偏鄉服務課程

ROBOTICS

機器人 X 程式設計

ROBOTICS

第八單元

機器人走出去 (一)

1.依據特定步驟製作自走車機構 

2.學習自走車移動控制 

3.運用序列化指令完成任務 

在這單元我們將學到：

課程內容

中華機器人科技教育學會

4

• 課程01：十分鐘小車組裝
• 課程02：運動積木的說明
• 遊戲時間：

​

十分鐘小車組裝

課程01

課程01：插入馬達連接線

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25

車子前進方向

站在車子後面

面對行進方向時，左A 右B

左邊馬達

插 A 孔

右邊馬達

插 B 孔

​

運動積木的說明

課程02

設定執行環境

自走車的兩顆馬達是接輪胎的零件，因此要告訴主機，我們要使用這二個端口(連接埠)，

來控制左右馬達（輪胎）

〔一定要設定〕

這個積木代表兩顆馬達的轉速設定相同的50%，如果任務內容會需要設定兩顆馬達要有不同轉速，那麼這個積木就不需要放入。

〔不一定要設定〕

定義端口

馬達轉速

運動積木：設置運轉電機

中華機器人科技教育學會

28

運動積木可同時控制兩個馬達

​

第一個指定的端口用於設置左側馬達

第二個指定的端口用於設置右側馬達

不指定時，預設端口為：A（左）、B（右）

運動積木：設置運轉電機

中華機器人科技教育學會

29

設定：左邊馬達插 A 孔

設定：右邊馬達插 B 孔

點選端口編號，可進行變更

左邊、右邊馬達的端口設定很重要，一定要設定正確

如果馬達的插線不是左A右B，請自行更改

運動積木：馬達運轉速度

中華機器人科技教育學會

30

設定馬達運轉速度，速度範圍為：-100％到100％，

負值表示馬達逆時針運轉。

​

預設速度為：50％

輸入數值超出設定範圍，以最大上限/下限值進行馬達控制

範圍：-100～100％

一次設定兩個馬達的速度，無法分開設定

-100～0％

0～100％

運動積木：移動指定單位數

運動積木：移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

32

向「前」的方向，運行「10」「cm」，之後停止移動�預設端口為A（左）和B（右）

預設速度為50％

前進方向

設定想轉動的單位：

公分、英吋、圈數、秒數、度數

車子前進：左右馬達順時鐘旋轉

車子後退：左右馬達逆時鐘旋轉

車子逆時針旋轉：左馬達逆時鐘、右馬達順時針旋轉

車子順時針旋轉：左馬達順時鐘、右馬達逆時針旋轉

公分

英吋

圈數

度數

秒數

必須搭配另一個積木，才能發揮作用

試試看：移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

33

程式編輯完成後，在SPIKE軟體的右下角

選擇程式號碼（0～19），按下「 ▶ 」，

將程式傳到SPIKE主機內

傳輸並執行程式

停止程式

試試看：移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

34

下面兩個程式，執行後觀察機器人的動作，有什麼不一樣嗎？

提示：

• 觀察SPIKE軟體的右下角的圖案
• 觀察SPIKE主機上面的燈號狀態

建議使用

不建議使用

試試看：移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

35

請分別執行右邊程式，�觀察：

• 馬達的轉動方向
• 車子的移動方向

試試看：移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

36

請分別執行右邊程式，�觀察：

• 馬達的轉動方向
• 車子的移動方向

順時針的轉動方向

中華機器人科技教育學會

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馬達轉動圈數 與 馬達轉動度數 的關係

中華機器人科技教育學會

38

馬達轉動圈數 與 馬達轉動度數 的關係

中華機器人科技教育學會

39

圖片來源：https://www.researchgate.net/figure/Normal-double-positive-and-negative-values-of-angles_fig8_274565070

0

360

中華機器人科技教育學會

40

圖片來源：�https://www.istockphoto.com/vector/circular-protractor-protractor-grid-for-measuring-degrees-tilt-angle-meter-measuring-gm954804954-260695605?utm_medium=organic&utm_source=google&utm_campaign=iptcurl

