修平科技大學電機工程系 -...

實務專題報告書無人遙控載具研製

指導老師：謝承達

專題製作學生：

四技電三乙林佑丞 BD103076

四技電三乙聶記剛 BD103070

中華民國 106 年 6 月 1 日

修平科技大學電機工程系

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

HSIUPING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

修平科技大學電機工程系

HSIU-PING UNIVERSITY OF SCIENCE

AND TECHNOLOGY

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

指導老師：謝承達

專題製作學生:林佑丞、聶記剛

製作日期：106 年 6 月 1 日

摘要

本專題研究利用 mcore 晶片、2 個 DC 直流馬達、藍芽模組、珍珠板、一

般塑膠袋、2 個小型導風扇等結合在一起，利用 DC 直流馬達驅動氣墊船，

直流馬達接風扇所產生的反作用力推動船體，並透過 mcore 晶片與藍芽遙

控模組作結合，來控制後推小型導風扇，以及控制 DC 馬達轉速，使氣墊

船前進的速度快慢與轉向都能夠靈敏及準確，經由這次專題製作的過程中，

來達到我們所學之專業技術、專業知識以及創意設計的發揮。

目錄

第一章緒論 ....................................................................................................... 1

1.1 創作動機 ................................................................................................... 1

1.2 創作目的 ................................................................................................... 1

1.3 系統架構 ................................................................................................... 1

第二章硬體規劃與製作 ................................................................................... 2

2.1 MCore........................................................................................................ 2

2.2 Me Ultrasonic Sensor ................................................................................ 3

2.3 Mbot 電路原理 ........................................................................................ 4

2.3.2 電源電路 ................................................................................... 5

2.3.3 馬達驅動電路 ......................................................................... 6

2.3.4 擴充接口電路 ......................................................................... 7

2.4 直流馬達 ................................................................................................... 8

第三章軟體規劃 ............................................................................................... 9

3.1 scratch 界面&說明 .................................................................................. 9

3.1.2 撰寫 scratch 程式流程 ........................................................... 11

3.1.3 上傳程式到 Mbot 離線測試 .................................................. 12

3.2 藍芽傳輸 ................................................................................................. 13

3.2.1 Mbot 藍芽模組 ....................................................................... 14

3.2.2 藍牙模組電路原理 ............................................................... 15

3.2.3 Mbot 藍芽控制積木 ............................................................. 17

3.3 程式區 .................................................................................................... 18

3.3.1 資料與指令類 ......................................................................... 18

3.3.2 控制類 ..................................................................................... 20

3.3.3 運算類 ..................................................................................... 21

3.3.4 機器人模組指令 ..................................................................... 22

3.3.5 Mblock 機器人模組 .............................................................. 23

3.4 安裝 Mbot 驅動程式、韌體 .................................................................. 25

3.4.1 安裝 Mbot 驅動程式 .............................................................. 25

3.4.2 安裝 Mbot 韌體 ...................................................................... 26

3.5 Mbot 積木說明 ....................................................................................... 28

3.5.1 馬達控制 ................................................................................. 28

3.5.2 超音波感測器積木 ................................................................. 30

3.6 設計 Mbot APP ....................................................................................... 32

3.6.1 APP inventor 2 ........................................................................ 32

3.6.2 Desiner .................................................................................... 33

3.6.3 Blocks ...................................................................................... 38

3.6.4 App Inventor 2 程式執行方式 .............................................. 44

第四章系統原理和功能展示 ......................................................................... 45

4.1 氣墊船製作原理 ..................................................................................... 45

4.2 氣墊船充氣原理 ..................................................................................... 45

4.3 材料介紹與製作流程圖 ........................................................................ 46

4.3.1 材料 ......................................................................................... 46

4.3.2 製作流程圖 ............................................................................. 48

4.4 成品展示 ................................................................................................ 49

第五章程式、流程解說 ................................................................................. 50

5.1 功能性需求 ............................................................................................. 50

5.2 動作流程圖 ............................................................................................. 51

