NXT乐高机器人程式设计．轻松学(使用NXT-G) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书是一套可以充份发挥学生「想像力」及「创造力」的快速开发教材。

　　1.亲自动手「组装」，训练学生「观察力」与「空间转换」能力。
　　2.亲自撰写「程式」，训练学生「专注力」与「逻辑思考」能力。
　　3.亲自实际「测试」，训练学生「验证力」与「问题解决」能力。

机械迷城中的逻辑脉动：探寻模块化智能构建的无限可能 书名： 机械迷城中的逻辑脉动：探寻模块化智能构建的无限可能 (暂定) 主题概述： 本书旨在引导读者进入一个由传感器、执行器和可编程控制器构成的微型世界，专注于以结构化、模块化的思维方式，设计并实现复杂、自主运行的机器人系统。我们关注的重点在于跨学科知识的融合——如何将机械工程的坚固性、电子工程的精确性以及计算机科学的逻辑严谨性，统一于一个可操作的、可扩展的智能平台上。 核心理念与内容聚焦： 本书摒弃了对特定品牌或特定图形化编程语言的深度依赖，转而深入剖析构建智能机器人的通用设计原则与核心技术栈。我们相信，理解背后的原理远比掌握一时的工具更为重要。 第一部分：构建的基石——系统解耦与模块化设计 本部分将系统地拆解一个复杂的机器人项目，教导读者如何将其分解为易于管理、独立测试和替换的子系统。 1. 任务分解与需求定义（TDD for Robotics）： 强调在动手之前，必须对“机器人要做什么”进行清晰、可量化的定义。我们将探讨如何建立性能指标（KPIs）和故障容忍度矩阵。 2. 硬件抽象层（HAL）的建立： 讨论如何设计驱动、传感和控制模块的接口规范，确保即使未来更换了电机或传感器类型，上层控制逻辑也能保持不变。这部分会详细介绍不同类型传感器（如测距、视觉、力反馈）的工作原理和数据预处理方法，不局限于任何特定平台的接入协议。 3. 机械结构的稳健性与可维护性： 深入探讨负载分配、运动学约束以及材料选择对系统长期稳定性的影响。重点介绍如何通过结构设计来简化布线和便于快速更换易损件。 第二部分：运动的哲学——动力学、运动控制与路径规划 本部分聚焦于如何让机器人精确、高效地实现物理世界的运动目标。 1. 基础运动模型与坐标系转换： 详细解析机器人学中的基本概念，如欧拉角、旋转矩阵以及齐次变换，为后续的高级控制打下坚实的数学基础。 2. 闭环控制理论的应用： 彻底阐述PID（比例-积分-微分）控制器在电机速度和位置控制中的实际应用。我们将通过具体的数学模型推导，而非仅仅是参数调整，来展示如何为不同负载和摩擦力矩配置最优的控制器增益。 3. 高级路径规划算法： 介绍启发式搜索算法（如A、Dijkstra）在二维和三维空间中的路径优化。重点讨论如何将传感器数据（如实时障碍物信息）融入到规划算法中，实现动态避障和任务重规划。 第三部分：感知的艺术——传感器数据融合与环境建模 机器人要实现自主性，必须依赖于对环境的准确理解。本部分探讨如何从原始的电子信号中提取有意义的环境信息。 1. 多传感器数据对齐与时间同步： 讨论异步数据流处理的挑战，以及如何通过时间戳对齐和滤波技术（如卡尔曼滤波的简化版本）来融合来自不同频率和精度的传感器数据。 2. 环境的离散化与状态估计： 介绍如何构建机器人的内部世界模型。这包括使用网格地图（Grid Maps）来表示空间占用，以及如何利用里程计和惯性测量单元（IMU）数据进行鲁棒的自身定位（Simultaneous Localization and Mapping, SLAM 的简化概念介绍）。 3. 逻辑决策树与有限状态机（FSM）： 讨论如何将环境感知到的信息，转化为机器人内部的决策状态。我们将构建复杂的FSM，使其能根据不同的环境输入，优雅地在“探索”、“执行任务”、“等待”、“故障处理”等状态间切换。 第四部分：软件架构与系统集成 本书的最后一部分强调工程实践，即如何将分散的模块有效地组合成一个健壮的、可调试的整体系统。 1. 任务并行化与实时性考量： 探讨在有限资源的处理器上，如何使用多线程或事件驱动模型来管理传感器轮询、运动控制和高级逻辑决策，确保关键控制回路的实时性不受影响。 2. 调试与诊断框架： 提供一套系统的调试流程，包括如何利用日志记录、信号可视化工具（不依赖特定软件）来追踪和隔离硬件与软件的故障。强调版本控制在机器人项目中的重要性。 3. 可扩展性与代码重构： 指导读者如何编写面向对象（或模块化过程式）的代码，使得未来添加新的功能模块或替换现有组件时，最小化对核心代码库的修改。 本书的独特价值： 本书旨在培养系统工程师的思维模式。它不教授“如何拖拽积木”，而是教授“如何设计一个能自我运行的系统”。读者将学到的是一套通用的、可迁移到任何嵌入式或机器人平台上的设计哲学和工程方法论，使他们能够独立面对从概念到实现的全过程挑战，真正掌握构建智能机械的底层逻辑与架构设计。

