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本书详细地、按部就班地介绍了LEGO Mindstorms EV3，包含读者需要了解的所有知识点，以及需要掌握的基本的编程知识。你可以从刚刚开箱开始，了解EV3工具包的么个组件，从发动机到传感器再到USB连接器、遥控器以及新的改进的可编程CPU模块。然后，你将进一步发现EV3的新的和不同之处。随后，将学习构建自己的机器人，为LEGO添加新的苹果应用，使用轮子和发动机来创建驱动自己的机器人等。
书名：乐高EV3机器人搭建与编程
ISBN：978-7-115-41682-7
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• 著 ［美］Marziah Karch
译 真 帅 田远帆 蒋知睿 刘昊熠
责任编辑 陈冀康
执行编辑 胡俊英
• 人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
邮编 100164 电子邮件 315@ptpress.com.cn
• 读者服务热线：(010)81055410
反盗版热线：(010)81055315
Authorized translation from the English language edition, entitled Build and Program Your Own LEGO MINDSTORMS EV3 Robots, 9780789751850,Marziah Karch, Copyright © 2015 Que Publishing.
All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from Que Publishing.
本书中文简体版由Que Publishing公司授权人民邮电出版社独家出版。
未经出版者书面许可，不得以任何方式复制或抄袭本书内容。
版权所有，侵权必究。
EV3是LEGO公司开发的第三代MINDSTORMS机器人，它无需计算机也可实现编程，远远超出了人们对传统玩具的期待，成为少儿和成人皆宜的高级创意玩具。
本书介绍了EV3机器人相关的搭建与编程知识，包含12章和一个附录。本书从EV3的开箱、配件介绍开始，介绍了EV3与NXT的不同、机器人的搭建、机器人的改造，并为EV3编写巡线程序、地板清洁程序、扑克魔术程序等，同时还从菊链项目和扩展玩法等多个方面介绍EV3的强大功能。附录部分还对EV3中涉及的各类名词给出详细的解释。
本书为全彩印刷，内容丰富且易学易会。书中所介绍的知识非常适合中小学生课外拓展学习，也适合对LEGO产品感兴趣的读者参考阅读。
2016年4月，在中国上海将有一个专为少儿和亲子开放的乐高室内游乐园开园，这一消息迅速被国内各大媒体传播开来。那么，乐高是一个做游乐园的公司么？显然不是。乐高公司始创于丹麦，80余年的发展历史使它成为了全球十大玩具品牌之一。他们的产品既有易于6岁以下儿童抓握和组装的得宝积木，也有适合7岁以上儿童的以各种主题为卖点的标准积木。除此之外，各种可以通过齿轮、杠杆、滑轮等零件组装而成的复杂机器人，也深受10岁以上青少年的喜爱，并且激发了他们学习物理、结构、力学的兴趣。
但即使是乐高这样一个全球十强的玩具公司，也曾有面临危机的时候。 1998年，乐高集团自锁积木的专利已到期，大量兼容乐高的积木品牌纷纷出现，长期保持的垄断地位很快就要被打破。于是在2004年，正努力改善公司产品的乐高邀请了世界上最有创意的一群玩家，依托于他们的天赋，乐高公司开发出了盈利空间很大的头脑风暴机器人套装产品—MINDSTORMS NXT。由此乐高进入了机器人时代。
而本书所介绍的，正是NXT的下一个版本EV3。 MINDSTORMS EV3是2013年乐高公司开发的第三代头脑风暴机器人。它不同于标准积木的情景搭建，也不同于科技系列的简单化遥控，可以通过对其编程让积木动起来。 EV3在外观和性能上都远超NXT，它依靠其友好的编程环境、简单的编程方式、快捷的机器人搭建、灵敏的传感器以及动力十足的伺服电机等诸多优势，遍布全球各大高校。乐高逐渐在教育界崭露头角。
当然，在中国购买EV3的多数还是乐高机构，自从2010年与中国教育部签订“技术创新人才培养计划”合作协议后，大大小小的机器人教育机构如雨后春笋般出现在各大城市。新颖的机器人教育也开启了教育理念的新篇章。机器人教育不同于传统教育，以乐高为首的机器人教育可根据不同年龄段的特点设计课程，学科内容包括科学、技术、数学、设计、社会学等，既适用于课堂教学，也可以作为课外活动和技能培训的内容。通过4C联系、建构、反思、延续使每个孩子都能获得成功。另外，乐高的FLL、 FTC赛事在中国都具有非常大的影响力，在一些高校或重点中学的自主招生中都能看到相关政策。
机器人教育在中国的热度逐步升高，可见这是一个非常有生机的领域。当然，作为一名从事乐高机器人培训的老师而言，我也看到了一些发展过程中暴露出的问题。目前的机器人教育仍缺乏足够的师资，同时乐高机器人教师的素质也参差不齐，种种客观因素制约了该领域的发展。在EV3发布之后，这种情况更加显现。在了解了这个问题后，我开始在网络上发布一些关于EV3的指导视频，例如《从零开始学乐高》系列视频、《十万个EV3》系列视频等，这些视频都备受关注。最近，随着对EV3的了解越来越深入，我也准备再次发布一系列关于EV3的指导视频，希望能够帮助更多的机器人教育从业者和乐高机器人爱好者。当然，也正是出于对机器人教育的热爱，我毫不犹豫地接下了本书的审阅工作。
这本书围绕家庭版和教育版的乐高MINDSTORMS EV3进行讲解，从零开始由浅入深地为读者介绍了众多知识。既帮助从未接触过乐高产品的用户了解了乐高家族各个系列的产品，又对比了乐高MINDSTORMS EV3与上一代产品MINDSTORMS NXT的区别。书中的每一章都根据乐高官方提供的搭建方案进行讲解，帮助读者完成家庭版MINDSTORMS EV3或教育版MINDSTORMS EV3的搭建、编程及改造。本书涵盖了众多非常酷炫的机器人搭建方案，例如地板清洁机器人、可分辨扑克牌颜色的机器人等。书的最后还介绍了更多高级的编程方式以及MINDSTORMS EV3的扩展玩法。