第六章結論 ..................................................................................................... 52

參考文獻 ............................................................................................................. 53

圖目錄

圖 1:系統架構 ..................................................................................... 1

圖 2:MCore .......................................................................................... 2

圖 3:Me Ultrasonic Sensor ................................................................... 3

圖 4:mbot 電路圖 1.............................................................................. 4

圖 5:mbot 電路圖 2.............................................................................. 5

圖 6:mbot 電路圖 3.............................................................................. 6

圖 7:mbot 電路圖 4.............................................................................. 7

圖 8:馬達 .............................................................................................. 8

圖 9:scratch 界面 ................................................................................. 9

圖 10:撰寫 scratch 程式流程圖 ........................................................ 11

圖 11:上傳程式、離線測試範例圖 1 ............................................... 12

圖 12:上傳程式、離線測試範例圖 2 ............................................... 12

圖 13:藍芽技術主要特點 .................................................................. 13

圖 14:藍芽模組圖 .............................................................................. 14

圖 15:藍芽模組電路圖 ...................................................................... 15

圖 16:藍芽控制積木 1 ....................................................................... 17

圖 17:藍芽控制積木 2 ....................................................................... 17

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圖 18:藍芽控制積木 3 ....................................................................... 17

圖 19:藍芽控制積木 4 ....................................................................... 17

圖 20: Mblock 變數區 ....................................................................... 18

圖 21: Mblock 清單區 ....................................................................... 19

圖 22:積木指令區 .............................................................................. 19

圖 23:控制區 1 ................................................................................... 20

圖 24:控制區 2 ................................................................................... 20

圖 25:運算區 1 ................................................................................... 21

圖 26:運算區 2 ................................................................................... 21

圖 27:控制板 ...................................................................................... 22

圖 28:機器人模組指令 ...................................................................... 22

圖 29:Mbot 機器人模組積木 1 ......................................................... 23

圖 30:Mbot 機器人模組積木 2 ......................................................... 23

圖 31:Mbot 程式 ................................................................................ 24

圖 32: 安裝 mbot 驅動程式 ............................................................. 25

圖 33: 安裝 mbot 韌體 ..................................................................... 26

圖 34:序列埠連接 .............................................................................. 27

圖 35:更新韌體 .................................................................................. 27

圖 36:馬達控制 .................................................................................. 28

圖 37:脈波寬度調變 .......................................................................... 29

圖 38: 超音波感測器積木 ................................................................ 30

圖 39:原理圖 ...................................................................................... 31

圖 40:Desiner 頁面 ............................................................................ 33

圖 41:元件面板 .................................................................................. 34

圖 42:使用者介面 .............................................................................. 35

圖 43:版面佈局 .................................................................................. 35

圖 44:Desiner 預覽視窗 .................................................................... 36

圖 45:組成元件 .................................................................................. 36

圖 46:屬性面板 .................................................................................. 37

圖 47:Desiner 與 Blocks 切換 ........................................................... 37

圖 48: Blocks ...................................................................................... 38

圖 49: Blocks 內建、設計元件頁面 ................................................ 39

圖 50:內建 Blocks 積木 1 .................................................................. 40

圖 51:內建 Blocks 積木 2 .................................................................. 41

圖 52: Blocks 預覽視窗 ..................................................................... 42

圖 53:程式出錯警告區 ...................................................................... 43

圖 54:垃圾桶 ...................................................................................... 43

圖 55:安裝程式 APP 範例圖 ............................................................ 44

圖 56: QR Code .................................................................................. 44

圖 57:氣墊原理圖 .............................................................................. 45

圖 58:氣墊船製作流程圖 .................................................................. 48

圖 59:氣墊船浮起狀態圖 .................................................................. 49

圖 60:成品展示圖 .............................................................................. 49

圖 61:動作流程圖 .............................................................................. 51

