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袁老师测评:Scratch硬件扩展套件测评

  前一段时间,我给大家测评过一个Scratch儿童编程实验箱,这个实验箱的制作者是我的好朋友李老师。他最近在这个实验箱上进行了新的改进,同时吸取了很多建议,制作出了新的一套用于Scratch教学的硬件扩展套件,不但进行了平台的升级,同时在功能上有了非常大的提升和扩充,今天我就来介绍一下这套教具。

  袁老师测评:Scratch科学实验箱

  

 

  先上图看看它的样子吧:

  

 

  整套产品分为两大一小共三个盒子,分别装了主控板、扩展传感器模块、小车底座三个部分。

  下来分别介绍一下:

  第一个小盒子里面装的是整套产品的核心------主控板。主控板采用的是Arduino UNO R3 平台,可以说是目前最为流行的开源机器人平台,其特点是接口资源丰富,软件封装性好。结合Scratch使用也是非常稳定和流行的一个组合:

  主控板大图如下:

  

 

  可以看到,主控板上除了有Arduino处理板之外,还集成了8种最常用的传感器以及3个外部扩展接口:

  3颗发光二极管(红绿黄各1)

  轻触按键

  方向摇杆

  红外接收

  音量检测

  旋钮电位器

  光线检测

  Wifi模块

  这个设计的好处是把常用的这几个传感器直接做到主控板上,使用起来就比较方便,另外,有些传感器比如按键,摇杆,电位器等是需要动手操作的,直接集成到主控板上操作起来就会比较方便。相对于有些产品还要连接线缆,显得更紧凑和简洁。

  主控板上的3个扩展接口是用来连接扩展传感器模块的,采用的是RJ25接口,类似于电话线的接口,一插就可以用,这个连接方式也是目前同类产品都会采用的连接方式。其好处是小孩子也可以轻松操作,没有插反的可能,同时没有锋利的插针,不会误伤手指。

  同时,这次的设计里,为主控板增加了一个透明的亚克力底座,将主控板用螺丝固定到底座上后,会非常稳固,不容易被拉扯或者碰倒,对于学习中使用来说,是非常贴心的设计。

  安装好底座的主控板如下图:

  

 

  利用主控板上的8个传感器,已经可以跟Scratch进行很多有意思的互动了。我迫不及待的想要编写了几个小程序来看看效果了。

  编程界面跟Scratch完全一致,只是在“脚本”里面多了一个“QRobot模块”这样一个脚本类型:

  

 

  这个脚本类型里都是针对硬件的操作语句,跟其它的Scratch脚本语句使用方法完全一样,所以不需要很多的学习,就可以轻松的使用。

  主控板跟电脑的连接可以选择两种方式,第一是USB线缆,第二是Wifi连接。

  我先使用USB方式连接电脑,像是下图这样:

  

 

  好了,一切就绪,先编个小游戏来看看硬件跟Scratch互动的效果如何吧。

  这里我试了一个经典的Scratch游戏--《飞机大战》,将原先用电脑键盘控制飞机的方向改用主控板里的摇杆来控制,毕竟用摇杆控制方向才是最方便的啊。另外,我还加入了一个很酷的功能,就是用电位器来调节子弹大小:

  因为篇幅的限制,我只能举这一个互动的例子程序,用到了电位器和摇杆,当然用其它的几个传感器还能想像出更有意思的互动效果,这比单纯的在电脑上编一个游戏或动画,趣味性确实提升了很多,同时还能学到很多电子方面的知识。

  接下来我们要看看第二个盒子里的东东了。

  第二个盒子,装的是17个扩展传感器模块。上面我们介绍主控板时,已经提到了主控板上留了3个扩展接口,这3个接口,就是用来连接扩展传感器模块的。

  拍个照片来展示一下连接风扇扩展模块的样子:

  

 

  这个连接非常方便,只需要用连接线两头一插就可以了。主控板上最多可以同时插3个扩展传感器模块,你可以自由搭配组合,实现各种形形色色的功能。

  比如用距离控制的风扇、用湿度控制的舵机、用土嚷湿度控制的报警系统等等,总共17个传感器可供你使用,只要你脑动足够大,就可以组合出更有新意的形态,并且编程来实现它。

  下面是这些传感器模块的图片:

  

 

  这是所有扩展传感器模块的列表和它们的功能简介:

  

 

  模块种类非常多,基本涵盖了常用的所有传感器类型,作为一套学习教具来说已经非常足够了。

  这里面我用第一个风扇模块编了一个可调速风扇程序,来作为演示如下:

  每个模块都可以独立编程来实现某个功能,同时还可以将其中几个组合来实现更复杂的功能,这个架构用来学习,确实可以起到煅炼创造力和想像力的作用。这对于学习编程来说,是非常重要的。

  好了,现在说说第三个盒子。先看照片吧:

  

 

  在上一张照片中其实已经出现过了,这是一个智能小车底座,这整套产品的动力装置。

  它看起来跟一般的小车没有什么区别,但正是因为其中包含的巧妙设计,使这个小车底座可以“变身”成各种各样的机器人。

  先来看看它的基础用法,就是将主控板跟底座结合,用螺钉将主控板固定到小车底座上后,就“变身”为一个普通的智能小车了:

  

 

  小车底座自带电池,这时就可以通过Wifi用电脑跟小车连接,然后在Scratch里面对它进行编程了,小车动力很足,无论前进后退左右转向都非常敏捷,另外还可以实现无级变速,这都是一台智能小车必备的基础功能。

  然后,我们来看看它的强大之外。

  小车底座上有4个孔,是用来外接扩展传感器模块的:

  

 

  利用这4个孔,可以把我们上面提到的扩展传感器模块中的大部分(除了风扇、土壤湿度和LCD之外)都安装到小车底座上,最多可以同时安装两个模块,然后通过这些扩展模块实现更种复杂的智能小车功能,比如寻迹/避障/报警/语音/发射激光/探测温度/光线闪烁/数字显示等等,可以说这是一个带扩展功能的小车底座。这比那些单一功能的智能机器人小车要强大的多,而且最重要的是,可以自已发挥想像去组合,这个设计非常独特,也是我个人认为最大的亮点。

  我用寻迹模块简单做了一个寻迹小车,当然这是非常简单的应用,更复杂和好玩的应用还需要动动脑筋哦:

  最后,还有一个功能要介绍一下,就是这套产品还支持与手机的连接,手机上有一款APP,可以连接主控板,然后用手机对主控板进行控制,比如用手机去遥控小车,配合继电器扩展模块操控家里的台灯之类的:

  

 

  由于每篇文章最多只能添加三个视频,本来这里我还记录了2个关于手机遥控车,手机重力感应遥控车,手机控制台灯开关的视频,无奈不能再添加了,后续有机会再发吧,这些功能也都很有趣,很好玩,有点小遗憾……

  总之,这套产品初步体验下来,总的感觉是功能非常丰富,扩展模块种类齐全,对于学习Scratch或者Arduino以及编程机器人的同学来说,是一个非常好的教学用品,更重要的是,这套产品中融入的自由组合的概念,对于煅炼我们的创造能力非常重要,期待有更多人能利用这个产品,更加富有趣味的来学习编程吧。

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