乐高ev3器材简介（老丁教乐高EV3硬件基础）

本阶段课程适合2年级、3年级、4年级及以上刚开始接触EV3机器人的同学们。

如果你有器材，那么可以花1个小时陪伴孩子一起学习本课，帮助他理解。

如果你没有器材，那么可以花5分钟学完本课，一段时间后可以考虑为孩子添置一套EV3设备，从这里开始学习。

“如果我能看得见，就能轻易地分别白天黑夜~

就能准确的在地图上，沿着黑线走。

如果我能看得见，就能随便到处乱走，

就能看到有墙壁，不再撞得粉碎……”

——以上为小E内心独白。

别急别急，今天咱就开始给小E桑按个眼。

机器人跟人不同，人的眼睛是非常厉害的输入器官，能判断距离、颜色、明暗等等等等，所以最强的制造家不是别人，其实是咱老妈。我们平时一定别因为玩“王者农药”搞坏眼睛，这设备“维修”起来代价就高了。

咱小E有自己的眼睛设备，不过功能上单一了一些。

下图是三种传感器。

可以说，他们都有“眼睛”的功能。我们今天首先认识一下最左边的这位。

1认识颜色传感器

这位叫做颜色传感器（以下简称色感），是用来测量各种光线条件的。

重点

大家要理解一个概念，颜色，其实是一种我们的眼睛和大脑对光的视觉感受，光具有光波，是一种能量。不同的颜色光波的长短不同，所以可以简单理解为：颜色其实本质上是一种光。

所以，颜色传感器，其实是一种检测光值设备。因为除了颜色外，色感是有多种模式可以供我们使用的。

为什么我们要重点说明这个事情？

老丁见过很多同学会被颜色两个字误导，学了几年，都没真正搞清楚工作模式的使用方法，遇到问题还得靠老师来分析。单纯理解为“颜色”的同学在很多使用的场景只想得起来辨别色彩，其实我们应该要学会根据不同的要求选择不同的模式使用。

如果理解成光就不一样了，同学们自然会考虑，我们要辨别的是光的颜色？还是亮度？还是其他作用……这样对今后的帮助才会更大。

从上图中，我们可以看到三种模式的名称。

Reflect——反射的——测量反射光/色彩灰度

Ambient——环境的、周围的——测量环境光

Color——色彩——测量颜色值

我们不去详细讨论色彩是怎么形成的了。只要你在EV3上切换这三种模式，我们可以看到，传感器的LED灯的颜色也不相同。

在Reflect模式下，LED灯亮红色，三原色中，光波最长的颜色，反射率强。

在Ambient模式下，LED灯亮蓝色，三原色中，光波最短的颜色，反射率弱。

在Color模式下，LED灯亮白色，其实是全部彩色光集中到一点上，视觉上就会变成白色，反射所有光。

我们并不一定要搞清楚这些原理，因为如果以后各位同学是学美术、物理等等学科的时候，这些相关的专业学习会有系统的课程来解释，知晓即可。

三原色光可以通过不同比例的搭配，形成各种颜色光。

我们需要的，是知道这三种模式的“使用场景”

2反射模式的使用场景

反射模式，是用在对某一个近距离的“点”检测时，色彩识别要求不高，但对“灰度”识别要求高的情况下。

举个例子，我们一般在看书的时候，要求书本尽量用黑白两色来表现。如果字体的颜色多了，反而容易让我们造成阅读障碍。

做方案其实一样，我们要学会的，是对应场景来使用设备功能，去除不必要考虑的条件因素，这样才能让方案很“干净”，并且也可以把指令说的很“清楚”。

在我们生活中，特别是夜间，这种应用特别广泛。比如交通用的各种检测摄像头，它的功能主要是用于拍摄汽车牌照。所以我们的车牌底色，一般都是用蓝色（反射率弱）而字是白色（反射所有光）。这样即便是弱光状态下，也能很清晰的拍摄出车牌的号码。

3简单了解：灰度

我们回过头来继续说色感，当色感捕捉到反射回来的光线时，接收到的是“灰度”值。所以我们在这个模式下，看到的是0-100的“灰度”。

在灰度的世界里，只有黑，白，灰三种颜色。

白色值最低，黑色值最高

如果把颜色转化为灰度，那么简单理解就是明亮的颜色灰度值就低，深色灰度值就高。就像画家们素描写生或者水墨画，就会用黑白灰来表现所有的场景亮暗。

我们的国粹之一国画，黑白世界依然很美

为什么不用颜色呢？颜色不是更多，更容易区分吗？

其实不然，在我们今后的编程中，会遇到各种各样的条件要求。我们首先要学会的，就是分析问题和找到最简单的方法去处理问题。

颜色本身对于识别的要求就高一些，比如红色，和偏红的黄色，那种算是红色呢？

这时候我们用反射值来测量，可能就可以很明显的去区分。即便都是红色，深红和橘红，也是可以直接用灰度来区分清楚的。

那么这样一来，大家应该可以了解这种模式应该用在哪里了吗？

简单总结一句：当某些情况，颜色不用考虑的时候，尽量用更简单的反射模式来解决数据问题。

4环境光模式的使用场景

跟刚刚正好相反，环境光模式是用来测量一个范围内的环境光线强弱的，而不是一个点。

这个应该很好理解。在某些情况下，我们需要检测周围环境的强弱，比如家里汽车的自动灯光就是由车子上的光线传感器来控制的。到了晚上或者进入隧道等等，光线弱的时候，车灯就会自动开启。

这个时候，我们往往是把色感尽量的暴露在一个大空间下更好的接收光线，而不像之前测反射的时候，要保证环境光尽量不受影响。

比如你要做一个光控小车，用手电筒照着就开，不照就不开，那么就可以用这样一个模式来完成。

5色彩识别的使用场景

这个应该最好理解了，一般这点上同学都不会有什么特别的问题。往往出问题的都是上面种模式。

我们只要了解，每种颜色其实对应的是一个值，如下图。

6试一试

搭建一个Mindstorms里面的基础小车模型并为小车安装上传感器。

1、让红色作为钥匙，小车检测到红色时开始直线前行2秒。

2、让程序启动时小车开始笔直前进，遇到黑色线的时候停止。

3、使用环境光模式，尝试在家里开着灯的时候，小车任意动作，关灯后小车停止动作。

提示，上面三个要求都可以直接用流程程序完成。大家要在搭建和模块选择上作一些思考哦。

如果在实现的过程中有问题的话，可以把程序和实际情况拍照直接发在公众号内跟老丁进行交流。

重点总结

开始了解色感，并了解区分不同情况下的使用场景。

学会找到不同情况下，解决问题的最简单的方法。也是一种逻辑能力的培养。

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