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1

第一章緒論

1.1 創作動機

隨著時間變遷，氣墊船也往科技化發展，並成為生活中應用的載具，而且

為了節省時間、成本、安全，設想了一個無人機遙控氣墊船，讓人用手機

控制氣墊船，在遠處操控方向與速度等操控。

1.2 創作目的

利用 mblock 程式、手機 app 程式、連線控制板上的藍芽模組，用手機來控

制氣墊船，以及用超音波感測器，來感測附近障礙物，達到自動閃避，並

繼續前進。

1.3 系統架構

前風扇是由上往下吹讓船體浮起來，而後風扇則是控制船的前進。

圖 1:系統架構

2

第二章硬體規劃與製作

2.1 MCore

mCore 系列是專為 mBot 設計的易於使用的主控板。基於 Arduino 的烏諾，

mCore 系列集成了各種板載感應器，如蜂鳴器、光線感應器、RGB LED 等，

為您提供一個簡單學習電子的方法。

特點:Arduino 和 Makeblock 資料庫且容易於編程。

板載各種功能的傳感器，如蜂鳴器、光線感應器、RGB LED 等等。

板載 USB B 型接口設計，可長時間使用。

安全裝置，含保險絲防止主控板燒毀。

四色標記的 RJ25 連接器，方便佈線和擴展更多的 Arduino 感應器

規格:工作電壓：3.7V ~ 6V 直流電源

微處理器：ATMega238

圖 2:MCore

3

2.2 Me Ultrasonic Sensor

超音波模塊是一個用來量測距離的電子模塊，測量範圍是 3 cm 到 400

cm。可以用來幫助小車避開障礙或加入其他有關測距的項目。本模塊

需要連接到主控板上帶有黃色標誌的連接埠。

特性

測距分辨率為 1cm，測量距離可達 400cm。

封裝傳感器模塊，使用簡單方便。

使用 RJ25 連接埠十分容易；

配有 DIY 排線接口，兼容絕大多數 Arduino 系列主控板。

圖 3:Me Ultrasonic Sensor

4

2.3 Mbot 電路原理

2.3.1 ATMega328 的最小系統

常用的最小系統，由時鐘電路（晶振電路），重定電路和電源電路組成，如

下圖所示，其中晶振使用 16M 的晶振，重定電路低電平有效，5V 電壓供

電，同時將各控制引腳通過網絡標號的形式引出，然後再連接到各功能電

路模組中，其中的 D13/SCK 連接了一個 Led 燈，因為 MISO、MOSI 和 SCK

組成了 SPI 介面，而 SCK 提供時鐘，所以這個 Led 應該是顯示 SPI 的工作

狀態。

圖 4:mbot 電路圖 1

5

2.3.2 電源電路

mBot 上的電壓可由 3 種方式提供，如下圖所示，一種是 USB 供電方式（圖

中的 VBUS），這個主要用來偵錯工具，因為它既可以提供電壓，又可以進

行通信，如下載程式等；一種是通過電池的形式供電，電池由 P1 引入，

另一種是由 DC 轉接器電源提供，而且當後兩種供電時，通過 CMOS 三極

管的設計，讓電壓來源只能有一種起作用。

由開關 S1 來控制電壓的開關，當 S1 閉合後，電壓輸出兩路，一路連接到

馬達的驅動部分進行供電，一路經 TP3603 晶片轉換成 5V 的電壓，為整個

系統進行供電。


6

2.3.3 馬達驅動電路

控制 mBot 上的兩個馬達驅動電路，如下圖所示，由控制晶片 ATMega328

引出的 DIR2_D4+、DIR1_D7 控制轉動的方向，PWM1_D6、PWM2_D5

控制轉動的速度，這四個引腳分別連接到驅動晶片 TB6612 上，最後經過

TB6612 的處理，轉換成真正的控制信號 M1+、M1-和 M2+、M2-經過 P2、

P3 連接到馬達上，來控制電路的轉動。


7

2.3.4 擴充接口電路

擴充接口電路，如下圖所示:


