编程机器人基础课:Arduino+Scratch 互动科技创客世界来啦

网友投稿 2018-04-10 16:05

Bogo

写在前面的话

Arduino开放式硬件不仅成本很便宜，配合低价位的的积木组，再加上ScratchS4A进入门坎很低，只要懂简单的机械原理，加上创意，就可以轻易地制作出独一无二的机器人，因此“Scratch+Arduino”就成为了小朋友踏进互动科技世界的另一条快捷方式。

暑期，我们将推出编程机器人课程基础【Arduino+Scratch 的入门课程】。小朋友们，是不是很期待将要开始的课程呢？

Bogo儿童编程

在教育界提到机器人教学，不免让人联想到乐高公司推出的LEGO Mindstorms可程序化积木系列产品。它提供了一套完整的方案和竞赛，让小朋友可以轻松地进入互动科技的世界，但是它的价位非常高，中小学往往不容易有经费购置相当的数量来进行教学。相对于乐高机器人套件的封闭规格与高价位，Arduino开放式硬件不仅成本很便宜，配合低价位的的积木组，再加上ScratchS4A进入门坎很低，只要懂简单的机械原理，加上创意，就可以轻易地制作出独一无二的机器人，因此“Scratch+Arduino”就成为了小朋友踏进互动科技世界的另一条快捷方式。

“什么是Arduino？”

Arduino是一个开放源码电子原型平台，拥有灵活、易用的硬件和软件。要给Arduino下一个最准确的定义，最好用一些实例来描述。您想当咖啡煮好时，咖啡壶就发出“吱吱”声提醒您吗？您想当邮箱有新邮件时，电话会发出警报通知您吗？想要一件闪闪发光的绒毛玩具吗？想要一款具备语音和酒水配送功能的X教授蒸汽朋克风格轮椅吗？想要一套按下快捷键就可以进行实验测试蜂音器吗？想为您的儿子自制一个《银河战士》手臂炮吗？想自制一个心率监测器，将每次骑脚踏车的记录存进存储卡吗？想过自制一个能在地面上绘图，能在雪中驰骋的机器人吗？

中国论文网 http://www.xzbu.com/9/view-4435470.htm
它是一块开放原始码的单芯片微电脑（如图1），2005 年由意大利米兰互动设计学院的教授DavidCuartielles和MassimoBanzi所设计，原始构想是希望让设计师及艺术家们，透过Arduino能很快地学习电子和传感器的基本知识，快速地设计、制作作品的原型，因此，非常适合不具有电子背景的人使用，以设计出各种不同的互动科技装置。

图1 Arduino硬件

Arduino包含硬件与软件两大部分，硬件部分是一个约手掌大小的控制板，提供14个数位式输出/输入端，6个类比式输出/输入端，支持USB资料传输，可以使用自备电源（7～12V）或是直接使用USB电源，使用者可以在数位式输出/输入端上接上不同的电子装置，如 LED灯、按钮、蜂鸣器、游戏杆、马达等。软件的部分是使用基于C/C++语言，如要控制接在第13个脚位的LED灯，可以使用以下的程序代码。

然而，这种用英文写程序的方式，无形中限制了使用对象的广度。因此，西班牙的Citilab组织基于Scratch的成功经验，改写自由软件Scratch并命名新软件为S4A，创造出使用拖曳积木的方式来控制Arduino装置的可能性，让Scratch玩家们可以进一步将创意延伸到实体的互动科技装置上。这种方式对中小学教育可以说是一大福音，学生不再需要有高深的专业程序知识，每个人都能完成Arduino的互动装置。上述的LED灯控制程序在S4A中的写法如图2。

图2 用S4A控制一盏LED灯

S4A如何控制Arduino呢？基本上，在Arduino控制板上必须事先上传一份S4A的轫体程序，然后透过这个程序不断地与S4A主程序沟通，Arduino与计算机间可以通过有线的USB连接线或无线的蓝牙模块来传输，在S4A主程序中设定好使用的端口位置，就可以侦测到Arduino的状态。

传统的Scratch程序中，程序的执行结果是通过屏幕与喇叭来做输出，在这个例子中，我们可以将程序的执行结果输出到LED灯，因此，借由S4A能引入一些硬件装置以让Scratch程序与现实世界链接，探索更多的可能性。S4A除了原有的Scratch八大类积木外，在动作类还额外提供了12个积木来与Arduino互动（如图3）。透过这些积木，我们就能与接在Ardunio控制板上的各类电子组件与传感器互动。