审完整本书，我有很深的感触。书如其名，这本书很实在，用现在流行的话语来讲，就是干货多。但也同样是因为干货多，在过去一年中我们对这本书进行了无数次的讨论和修正。无数个夜晚，我和团队的成员们共同努力着。临近本书出版之际，我想借此机会感谢为本书的出版而辛勤付出的每一个人，感谢真帅、田远帆、蒋知睿和刘昊熠，正是因为我们每个人“不抛弃、不放弃”的精神，才将本书的翻译事宜圆满完成。感谢人民邮电出版社的工作人员，是你们不厌其烦的指导和鼓励，才让我们不断地改进内容，也在这个过程中发现了自己的潜力。这本书的出版见证了我们每个人的成长。最后，还要感谢未来可能读到本书的每一位读者，希望你们能够喜欢这本书，也能够与我交流一些你们发现的问题和疑惑。
最后，随着加入乐高教育这个大家庭的人越来越多，相信在不远的未来每一个城市都能看到非常多的乐高活动中心。我将用自己的专业和专注来帮助更多的孩子实现“做中学，玩中学”。
——何晓旭
如果你正在寻找不需要焊接电线或学习高深的编程语言就能够一窥机器人奥妙的方法，那么LEGO MINDSTORMS EV3正是你要找的。你可以通过LEGO连接部件和图形界面来搭建机器人并为其编程。当你准备好接受新挑战的时候，你还可以破解操作系统并使用更高级的编程语言，如Java。你还可以把几个EV3机器人连接起来，让它们具有更强的计算能力或者让它们互相之间实现无线通信。
当你准备好分享你的项目时，第一LEGO机器人联赛（First LEGO Robotics Leagues）、 LEGO 机器人俱乐部以及LEGO 机器人主题营都是不错的平台。即使你是青少年或成年人，也可以尽情地与LEGO机器人为伴。我就曾经在得克萨斯州的奥斯汀举办的SXSW互动节上，在一个谷歌赞助的展台帮忙搭建了机器人。其中的比赛甚至包括破解一款安卓手机的应用，使它可以作为机器人的遥控器。参加比赛的没有一个是青少年，然而大家都兴奋得像糖果店里的孩子。
EV3是一款对各年龄段都适用的理想套装，不仅因为它是一款做工扎实的玩具，含有学习搭建所需的一切，更因为你不需要被既有的东西所限制。 Cubestormer 3是魔方世界纪录保持者，它主要由EV3部件和一部三星Galaxy S4手机打造而成。一位12岁的创意少年用EV3搭建了廉价盲文打印机的原型。更多详情请参见第12章。
EV3已经远远超出了人们对传统玩具的期待。它所提供的创意玩法，可以让你有机会去解决问题，进行工程设计和搭建，并且寓教于乐。
本书旨在给你作入门指导。书中的所有项目都适合各年龄段的新玩家，无论是在教室集体操作还是独立搭建。本书尽可能地既告诉大家操作步骤，又解释这样做的原因。仔细阅读本书， 拆解项目，并改善它们。努力去做，别再抱怨说，你的地板清洁机器人不能发邮件告诉你地板已经清理完毕，或者不能爬楼梯。
失败是成功之母，在失败中能学到更多。在阅读本书的时候，你可能偶尔会遇到某些项目在第一次尝试的时候无法工作。这其中大部分都是故意安排的，不过别担心，我会解释清楚哪里出错了以及如何修正错误。这是学习的一部分，当你从头到尾学习过之后，你会成为一个更好的搭建者。
EV3现在有两个版本正在发售。从玩具店买到的多半是EV3家庭版，而那些从第一LEGO机器人联赛或者学校订购的则更可能是LEGO教育版。不过别担心，本书已将两个版本都涵盖在内。
第1章“盒子里有什么”：这一章介绍了EV3家庭版所包含的部件和零配件，包括内含的传感器、电机以及测试轨道等。
第2章“LEGO教育版盒子里有什么”：这一章介绍了EV3教育版套装所包含的部件和零配件。即使你没有这个套装，也可以单独购买很多部件，所以这个整体介绍可能会给你一些新的启发。
第3章“比较EV3和NXT”：如果你玩过老版本的LEGO MINDSTORMS，你可能想知道EV3有哪些不同和改进。
第4章“搭建第一个机器人”：这一章介绍了LEGO提供的演示机器人，并提供了一些你在搭建的时候应该注意的小提示。
第5章“搭建LEGO教育版机器人”：这一章介绍了LEGO教育版的演示机型，并指导大家从自平衡机器人到陀螺工厂的各种机器人的搭建。
第6章“改造成品”：当你开始搭建之后，就没有必要再“重新发明轮子”。充分利用你从演示机器人中学到的东西来做点儿新东西吧。
第7章“编写第一个EV3程序”：这一章将利用在第6章搭建的机器人教你如何编写第一段程序。本章同时也展示了如何用不同的方式来编写相同的程序。
第8章“更多的机器人编程：巡线机器人”：这一章更加深入地介绍了编程相关的内容。你将学到变量和流程图的相关知识，希望这些知识能帮助你像程序员那样思考。
第9章“地板清洁机器人”：在本章中，你将学习如何打造一款自适应的机器人，它在为你清洁地板的时候可以自主导航和避免碰撞。
第10章“神奇的彩色扑克魔术”：与搭建车辆不同，这一章的重点在于让机器人能够通过颜色识别纸牌并做出相应操作的复杂的工程设计工作。
第11章“菊链项目”：在这一章中，你要把两个EV3机器人连接起来并看它们是如何通信的。你还将探索EV3机器人之间的无线连接。
第12章“扩展玩法”：本章将探索如何安装leJOS——一个支持Java编程的第三方操作系统。你还将看到机器人科技俱乐部、机器人装饰以及其他品牌玩具中与EV3兼容的部件。
附录“名词解释”：附录是对本书中经常出现的一些名词所做的解释。
纵览本书，你会发现有许多“注意”和“提示”。
提示
提示是一些很有用的信息，能帮助你避免问题或者提高效率。
注意
注意是一些关于相关主题的额外信息。它们可能会标注出一些很棒的未来值得学习的地方。
你知道LEGO推出了一款可编程的机器人吗？当然，这就是你购买这本书的原因。 EV3是LEGO MINDSTORMS系列的第三代。相比NXT 2.0，这个版本有更智能的处理器、新的传感器和新的组件。除此之外，它还具备更多你喜欢的东西。在第4章中，我们会展示几个机器人案例，让你能快速掌握EV3家庭版，并搭建出一个属于自己的机器人。那么，现在让我们先来看看盒子里有些什么东西。
图1.1展示了EV3家庭版的包装盒，除了家庭版还有一款EV3教育版。在第2章中，我将会介绍有关包装盒的更多细节。 LEGO EV3教育版和EV3家庭版使用相同的主机和搭建技巧，只是在零件上有一些差别。
图1.1 LEGO MINDSTORMS EV3家庭版盒子里包括了搭建各种机器人所需的所有零件
注意
在你打开盒子之前，一定要仔细思考在哪里安置这些零件。在本章中，我觉得用一种透明而且可以重复封口的塑料袋将会是不错的选择。另外， EV3家庭版的其他配件还需要6个5号电池和3个7号电池。