運動積木：移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

41

設定端口為A（左）和B（右）

等待「1」秒

向「前」的方向，運行「1圈」

向「後」的方向，運行「1圈」

程式沒有指定速度，�使用預設速度50％

停止，並離開程式

向「前」的方向，運行「1圈」

向「後」的方向，運行「1圈」

停止，並離開程式

試試看：移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

42

向「逆時針」的方向，運行「2圈」

向「逆時針」的方向，運行「2秒」

程式沒有指定速度，�使用預設速度50％

試試看：移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

43

向「逆時針」的方向，運行「2秒」

向「順時針」的方向，運行「2秒」

如果車子的實際旋轉方向與程式設定的轉向相反，代表左右馬達的接線與程式設定不一樣。

試試看：移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

44

設定端口為A（左）和B（右）

向「前」的方向，運行「2圈」

停止，並離開程式

設定馬達運轉速度＝50％

設定馬達運轉速度＝100％

車子的移動速度，是不是變快了？

試試看：移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

45

設定端口為A（左）和B（右）

向「前」的方向，運行「2圈」

設定馬達運轉速度＝100％

兩個程式的動作相同

設定馬達運轉速度＝-100％

注意

移動方向

停止，並離開程式

試試看：移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

46

設定端口為A（左）和B（右）

向「順時針」的方向，運行「90度」

設定馬達運轉速度＝100％

停止，並離開程式

程式執行後，觀察看看，車子大概轉了幾度？

車子，真的有轉90度嗎？

90度，是指馬達旋轉90度，車子不一定也會轉90度

試試看：讓車子順時針旋轉90度

中華機器人科技教育學會

47

運動積木：持續移動

中華機器人科技教育學會

48

運動積木：持續移動

中華機器人科技教育學會

49

向「前」的方向，開始移動�預設端口為A（左）和B（右）

預設速度為50％

移動方向

車子前進：左右馬達順時鐘旋轉

車子後退：左右馬達逆時鐘旋轉

車子逆時針旋轉：左馬達逆時鐘、右馬達順時針旋轉

車子順時針旋轉：左馬達順時鐘、右馬達逆時針旋轉

？？似曾相識？？

比較差異：持續移動

中華機器人科技教育學會

50

向「前」的方向移動

這行程式指令結束，執行下一行的程式指令

向「前」的方向移動，運行「10 cm」後停止移動

這行程式指令結束，執行下一行的程式指令

沒有設定停止移動的條件，馬達會繼續按照設定的轉動方向，持續運轉，

直到程式停止執行 或 後面的程式有設定馬達運轉改變的指令出現。

試試看：持續移動

中華機器人科技教育學會

51

執行左邊的兩個程式，觀察車子的運轉狀態

​

小心！！

有一個程式，會讓車子一直持續移動，不會停止

試試看：持續移動

中華機器人科技教育學會

52

這兩個程式執行後，動作是相同的。

實際感受看看吧！！

為什麼要使用：持續移動

中華機器人科技教育學會

53

向「前」開始移動

等待觸碰感測器C，被「按壓」

停止移動

在觸碰感測器C被「按壓」之前，A、B馬達會持續一直保持向前運轉的狀態

運動積木：轉向移動指定單位數

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運動積木：轉向移動指定單位數

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55

向「straight：0」的方向，運行「10」「cm」，之後停止移動�預設端口為A（左）和 B（右）

預設速度為50％

移動方向

設定想轉動的單位：

公分、英吋、圈數、秒數、度數

公分

英吋

圈數

度數

秒數

必須搭配另一個積木，才能發揮作用

設定值：-100～0～100

運動積木：前後、轉向移動

中華機器人科技教育學會

56

設定端口為A（左）和 B（右）

向「前」的方向，運行「1圈」

預設速度為50％

兩個程式的動作是相同的

試試看：轉向移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

57

執行下面的程式，觀察車子運轉的狀態

觀察電腦內程式上方，顯示的馬達狀態

試試看：轉向移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

