樂高介紹

樂高的元件分成好幾個階段，適合不同的孩子。

基本上有三種類型，也可以說有三個階段，從幼兒園就可以隨意上手的傳統樂高、到大班或是國小才可以感受的齒輪機械、最後是搭配軟體控制可能要到高年級才可以自己操作上手的動力樂高。

樂高在箱子外包裝上都會顯示適合的年齡，不過現在孩子真的見多識廣，很多小孩子從小玩的多，見過很多大班就可以獨立組裝大型的套件的小朋友：

• 第一階段標準樂高
• 就是單純的像磚塊的積木為主。
• 一般稱為基本磚、或是標準磚。

• 第二階段科技樂高
• 樂高以連桿和插銷十字軸為主，最有意思的就是齒輪啦!

• 第三階段動力樂高
• 機器人第四代 2020年 10月中 新推出
• 樂高官網 
• 搭配SCRATCH和LEGO的特有模塊，
• 有中文介面。
• SCRATCH介紹
• 文字區塊類型介紹
• 文字區塊清單介紹

樂高-動力樂高(第四代)

第三階段

樂高玩到這個階段基本上就要開始玩一些程式了。

很多爸爸媽媽這裡就是把小孩子送到外面的教育中心，或者是特殊的夏令營。再不然也是孩子進入了國小了父母就覺得該好好讀書，很多玩樂高的孩子就像彈鋼琴的孩子一樣，就會在某個段落停了下來。

小孩不能自己玩動力樂高嗎？

坦白說如果沒有一個大人在旁邊稍微帶個頭，要小孩子自己進入動力機械樂高是有些困難。

所以樂高這一次出的LEGO MINDSTORMS Robot Inventor附的應用程式，採用scratch為基礎。這個軟體是麻省理工媒體實驗室終身幼兒園組開發的一套電腦程式開發平台，目的就是讓程式設計語言的初學者不需先學習語言語法便能設計產品。讓用戶可以拿手機、或XBOX控制你的機器人。

該應用程式已經包含50多個有趣的編碼挑戰和有趣好玩的活動，和上百種不同的機器人組件形式只要會用電腦，很輕鬆就可以讓你的機器人動起來，唷!

樂高已經做到這樣了，所以我們決定在網路上製作一些簡單的影片讓小孩子看看yoututbe就可以自己操作LEGO MINDSTORMS Robot Inventor 應用程式^^。我相信小孩子的潛能是無窮的，聽過太多家裡孫子已經開始在教阿嬤玩手機。所以善用科技的力量，透過網路YOUTUBE只要幾個簡單的動作，小孩子就可以自己玩起機器人。

下面影片是第四代機器人的開箱文，看起來隨便就可以跟小孩子玩得很開心。明天要再換一個機器人玩。一套遊戲好幾種玩法。感覺真是賺到了^^

(我先叫他第四代，雖然樂高沒有這樣叫) 

開箱文

樂高機器人真的只是玩具嗎?

當然不是。樂高玩具的可變化性，應該是其他玩具望塵莫及吧!小時候當玩具，長大當教具。

這套玩具可以讓孩子在玩樂中，摸索出一些邏輯空間概念、創意思考問題等能力。最好養成他玩完玩具之後把樂高零件收起來(媽媽的心聲)。

樂高如何當教具?

台灣的課業壓力，太多父母本意都希望孩子快快樂樂長大，但是遇到課業競爭後，都不得不修正。但是現在不樣了，大家應該在均一教育平台上面看過有一系列scratch的主題，是國小中、高年級要上的課，這個課程很棒，但稍有遺憾的就是SCRATCH是純軟體。

不過有了樂高第四代機器人我覺得可以弭補這個空缺，機器人走的到的地方，都是SCRATCH的舞台區，第四代的軟體介面和SCRATCH完全一樣。讓你同時玩樂時，同時兼顧軟體和硬體的協同，你需要考慮，坡度、角度、位置、齒輪、比較哪一種插銷適用哪一個情景，綜合軟硬體考量，才可以有一個完美的機器人。

SCRATCH介紹(製作中)

• 文字區塊類型
• 文字區塊說明 

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科技樂高-十字軸(Technic Axle )

用來固定兩個零件，最常用的就是十字軸，如果沒有要絕對固定，其實插銷也有固定式的，但是要連接馬達和齒輪，或是齒輪和齒輪時，沒有十字周就真的不行了。

十字軸也有幾個類型：

• 十字軸：用來串接帶十字孔或圓孔的連桿或連接器。
• 十字軸(附檔)：一種特殊軸，就是其中一邊不能穿透圓孔或十字孔。也可以透過套筒來達到一樣的功效。通常用在連接輪子。
• 十字軸(中間檔)：一種特殊軸，就是兩邊都可以串接帶十字孔或圓孔的連桿或連接器，但是中間有一段是不能穿透，可以用來確保兩邊的長度比例。當然也可以透過套筒來達到一樣的功效，但是比例就需要安裝時稍微注意。

樂高為了讓十字軸發揮更大的功效，另還提供一些特殊磚：

• 連接器：透過不同的連接器可以讓零件改變方向。
• 套筒：套筒分為兩種，厚的和薄的，專門和十字軸做配合。

不過有的時候，我們需要的是一邊固定，一邊可以活動。樂高也出了另一個款式，一邊是插銷、一邊是十字軸，可以確保連接是固定的；一樣地，非十字軸的部分也有固定式和活動式。該類型可以參考機械樂高-插銷(Peg)

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科技樂高-插銷(Peg)

插銷，用來連接不同連桿(Beam)、變形連桿、或是有孔條狀積木(Brick with hole)，有人稱它為PIN、BOLT、或是Snap，總之就是可以把「圓孔」和「圓孔」互連的樂高零件。連接「圓孔」和「圓孔」的插銷主要分兩類：