主要有如下幾部分：

(1)J1、J2、J3、J4 主要用來連接擴展電子模組元件，如 J2、J3 分別連接

mBot 試用中的超聲波模組和巡線模組，另外他們還可能連接：陀螺儀、電

子羅盤、搖桿、聲音感應器、表情面板等等。

(2)ICSPI 是用來調試、下載程式用。

(3)P6 和 P7 分別引出，留給用戶擴展，它們分別為 I2C 介面，SPI 介面，

模組介面和數位介面。

8

2.4 直流馬達

直流馬達是依靠直流電驅動的馬達，在小型電器上應用較為廣泛。

直流馬達的基本構造包括「電樞」、「場磁鐵」、「集電環」、「電刷」。

1.電樞:可以繞軸心轉動的軟鐵芯纏繞多圈線圈。

2.場磁鐵:產生磁場的強力永久磁鐵或電磁鐵。

3.集電環:線圈約兩端接至兩片半圓形的集電環，隨線圈轉動，可供改變電

流方向的變向器。每轉動半圈（180 度），線圈上的電流方向就改變一次。

4.電刷:通常用碳製成，集電環接觸固定位置的電刷，用以接至電源。

圖 8:馬達

1.此為一個簡單的直流電（D.C.）電動機。當線圈通電後，轉子周圍產生

磁場，轉子的左側被推離左側的磁鐵，並被吸引到右側，從而產生轉動。

2.轉子依靠慣性繼續轉動。

3.當轉子運行至水平位置時電流變換器將線圈的電流方向逆轉，線

圈所產生的磁場亦同時逆轉，使這一過程得以重複。

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%9B%B4%E6%B5%81%E7%94%B5https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%94%B5%E5%8A%A8%E6%9C%BAhttps://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%9B%B4%E6%B5%81%E9%A6%AC%E9%81%94https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B8%E4%B9%85%E7%A3%81%E9%90%B5https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A2%B3https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%94%B5%E5%88%B7https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%9B%B4%E6%B5%81%E9%9B%BBhttps://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A3%81%E5%A0%B4https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%85%A3%E6%80%A7https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E9%9B%BB%E6%B5%81%E8%AE%8A%E6%8F%9B%E5%99%A8&action=edit&redlink=1

