99 100

第　　　　課 組裝步驟

零件清單

1 2 3 10 15 17 18 19 20 21

×1 ×1 ×1 ×3 ×1 ×4 ×2 ×1 ×12 ×1

24 26 29 30 33 34 37 40 44 45 46

×2 ×1 ×2 ×2 ×1 ×1 ×2 ×2 ×4 ×3 ×38

47 50 52 57 58

×10 ×2 ×16 ×1 ×1

完成圖

貓 頭 鷹

14

知識小學堂

大家在哈利波特電影中，對於貓頭鷹「嘿美」一定印象深刻，真希望也有一隻貓頭鷹當寵物，

能幫我們送信。

貓頭鷹在世界各地都有的可愛動物，因此也在各國文化產物中常常看到。在日本，貓頭鷹的

發音「ふくろう」（Fukurou）音同「不苦勞」、「福郎」，引申出不辛苦、招福之意。在台灣，

日月潭邊原住民邵族認為貓頭鷹是靈鳥，是吉祥的象徵；貓頭鷹是布農族傳說中的送子鳥，在警

察玉山小隊有一個貓頭鷹造型的警察局，非常在地又亮眼。

在希臘神話，貓頭鷹象徵智慧，也是女神雅典娜的使者。由於貓頭鷹象徵智慧，因此在很多

童話故事中，貓頭鷹都以博士形象出現。

我們用智高積木來做一隻聰明又可以互動感應的貓頭鷹博士吧 ! 本單元應用先前的機構原理

配合 Arduino 感測板上的光敏元件、聲控麥克風輸入，製作綜合應用練習與程式互動控制。本單

元的組裝模型很有挑戰性，加油！

101 102

1009

13

11 12

0201

0605

03 04

07 08

103 104

想一想

這個模型由單一馬達傳動，結合了哪些我們曾學過的傳動機構，來做出貓頭鷹動作呢？

我們還有其他的感測器，可以試著用各種不同的感測方式

感測外部訊息的變化，讓貓頭鷹動起來。你想到了什麼方

式呢？快實現你的創意構想吧！

動手��玩創意

1 2 3自我

評量

積木組裝完成 程式執行完成 創作完成

程式執行

設計 S4A 程式如下，匯入貓頭鷹造型，並且按下

本程式同時執行兩個物件。一個做聲音與說話畫面的互動，一個做拍打翅膀、閃燈的互

動反應，感測控制元件是偵測光敏元件值來反應動作。

也可利用偵測電腦麥克風音量值來反應動作，程式如下：

105 106

第　　　　課15

專題製作

這一堂課是專題製作，團隊合作大競賽。

今天的主題是：2~4 人一組，設計組裝一台會挾持、搬運、放置動作的機器人。並參加分組競賽。

挑戰任務是將 3 個紙杯疊在一起，最短時間內完成任務的隊伍是今天的冠軍 !