请你从侧面打开LEGO MINDSTORMS EV3包装盒，取出里面的东西。但是，一定要小心，别高兴过头以至于破坏了盒子。这个盒子对EV3非常重要，因为这个盒子里面实际上是一个有测试路线的场地。你要沿着背面那条黑色的虚线小心地剪开盒子，即可生成测试场地，如图1.2所示。
图1.2 按照演示的方式剪开盒子
剪掉所有密封着EV3纸盒的胶带后，你就可以打开包装来展示自己漂亮的新测试场地，如图1.3所示。
现在你已经完整地打开测试场地，可以取出零件了。虽然你的EV3盒子是一个很好的容器，但是这个盒子没有足够的空间来放置种类众多的零件。不过，你大可放心。当你取出所有零件后，会看到几个袋子、一本小册子和一些贴纸，如图1.4所示。你可以用这些袋子来收纳零件或是已搭建好的模型。这样你就不必为EV3家庭版的盒子没有足够空间来放置搭建好的模型而烦恼了。
图1.3 展开测试场地
图1.4 EV3包装盒中装在袋子里的零件
在你撕开这些袋子取出零件之前，建议你找一个塑料材质的、干净的、易开启的容器来放置零件，如图1.5所示。
五金店也有各种用来放置小零件的容器，与MINDSTORMS零件容器一起使用效果更佳。你可能需要两套存储系统：一个用来放小零件，另一个用来放置拼装好的模型。拼装好的模型需要更大的空间，你需要至少一个牛奶箱大小的空间来放置这些模型。可能要读到第4章的内容你才能知道多大的容器适合装拼装好的模型。
图1.5 这是一个推荐的零件存放方法，它利用了透明的塑料袋和大的塑料箱
将零件分类
没有最完美的方式把LEGO零件分类存放到袋子或盒子里。初期通过尺寸、颜色和类型来分类是个不错的想法。我找到了一个我认为最好的分类方法，就是将所有直梁放入同一个袋子或隔间中，不区分颜色，但销要按颜色分类。弯曲的梁很难分类，使用时也很难取出，所以我根据尺寸和形状来对它们分类。
如果你不知道我所说的“梁”和“销”是什么，不用担心，我会在本章带你认识所有的零件。
当你使用套装时，你就会发现最适合自己的分类风格。你只需要确保有很多的袋子和坚固的盒子来放置分类后的零件即可。如果你没有好的分类系统就开始玩EV3的话，会很容易丢失零件。
说起这些零件，你马上会发现这些零件不像传统的LEGO零件。这是因为EV3的零件是LEGO科技系列的零件，它使用环环相扣的销和齿轮来实现更强大、更复杂的搭建。
如果你从小玩LEGO积木，就会发现MINDSTORMS的零件和传统的零件有很大不同。这两种零件类型大多不兼容。为了理解为什么普通LEGO和EV3无法轻松地结合在一起，你需要了解关于LEGO家族的更多知识。
LEGO得宝积木零件是针对6岁以下难以将小零件正确地扣合和拼装的幼儿设计的。得宝积木易于抓握和组装，你可以用LEGO标准搭建板来放置得宝建筑。但是，由于得宝积木的零件尺寸很大，因此它与其他LEGO零件不大兼容。
7岁以上儿童的兴趣从得宝积木转移到了LEGO标准积木。在LEGO市场，因为这些积木都有一定的年龄范围，所以套装最开始先使用简单的搭建手册来指导简单玩具的搭建，之后就演变成了复杂的有多本搭建手册的大型套装玩具。 LEGO标准积木就是听到别人提到“LEGO”一词时多数人会想到的那种积木。
LEGO标准积木有着各种各样的主题，可以搭建任何事物，从超级英雄到城市景观，也有专为女孩打造的LEGO朋友积木系列。所有这些不同主题的零件都是相互兼容的。你可以使用波巴菲特的星际飞船的零件来搭建霍比特人的家园，甚至装饰LEGO朋友积木的花卉。
LEGO科技积木零件是为大于10岁的孩子设计的，它通过销、齿轮、滑轮和梁来组装模型，强调运动和力学。有些LEGO科技积木零件使用了电机和遥控器，即使是需要最多零件的组装方案，可能也不会使用任何标准零件。
这就是LEGO MINDSTORMS系列的零件类型。虽然技术上LEGO科技积木和MINDSTORMS是两个独立的类型，但是它们通常都是兼容的，并且使用同样的搭建方法用销和齿轮来搭建，不使用圆砖。如果你要扩展EV3，并且需要额外的气动力或拖拉机车轮，可以购买LEGO科技积木系列，此时你会发现它们大部分都兼容。有时你也会在标准零件类型里面找到一些LEGO科技积木零件。
在LEGO科技积木里，你会发现一些圆砖，但是它们大多是给卡车上的灯之类作装饰用的东西。如果不使用圆砖的话，组装会更加容易且更加强大和灵活。但是，你需要为搭建的结构做更多的筹划。
LEGO家族的零件有一种独特的测量方法。你需要注意零件标有长度，比如“3”。LEGO搭建手册一般会避免使用文字叙述，这种做法使得套装可以更加轻松地在国际范围内通用。但是，当你只看到尺寸标有“3”的图片时，就会无法做出选择，甚至感到沮丧。“3”究竟代表什么？
由于LEGO是一家丹麦企业，所以你可能会认为这里的单位是公制单位，但实际上不是这样的。图1.6展示了使用公制软尺来测量基本的轮轴（简称轴）。最右边轴的尺寸是3M。
图1.6 你可以看到LEGO没有采用公制单位
测量结果不太符合任何公制单位，所以长度为3M的轴不是3米、3厘米或3毫米长。事实上，它比2厘米长一点点。长度为3的轴和长度为3的梁一样长，如图1.7所示。
图1.7 LEGO科技积木零件的最佳测量方式是采用梁的长度
LEGO单位使用自己的零件测量长度，不需要尺子。单位M是1个LEGO科技积木梁孔的尺寸。梁的测量使用同样的宽度和深度，沿着梁的孔的分布间隔也是相同的。尺寸为6M的梁上面就有6个孔。所有你想要测量的轴的大小都和梁的尺寸相同。然而，套装中的搭建手册在你搭建时仍然会展示1 : 1的图例。
接下来，让我们开始探索EV3套装中最常见的LEGO零件。
梁和销是最常见的LEGO科技积木零件。作为刚刚讨论过的对象，梁是EV3零件中最基本的测量单位。图1.8展示了基本的长梁。 EV3家庭版有4根长度为15M的梁、 4根长度为13M的梁、 4根红色的长度为11M的梁以及8根长度为9M的梁。如果你对梁的尺寸有疑问，只需要数一数销孔的数量即可。
图1.8 各种各样红色或黑色的横梁
梁的长度从15孔到3孔不等， EV3家庭版提供12个3孔梁、10个5孔梁和6个7孔梁。图1.9展示了一个3孔横梁。
你一定想把各种从长到短的梁分别安置到整理箱里，不过我找到了最重要的方法来把直梁和弯梁（备注：两种带角的梁）妥当地分开。稍后我会在下文讲解。
图1.9 直梁
EV3里的梁不都是直的，还有带角度的。图1.10展示了这种像雪橇的梁，但是实际上它们被称为“双弯梁”。
