mBot创意机器人:使用Scratch(mBlock)含App Inventor程式设计(最新版)

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具体描述

本书利用Scratch(mBlock)与App Inventor程式设计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。
 
编程启蒙与硬件互动探索:树莓派与Micro:bit项目实战精选 本书聚焦于当前广受推崇的两大微控制器平台——树莓派(Raspberry Pi)与Micro:bit,旨在为读者提供一套系统化、实战导向的编程与电子制作教程。全书内容不涉及mBot、Scratch或App Inventor等特定主题,而是专注于利用这两个强大的硬件平台,结合Python、MicroPython及图形化编程(如基于JavaScript的在线编辑器)来构建实际可运行的项目,激发读者的创新思维与工程实践能力。 第一部分:树莓派核心与Linux环境搭建 本部分将全面介绍树莓派的硬件特性、操作系统安装与基础配置。我们将详细讲解如何选择合适的树莓派型号(从入门级的Zero W到高性能的树莓派4/5),并指导读者完成操作系统(如Raspberry Pi OS)的烧录过程。 1. 树莓派入门与系统配置: 硬件认识与启动: 详细解析树莓派的各个接口(GPIO、HDMI、USB、CSI/DSI等)功能,首次启动与桌面环境的配置。 命令行基础(CLI): 深入学习Linux操作系统的基本命令,包括文件系统导航、权限管理、软件包安装(APT系统)以及系统维护技巧。 网络配置与远程访问: 设置Wi-Fi连接、配置静态IP地址,并掌握使用SSH进行无头(Headless)远程管理的方法,为后续项目开发打下坚实基础。 2. Python编程基础与环境准备: 本书将Python作为树莓派开发的首选语言,并侧重于其实际应用能力。 Python语法回顾与进阶: 涵盖数据结构、函数、面向对象编程(OOP)概念,重点讲解Python在嵌入式环境下的效率优化。 虚拟环境管理: 使用`venv`或`conda`创建隔离的开发环境,管理项目依赖,确保项目间的独立性和可移植性。 基础库应用: 介绍用于处理文件I/O、网络通信(如Socket编程)以及多线程/多进程的基础标准库。 3. GPIO 端口的硬件控制实战: 这是树莓派区别于普通电脑的核心能力所在。我们将完全基于硬件引脚进行操作。 RPi.GPIO库详解: 学习如何使用该库初始化引脚、设置输入/输出模式,并掌握事件检测机制(如按键中断)。 数字信号控制项目: 实践控制LED灯矩阵、继电器模块(用于控制高压电器),并利用光敏电阻、超声波传感器等进行环境监测。 PWM调光与电机控制: 掌握脉冲宽度调制(PWM)技术的应用,用于平滑控制LED亮度、舵机(Servo)的角度以及直流/步进电机的速度与方向控制。 第二部分:Micro:bit 极简编程与传感器应用 本部分转向Micro:bit平台,这是一个专为教育设计的、易于上手且功能丰富的开发板。我们将探讨其内置的传感器和编程接口。 1. Micro:bit 硬件与编程环境: 物理特性概览: 了解Micro:bit板载的LED点阵屏、A/B按钮、加速度计、磁力计、温度传感器以及无线通信模块(Radio/蓝牙)。 基于Web的编程(MakeCode): 介绍如何使用Microsoft MakeCode编辑器,通过拖拽积木块实现快速原型开发,重点讲解事件驱动编程模型。 MicroPython入门: 迁移至文本编程,学习MicroPython在Micro:bit上的特定库函数,如`display`、`music`和`radio`模块的使用。 2. 传感器数据采集与显示: 交互式项目: 利用板载按钮和LED矩阵制作一个简单的计步器或电子骰子。 环境感知: 读取板载温度传感器数据,并将其可视化显示在点阵屏上,或通过无线模块发送出去。 外部扩展接口: 学习使用JST连接器或edge connector连接外部I2C/SPI设备,例如OLED显示屏或更复杂的传感器模块。 3. 无线通信实践: 本节专注于Micro:bit的低功耗无线通信能力。 Radio组网: 搭建两个或多个Micro:bit设备之间的简单通信网络,实现信息的相互发送和接收,如制作一个简易的对讲机或遥控器。 蓝牙信标与数据传输: 探讨Micro:bit的蓝牙功能,用于与其他设备(如手机应用,但不涉及App Inventor)进行基本的数据交换。 第三部分:跨平台项目集成与高级应用 本书的最后一部分着眼于如何将树莓派与Micro:bit的优势结合,或将编程知识应用于更专业的领域,例如数据处理和网络服务。 1. 树莓派与外部设备的物联网(IoT)集成: Web服务器构建: 使用Python的Flask或Django框架,在树莓派上搭建一个轻量级Web服务器。 数据可视化接口: 将传感器采集到的数据(无论是树莓派自身还是通过网络接收的Micro:bit数据)通过Web界面实时展示,实现远程监控。 MQTT协议应用: 学习使用MQTT客户端库,将树莓派作为物联网消息代理的终端节点,实现高效、低带宽的数据发布/订阅。 2. 计算机视觉基础(基于树莓派): OpenCV Python库安装与配置: 针对树莓派的性能进行优化配置。 基础图像处理: 实现摄像头捕捉、色彩空间转换、边缘检测等基础图像处理操作。 简单目标追踪: 结合运动学知识,尝试用树莓派摄像头捕捉特定颜色的物体并报告其位置信息。 3. 数据存储与日志记录: SQLite数据库应用: 在树莓派上部署SQLite,学习如何结构化存储传感器采集的时间序列数据。 数据分析脚本: 编写Python脚本对存储的历史数据进行简单的统计分析(如计算平均值、最大值),并生成报告。 全书强调动手实践,所有代码示例均经过实际硬件验证,旨在培养读者从硬件选型、系统配置到软件编程、最终实现功能的全栈式嵌入式开发能力。