9

第三章軟體規劃

3.1 scratch 界面&說明

圖 9:scratch 界面

Scratch 的畫面分成幾個區域，左邊是程式的角色控制，以及資料變數的

觀察區，我們可以透過程式來控制畫面上的熊貓進行動作，左下方是可

以新建角色。中間是程式的元素區，也可視為調色盤、工具箱。右邊則

是程式碼的撰寫區域。

一個程式會有一個起始，我們要加入按旗子開始我們的程式。

舞台區

角色區

程式區

腳本區

功能表

圖 9:scratch 界面

10

程式的動作基本上就是一連串的指令，有重複的指令、固定重複次數的

指令等。

3.1.1 Scratch

Scratch 是 MIT(麻省理工學院)發展的一套新的程式語言，可以用來

創造互動式故事、動畫、遊戲、音樂和藝術。

適用於八歲以上的兒童學習數學以及計算能力，藉由這些學習也可以加

強他們對於設計流程的認知。

Scratch 特色:視覺化的程式語言、積木組合式的程式語言（用拖曳、組合

的方法取代打字，免除指令輸入錯誤的困擾）、提升高層次思考能力。

程式區中有 10 個類別，各自為動作:外觀、聲音、畫筆、資料和指令、

事件、控制、偵測、運算、機器人模組

我們主要是利用資料和指令、控制、運算、機器人模組，這 4 種程式區

來撰寫程式及擴充功能中的 communication。

11

3.1.2 撰寫 scratch程式流程

圖 10:撰寫 scratch 程式流程圖

12

3.1.3 上傳程式到 Mbot離線測試

1.點擊一下或 mBlock 選單命令「編輯>Arduino」，切換到

Arduino 模式。

圖 11:上傳程式、離線測試範例圖 1

2.點擊「上傳到 Arduino」按鈕，等待「上傳完成」訊息。

圖 12:上傳程式、離線測試範例圖 2

點擊「返回」按鈕，回 Block 作業，關閉 mbot 電源，拔除 USB 線，離

線測試 mbot 程式。

13

3.2 藍芽傳輸

關於藍芽（Bluetooth）這個名字，倒是有個有趣的起源：西元十世紀時，

挪威有個維京國王 Harald （哈拉德藍芽；Blatand 為丹麥文字，相當英文

的 bluetooth）將其新的無線電介面的 Project 命名為「藍牙」（Bluetooth）。

藍芽技術是一種小範圍的無線電頻率技術，裝置間透過晶片可互相溝通，

不必再透過纜線傳輸。另外與藍芽對比的紅外線，其傳輸的距離短、且受

方向限制，用過筆記型電腦的紅外線埠和印表機連線的人可能有過這樣的

經驗：努力地調整筆記型電腦和印表機的角度（幾乎是面對面的情況）和

位置（一公尺內的範圍）後，發現其慢無比，最後還是乖乖的找條線路連

接上電腦。是不是資料的傳遞一定得要經過銅線呢？「藍芽」就是著眼於

此，而開發出的無線傳輸技術。

圖 13:藍芽技術主要特點

14

3.2.1 Mbot藍芽模組

圖 14:藍芽模組圖

特點：

支援安卓與 iOS 系統

易與 MBLOCK 軟體進行圖形化編程工作

規格：

工作電壓：5V 直流電源;

版本：藍牙 2.0 和 4.0 兼容;

平均輸出電壓：5V /高電位，0V /低電位;

尺寸：30 毫米*20 毫米*14 毫米（長 x 寬 x 高）

15

3.2.2 藍牙模組電路原理

藍牙模組電路主要由兩部分組成

圖 15:藍芽模組電路圖

1.電壓部分，由於藍牙晶片的工作電壓是 3.3V，故需要將從 mCore 上引入

的 5V 電壓經過 XC6206 進行電壓轉換為 3.3V。

2.串口電平轉換部分，需要將從 mCore 上引入的串口電平轉換。

3.XC6206 是一款高精度，低功耗，高電壓，正電壓調整器的晶片，在輸出

電流的情況下，輸入輸出壓也差很小。它包括一個電流限制電路，一個驅

動器三極管，一個高精度參考電壓源和一個誤差校正電路。該電流限制器

16

的返回電路可為電流限制器和輸出引腳提供短路保護。通過鐳射微調技術,

可設定晶片的輸出電壓的範圍是 1.2V 至 5.0V,間隔為 0.1V。

17

3.2.3 Mbot藍芽控制積木

(一)開啟通訊擴充模組「擴充/Communication」

檢查是否收到藍芽傳輸資料，回傳值 0 表示已有收到資料

圖 16:藍芽控制積木 1

讀取藍芽傳輸字串


字串比對，用來檢查收到的字串內容


送出字串


18

3.3 程式區

接下來介紹本專題所使用的程式模組，如下:

3.3.1 資料與指令類:可做變數、清單和副程式的積木

圖 20: Mblock 變數區

19

圖 21: Mblock 清單區

圖 22:積木指令區

20

3.3.2 控制類：所有判斷、迴圈都在這個項目中

圖 23:控制區 1

圖 24:控制區 2

21

3.3.3 運算類：各種數學、邏輯運算的積木都在此類別，包括加減乘除、

亂數、三角函數、大小於、AND、OR…等

圖 25:運算區 1

圖 26:運算區 2

22

3.3.4 機器人模組指令

Mblock「控制板」選單及「擴充」選單可設定在「機器人模組」下所能

使用的硬體控制指令。

圖 27:控制板

圖 28:機器人模組指令

23

3.3.5 Mblock 機器人模組

圖 29:Mbot 機器人模組積木 1

圖 30:Mbot 機器人模組積木 2

24

圖 31:Mbot 程式

25

3.4 安裝 Mbot 驅動程式、韌體

3.4.1 安裝 Mbot驅動程式

mBot 與電腦連線是需要安裝 Arduino 驅動程式的，安裝方式如下:

