑春，北京师范大学物理系毕业，曾任教于铁道部西南交通大学，现为北京市第十八中学教师，教育部“国培计划”专家组成员，全国中小学创客教育专家委员会成员，清华大学出版社《青少年科技创新丛书》《创客教育丛书》主编，北京市远程教育专业委员会中小学创客教育执委会秘书长。北京市十佳教练，著有十余本机器人教育专著。

通过本书获得全面而扎实的乐高机器人入门基础，学会乐高EV3结构搭建，并具有编程知识，可以将机器人应用于比赛、创新、研究性学习和科学探究活动，掌握人工智能时代的重要工具。使读者的潜能得到充分的发挥。

第1章乐高机器人的结构1

1.1控制器1

1.2电源部分1

1.3乐高机器人常用传感器2

1.3.1光电传感器2

1.3.2力传感器2

1.3.3声音传感器3

1.3.4超声波传感器3

1.3.5红外传感器4

1.3.6位置和姿态传感器5

1.3.7陀螺仪6

1.3.8温度传感器6

1.3.9EV3按钮6

1.4乐高机器人输出设备7

1.4.1驱动器7

1.4.2LCD显示屏7

1.4.3蜂鸣器8

1.4.4灯光8

1.4.5蓝牙输出8

1.5实践与思考9

第2章乐高的基本组件10

2.1乐高组件的基本尺寸10

2.2组件和种类11

2.3乐高积木中的几何关系16

2.4实践与思考18

第3章机械传动方式20

3.1齿轮传动20目录 新编乐高实战EV3  

3.2链传动22

3.3滑轮和皮带23

3.4蜗轮、蜗杆24

3.5平面连杆传动25

3.6差动机构25

3.7实践与思考26

第4章机器人的稳定性27

4.1结构27

4.2重心28

4.3支撑多边形29

4.4稳定性29

4.5实践与思考30

第5章机器人的结构设计31

5.1平行四边形结构31

5.2滑轨32

5.3平行四边形交叉升降33

5.4触角和传感器的安装34

5.4.1简单的触角34

5.4.2杠杆型触角35

5.4.3夹子和爪36

5.5实践与思考37

第6章初识EV338

6.1安装EV3及编程环境介绍38

6.1.1安装EV338

6.1.2编程环境介绍42

6.2EV3连接方式42

6.2.1USB连接43

6.2.2蓝牙连接43

6.2.3WiFi连接45

6.3EV3控制器46

6.3.1最近使用程序46

6.3.2文件导航46

6.3.3EV3应用程序47

6.4设置50

6.5将两台EV3通过蓝牙连接52

6.6EV3输出的应用54

6.6.1Welcome EV354

6.6.2开口说话57

6.6.3行动起来58

6.7文档的建立与使用59

6.8实践与思考65

第7章程序结构66

7.1等待模块的使用66

7.2获得传感器检测值的方法68

7.3循环结构69

7.4分支模块75

7.5多线程结构83

7.6终止结构85

7.7自定义模块88

7.8实践与思考91

第8章传感器模块的应用92

8.1EV3控制器按钮92

8.2颜色传感器模块94

8.3陀螺仪传感器97

8.4红外传感器99

8.5角度传感器102

8.6温度传感器105

8.7触碰传感器106

8.8时钟传感器106

8.9超声波传感器109

8.10声音传感器110

8.11传感器与程序结构111

8.12实践与思考114

第9章变量与函数运算115

9.1变量115

9.1.1新建一个变量116

9.1.2常量的应用118

9.2数据连线119

9.3运算模块122

9.4随机模块135

9.5数组模块137

9.6逻辑模块139

9.7近似模块142

9.8比较模块143

9.9范围模块144

9.10文本模块145

9.11实践与思考150

第10章EV3高级应用151

10.1文件模块151

10.2测量模块154

10.3信息模块157

10.4蓝牙模块158

10.5唤醒模块159

10.6传感器原值模块159

10.7未校准电机模块162

10.8反向电机模块162

10.9程序结束模块162

10.10实践与思考163

第11章EV3实验与测量164

11.1EV3级连方式164

11.2模块动态连接方式165

11.3新建实验167

11.4实验记录170

11.5分析工具172

11.6预测工具173

11.7数据表格174

11.8数据运算176

11.9图表程序178

11.10实践与思考180

第12章科学课程与工程设计项目181

12.1工程设计项目181

12.1.1让它动起来182

12.1.2“让它更聪明”项目189

12.1.3建立系统191

12.2科学课程192

12.2.1“能量”项目193

12.2.2“力与运动”项目195

12.2.3“光”项目196

12.2.4“热与温度”项目198

附录搭建一个机器人201

参考文献211

青少年机器人技术教育目前发展得如火如荼，创客教育、STEM教育、程序设计以及人工智能等均以机器人设计为基础。不仅在学校开设机器人课程，教育培训机构也以此为热点积极参与课外培训与竞赛组织。乐高作为一个著名的品牌，参与并见证了机器人教育在我国的发展历程。机器人能够得到广大师生的喜爱，乐高机器人功不可没。乐高机器人的推出，使机器人从一个让人敬而远之的高科技专业产品变成了人人都可使用的智能工具，降低了机器人的入门门槛。通过与传统乐高产品相结合，通过图形化编程以及比赛推广，乐高机器人目前已经成为全世界最有影响力的机器人品牌之一，是对教育的一个重要贡献。

本书的第一版是2010年出版的基于乐高NXT产品的《机器人结构与程序设计》一书，是面向全体学生开设机器人课程的第一本教材。几年后，由于乐高产品的更新，我们又推出了《乐高实战EV3》作为《机器人结构与程序设计》的替代教材，现在已经印刷了几十次，是同时期机器人教材中销量前茅的一本，这充分表明了读者对乐高产品的喜爱。

在教学和教材出版过程中，编者曾与乐高公司相关教育部门有过多次合作。乐高教育总裁曾在访华期间亲自到我校进行考察交流，我们在教材的出版过程中也得到了乐高教育的多方支持，在与乐高教育团队的接触中，我们有一个共同的理念，即机器人不应是一个单纯的比赛产品，应该作为一个学习的工具来使用，这样才能充分发挥其作用。受乐高教育的委托，目前乐高编程软件中科学课程的汉化工作由我和我的同事负责审定。这一部分的开发也是我们这次改版的契机。

本次改版，删除了原书中部分侧重比赛的章节，增加了科学课程内容和工程设计项目的学习，希望借此可以帮助一些学科教师了解机器人，并在传统学科教学中引入机器人，将学科教育与机器人技术相结合。在项目学习中，每个学生作为团队中的成员都需要通过分工、交流，并通过搭建模型、编程和测试以评估成果。随着不断地学习，学生可学习到科学、技术和数学的知识，并培养语言表达及团队协作的能力，实现“做中学”的培养目标。

在本次改版中，李蓓老师提供了微视频和PPT内容，以帮助读者更好地运用本书进行学习。谨以此书献给所有机器人爱好者。

编者2021年2月