C h a p t e r 1 乐高机器人
C h a p t e r 2 NXT 主机的程式开发环境
C h a p t e r 3 NXT-G 拼图程式的开发环境
C h a p t e r 4 流程控制
C h a p t e r 5 机器人动起来了（伺服马达）
C h a p t e r 6 机器人接触式保障伞（触碰感测器）
C h a p t e r 7 机器人声控车（声音感测器）
C h a p t e r 8 机器人轨迹车（光源感测器）
C h a p t e r 9 机器人走迷宫（超音波感测器）
C h a p t e r 10 资料的运算
C h a p t e r 11 进阶功能的运用
C h a p t e r 12 Android 手机控制NXT 乐高机器人

序言Preface

　　乐高是一家世界知名的积木玩具公司，从各种简单的积木到复杂的动力机构，甚至自创乐高机器人，全都能让大人与小孩玩到乐此不疲。为何乐高能让大、小朋友甚至玩家「百玩不厌」呢? 其最主要原因是它可以依照每一位玩家的「想像力及创造力」来建构其个人独特的作品，并且还可透过「乐高专属的软体（NXT-G）」来控制NXT 乐高机器人。

　　何谓NXT-G 软体呢?，其实它是LEGO 公司用来针对设计NXT 机器人程式的软体，而在NXT-G 中（G 代表Graphic（图形）），亦即它是一种「图形化」的拼图程式软体，其适合国中、小学生或第一次接触乐高机器人程式者。

　　有鑑于此，笔者利用NXT-G 软体来开发一套可以充份发挥学生「想像力」及「创造力」的快速开发教材，其主要的特色如下：

　　1.亲自动手「组装」，训练学生「观察力」与「空间转换」能力。
　　2.亲自撰写「程式」，训练学生「专注力」与「逻辑思考」能力。
　　3.亲自实际「测试」，训练学生「验证力」与「问题解决」能力。

　　最后，在此特别感谢各位读者对本着作的支持与爱护，笔者才疏学浅，有疏漏之处，敬请各位资讯先进不吝指教。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计我一直觉得很吸引人，那种鲜艳的色彩和生动活泼的乐高机器人图案，光是看着就让人觉得学习程式设计是一件充满乐趣的事情。当初在书店看到它的时候，我正想着要怎么让我家孩子接触一些逻辑思维的训练，又不想太枯燥，结果一眼就被这本《NXT乐高机器人程式设计．轻松学(使用NXT-G)》给吸引住了。它的定价也挺合理的，对于想给孩子入门程式设计或者机器人创作的家长来说，是一个不错的选择。而且，我觉得它的排版方式也很有巧思，不像有些技术类书籍那么死板，读起来很舒服，不会有压迫感。很多程式设计书籍会让人觉得望而却步，但这本书给人的感觉是很亲切的，好像真的能带着你一步一步走进乐高机器人的世界。我尤其喜欢它字体大小和行间距的设置，长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳，这对于大人小孩都很重要。

