Danny EV3新書的暴王龍機器人(T-R3X)

      Danny (Daniele Benedettelli)在去年底(2013)出了一本教導以Lego Mindstorms EV3市售版(L31313)製作五個機器人專案的書：“The Lego Mindstorms EV3 Laboratory”。

      Danny的書一向內容紮實、言之有物，這本書也不例外，無論是對EV3硬體、軟體的導引說明，亦或是機器人專案中的機構設計與程式技術，詳讀研究必定能獲益良多，作為工具書也非常合適。

   本書所採用的EV3市售版(L31313)相較於教育版(L45544)，雖然少了陀螺儀(Gyro)和超音波感應器(Ultrasonic sensor)，不過多了IR Sensor及IR Beacon發射器，這兩者的組合可以提供EV3具有遙控、障礙迴避以及偵測IR信號源方位(Heading)與迫近程度(Proximity)等功能，而這些功能在本書的各個專案中都有相關的應用範例，這也是值得一提的內容特色。

在封面上的威猛機器暴龍(T-R3X)正是本書的五個專案之一，這是一種利用重心移位方式邁步的雙足步行機器人(Weight-shifting biped walker)。

下面的影片是它完成後的運作情形：

※  從影片的00:40開始，可以觀察到控制T-R3X邁步的方式為：
(1)身體向右傾斜，
(2)以著地的右腳為支點抬起左腳向前，
(3)再將身體向左傾斜，
(4)以著地的左腳為支點抬起右腳向前。

※  在01:30處開始，當T-R3X的IR Sensor偵測到前方有障礙物時，先以Sound Block撥放恐龍吼叫的聲音檔案，同時張合上下顎作出嘶吼的動作，接下來以IR Sensor判斷應該轉彎的方向，由影片可以看到T-R3X開始往它的左側轉彎。

※  從01:40起到01:59可以看到T-R3X如何進行向左轉彎的動作，這裡需要一點想像力，據Danny在書中說明的原理和方法是這樣的：
(1)將身體向右傾斜，讓重心支點落在右腳，
(2)當正在移動左腳的同時突然再向右傾斜，這時基於角動量守恆定律，下半部的足部因重量較輕，所以會往左偏轉。

T-R3X的機構設計：

(一)軀幹機構，包含使用L-Motor作為驅動的兩個機構：
(1)向左/右傾斜身體的重量位移機構。

(2)抬/放 雙足的機構。

(二)頭部機構，包含使用M-Motor驅動頭部上下顎張合的機構，以及上方的IR Sensor作為遙控、偵測障礙物與捕捉獵物等功能

(三)尾巴機構，連接在身體的重量位移機構，會隨著身體左/右傾斜時而擺動

完成後的威猛外觀：

T-R3X的程式設計：

Danny對於本書五個專案的程式設計強調了一個重要的觀念：

(1)   機構的設計應盡可能完善，以減輕或簡化程式所需要的檢查與控制功能。

(2)   將基本的運作功能封裝成My Block，以一方面簡化主程式的複雜性，另一方面可以重複利用這些My Block組合出不同的應用功能。

T-R3X充分落實了上面所提到的原則，將邁步、轉彎、嘶吼、咀嚼獵物、迴避障礙等功能製作成My Block，

並以這些My Block組合出三種應用：

(1)   漫步模式，就如同前面影片所展示的運作模式。

(2)   遙控模式，以IR Beacon遙控T-R3X執行對應動作。

(3)   自主意識模式，使用Finite State Machine讓T-R3X具有簡易的自主行為模式，可以對一些預設的事件作回應。