任務規則

1 3 個紙杯的挾持（或裝填），搬運移動，以及堆疊都必須藉由機器人完成，不可以用手碰觸，

但是可以在過程中放置紙杯到預定挾持區。

2 紙杯可以正著疊或倒著疊都可以，但一定需要「依序」一個一個疊，不可以先疊好再搬運。

3 可以先將紙杯依照你設計的機器人方便，先放置預定位置，但不能先疊好。

4 畫一個圓圈當著陸區，最後成果必須在圈圈內。當紙杯在過程中傾倒，必須全部重來。

5 可以由 2 台 Arduino 一起來完成。

團 隊 合 作 大 競 賽

1

2

3

設計規劃

我的作品照

106

模型設計

模型創作

競賽獲勝

自我

評量

107 108

第　　　　課

投 石 機

知識小學堂

投石機，在古代中外的軍事的重要武器，在古代中外的史書都

有相關的描述記載這種古代投射器械。

右圖是中國宋代紀錄的投石車。

西方中世紀配重式投石機 （Trebuchet）。配重式投石機的威力

乃是籍由迴轉臂一端的巨大配重使另一端抬起，帶動其上安裝的擲

彈帶以投射石彈。

15 世紀的偉大科學家與藝術家達文西（Leonardo da Vinci），

所留下的圖稿中也有投石機（Catapult）的圖樣，現代人依循圖面製

作，也證實設計是可行的；它是以彈力扭轉作為動力來源。

無論是配重式或彈力式的投石機，最後都是以離心力脫離投向遠方；如何拋得遠，這部分有

很多科學原理的演算與應用，因此經常被引用為科學動手做的應用例子。

這個單元我們來製作一台投石機，除了投射之外，還有連續裝填的機構設計。組裝雖然不是

很複雜，但是調整精確度很重要。你可以分三個階段來學習：先組裝投射器程式控制；然後再組

裝與調整進料機構，確認都能掌握調整訣竅。最後裝上車輪裝置，可以前進後退。讓我們開始吧 !

16 組裝步驟

零件清單

1 2 3 4 11 12 13 15

×1 ×1 ×1 ×1 ×3 ×6 ×5 ×1

18 19 20 22 24 25 26 29

×2 ×1 ×7 ×1 ×2 ×2 ×1 ×1

30 38 39 40 44 51 52 55

×3 ×2 ×1 ×1 ×1 ×15 ×6 ×1

完成圖

109 110

0201

0605

03 04

07 08

1009

1413

11 12

程式執行

設計 S4A 程式如右，並且按下綠旗，

首先拉動線性可變電組做歸零與定拋射

角。

按下控制板按鈕，啟動拋射。

111 112

第　　　　課想一想

試試看調整拋球時伺服馬達的旋轉角度（範圍在 0 度到 180 度之間），找出幾度時所拋出去的球落點是最遠的？請記錄下來，並且發表你的看法。

1.�投石機車體前後移動的功能程式還沒完成喔，請你來

挑戰看看吧。

2.�可前後移動的投石機功能變的更強大了，大家一起來進

行一場好玩的投石競賽吧！

動手��玩創意

1 2 3自我

評量

積木組裝完成 程式執行完成 創作完成

擺 頭 智 慧 避 障 車

17

知識小學堂

有一部動畫瓦力（Wall-E）機器人，東瞧瞧、西看看，轉向的動作真可愛。我們也來做一台具

有智慧判斷的自走車。本單元紅外線擺頭避障車設計與實作，是利用反射式紅外線測距感測器所感

測到要跑的路線；並且利用擺頭偵測判別與選擇有利的路徑。主要在於 Scratch 的程式如何寫作，

透過程式化控制流程、方法與策略，利用 Scratch 的程式積木加上邏輯演算法，控制馬達停止及轉

動，使自走車能夠自行前進。不同於前面單元的學習，本單元要來做遙控的車輛，並且使用藍牙傳

輸，做智慧控制，模型更靈活有趣。

紅外線擺頭避障車，兩個伺服馬達直接傳動，及角度伺服馬達的整合動作，運用 Scratch 的程

式判斷行走的路徑上是否有障礙物，並且主動採取迴避的動作，然後再自行前進。

組裝步驟

零件清單

1 3 4 5 6 7

×1 ×2 ×1 ×1 ×1 ×1

8 11 16 19 21 38 43 52 58

×1 ×1 ×2 ×1 ×2 ×2 ×2 ×9 ×1

113 114

完成圖

0201

03 04

0605

1009

07 08

11 12

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17

15 16

程式執行

（藍牙設定請老師指導完成）。開啟藍牙，S4A搜尋到藍牙連接的 Arduino，偵測板會跳數值。

按【綠旗】啟動後如果紅外線感測器沒有對正前方，停止程式。用手轉正朝正前方。

程式說明 : 按【綠旗】啟動

1. 開始紅外線擺頭到正前方，如果 紅 外 線 測 距 沒 有 偵 測 到 物體，會直接前進。

2. 當前方 25cm 左右有障礙物，先往左擺 45 度，偵測值存在變數 Left 再往右擺 45 度，偵測值存在變數 Right 比較兩變數，決定往較寬距離方向轉彎前進。