图1.10 注意两个135度的角和在同一侧的长臂
接下来你会发现，在每一个这种梁的末端都有一个十字形的孔，那是提供给各种十字轴的。我现在先不介绍“十字轴”，稍后我会详细地介绍它。就目前而言，我觉得最重要的是你要知道，可以用轴去连接这种梁以完成你的设计，当设计需要一定角度的时候，就可以利用这种梁解决问题。
EV3家庭版有12个这种特殊的梁臂，所以在你的设计中，一定会在大量使用它们的时候感到无比轻松。
EV3同样提供12个只有一个135度角的单弯曲横梁，如图1.11所示。如果我是你的话，我肯定会把单弯曲和双弯曲的横梁分开来放。这是因为这种带角度的梁臂往往会钩住其他的零件，如果这样的话，想把它们拿出来就会比较难。
图1.11 这种梁臂只有一个135度角
套装还提供4个略小的带135度角的梁臂，以及一大一小两种带90度角的梁臂各提供6个和8个，甚至还有4个T字形的梁臂（如图1.12所示）！这下你可是有足够强壮且形式多样的梁臂了，它们在拼一些胳膊、腿或者其他需要力量来支撑的结构时会很有帮助。
图1.12 两种其他类型的角梁
图1.13展示了一种其他类型的梁——长方形框架梁。它有两种类型：一种是长方形的，但长边的两端会延伸超过宽边的边缘，而另一种是标准的长方形。这种梁非常重要，因为它们使你可以不通过弯曲来搭建稳定的结构，而且改变了连接孔的角度，所以你可以使用这些梁（每种各有两个）在6个不同的面上连接别的梁。
图1.13 使用框架梁来从不同方向连接其他梁
怎么连接所有的这些梁？当然是用销。销是多功能的连接器，因为它们圆的形状意味着移动。使用一个销来连接两根梁，然后梁可以通过销来绕某个轴旋转。将两个销插入两个不同的位置，就可以让两根梁保持稳定。
常见的黑色的销可以轻松地插入孔中，图1.14展示了这种黑色的销。 EV3套装包括了95个黑色的销。黑色的销从中间分开，在两边分别有一个梁的宽度，所以如果你使用一个黑色的销来将两根梁连接在一起，它们将会齐平，并且拥有轻微的间隙。因此，它们会在自由运动中产生一些摩擦，但关节仍然是可动的，只是不如灰色的销那么自如。
我建议把这种黑色的销单独放在一个地方，因为你会经常使用它们连接零件。如果刚开始时就单独放置，你就不用再考虑到哪里寻找它们了。
图1.14 黑色的销可以把两根梁固定在一起
除了这包黑色的销以外， EV3里还有一个包是用来装各种颜色的销的，包括绝缘的销，图1.15中展示的就是这些销。我们就先来说说这些比较特殊的销吧。第一种销是灰色的，也是单独的（看起来跟黑色的销比较相似），这种灰色的销连接梁臂不像黑色的销那么紧、那么牢固，它连接得比较灵活，所以一般被用在需要活动的连接处。
你会看到10个红色的且一端稍长的销和4个米黄色的其中一端相当于两个梁长度的销。这些销对于加长距离和连接梁都非常有用。如果你不喜欢米黄色，还可以选用其他38个同样类型的蓝色的销。
图1.15中所示的并不都是严格意义上的销，盒子中还有28个蓝色的半长销和半轴以及12个红色的轴，这些都将在下文作介绍。
最后，图1.16所示的是双长度的销，它们中的一部分还有轮轴连接器和交叉块。这些零件的名字都类似于“模块连接器”和“交叉块”，这些交叉块都非常有助于结构之间连接的稳定。
图1.15 各种销、轴和轴销
图1.16 模块连接器和交叉块
图1.17展示了你能在EV3家庭版中找到的各种各样的轴。它能将零件连接起来，但它同销和横梁不一样，因为单个轴连接的两个零件是无法移动的。轴的重要特性包括它的长度和挡块的位置。
图1.17 轴具有多样的尺寸
如果轴没有挡块，那么连接起来的零件将有可能滑下来。这时你就需要用其他的零件来加固连接或者在末尾加上一个轴套。
提示
有时候较小的轴可能会卡在其他零件里，你可以使用另一根轴将它捅出来。当然，尺寸适合的螺丝刀也可以解决这个问题。
轴套是放在轴末尾的连接件，它被用来固定轴。你会有11个黄色的半轴套和9个红色的全轴套（如图1.18所示）。你可以使用半轴套从尾部固定轴，然后使用全轴套来固定或者将两个轴连接在一起。但为了更好地连接，你应该使用轮轴连器（简称轴连器）。
图1.18 这些轴套和半轴套可以套在轴上
如图1.19所示，你可以用轴连器按照设想把两根轴连接在一起。如果你觉
图1.19 使用红色转角零件来连接轴（图中的数字代表了每种零件的个数）
得一根轴不够长，那么你可以用轴连器把两根轴连接在一起当作一根长轴使用。你也可以用另一种轴连器，使两根轴形成一个45度角的弯曲，或者把销加在轴连器上用来连接横梁。这样的零件也被称为“角元件”。
除了销、梁、轴和轴套，工具箱中还有额外的部件来连接这些组件。图1.20展示了一个正交连接器。它使销与轴能够垂直连接。图1.21展示了轴套、梁和销的更多变化。
图1.20 这些部件也被叫作交叉块
图1.21 这些灰色的零件可以用于转向或是杠杆的制作
如图1.22所示，球窝接头的作用是为了能够装入托座和自由旋转。你可以想象一下，它类似骨骼中连接肩膀或是臀部的关节部位，它们可以让胳膊和腿实现大范围的转动。再举一个例子，它就像拖车上用来拖动车辆的连接器。当你需要活动的带圆孔的横梁时，就可以使用球窝接头。 EV3套装中的球窝接头，一般都与销或轴连器配合使用。
图1.22 球窝接头有两种，下半部分分别为销和轴
图1.23展示了球窝接头能够与转向连杆连接。由于转向连杆在两端各有一个圆形的连接口，因此你能将球窝接头放在任意一端来接上拖车或其他组件。
图1.23 两种不同规格的转向连杆
现在你已经在LEGO科技积木系列工具箱里看见了一些基础的连接器，再来看看这些能够给你的工程增加一些杠杆和动力的组件。
图1.24展示了能在LEGO EV3套装中找到的各式各样的齿轮，其中包括四点齿轮和拥有不同规格的锯齿的圆形齿轮。注意齿轮的中心，你可以将销或轴插在它们的中心来做成一个曲柄。
图1.24 EV3套装里所配的各种类型的齿轮
如图1.25所示，你可以使用蜗杆传动另一个齿轮。这种蜗杆尤其对制作曲轴和升降装置有很大帮助，它也可以用来制作机械臂或桥梁。
图1.26展示了工具箱中的两个凸轮，你可以使用它们来使物体做活塞运动。
EV3套装中有各式各样的轮毂与轮胎，如图1.27所示。你可以根据需要选择是使用单独的轮毂还是和轮胎搭配使用。事实上，你也可以考虑用履带来替换轮胎，当然这取决于你想要做什么样的机器人。
图1.25 这个名字古怪的蜗杆用于制造曲柄
图1.26 凸轮有着多样的轴插槽