著者信息

图书目录

Chapter 1 机器人概论
1-1 什么是机器人
1-2 Makeblock基本介绍
1-3 mBot机器人
1-4 mBot机器人版本
1-5 mBot机器人基本车常见的运用

Chapter 2 mBot机器人的程式开发环境
2-1 mBot机器人的程式设计流程
2-2 组装一台mBot机器人
2-3 mBot机器人的控制板基本介绍
2-4 mBot机器人的程式开发环境
2-5 下载及安装mBot机器人的mBlock软体
2-6 mBlock 的整合开发环境
2-7 撰写第一支mBlock程式

Chapter 3 mBot机器人动起来了
3-1 马达简介
3-2 控制马达速度及方向
3-3 让机器人动起来
3-4 机器人绕正方形
3-5 马达接收其他来源

Chapter 4 mBot机器手臂
4-1 组装会夹保特瓶的机器手臂
4-2 撰写 mBlock机器手臂程式
4-3 手机操控机器手臂程式
4-4 mBot搬运比赛规则

Chapter 5 会踢足球的mBot机器人
5-1 组装踢足球机器人
5-2 撰写程式让机器人可以踢足球
5-3 手机操控踢足球机器人
5-4 踢足球竞赛规则

Chapter 6 mBot相扑机器人
6-1 组装相扑机器人
6-2 撰写程式让机器人可以相扑
6-3 手机操控相扑机器人程式
6-4 mBot 相扑比赛规则

Chapter 7 会转头的mBot机器人
7-1 组装会转头机器人
7-2 撰写程式让机器人转头
7-3 手机操控机器人转头
7-4 会转头的机器人走迷宫

Chapter 8 会打招唿的mBot机器人
8-1 组装会打招唿的mBot机器人
8-2 撰写程式让机器人打招唿
8-3 手机操控机器手臂程式

Chapter 9 mBot两足行走机器人
9-1 组装两足机器人
9-2 撰写程式让两足机器人走路
9-3 手机操控两足机器人程式

Chapter 10 mBot机器手捡乒乓球
10-1 组装会捡乒乓球的机器手臂
10-2 手机操控机器手臂程式
10-3 mBot机器人捡乒乓球比赛

附录A App Inventor程式的开发环境
A-1 App Inventor拼图程式的开发环境
A-2 进到 App Inventor 2云端开发网页
A-3 App Inventor 2的整合开发环境
A-4 撰写第一支 App Inventor 2程式
A-5 App Inventor 程式的执行模式
A-6 管理自己的App Inventor专案

