風靡全球的機器人，要給孩子學嗎？怎麼學呢？

知識 12-14

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因為帶了幾個小朋友組隊參加美國機器人比賽的緣故，最近一段時間我都在研究機器人，非常對我這個理工男的胃口，關鍵是孩子們，無論男女，都是對機器人超級感興趣的。那麼機器人是個什麼東西？現在超級火的機器人比賽又是什麼？憨爸今天給您做個科普！

一、什麼是機器人？

嚴格說來，機器人的分類實在太多太多，我大概將它們分為三種：

1. 非拼搭的機器人

這類機器人是一個完整的造型，不需要孩子拼搭，一般它們都會內置很多指令，小孩子可以指揮機器人做一些事情，比如前進、後退、發出聲音等等。比較高級一點的就會需要孩子編程，然後將程序放入機器人中，那麼就可以指揮機器人自動完成一些動作了。

比如Dash & Dot Wonder就是其中的代表，

這類機器人難度係數最低，適合學齡前的孩子玩。

2. 積木拼搭機器人

這類機器人是用積木拼搭的方式搭建的，都會配有一個Controller（控制器）和Motor（馬達），有些還會配有Sensor（感測器）和Remote Control（遙控器），這樣配合積木就能完成千奇百怪的造型。對孩子來說，就是搭積木 + 編程這麼簡單。

比如LEGO的機器人系列或者能力風暴機器人就是其中的代表，

（能力風暴機器人）

這類機器人難度比較高，適合小學到初中的孩子玩，當然有些設計比較簡單的幼兒園也可以開始玩起來了，而設計複雜的就算大人也可以玩。

3. 偏工業化機器人

這類機器人完全是自己買材料組裝，而且程序設計語言更加複雜，之前的機器人設計語言一般都是圖形化的界面，而這種偏工業化的機器人都開始用Python、Java這類標準的程序設計語言。上周我參加矽谷當地一所高中機器人俱樂部的Demo秀，就看到那幫高中生們自己做的機器人，有些設備沒有材料包，有些甚至要自己動手鋸的。

（上周參加的高中機器人秀）

這類機器人難度最高，適合高中、大學的孩子玩，它裡面摻雜著大量機械、編程方面的知識，非常非常不容易。

二、積木拼搭式機器人

我今天主要介紹一下積木拼搭式機器人，這也是目前小孩子玩的最多的一種機器人形式。在說到積木拼搭式機器人的時候，很多人都會想到樂高，確實樂高的積木拼搭機器人從積木、到電機、再到編程設計得都非常完善，但是積木拼搭機器人不僅僅是樂高一家，其中Abilix能力風暴、Make Block等等也都是其中的佼佼者。

那麼機器人主要由哪些東西組成呢？主要有三塊！

1. 身體

我們平時看的都是樂高式積木，但用在機器人身上，它們的積木和普通樂高式積木完全不同，一般分為3種：

（1）Beam（梁）

這種積木是中間有穿孔，機器人的框架絕大部分都是由這種積木所搭出來的。

（2）Axle（軸）

這種積木是用來串聯其它各種梁的。

（3）Pin（栓）

如果兩個梁想連接起來怎麼辦，就得需要這種積木的幫忙了，它能將兩個梁合在一起，看起來就是一個整體。

這三者是主要部件，構成了機器人的身體，其餘還有一些齒輪、輪子、連接器等等就不一一贅述了。

2. 關節和心臟

但是光靠身體沒有用，機器人要動的話就需要關節和心臟。因此會專門有一個叫做Controller（控制器）和Motor（馬達）的器件，前者是機器人的心臟，而後者就是機器人的關節，將心臟和關節連起來，這個機器人就能動了。

我用下面這張圖給大家做個演示，這是能力風暴機器人的控制器 + 馬達，馬達上我又接了一個輪子。在控制器里我事先編好了程序，讓馬達可以轉起來。因此當我在控制器里選擇我編寫的那個程序時，馬達就會立刻旋轉，同時帶動輪子也跟著在轉動。

（能力風暴的控制器+馬達）

3. 編程是大腦

如何人為地控制機器人的動作呢，這就需要編程了，編程通常是在電腦或者手機上進行，都是圖形化的界面，其實就是將一個個指令順次排開，編好後再將程序導入Controller（控制器）中，這樣控制器就能按照程序所指的指令動作依次執行了。就像我上面的那個例子，也是因為我程序設計得讓馬達轉動，控制器才知道按照我的指令去工作，如果沒有程序，控制器會毫無頭緒很茫然的！

下面這張圖就是孩子在為能力風暴機器人來編程，

三、機器人比賽是什麼樣子的？

機器人是有比賽的，而且每個比賽所指定的機器人都有所不同。現在有三類機器人賽事很火，一種是FLL（First LEGO League，First樂高聯盟比賽）和WRO（World Robot Olympiad，世界機器人奧賽），這個比賽指定用LEGO EV3來進行；另外一種是WER（World Educational Robotics，世界教育機器人比賽），這個比賽指定用Abilix能力風暴來進行，這三種都是全球性的賽事，比賽的流程也都差不多。

我們用WER 2016年的賽事舉例，比賽的時候會提供一張很大的地圖，然後在地圖上設置好若干個關卡，參賽學生的機器人必須自動走到關卡處並完成一些動作。