EV3套装中的履带（如图1.28所示）在零售的EV3家庭版中显得非常独特。而EV3教育版套装则采用了另外一种方式，它使用了一种十分坚硬的塑料的连锁相扣式的零件来替代家庭版中的橡胶履带。不可否认的是，教育版中的这种履带十分坚硬且可以随意改变大小。虽然你的家庭版套装中配有两个履带，但是它们也有一个缺陷，就是不能任意变大或变小以供交替使用。
图1.27 EV3套装提供多种类型的轮子
图1.28 EV3家庭版中提供橡胶履带
除了轮胎和履带，还有一个红色的皮筋。它放在一个白色的纸盒里，如图1.29所示。如果你是一位LEGO迷，就会发现它很像包装LEGO迷你人物使用的迷你披肩。盒子可以丢弃，但要把皮筋留下来。它在零件或齿轮之间像一个胎面或者可以作为绷紧装置使用。
图1.29 打开这个包装后，里面有一个红色的皮筋
EV3家庭版套装中还配有跟球相关的一套装置，如图1.30所示。它们分别是3个红色的小球、一个球托以及一个球夹持器。这部分和球有关的装置是EV3家庭版套装中所特有的，而且这些零件与NXT robotics 套装的零件不太一样，它们有着细微的差别。
图1.30 球、发射器以及球托
这些小球实际上是用于发射或是进行打靶练习的。它们通常先被放置在球托中，然后进入到“发射器”，一个一个发射出去。举个例子，你可以看一看第4章中所提到的那个模型。
一些EV3零件不是用于结构搭建的，而是用作装饰品或是特殊零件——但并不是说这些零件对机器人的结构不重要。这些零件包括翼形部件、“剑”和“尖刺”，可以使你的机器人更加丰富多彩。
图1.31展示了EV3家庭版套装中两种不同大小的翼形部件，它们给你提供了粘贴EV3装饰贴纸的地方。套装提供了3对3×7个单位的小翼形部件和3对3×11个单位的大翼形部件（每个尺寸有6个翼形部件）。翼形部件的底部和侧面有横梁接口，它们可以支撑一些重量，尽管在大多数情况下它们只是用作鱼鳍、翅膀或者小狗的耳朵。 LEGO官方称这些部件为弯梁。
图1.31 翼形部件（或弯梁）
图1.32展示了翼形部件的两个同类型零件，你可以使用它们搭建很多东西，比如作为坦克的边缘或结合起来制作一个机器人的面部外形。这两个角件也可以贴上EV3贴纸。
图1.32 这些部分也被叫作汽车零件
图1.33展示了长钉（也叫指针）。这种零件不是LEGO EV3教育版的核心组成部分，
图1.33 它们被称为长钉、指针或生化牙齿
但是对于家庭版的玩家来说，如果他们正想拼一个新的机器人，那么他们一定会为这种零件的存在感到激动不已！EV3家庭版套装提供了4个白色的长钉和6个红色的长钉，它们有时还被叫作“生化牙齿”。
图1.34展示了家庭版中的6个零件，我认为这些零件像剑。它们还可以作为昆虫的腿或棘，但是这些零件大多是装饰性的，并在末端带有一个轮轴接口。
图1.34 EV3家庭版套装中特有的“剑”
EV3套装中同样有形似蝙蝠翼的零件（如图1.35所示），这些零件对完成机器人后期的装饰非常有用。 LEGO公司把它们叫作“刀片”。它们约有半个直梁那么长，而且可以无障碍地转动。在EV3家庭版的第一个指导模型中，该零件被用作双刃搅拌机工具。
图1.35 它们可以作为蝙蝠翼或刀片
到目前为止，我们讨论的主题还主要集中在各类不同的零件上，你可以使用它们作为机器人的基础部分。但更重要的是那些使机器人活动的零件，如能使机器人移动的电机。现在让我们来认识那些重要的部件。
图1.36展示了EV3智能砖，它是机器人的大脑。它是套装中最重的部分，因为它内部充满了电池和运算元件，这使得它能够思考并为其他零件供电。你可以下载所有的项目，甚至可以直接在智能砖上编写程序。
不知你是否注意到， EV3智能砖的一端是编号为1～4的水晶头插口，另一端是编号为A～D的水晶头插口。这些插口就是用来连接传感器和电机的地方，它们通过智能砖为电机和传感器供电。在EV3智能砖的底部和侧面，有一些可以插销子的小孔，这是用来连接套装中的梁臂的。这里占用你一些时间，检查一下你的智能砖是否有电。
图1.36 每个EV3机器人的大脑
你可以把EV3智能砖翻过来，打开它的后盖，放入6节5号电池（如图1.37所示）。
注意
在使用EV3的过程中，可能会耗费很多电池，这取决于你使用它的频率。这样的话，选择可充电电池或许是个不错的主意。然而，很多MINDSTORMS爱好者注意到，当使用充电电池时，可能因为这些电池需要越来越频繁地充电而导致机器人的动作变得迟缓。如果你带着机器人去参加比赛，在比赛当天使用环保型一次性电池可能更好。
现在查看智能砖的两侧。
图1.38展示了智能砖一侧的蜂鸣器，机器人的声音就是从这里播放的。智能砖的两侧还有完全相同的3×3的L形横梁接口。
图1.37 电池装在后面
图1.38 EV3智能砖一侧的蜂鸣器
图1.39展示了蜂鸣器对面的装置，有USB插口和SD卡卡槽。如果你觉得EV3自身的存储空间不足，可以把SD卡插到EV3里面充当一个快速存储器，用于存储机器人程序或是一些数据和资料。 USB插口可以把EV3和电脑连接在一起，并从电脑的编程软件中向机器人导入程序。对于电脑的编程软件，我会在第7章中作更详尽的介绍。
现在你已经较好地了解了EV3智能砖了，这时可以了解一下它所驱动的电机和传感器了。
图1.39 EV3的USB插口和SD卡卡槽
图1.40展示了EV3家庭版套装中的两个大型伺服电机。这些伺服电机可以驱动轮子、梁或其他大型部件。红色零件旋转做圆周运动，你可以在它表面连接销或在中心连接轴。此外，伺服电机还可以把轴和销连接到其他零件上。
图1.40 大型伺服电机可以驱动套件中的绝大部分零件
图1.41展示了中型伺服电机。这个伺服电机只有中间的接口可以旋转，它可以在旋转部件附近用于连接零件，也可以用来连接受伺服电机驱动的齿轮。
图1.41 中型伺服电机有一个轴的接口
图1.42展示了触动传感器，触动传感器在EV3家庭版套装中只提供一个（NXT套
图1.42 当触动传感器红色的部分被按下时，它会检测到并将数据传输到主机
装有两个）。当传感器末端的红色触角被按下时，触动传感器会将数据传输到中央处理器。如果你把它放在一个机器车的最后面，它就可以检测到机器车是否发生了撞击。不仅如此，它最有用的地方莫过于可以充当一个开关，它可以控制机器人开启或停止，帮助机器人转换方向，以及重置一个程序等。 LEGO EV3教育版套装中有一个机器人设计叫作“平衡小子”，它就利用了触动传感器来充当开关。