评分☆☆☆☆☆

我个人一直觉得，学习新东西最怕的就是摸不着头脑，尤其是像程式设计这种听起来就有点“硬核”的领域。所以，当我第一次拿到《NXT乐高机器人程式设计．轻松学(使用NXT-G)》这本书时，就特别关注它的“轻松学”这三个字。它是不是真的能让我这样的新手，或者我那个对电脑一知半解的孩子，都能快速上手呢？我尝试着翻了几页，发现它的语言风格真的比较平易近人，没有太多冷冰冰的专业术语，而是用一些比较生活化的比喻来解释概念。这一点对于我来说太重要了，因为我之前看过的几本编程书，读了没几页就因为各种专业名词而卡住，最后不了了之。这本书给我的感觉是，它不会一下子就把你丢进一个复杂的编程环境里，而是循序渐进，让你先理解一些基础的逻辑，再慢慢接触更高级的应用。这种教学方式，我觉得对于建立学习信心很有帮助。

评分☆☆☆☆☆

我特别喜欢《NXT乐高机器人程式设计．轻松学(使用NXT-G)》这本书的整体呈现方式，它在视觉设计上做得非常出色，让人一眼就能感受到它的吸引力。封面色彩鲜艳，图案生动，很容易就能抓住读者的眼球，尤其是我这样想给孩子找一些有趣的学习材料的家长。翻开书页，你会发现它的排版同样令人赞赏，字体的选择、大小，以及图片与文字的搭配，都非常用心。不像市面上很多技术类书籍那种刻板的风格，这本书读起来很轻松，很有亲和力。它传递给读者的信息是，学习程式设计并不是一件枯燥无聊的事情，而是可以充满乐趣和创意的过程。这种良好的阅读体验，对于初学者来说至关重要，它能有效地降低学习门槛，激发学习兴趣，让我觉得这本真的适合想要开始接触乐高机器人编程的读者。

评分☆☆☆☆☆

对我来说，选择一本关于乐高机器人编程的书，除了内容本身，包装和整体风格也很重要。毕竟，乐高本身就是一种创意和玩乐的载体，《NXT乐高机器人程式设计．轻松学(使用NXT-G)》在这一点上做得相当不错。它的封面设计充满活力，色彩搭配也很鲜明，给人一种“这东西玩起来一定很有趣”的感觉。我之前也接触过一些乐高相关的书籍，有些过于学术化，或者排版过于单调，让人提不起兴趣。但是这本书，它的页面设计，字体的选择，图片的大小和位置，都经过了精心的考量，读起来非常舒服，不会有压迫感，也不会觉得枯燥。我个人非常看重这一点，因为好的视觉呈现往往是吸引读者入门的第一步，特别是对于孩子来说，生动形象的图文结合是最好的学习方式。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前对程式设计一直有点敬而远之，总觉得那是一门高深莫测的学问，需要很强的逻辑思维和数学基础。但是，当我有机会接触到《NXT乐高机器人程式设计．轻松学(使用NXT-G)》这本书时，我才发现原来程式设计也可以这么有趣和贴近生活。它没有使用那些晦涩难懂的术语，而是用一种非常生活化、图形化的方式来讲解，让我这个新手也能看得懂，甚至觉得跃跃欲试。这本书的排版设计也让我印象深刻，色彩搭配和谐，图片清晰易懂，文字描述也很生动，整体感觉非常友好，没有一点压力。对于想要了解程式设计，但又害怕复杂的理论知识的读者来说，这本书无疑是一个非常好的入门选择。它就像一位耐心又风趣的老师，一步步引导你进入乐高机器人编程的世界。