乐高EV3第三代机器人有何升级亮点?

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乐高EV3并不是“第三代”机器人,而是乐高教育机器人MINDSTORMS系列的一个独立且重要的产品线。

乐高EV3第三代机器人有何升级亮点?-第1张图片-广州国自机器人
(图片来源网络,侵删)

为了让您更清晰地理解,这里简单梳理一下乐高教育机器人的“代际”发展:

  • 第一代:RCX (1998年)

    这是乐高教育机器人的开山之作,使用红外线通信,需要一个“砖块”来控制传感器和马达。

  • 第二代:NXT (2006年)

    相比RCX有了巨大飞跃,使用USB接口,传感器更强大,编程软件也更友好。

  • 第三代:SPIKE Prime / MINDSTORMS Robot Inventor (2025年)

    这是目前市场上的最新一代,取代了EV3,它使用新的硬件(如智能 Hub)、新的零件(如连轴器)和全新的图形化编程平台。

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EV3 (2025年) 是在NXT之后、SPIKE Prime之前推出的产品,它本身可以看作是NXT的“升级版”或“最终形态”,但它并不是“第三代”,它是一个非常经典且强大的平台,至今仍有大量用户和教学项目在使用。


乐高EV3机器人核心详解

我们来详细介绍您问到的 EV3 机器人。

核心组件

一个标准的EV3套装通常包含以下几个关键部分:

EV3 智能控制器 这是机器人的“大脑”,它是一个功能强大的可编程设备,特点包括:

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  • 操作系统: 基于Linux,可以运行固件。
  • 处理器: ARM9处理器,性能远超NXT。
  • 接口: 4个输入端口(连接传感器)、4个输出端口(连接马达)、1个USB端口(连接电脑或充电)、一个microSD卡槽(可扩展存储)、一个蓝牙端口和一个Wi-Fi端口(需要额外适配器)。
  • 显示屏: 黑白触摸屏,可以显示程序状态、传感器数据、运行日志等,非常方便调试。
  • 内置扬声器: 可以播放声音文件,甚至合成语音。
  • 电源: 可使用6节AA电池或专用的EV3充电电池(推荐)。

电机

  • 大型伺服电机: 提供强大的扭矩,用于驱动车轮或执行重型任务,内置旋转传感器,可以精确控制转速和角度。
  • 中型伺服电机: 比大型电机更小、更快、更精确,适合用于精细操作或高速任务,同样内置旋转传感器。

传感器 EV3套装通常包含几种核心传感器,让机器人能够感知世界:

  • 触动传感器: 类似一个按钮,可以检测是否被按下或碰撞。
  • 颜色传感器: 可以检测颜色、环境光强度和反射光强度(用于巡线)。
  • 陀螺仪传感器: 可以检测旋转和角速度,用于平衡控制或精确转向。
  • 超声波传感器: 通过发射和接收声波来测量距离,可以探测障碍物或测量物体大小。

结构零件和连接线

  • Technic 梁和销: 这是乐高机械结构的核心,用于搭建机器人的骨架。
  • 连接线: 将传感器和电机连接到EV3智能控制器。

软件与编程

EV3的编程方式非常灵活,适合不同年龄和水平的用户:

EV3 Classroom (图形化编程) 这是目前官方推荐的图形化编程软件,取代了旧版的EV3 Programming App,它基于Scratch-like的拖拽式编程,界面直观,适合初学者。

  • 特点: 包含丰富的编程模块(移动、传感器、逻辑、数据等),支持实时调试,可以方便地在电脑和EV3之间传输程序。

LEGO MINDSTORMS EV3 Programming App (平板端图形化编程) 专为平板电脑(如iPad)设计的App,操作方式类似,方便在移动设备上进行编程。

LabVIEW (文本/图形化编程) 对于更高级的用户,乐高与NI(National Instruments)合作,提供了基于LabVIEW的编程环境,这更接近工业级的编程,适合高中生和大学生进行更复杂的工程和科学项目。

第三方编程语言 由于EV3 Brick的开放性,许多爱好者也为它开发了支持文本语言的固件,如:

  • EV3 MicroPython: 可以用Python语言直接在EV3 Brick上编程,非常强大和灵活。
  • leJOS: 支持在EV3上运行Java。

EV3的特点与优势

  1. 强大的硬件性能: EV3 Brick的性能在当时非常出色,至今仍能满足绝大多数机器人项目的需求。
  2. 极高的可扩展性: 除了官方传感器,庞大的乐高教育生态系统和第三方市场提供了海量的传感器(如摄像头、温度传感器、红外遥控器等)和扩展件。
  3. 成熟的生态系统: 经过近10年的发展,EV3拥有极其丰富的教程、项目书、在线课程和社区支持,遇到问题很容易找到解决方案。
  4. 教育价值高: 它完美地融合了STEAM教育理念,在学习搭建和编程的同时,能培养孩子的逻辑思维、问题解决能力、创造力和团队协作精神。

EV3 vs. 最新一代的SPIKE Prime

如果您正在考虑购买,可能会想知道EV3和最新的SPIKE Prime有什么区别:

特性 EV3 (经典) SPIKE Prime (新一代)
定位 更偏向工程和机器人竞赛 更偏向课堂教学和创意启蒙
智能控制器 黑白触摸屏,按键操作 彩色触摸屏,更现代的界面
零件 传统Technic梁和销 新零件! 连轴器、齿轮组等,搭建更稳固、更快速
电机 大型和中型伺服电机 中型伺服电机 (升级版,扭矩更大,带角度和速度控制)
传感器 触动、颜色、超声波、陀螺仪 矩阵传感器 (集成了颜色、光线、距离检测) + 触动传感器
编程软件 EV3 Classroom (图形化) SPIKE App (图形化,基于Scratch 3.0,更易用)
兼容性 与所有Technic零件兼容 与EV3零件部分兼容,但新零件无法在EV3上完美发挥优势
适合人群 对机器人竞赛有浓厚兴趣的学生 8岁以上的学生,从零开始学习编程和机器人

乐高EV3是一款里程碑式的教育机器人产品,它功能强大、扩展性高、生态系统成熟,是无数机器人爱好者和参赛选手的“启蒙神器”和“竞赛利器”。

虽然它不是最新一代(SPIKE Prime才是),但它的经典地位和强大性能使其至今仍是一个非常有价值的选择,如果您不追求最新的技术,或者您的孩子有志于参加机器人竞赛(如FLL),那么EV3套装绝对是一个不会出错的选择,如果您是初学者,希望从更轻松、更具创意的方式入门,那么SPIKE Prime会是更好的选择。

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