颜色传感器（如图1.43所示）可以检测光，它可以识别不同的颜色，区分明暗的变化。在EV3套装中有一个颜色传感器，你可以用它来分类部件，检测它们的颜色，或使机器人沿着一条线行进。在第7章和第8章会介绍更详细的颜色传感器的用法。
图1.43 颜色传感器可以检测周围反射的颜色
图1.44展示了红外传感器和遥控器（也称为红外信标接收器），这是EV3家庭版独有的部件。 EV3教育版套装没有遥控器，而是用一个超声波传感器来代替。红外传感器和遥控器（使用7号电池）可以作为几乎所有汽车或坦克机器人的遥控装置。你也可以单独使用红外传感器来检测是否有物体在传感器的前面。
图1.44 这两个分别是信标与红外传感器
现在你已经大致了解了EV3智能砖、伺服电机和传感器。接下来，需要认识数据线了，数据线是用作连接的。
图1.45展示了EV3套装中所包含的两种数据线。其中的一种就是USB线，它其
图1.45 套装包含各种各样的数据线
实就是一根标准的USB线。它的作用是连接EV3主机和电脑，然后向程序块中导入程序。还有另一种特殊的数据线，用来连接主机与电机或传感器，它与电脑和路由器连接的网络电缆很类似，但是它们的线路不太一样，因此不可以用EV3中的数据线代替网络电缆这一类的东西。
这种数据线有长短两种，包括4个25厘米的数据线、2个35厘米的数据线和一个50厘米的数据线。当你搭建一个机器人时，请先尝试选择最短的数据线；否则，你会花大量的时间盘起数据线以免它们挡路。你或许也可以用可书写胶布或魔术贴来标记数据线的末端以避免混淆。
最后，家庭版套装有一套贴纸（如图1.46所示），可以贴在翼形部件和角件上。另外，说明书（如图1.47所示）展示了如何搭建第一个机器人的过程，它实际上是把3个机器人的搭建过程整理成了一本手册。
图1.46 这些贴纸对于EV3的翼形部件来说不是强制性的装饰物，你可以选择贴或不贴
现在你应该已经从盒子中取出所有的零件了（机器车的测试场地就是外面的包装），你可以打开这本说明书，然后开始搭建一个非常基础的机器人。你也可以翻到第2章去浏览一下EV3教育版。
图1.47 如果你丢失了说明书，也可以去网上下载该机器人的说明文档
在本章中，你打开了MINDSTORMS EV3套装并探究了它的各种零件，例如横梁、销、轴、轴套、齿轮、球窝接头、传感器和EV3主机，甚至盒子本身。你还了解了LEGO的发展历程，考虑了如何存储零件并装好电池以驱动EV3。
第1章涵盖了EV3家庭版套装的基本内容。不过我曾经提到过，EV3不仅仅只有这一种套装。本章囊括了LEGO EV3教育版的相关内容。第1章和第2章共通的地方，就是它们都明确地告诉了你每种套装的优缺点。如果你还在纠结该买家庭版还是教育版的话，第1章和第2章会明确地告诉你答案。当然，如果你已经购买或是你已经决定购买其中的一套EV3，那么第1章或第2章的内容也会直观地告诉你另一种套装是什么样的。
这一章不会像第1章那样非常细地介绍每一个部分，因为有一些内容和第1章所介绍的EV3家庭版套装实际上是一样的。不过这一章将会用另外一些内容来代替，它将会聚焦两种套装的不同点以及EV3教育版中的一些拓展模型。现在，让我们开始吧！
关于LEGO教育版
LEGO教育（北美）是LEGO和Pitsco教育的合办单位，它是一个创建于1971年的专注教育产品的公司。两家公司在1997年开始联合经营。 LEGO教育的各个版本的产品都面向教育领域。如果你不想在商店里购买LEGO教育的产品，也可以通过LEGO教育在美国的网站http://www.legoeducation.us/来订购产品。
你需要注意的有关EV3教育版的第一件事，就是它自带一个方形储存箱（如图2.1所示）。当你打开那个透明的塑料盖时，你会发现里面有一个塑料的硬纸片，这个纸片的一面是套装的名称，另一面是一个完整的零件表（如图2.2所示）。跟家庭版不一样的是，家庭版最外面的外壳拆开就可以用作测试场地，但是在教育版中没有机器人的测试场地，最外面的是整理箱。
图2.1 教育版配有一个外形简洁的盒子
图2.2 盒子里的硬纸片上是EV3教育版完整的零件表
在这个硬纸片下放置着一个红色的托盘，它被分割成许多小的部分，可以用来放置小配件或是大型零件（如图2.3所示）。
图2.3 内嵌式的零件放置托盘
把这个红色的托盘拿开，你就可以看见EV3套装的核心零件了，里面有成捆的一次性塑料袋，还有几个用小纸壳包装的零件。我建议把这些核心零件放到中间的塑料夹层里，别把它们放在上面的红色托盘里。这不只是因为上面本来就没有足够的地方去安置它们，更可怕的是，如果你不盖上盖子就尝试把它们搬到桌子上，这些零件就很有可能会掉得满地都是。
注意
在你带着EV3去乘坐一些交通工具时，我觉得你应该买一个大一点的松紧带或一根长点的绳子，或是一套好的捆绑装置来固定好上面的盖子。EV3教育版的盒子在放置和安排零件方面做得很好，但是它的盖子扣得不是特别牢靠，所以假如你不小心把盒子整倒甚至是翻过来的话，零件很有可能会漏出来。
你可能会注意到家庭版和教育版之间的差异之一就是它们有不同的配色方案。家庭版有固定的红、黑、白三色配色方案，再加上白色翼形部件的贴纸，使它们看起来像是穿戴很好的机器人或是宇宙飞船的零件。 LEGO教育版的配色方案包括绿色、蓝色、黄色以及将红色、黑色、白色混合在一起。它的翼形部件是黑色的，而且没有贴纸。
图2.4展示了LEGO教育版盒子中相同规格的3种颜色的横梁。虽然大多数的横梁是黑色、白色或者红色的，但这3种小规格的横梁可以根据你的设计添加一些流行色。
图2.4 这3种彩色横各有4个
注意
请记住LEGO科技零件测量标准中横梁大小的单位，标准横梁中每个孔到下一个孔的距离是一个单位，并且横梁的高也是一个单位。如果你试图计算出一个零件的大小，只需要拿出一个标准横梁进行测量即可。
图2.5展示了教育版中的翼形部件（也称作嵌板）。 LEGO教育版中的翼形部件是黑色而非白色的，而且没有贴纸。尽管教育版比家庭版的翼形部件少，但在功能上，它们和家庭版是一样的。教育版中的翼形部件总共有4个，包括一对小的和一对大的。教育版特有的装饰嵌板上的贴纸或许会出现问题，因为它们有可能会在多个学生使用的情况下被剥掉。
图2.5 在EV3教育版套装中，只有很少的装饰嵌板
LEGO EV3教育版套装中有两个特殊的零件，如果你不太了解它们的话，它们看起来显得很古怪（如图2.6所示）。它们是一个小滚珠和一个固定它的容器，这两个零件组成了球头万向轮。它们跟家庭版中的球不同，它们不是作为发射器来设计的。当机器人在平坦光滑的表面运动的时候，万向轮对机器人的转向稳定性很有帮助。