圖 32: 安裝 mbot 驅動程式

26

3.4.2 安裝 Mbot韌體

開啟電源，用USB線連接mBot和電腦，此時會抓到一個新的COM PORT，

請到”開始控制台裝置管理員連接埠”確認新的 COM PORT 編號。

圖 33: 安裝 mbot 韌體

mBlock 功能表的連接序列埠連接，選擇剛剛確認到的新 COM

PORT

27

圖 34:序列埠連接

mBlock 功能表的連接更新韌體，執行完後 mBot 內就安裝了 mBlock 專

用的韌體了

圖 35:更新韌體

28

3.5 Mbot 積木說明

3.5.1 馬達控制

mBot 的左右兩邊各有一個馬達來帶動輪子，透過兩個馬達轉動方向的不同，

就能做到前進、後退、左轉、右轉…等行走動作。

控制馬達的積木有兩種，一種能直接讓 mBot 作前後左右的動作，另一種

則能控制單顆馬達正反轉。兩種積木都能控制轉速，速度範圍是+255(正轉)

到-255(反轉) 。馬達的轉速會和電池的種類、剩餘電量有關，所以如果在

相同參數下馬達轉動的速度變慢了，請檢查電池電量。

圖 36:馬達控制

29

控制馬達的轉速

當我們對馬達通電，馬達就會開始轉動；如果把電壓往上加，馬達就會轉

的快一些，相對的，電壓如果下降，馬達就會轉的慢一些，甚至無法轉動。

但是在數位控制的電子零件上調整電壓的大小是有困難的，所以我們會用

另一種方法來完成，這種方法叫做”脈波寬度調變(PWM-Pulse Width

Modulation )”。

如同下圖所示，當我希望馬達轉的慢一些時，送給馬達的信號就變成一個

週期 500Hz 的脈波，其中又可以分成 256 個階段(所以馬達的速度可以是

0~255)

圖 37:脈波寬度調變

30

3.5.2 超音波感測器積木

超音波感測器能幫我們偵測前方障礙物的距離，有效距離為最遠 3 到 4 公

尺，回傳的值以公分為單位。

圖 38: 超音波感測器積木

31

超音波感測器的原理

先從超音波這個名詞來做解釋，人耳能聽的到的頻率範圍約在

20~20KHz(20000Hz)間，而超音波就是泛指超過人耳能聽到的音波，在我

們的超音波模組上所使用的頻率是 40KHz。

為什麼超音波能用來偵測距離呢?這邊是利用物體會反射音波的原理，計算

發射音波到收到反射音波的時間，再把這個時間值除以兩倍再乘音速(因為

聲音跑了兩倍距離)，就能得到與物體的距離了。

TIP：音速為 340 公尺/每秒

圖 39:原理圖

32

3.6 設計 Mbot APP

3.6.1 APP inventor 2

APP inventor 2 是一款免費的 Android App 它使用類似於 scratch 語言和

StarLogo TNG 圖形化界面，透過拖放積木指令來設計 Android

App。

1.使用 Android App 設計 mbot App

2.依據 App 送出的訊息，撰寫 mbot 端受控制式

33

3.6.2 Desiner

Desiner 頁面執行環境，分成５個區塊，如下:

圖 40:Desiner 頁面

分別是:

(1)元件面板(Palette)

(2)預覽視窗(Viewer)

(3)組成元件(Components)

(4)屬性面板(Properties)

34

(1) 元件面板(Palette)

元件面板又分成許多項目，本專題用來設計程式版面的基本模組。

我們介紹幾個常用的子項目，包括:

使用者介面(User Inteorface)、版面佈局(Layout)、影音媒體(Media)、繪畫

與動畫(Drawing and Animation)

圖 41:元件面板

35

(a) 使用者介面(User Inteorface)