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向右：100

左、右側輪子

轉速相同、方向不同

試試看

• 使用運動積木
• 讓機器人
• 向前走 2 秒，向後走 2 秒

​

• 讓機器人
• 直走1圈
• 走一個直角（轉90度）
• 直走一圈

​

​

• 讓機器人
• 向前走 30 公分

​

​

​

中華機器人科技教育學會

59

試試看：向前走 2 秒，向後走 2 秒

中華機器人科技教育學會

60

試試看：向前走、直角、向前走

• 讓機器人
• 直走1圈
• 走一個直角
• 直走一圈

​

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61

補充：讓SPIKE告訴你轉了幾度？

中華機器人科技教育學會

62

陀螺儀歸零

將陀螺儀數值，顯示在螢幕上

設定端口為A（左）和B（右）

設定馬達運轉速度＝20％

向「順時鐘」的方向，運行「0.56圈」

將陀螺儀數值，顯示在螢幕上

停止，並離開程式

試試看：向前30公分

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63

使用SPIKE小輪胎

直徑：5.6 cm

試試看：相同的程式，更換不同尺寸的輪胎

中華機器人科技教育學會

64

EV3大輪胎

直徑：6.88 cm

中輪胎

直徑：5.6 cm

EV3小輪胎

直徑：4.32 cm

• 安裝不同尺寸輪胎的車子，觀察車子前進的距離，是否一樣嗎？
• 影響車子前進的距離，主要是什麼原因ㄟ？？

實驗不同輪胎的移動距離

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65

• 記錄不同尺寸輪胎，在馬達運轉1圈時，車子前進的距離，記錄在表格內
• 請在平坦的桌面或地面進行實驗
• 觀察輪胎直徑與移動距離之間的關係

運動積木：馬達旋轉一圈的移動距離

中華機器人科技教育學會

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運動積木：馬達旋轉一圈的移動距離

67

校正車子的輪胎尺寸，設定馬達旋轉一圈會移動的距離數值

讓運動積木內的距離單位（cm、in），能夠移動出正確的距離

EV3大輪胎

直徑：6.88 cm

圓周長：21.6 cm

中輪胎

直徑：5.6 cm

圓周長：17.5 cm

SPIKE小輪胎

直徑：5.6 cm

圓周長：17.5 cm

EV3小輪胎

直徑：4.32 cm

圓周長：13.5 cm

輪胎大小與前進距離

中華機器人科技教育學會

68

17.5 cm

SPIKE小輪胎的圓周長 ＝ 5.6 × 3.14

＝ 17.5. cm ＝ 17.5 公分

17.5 ÷ 360 度 ＝ 0.0486 公分

圓周長 ＝ 直徑 × π ＝直徑 × 3.14

馬達裝上SPIKE小輪胎，

馬達轉 1 圈，理論上，車子會移動 17.5 公分

馬達轉 1 度，理論上，車子會移動 0.0486 公分

直

徑

圓周長與直徑

• 輪胎轉動一圈，
• 輪胎直徑比較大的車子，前進的距離比較 長
• 輪胎直徑比較小的車子，前進的距離比較 短

​

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69

誰走的比較遠？

中華機器人科技教育學會

70

下面的兩個人，向前走十步，一般的情況下，誰走的距離可能會比較遠？

圓周長與直徑

• https://www.geogebra.org/m/TmpNxTAS

中華機器人科技教育學會

71

按住紅色「×」

上下移動滑鼠

可以改變直徑大小

拉動紅色「●」，可以展開圓周長

量度圓周率

• https://www.geogebra.org/m/encxm5z4

​

中華機器人科技教育學會

72

試試看：向前30公分

中華機器人科技教育學會

73

設定馬達轉一圈（輪胎轉一圈）的距離＝17.5 cm

SPIKE小輪胎的圓周長 ＝ 17.5 公分

30公分 ÷ 17.5＝ 1.714 圈

動作相似

試試看：向前30公分

中華機器人科技教育學會

74

安裝不同尺寸的輪胎時，要更改這個數值，車子才會正確前進30 cm

EV3大輪胎

直徑：6.88 cm

圓周長：21.6 cm

中輪胎

直徑：5.6 cm

圓周長：17.5 cm

SPIKE小輪胎

直徑：5.6 cm

圓周長：17.5 cm

EV3小輪胎

直徑：4.32 cm

圓周長：13.5 cm

試試看：走一個正方形

• 讓機器人，在地上走一個正方形

​

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75