图2.6 球头万向轮在平面上是一个很好的稳定转向装置
图2.7展示了球头万向轮是怎样组合的。你可以试着拿着万向轮尾部的横梁，使其沿着一个光滑的表面滚动。注意观察它有多么容易滑行。
图2.7 球头万向轮提供了更加稳定的滑行体验
提示
在你安装好万向轮后，滚珠不太可能因意外事件而脱落，这对于你组装机器人来说是件好事。如果你想把滚珠从容器里拿出来，只需要用一个轴从后面捅一下即可。
LEGO教育版没有任何橡胶履带或轨道。取而代之的是，教育版有54个连锁片，你可以把它们组装在一起，制作履带，制作完成的轮胎面可长达54个单位（如图2.8所示）。
虽然在你选择购买EV3教育版的时候已经注定无法使用简洁实用的橡胶履带，但是教育版的履带也为你提供了它特有的灵活性。你既可以用所有的履带来组装一个超大的生产流水线，也可以做几个互不相干的小型机器车。在科技系列中，这些履带零部件也是组装各种模型的一大特色。
图2.8 在LEGO EV3教育版套装中，你可以根据个人需要来组装履带
你的LEGO EV3教育版比家族版要更环保一些。与其使用6节标准的5号电池，不如选择使用此套装中提供的可循环充电锂电池（如图2.9所示）。当然，这两种方法都可以使用，只是取决于你的个人喜好而已。根据你搭建的结构不同，每一种方式都有它的合理性。有些使用者抱怨可循环充电电池在完成某些工作任务时续航能力不足，所以一定要记住这一点。
图2.9 可循环充电锂电池
因为一些早期出厂的电池是有缺陷的，所以，如果你打开盒子后，发现电池无法充电，可以联系LEGO教育，看看他们是否可以更换电池。
和家庭版一样， LEGO教育版包含两个大型电机和一个小型电机。而其余的传感器却与你之前在家庭版中所看到的不同。
注意
教育版和家庭版的智能砖是相同的。如果一套程序可以在其中的一个版本中正常运行，那它也必然可以在另一个版本中正常运行。你可以额外购买附加传感器或者零件，以扩充你的MINDSTORMS套件。
你会额外得到一个教育版设定的触动传感器（如图2.10所示），现在你就有两个触动传感器，把它们放在机器人的末端进行触碰检测，或者用它们做不同功能的按钮均可。
图2.10 EV3教育版套装包含两个触动传感器
陀螺仪传感器（如图2.11所示）可检测物体的位移、方向和角度，以帮助机器人保持平衡或是确定所指向的方向。这种特定的使用方式曾在“平衡小子”上给我留下了深刻的印象，“平衡小子”在第5章中有所提及。
图2.11 陀螺仪传感器帮助机器人保持平衡
LEGO EV3家庭版自带一个红外传感器和红外信标接收器。该传感器的“眼睛”像狭缝一样，可以作为任何人形机器人的头部。红外传感器可以用来避免碰撞，或者使机器人和近处的人互动。然而，教育版中却没有这个传感器。
它有一个敏感的超声波传感器，可以用来检测声音，也可以用作避障。“平衡小子”的模型也展示了超声波传感器。如图2.12所示，它的外观也像眼睛一样，所以在你设计人形机器人时，不必担心它没有面部。
MINDSTORMS NXT 2.0的用户应该熟悉这种超声波传感器，因为这款在EV3中出现的传感器是在NXT 2.0家庭版和教育版中都出现过的超声波传感器的升级版。
图2.12 超声波传感器——注意它的“眼睛”和家庭版的红外传感器是不一样的
除了目前为止讨论到的一些细微的差别， LEGO教育版还有一些更有趣的齿轮，如带有横梁接孔的齿轮（如图2.13所示），实际上这是转盘齿轮的一部分。我将在本章下文“齿轮和接口”中作进一步论述。
图2.13 齿轮传动转盘的上部分
这个带销头轴套的梁，或者说这个驱动铰接臂（如图2.14所示）很像一个环绕手柄。它的一端是一个销，可以用来连接横梁，也可以翻转过来，以转动手柄的形式来使用。
图2.14 驱动铰接臂很像一个环绕手柄
为了更加便捷，教育版还提供了一些灵活的橡胶双套管（如图2.15所示）。
图2.15 这些双套管也叫减震器
总之， LEGO教育版的核心套装根据课堂用户搭建机器人的需求，提供了许多有趣的东西。
LEGO编程软件
LEGO教育版不附带软件。这很正常，因为家庭版也不附带软件。你只需要从网站上下载该软件。
你可以下载家庭版的软件，并且它的程序在教育版上也可以任意使用。然而，需要提前说明的是，家庭版软件所包含的一些模型说明，但是你并不能用教育版中的零件将这些模型搭建出来。
LEGO教育版自带的教育版软件售价为99美元。这些软件都是计划运行在教室（或家教、俱乐部、团体）里的，需要教师监督学生来完成。它为授课者准备了教学计划和EV3拓展配件箱，都可以单独购买。 LEGO教育公司出售的软件还包括模型的搭建说明，这些模型既可以只用核心套装搭建，也可以加入拓展配件箱一起搭建。
在LEGO EV3教育版中，它的核心部件的套装是最为人所熟知的。这的确是一个不错的套装，不过最近一款EV3教育版的升级版配件箱已经上市了！如果你有条件，一定要购买它。 EV3拓展配件箱（如图2.16所示）的售价已经超过了99美元，
图2.16 EV3拓展配件箱开箱
但是它含有很多你立刻就能用得上的神奇零件。含编程软件的LEGO EV3教育版套装（另一个独立销售99美元的套装）也会介绍一些新版的拼装图。
EV3拓展配件箱也含有一个多层可叠放的盒子，与EV3教育版是同样大小、同样款式的，只不过是以白色的可嵌入式托盘代替了原来的红色托盘。这个套装也含有一份完整的零件表，它被零件覆盖了，把零件翻过来就可以看到。你已经看到了，这个盒子里满是零件。不过这里只包含机械零件，你不可能在这里找到可编程智能砖。这些零件为你搭建机器人提供了更多的可能。跟教育版相同的是，在你完成开箱工作后，我依然建议你使用那个可嵌入式托盘放置零件；还有，你同样需要几个额外的松紧带、绳子或是一套捆绑装置来锁紧你的塑料箱盖。
盒子里的轮子（如图2.17所示）肯定是你第一眼就注意到的东西之一，有些轮子甚至过于巨大，以至于它们没有像那些小零件一样放在密封的塑料袋里。
图2.17 这个套装里有许多会令你感到惊奇的轮子样式
LEGO教育套装中的轮子只够制作一个轮式机器人，但EV3拓展配件箱添加了许多种类的轮子。不仅有10个轮胎和22个轮毂，并且从大到小各种尺寸都有。EV3拓展配件箱甚至可以让你用额外的轮毂制作一个机器人大象，你可以用多出来的轮毂（不包含轮胎）制作机器人大象的脚。