附录B App Inventor使用者基本介面设计
B-1 App Inventor的「使用者介面」设计工具
B-2 标签元件(Label)
B-3 输入方块元件(TextBox)
B-4 密码文字方块元件(PasswordTextBox)
B-5 命令按钮元件(Button)
B-6 显示图片元件(Image)
B-7 复选钮元件(CheckBox)
B-8 对话讯息方块元件(Notifier)
B-9 下拉式元件(Spinner)
B-10 滑桿元件(Slider)
B-11 清单选取元件(ListPicker)
B-12 日期选项元件(DatePicker)
B-13 时间选项元件(TimePicker)
B-14 多重页面(Multi-Screen)

 

图书序言

图书试读

用户评价

评分

說實話,我對「程式設計」這個詞,原本一直抱持著一種「好像很厲害但又離我很遙遠」的態度。直到最近,我無意間看到這本《mBot創意機器人:使用Scratch(mBlock)含App Inventor程式設計(最新版)》,才發現原來入門可以這麼有趣!我的孩子對3C產品一向很有興趣,所以我就想說,與其讓他們只是滑滑手機,不如引導他們去了解這些科技背後的原理。 這本書的內容,完全打破了我對程式設計的刻板印象。它從最直觀的Scratch(mBlock)圖形化程式介面開始,孩子們可以像玩積木一樣,把各種指令拖拉組合,創造出屬於自己的小程式。書中設計了很多貼近孩子生活經驗的範例,像是讓mBot模擬交通號誌,或是製作一個簡單的遙控小車。這些小小的成功,都能讓孩子們獲得極大的滿足感,並且激發他們繼續探索的動力。 更讓我驚喜的是,這本書竟然還介紹了App Inventor。這意味著,孩子們不僅能學到如何控制機器人,還能學到如何自己設計手機App!這就像是打開了一個全新的次元,讓他們從「使用者」變成「創造者」。想像一下,自己設計一個App,然後用這個App來指揮機器人做出各種動作,這絕對是讓孩子們愛上程式設計的最佳方式。書裡的說明非常詳細,圖示也很豐富,即使是像我這樣初學者,也能輕鬆上手。我已經迫不及待地想和孩子一起,用這本書開啟我們的程式設計之旅了!

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從來沒想過,一個機器人玩具,加上一本好的教學書,可以激發出這麼多潛力!我本身是個對程式設計完全沒概念的人,但看到市面上很多關於機器人教材,總覺得不是太貴,就是太難,有點卻步。這本《mBot創意機器人:使用Scratch(mBlock)含App Inventor程式設計(最新版)》簡直是我的救星。它從最基礎的mBlock圖形化介面教起,對完全沒有程式基礎的初學者來說,非常友善。 我最喜歡的是,書裡面有很多實際操作的範例,而且都非常貼近生活。比如說,教你如何讓mBot感應到你伸出的手,然後做出反應,或是如何利用光線感應器來模擬日出日落。這些小小的互動,對孩子來說都充滿了趣味和驚喜。更重要的是,這本書並沒有停留在Scratch,它還引入了App Inventor,這讓學習的層次大大提升。孩子們可以透過App Inventor設計自己的手機應用程式,然後控制mBot,這完全打開了一個全新的學習維度! 我原本以為光是控制機器人就很厲害了,沒想到還能進階到手機App設計,這讓整個學習過程變得更加多元和有挑戰性。而且,書裡的步驟都寫得很細,圖片也很清楚,我這個「科技菜鳥」也能跟著一步一步做,偶爾卡住了,回頭看看書,通常都能找到解決辦法。看著孩子們從最初的懵懂,到現在能主動提出自己的想法,想讓機器人完成什麼樣的任務,我真的覺得這本書不只是學程式,更是在培養他們的創造力、邏輯思維和解決問題的能力。這絕對是一本值得推薦給所有家長和孩子們的優質教材。