• 固定式(with Friction Ridges)：連入該圓孔後，較不容易轉動。
• 活動式(without Friction Ridges)：連入該圓孔後，還是可以轉動。

此外樂高還提供1L和2L的插銷連接器，此類型的插銷連接器可以利用連接器連接插銷、或來用來做元件與元件中間的距離維持器；有時候也可直接來來當煙囪，或是門檔。

不過有的時候，我們需要的固定式，是希望完全不會轉動，但是插銷的固定式，只是"不太好活動"，所以樂高也出了另一個款式，一邊是插銷、一邊是十字軸，可以確保連接是固定的。一樣地，非十字軸的部分也有固定式和活動式。

如果要讓「十字孔」和「十字孔」，請參考機械樂高-十字軸(axle) 。

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科技樂高-連桿或稱橫桿(Technic Beam)

關於長條狀積木，傳統樂高出的長條積木，都帶著凸點，彼此需要透過凸點和凹槽組合。再組裝上比較笨重，2000年樂高出了一系列的technic sets，都是沒有凸點的，他可以透過插銷做連接，相較於傳統樂高可以做出更輕巧更靈活的東西。

• 連桿：不帶角度的條狀科技磚，一般都是基數的圓孔。也出過1X2 和 1X1。
• 角桿：透過角桿可以設計出不同造型的主體結構，像是雪撬底座等。

樂高稱這些為 Technic LiftArm Thick，有人用Technic Beam，我們先採用 Beam 的說法。除了標準的直桿連桿外，還有L型連桿、ㄑ型連桿 和 L 型連桿，從功能的角度還可以再區分為帶不帶十字孔區別：

• 不帶十字孔：條狀連桿、L 型連桿 用來設計規劃機器人或是車輛的結構。
• 帶十字孔：ㄑ型連桿、L 型連桿 同時帶有角度的連桿，因為兩端都有十字孔，更可以加強設備的結構。 

使用方法：可以善用 長/短插銷、十字軸、套環等和其他零件相互連接。 

連桿(只含圓孔)

帶十字軸的連桿或角桿

另外還有一些薄桿，我們當該類型的特殊磚歸類：

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傳統樂高-活動關節專題(Joint)

樂高的非科技磚系列，出了兩組能夠轉動的零件。可以讓非科技磚更生動，譬如說讓鳥類的翅膀上下拍動，或者車子的後照鏡可以前後或上下移動，還有讓披薩車的後車門以及垃圾車的後車廂可以關合。

樂高的活動關節

若是靠著四四方方的基本磚或者是具有修飾功能的修飾磚，是不可能做出靈活轉動的關節。所以樂高出了一個系列的活動磚：

• 一種是C型夾(C clip)：參考:傳統樂高-C型夾
• 一種是絞鍊(Hinge)：參考:傳統樂高-絞鍊

這類活動的關節到底有些甚麼功能，不花點時間去了解他們，很多小朋友在設計使用的時候就是測試一個換一個，所以我們花一點小小的時間，把活動關節的概念分享一下。

三維空間的三種運動

活動關節討論的是一個在三維空間的運動，一般就是討論零件組繞著某個軸做轉動，這個軸可以是X軸、Y軸、Z軸。其實簡單說，三維空間中的軸，就是在日常生活中，我們掛在嘴邊的長、寬、高。而當我們在三維空間中做運動，用飛機常用的說法就是俯仰、滾轉、偏航。我們用途是讓大家瞭解一下：

• 俯仰：用三維空間為例，就是讓積木可以沿X軸做轉動，用飛機想像一下，就是機頭做上下運動，影響飛機的高度。

• 滾動：用三維空間為例，就是讓積木可以沿Y軸做轉動，用飛機想像一下，就是由飛機的兩側副翼所控制，空戰中可以用來躲飛彈。

• 偏航：用三維空間為例，就是讓積木可以沿Z軸做轉動，用飛機想像一下，就是機頭向兩側方向運動，讓飛機向左或向右飛行，利用飛機的尾舵控制偏航。。

小朋友用飛機想像一下這些概念，然後我們就來看看樂高中的活動關節能夠做些甚麼。

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科技樂高-齒輪混搭風（Mixed Gear)

假設大家對正齒輪、雙斜齒輪、單斜齒論，都有基本的認識後，接下來面對現實的是，在真正實作的過程中，一定是玩混搭風，根據你設計的空間大小、轉速需求、轉向需求、樂高又不是全齒數都做全，所以齒輪一定是東拚戲湊能用就用。

混搭風咬合實作紀錄

正齒輪和雙鞋齒輪是可以混搭的，我們實作後，整理一份清單給大家參考，有些可否耦合有些基本原則，但是遇到單位數大的齒輪，即是不符合原則，但因為容錯空間大，可以有些不完美的咬合，我們根據實作，若在結構上可以支撐，就還是會列舉上去。

表格中(x,y)表示，兩齒輪若要順利咬合，其中一齒輪放在圓點(0,0,)，另一齒輪齒輪需要放在X軸第x單位，和Y軸第y單位上。

表格中*表示，兩齒輪不是水平座標軸上的正咬合，需要利用垂直高度的錯位，借用斜齒輪的輪齒咬合。

混和風齒輪咬合原則

• 小單位的混搭不容易，因為單位太小無法湊成整數單位或連尾數要湊成0.5都不可能。
• 大單位的混搭風就容易了，透過雙斜鞋齒輪的斜齒輪幫忙，若無法在水平座標軸上找到相互咬合的位置(x,y)；至少可以透過垂直高度的差異，利用斜齒輪的特性做咬合，做到*(x,y)。

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