試試看：走一個正方形

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76

直走

轉彎

直走

轉彎

直走

轉彎

直走

重

​

複

​

三

​

次

運動積木：以設定速度移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

77

新增運動擴充積木

中華機器人科技教育學會

78

左下角找到

Show block extensions

來新增擴充積木

點選

新增擴充積木

新增運動擴充積木

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79

左邊綠框是擴充後增加的新積木

收集在顏色程式列的最下方

可以做更多雙馬達的程式控制

​

今天要介紹的是這個積木

運動積木：以設定速度移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

81

讓左邊、右邊馬達，以設定的速度運轉，轉動到指定單位數

預設端口為A（左）和B（右）

預設速度為50％

設定想轉動的單位：

公分、英吋、圈數、秒數、度數

公分

英吋

圈數

度數

秒數

必須搭配另一個積木，才能發揮作用

速度範圍：-100～100％

左側馬達

速度設定

右側馬達

速度設定

移動「10」「cm」，

設定

左側馬達為「50」％的速度，

右側馬達為「50」％的速度

試試看：以設定速度移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

82

分別執行下面兩個程式，觀察車子的動作

兩個程式的動作是相同的

試試看：以設定速度移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

83

分別執行下面兩個程式，觀察車子的動作

兩個程式的動作是相同的

試試看：以設定速度移動指定單位數

中華機器人科技教育學會

84

想一想，如果要讓車子跑快一點

例如：讓全部的速度＝100％

這兩個程式要如何修改？？

分別執行下面兩個程式，觀察車子的動作。兩個程式的動作是相同的。

試試看：不同速度差異的轉向

中華機器人科技教育學會

85

分別這幾個程式，觀察車子的動作與轉彎的幅度

車子前進原理

車子向前，直線行進，

是左右兩輪同時間、同速度

向前轉動的狀態。

車子前進積木

A

B

車子後退原理

車子向後，直線行進（倒車）

是左右兩輪同時間、同速度

向後轉動的狀態。

車子後退積木

A

B

任務一

向前移動30公分，再向後30公分

​

我們可以發現，車子會向前走和向後退，是因為設定數值的正值或負值。

調整數值的正負值，可以改變馬達轉動的方向。

任務一：程式解答

中華機器人科技教育學會

91

車子左轉原理（邊軸旋轉）

不轉

轉

旋轉

中心

左

右

左輪不動，右輪向前轉，

可以讓車子以左輪為中心，

向左轉彎。

車子左轉積木（邊軸旋轉）

車子右轉原理（邊軸旋轉）

轉

不轉

旋轉

中心

右輪不動，左輪向前轉，

可以讓車子以右輪為中心，

向右轉彎。

車子右轉積木（邊軸旋轉）

轉

不轉

旋轉

中心

轉彎測試

試試看，讓車子左轉一個直角（90度）

再試試看，讓車子右轉一個直角（90度）

連續動作，左轉90度後，�再右轉90度。

任務二-實驗時間

1. 讓車子順時針繞一圈。
2. 讓車子逆時針繞一圈。
3. 你能讓它繞的更大圈嗎？
4. 你能讓它繞的更小圈嗎？
5. 你是如何辦到的？

​

請讓車子走出像左圖的移動路線

任務二-實驗結果-差速

車子走出像左圖的移動路線-差速轉彎

左右馬達設定不同數值，兩輪同時移動但速度不同，形成差速，因此移動軌跡成為弧線繞圈。

邊軸旋轉

一輪不動，只轉另一輪，讓車子以不動的那輪為中心移動，做出轉彎動作。��我們還有另一種轉法。

轉

不轉

中軸旋轉

兩輪同時向不同的方向旋轉，

​

旋轉速率相同、方向相反

​

會形成以車子中心為旋轉中心的方式旋轉

任務三

1. 讓車子以中軸旋轉，順時針繞一圈
2. 讓車子以中軸旋轉，逆時針繞一圈

​

任務四

1. 請說出「中軸旋轉」和「邊軸旋轉」的差異。
2. 你在什麼情況會用「中軸旋轉」？
3. 你在什麼情況會用「邊軸旋轉」？

試試看：進階圖形

• 讓機器人，在地上走一個8字形

中華機器人科技教育學會

103

運動積木：總結

中華機器人科技教育學會

104

向「前」的方向，運行「1圈」

向「前」開始移動

向「right：30」的方向，運行「1圈」

向「right：30」的方向，開始移動

以左馬達50、右馬達50，運行「1圈」

以左馬達50、右馬達50，開始移動