使用者介面是最經常被使用的一個項目，當中包括按鈕、圖片、文字輸入

格等基本元件。

圖 42:使用者介面

(b) 版面佈局(Layout)

當我們設計手機遊戲時，常需要使用不同的排版，增加畫面的豐富性。App

Inventor 2 本身的排版是垂直的(Vertical) ，因此當我們想要變化物件的排

版方式時，便需要使用版面佈局(Layout)的元件。

圖 43:版面佈局

36

(2) 預覽視窗(Viewer)

預覽視窗就像我們的手機，在這裡設計你的手機畫面。

操作方式：在第一個區塊元件面板(Palette)選取元件後，將元件拖曳至預覽

視窗(Viewer)中。

圖 44:Desiner 預覽視窗

(3) 組成元件(Components)

在這裡你可以管理你所使用的元件。

圖 45:組成元件

37

(4) 屬性面板(Properties)

在屬性面板中(Properties)你可以調整你的元件屬性，如下圖以按鈕(Button)

作範例說明。

圖 46:屬性面板

Desiner 頁面與 Blocks 頁面切換

點 Blocks ，切換到 Blocks 頁面，在這裡我們要設計元件的程式。

圖 47:Desiner 與 Blocks 切換

38

3.6.3 Blocks

進到 Blocks 頁面，我們來認識一下執行環境，共分成４個區塊，如下:

圖 48: Blocks

分別是:

(1) Blocks


(3) 程式出錯警告區

(4) 垃圾桶

39

(1) Blocks

Blocks 分為兩大區塊，一個是內建、另一個是你自己設計的元件。

裡面有 App Inventor 2 幫你寫好的基本語法，只要找到你要的，將它拖曳

出來就可以了。

圖 49: Blocks 內建、設計元件頁面

40

內建 Blocks 又分成了八種

a. 控制(Control)：控制 if-then 的程序性問題、迴圈設計

b. 邏輯(Logic)：包含 true、false 等，判斷性問題

c.數學：純數值、數學的四則運算、亂數設定

d. 文字：字串、使字串相連

圖 50:內建 Blocks 積木 1

41

e. 清單(List)：產生表格、提供暫時儲存空間

f. 顏色(Color)：設定顏色

g. 變數(Variables)：設定像 X、Y 的變數

h. 副程式(Procedures)：需要重複執行的程式，可以利用副程式縮短程式

圖 51:內建 Blocks 積木 2

42


在預覽視窗中設計你的互動程式。

操作方式：在第一個區塊 Blocks 選取你要設計的元件後，在展開的程式

中找到你需要的互動方式，將它拖曳至預覽視窗(Viewer)中。透過像拼拼

圖的方式，即可以寫出你的程式。

圖 52: Blocks 預覽視窗

43

(3) 程式出錯警告區

App Inventor 2 會自動幫你檢查，如果你的程式出錯了，它會像圖中一樣

有警告標誌，告訴你哪裡有錯要修改。

圖 53:程式出錯警告區

(4) 垃圾桶

拉錯元件，把不要的元件丟去垃圾桶

圖 54:垃圾桶

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3.6.4 App Inventor 2 程式執行方式

步驟一：在 App Inventor 2 上方選單找到建立(Build)→產生.apk 檔的 QR

Code

圖 55:安裝程式 APP 範例圖

步驟二：出現 QR Code ，用手機的「QR Code 掃描」APP 掃描它。

圖 56: QR Code

步驟三：「QR Code 掃描」APP 會出現一串網址，點進去手機便會下載。

45

第四章系統原理和功能展示

4.1 氣墊船製作原理

利用船艇內連續不斷鼓風所形成之空氣墊，對其下方水面所產生有效反作

用力，使船身自水面昇起，藉噴氣、空氣螺槳、水下螺槳或其他。

4.2 氣墊船充氣原理

氣墊船是一種依靠氣墊作用，使其離開水面、騰空航行的新型船舶。它的

基本原理是利用船上的風扇，將壓縮空氣打入船底，在船底與水面之間形

成一個一定厚度的空氣層，即氣墊，使船能夠浮起。

圖 57:氣墊原理圖

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4.3 材料介紹與製作流程圖

4.3.1 材料

1. mBot 主控板-mCore

數量: 1

規格

工作電壓 : 3.7-6V 直流電源

微控制器 : ATmega238

尺寸 : 90×79 點¯x18 毫米（3.54 點¯x3.11 點¯x0.71inch）

淨重 : 43 克（1.52 盎司）

2. mBot 藍芽模組

數量: 1

規格

工作電壓：5V 直流電源;

版本：藍牙 2.0 和 4.0 兼容;

平均輸出電壓：5V /高電位，0V /低電位;

尺寸：30 毫米*20 毫米*14 毫米（長 x 寬 x 高）

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3. Me Ultrasonic Sensor

數量: 1

規格

工作電壓： 5V 直流

探測範圍：3cm-400cm

探測角度： 30°內

尺寸： 52x36x31 mm (長 x 寬 x 高)

3. 直流馬達 6V/200RPM

數量: 2

規格：

額定電壓：DC 6V

無負載轉速：200RPM±10％

5. 風扇

數量: 2

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4.3.2 製作流程圖

珍珠板的剪裁與挖洞

塑膠袋內安裝紙板固

定船身

挖和珍珠板相同尺寸

的洞並用膠帶固定

安裝 DC 直流馬達以

及前風扇和後風扇

安裝 MBOT 主控版

-MCore

設計氣墊船程式

安裝MBOT藍芽模組

氣墊船完成

圖 58:氣墊船製作流程圖

49

4.4 成品展示

圖 59:氣墊船浮起狀態圖

圖 60:成品展示圖

50

第五章程式、流程解說

5.1 功能性需求

1. 當超音波感測器偵測到障礙時，它會停下來並左轉當過了設定的 0.5 秒

時，他會往前直走，過了設定的 1 秒後，它會再往右轉並繼續執行前進。

2. 也可用手機連接藍芽，從手機中控制氣墊船，並下達前進、後退或是左

右轉。

3.利用 MBOT 程式控制馬達轉速，利於船體浮起以及前進。

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往左 0.5秒再往前直

行 1秒再往右轉

持續往前行走

是否避開障礙

5.2 動作流程圖

有無

有無

超音波感測器

偵測到障礙

物

風扇低速運轉並往左

轉 0.5秒再往前行過

了 1秒再往右轉

是否避開障礙

圖 61:動作流程圖

52

第六章結論

這次做的氣墊船，利用 mbot，手機安裝 APP，藍芽來控制船的轉速以及方

向，也不需要再用有線的電源的遙控，我們使用普通電池來給於電力，然

而我們使用 DC 直流馬達來當主要撐起船身為核心，老師細心的教導我們

mbot晶片以及藍芽模組的運用，利用老師所教的方式來對mbot改寫程式，

來控制 DC 直流馬達以及後推風扇，來使船身能夠前進跟左右轉動，雖然

在對前進跟左右轉動這部份不是很完美，但是可以使氣墊船能夠運轉走動，

而這次的專題，也帶給我們知識以及程式邏輯的思考能力，也要感謝老師，

一起與我們參與專題的探討與研究，讓我們真的由衷感謝老師的辛勞與細

心指導。

53

參考文獻

1. MakeBlock 台灣代理商-圓創力線上訂購平台

http://mblock.let-do.com/index.php?route=product/category&path=3

2.App Inventor 2 指令中文化- App Inventor 中文學習網

http://www.appinventor.tw/ai2_chinese

3. MIT App Inventor

http://ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en

4.氣墊船-維基百科，自由的百科全書- Wikipedia

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%A3%E5%A2%8A%E8%88%B9

5.藍芽-維基百科，自由的百科全書- Wikipedia

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%97%8D%E7%89%99

6. Scratch 的官方網站

https://scratch.mit.edu/

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