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當初在尋找適合給孩子接觸程式設計的教材時,這本《mBot創意機器人:使用Scratch(mBlock)含App Inventor程式設計(最新版)》立刻吸引了我的目光。它的封面設計就很有吸引力,而且標榜結合了Scratch和App Inventor,這讓我非常好奇。我本身並非程式設計領域的專家,但一直認為程式教育是未來趨勢,所以希望能為孩子找到一個既有趣又能打下良好基礎的入門。 翻開書之後,我對其內容的編排感到非常滿意。它沒有一開始就灌輸艱澀的程式碼,而是從大家都很熟悉的Scratch(mBlock)圖形化介面開始,讓孩子們可以透過拖拉積木的方式來學習程式邏輯。書中提供的範例程式非常豐富,從基礎的移動、燈光控制,到稍微複雜的感應器應用,都循序漸進地引導。最讓我印象深刻的是,作者巧妙地將一些生活化的情境融入其中,例如如何讓mBot模仿動物的動作,或是製作一個簡單的警報系統。 而當書本進入App Inventor的部分,我更是驚喜連連。這意味著孩子們不僅能學到機器人的控制,還能進一步學習如何設計自己的手機應用程式,並將兩者結合。這種跨領域的學習方式,能讓孩子們的創造力得到極大的發揮。書裡的講解深入淺出,圖片和圖示都非常清晰,即使是對程式語言沒有概念的家長,也能輕鬆地跟著孩子一起學習和探索。我可以看到孩子們在操作過程中,不僅學到了程式的知識,更培養了耐心、細心以及解決問題的能力。這是一本真正能啟發孩子對科技學習興趣的優秀書籍。

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我必須說,《mBot創意機器人:使用Scratch(mBlock)含App Inventor程式設計(最新版)》這本書,根本就是為想讓孩子在玩樂中學習程式設計的家長們量身打造的!我一直覺得,現在的教育不能只停留在知識的傳遞,更重要的是培養孩子的邏輯思考和解決問題的能力,而程式設計正好能達到這個目的。 這本書最棒的地方,在於它並非只是單純的介紹mBot的使用,而是將mBot作為一個載體,引導孩子們進入Scratch(mBlock)的奇妙世界。它的教學內容非常扎實,從最基礎的指令操作,到如何運用各種感應器,一步一步都有詳細的範例和解釋。我特別喜歡書中許多利用mBot創造的有趣互動,例如如何讓機器人變成一個「真心話大冒險」的道具,或是如何製作一個能與人對話的簡易機器人。這些不僅能吸引孩子的注意力,更能讓他們在動手實踐中體會到程式的魅力。 而本書的另一大亮點,就是它非常前瞻地將App Inventor納入其中。這表示孩子們不只能透過電腦控制機器人,還能學習如何設計一個屬於自己的手機App,並透過這個App來操控mBot。光是這個概念,就足以讓孩子們興奮不已!它把原本可能比較抽象的程式設計,變得更加具體和有趣。書中的圖文並茂,講解清晰,連我這個平時很少接觸程式的人,也能輕鬆地理解並與孩子一起完成。看到孩子們因為成功完成一個程式而露出自信的笑容,這就是這本書帶給我最大的價值。

评分

這本《mBot創意機器人:使用Scratch(mBlock)含App Inventor程式設計(最新版)》真的是我最近收到的最棒的禮物了!身為一個對科技有點興趣,但又怕太難學的媽媽,我一直想找個方式讓孩子們(和小時候的自己)能接觸到程式設計,又不至於太枯燥。mBot機器人本身就超可愛,孩子們一看到就愛不釋手。而這本書,真的讓我這個「科技小白」也感到非常有信心。 它不是那種硬梆梆的理論書,而是從孩子最容易理解的Scratch(mBlock)圖形化程式語言開始,一步一步引導。書裡面的範例程式都超實用,而且很多都是孩子們平常會玩的小遊戲或是生活情境,像是讓機器人跳舞、躲避障礙物,甚至做出簡單的自動販賣機。最讓我驚豔的是,它還結合了App Inventor,可以直接用手機App控制機器人,這對孩子來說根本是魔法!每次看到他們寫完程式,然後用手機指揮機器人動起來,那種成就感爆棚的表情,真的讓我覺得買這本書太值了。 而且,書的排版也很棒,圖文並茂,每一個步驟都解釋得很清楚,新手家長完全不用擔心跟不上。作者還貼心地提供了很多延伸的創意想法,鼓勵孩子們在基礎之上發揮自己的想像力。我的孩子們現在每天放學回家,最喜歡的就是窩在書桌前,跟著書上的步驟,自己動手做。從一開始的模仿,到後來能自己修改程式、加入新的功能,我真的看到了他們在邏輯思考和解決問題能力上的進步。這本書不僅僅是教程式,更像是在培養一種解決問題的思維模式,這對他們未來的學習絕對有幫助。

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