EV3教育版中的方梁是搭建坚固构造的重要零件，但问题在于你只有两个方梁。EV3拓展配件箱中添加了一些重要的东西（如图2.18所示），它们可以帮助你建造更大、更稳固的机器人。
图2.18 拓展配件箱有足够的直梁连接框来搭建更大的结构
是的，这也意味着你将有更多的销（如图2.19所示）。
图2.19 EV3拓展配件箱中提供170个额外的销
如图2.20所示，你有很多长销，可以连接更加复杂的横梁，或者固定其他配件。
图2.20 EV3拓展配件箱包括14个米黄色和22个蓝色的销
如图2.21所示，你有一些交叉块可以与销结合，同时还有连接轴和横梁的结构。
图2.21 正交销和正交块
图2.21中展示的一些正交块是教育版所独有的，你在LEGO EV3家庭版或是9898特供套装中都不会找到。比如，这种黑色的零件（如图2.22所示）被称为三销转向枢纽。
图2.22 三销转向枢纽以及角形带销横梁
EV3拓展配件箱含有一些额外的标准直梁，不过它里面也同样含有许多有趣的横梁，如这种薄片式三角短梁（如图2.23所示）。
图2.23 角梁
EV3拓展配件箱也有薄片式直梁和好多正文轴连接器（如图2.24所示）。
图2.24 正文轴连接器
EV3拓展配件套装包含许多组高级的零件，它们不同于那些只用销或轴完成的基本搭建。机器人需要运动，而EV3拓展配件箱与核心套装相比，提供了更多可用的零件，为机器人能够更加灵活地运动创造了好的条件。比如，它提供了一些额外的新型齿轮（如图2.25所示）。
这些齿轮和你在其他套装里发现的几乎是相同类型。如图2.26所示，LEGO把它上升一个档次，提供了两个齿轮齿条，所以你可以用齿轮上下移动东西（或从一边移动到另一边）。你可以组装一个机器人，使它增高可以够得着物体，或者组装一个扫描仪，使传感器可以从一边移动到另一边。
在通常情况下，齿条在它的两个末端都有对轴或销的接口，这些设计提供了把齿条固定在机器人上的多种方法。
还有一种差速器，可以帮助机器人完成转弯。当你采用差速方法时，普遍的方法是把差速器放在两个轮子中间，然后让其中一个轮子以快于另一个轮子的速度来转动（这种设计在转弯任务时比较常用）。但EV3拓展配件箱只提供了一个差速器（如图2.27所示）。
图2.25 新型齿轮将带来无限的可能性
图2.26 齿条用来升降和移动
虽然你只有一个差速器，但是你还有两个不同的转台（如图2.28所示）。没错，在看到这幅图的时候，你或许以为这是4个零件，实际上它们中的两个零件可以组合在一起作为轮转式齿轮来使用，它可以使两端的物体自由旋转。这也对你搭建带有平稳转向装置的机器人有很大帮助。
图2.27 差速器齿轮可以帮助你搭建转弯结构
图2.28 这些零件可装配成转盘齿轮
说到平稳的运动， EV3拓展配件箱有两个备用的滚珠的容器（如图2.29所示）。但遗憾的是，它没有多余的滚珠。其中一个容器和在LEGO教育版核心套装中的容器是完全一样的，而另一个则更像是球窝接头，并增加了一个更大的横梁接口。
图2.29 附加的滚珠轴承容器
现在来看球窝接头， EV3拓展配件箱提供更多的球销和圆孔十字横梁（如图2.30所示）。
图2.30 球销和圆孔十字横梁
套装里还提供两个“万向节”，可以连接两根轴并且可以沿接头的中轴进行大范围的转动，它的作用很像膝关节（如图2.31所示）。它们主要应用于电机中，可以在一定的角度内将转动传递到齿轮。
图2.31 两端连接轴的万向节
如图2.32所示， EV3拓展配件箱中有两个外形怪异的等速接头，看起来像迷你的小锤子。
图2.32 等速接头——而非中世纪武器
然而，它们也不是锤子，等速接头与速度感应器连接（如图2.33所示），使其被称为等速接头或恒速接头。这个接头可以用来制作先进的发动机。
图2.33 极性转换手柄和速度受体（魔法杯子）
在你的EV3拓展配件箱中，你也许注意到了一种可弯曲的红色橡胶零件（如图2.34所示）。这28个零件是为教育版中的塑料履带准备的防滑垫。没准你之前还在想为什么每个履带片上都有两个小孔，当你看到这些零件时，自然就知道为什么会有这两个小孔了。
图2.34 28个坦克防滑胶垫
LEGO EV3拓展配件箱没有配置更多的履带零件。实际上，拓展配件箱中只有5块履带零件。套装中所包含的这些零件，有可能只是为了让你认识到加入红色防滑胶垫的履带是什么样子的，如图2.35所示。
图2.35 5个履带零件和28个履带防滑胶垫中的一个
LEGO EV3教育版核心套装的翼形部件没有家庭版的多，但EV3拓展配件箱比家庭版提供了更多的翼形部件以及更多的尺寸（如图2.36所示）。配色方案中大多是黑色的翼形部件，但是现在你有一些小的红色翼形部件可供使用。
图2.36 有更多可供选择的翼形部件（嵌板）
EV3拓展配件箱提供了更多的汽车零部件，在这4个超大挡泥板的帮助下，你可以拼装大型机器车或是其他想要的结构（如图2.37所示）。
图2.37 它们被称为挡泥板或是弓形嵌板
除了这些汽车零部件以及装饰嵌板之外， EV3拓展配件箱还有许多表盘似的零件和LEGO官方标准零件，如这种纽扣式圆盘零件（如图2.38所示）。
图2.38 LEGO官方标准纽扣式圆盘零件
如图2.39所示， EV3拓展配件箱中还有蓝色圆管。它们起装饰作用，但不包含在家庭版中。所以，有了这个零件，你的机器人会有更独特的外观。
图2.39 蓝色圆管
继续说这种蓝色的装饰性圆管，套装中还提供另外的蓝色、青绿色和黄色的装饰性零件（如图2.40所示），因此你可以用它们创造一些很特别的机器人。这些奇特的零件在EV3 9898中国特供版和EV3家庭版中都没有提供。图中展示的红色零件是一个方向盘，它不只起到装饰作用，还有一些实际的用途。
图2.40 它们为装饰提供了更多的选择
EV3拓展配件箱所包含的最后一部分零件，既有实用性又可以起到装饰作用（如图2.41所示）。套装中总共含有8个不同尺寸的皮筋（共有4种，每种2个）。这些橡胶皮筋和其他装饰零件一样有红色、白色、黄色和蓝色，可以搭配使用。它们被装在硬纸壳袋中，也许你还见过LEGO其他系列的类似零件， EV3拓展配件箱中的皮筋就和它们一样。
图2.41 盒子中的皮筋
本章介绍了LEGO EV3教育版和其中一些特殊的部分。通过购买LEGO EV3教育版，你同时也认识了EV3拓展配件箱。这是在EV3教育版核心套装以外另行销售的。 EV3拓展配件箱提供了许多特殊的零件和材料，可以用来制作更复杂的机器人，其中也包括很多专有的装饰性零件。 LEGO教育公司单独销售EV3教育版编程软件，但也可以选择家庭版的软件进行编程。