3. 按【空白鍵】停止馬達，並將紅外線感測器擺向正前方。

想一想

請試著用文字或流程圖描述程式的邏輯。

試試看，本程式也可以改成多物件程式，依判別結果分別

【廣播】執行。

動手��玩創意

1 2 3自我

評量

積木組裝完成 程式執行完成 創作完成

117 118

第　　　　課

遙 控 夾 罐 車

18

知識小學堂

本堂課我們要繼續學習以遙控模式的夾罐車。本單元使用 3 個馬達，除了車輛移動外，多了

角度伺服馬達控制夾爪的夾持與放鬆，可以做到夾持、搬運、與放置的功能。並且使用藍牙傳輸

遙控，模型更靈活有趣。

在控制程式方面，除了以鍵盤定義做遙控制之外，本單元新增加了 Android 智慧手機或平板

的藍牙遙控 APP 操控，十分容易操控，非常有趣精采。就讓我們趕快來體驗吧 !

組裝步驟

零件清單3 4 5 7

×2 ×1 ×1 ×1

8 10 11 12 14 20 21 22

×1 ×2 ×1 ×1 ×2 ×2 ×2 ×1

29 31 38 50 51 52 58

×1 ×2 ×2 ×2 ×2 ×10 ×1

完成圖

0201

03 04

119 120

0605

1009

07 08

11 12

1413

15 16

程式執行

組裝程式積木，以方向鍵【上移

鍵】前進，【下移鍵】後退，【左

移鍵】向左，【右移鍵】向右，

【空白鍵】停止。

【W 鍵】夾爪夾持，【Z 鍵】夾

爪鬆開來操控，十分有趣。

121 122

第　　　　課想一想

有時在車輛行進中突然切換控制會發生斷訊的狀況，要避免斷訊的狀況我們可以設計「沒有按鈕時就停止動作」，或在切換動作時先確保馬達是停止的。像這樣程式應該如何修改呢 ?

使用 Andriod 智慧手機遙控夾罐車

1. Android 手 機 或 平 板 到Google Play 下載，搜尋關鍵字 S4A BT。

2. 安裝後啟動藍牙模式，並與感測板上的藍牙輸入 pincode 配對碼完成配對。

3. 可以使用按鍵控制遙控車，或是啟動重力感應模式控制。

4. 拖拉 Servo 可以夾持與鬆開。

5. 拉 PWM9 蜂鳴器會響起。

6. 上 方 10_On 11_On 可 以 開 關 Led10，Led11。

註：本程式由台中市教網老師設計。

有了三軸控制後，我們可以讓機器人有很多有趣的變化，

想想看透過本單元學習到的程式控制與手機藍牙APP 控

制，還可以做哪些功能的模型呢？試著把想法寫下來吧！

動手��玩創意

� 1 2 3自我

評量

積木組裝完成 程式執行完成 創作完成

智 慧 機 關 王

19

知識小學堂

機關王大賽，目的為培育中、小學生對於科學與創造的態度與認識，特設此競賽；將創意思

考融入積木，讓學童盡情地發揮巧思及創意並激發學童在機關構造設計的思維。機關王的設計在

於利用創意積木，將機構、物理、化學等原理應用設計成一個接一個的關卡，並且將情境與故事

性融入其中。

本單元總合前面各單元，設計一組順序控制的機關王關卡；與傳統機關王不同之處，在於使

用 Arduino 與 Scratch 程式來做控制，依序一個關卡觸發另一個關卡的運作。依照我們擁有的材

料，來發揮你的想像力，設計屬於自己的創意智慧機關王！

組裝步驟

零件清單9 10 11 12 13 14 15 18 20 21

×2 ×3 ×6 ×6 ×5 ×3 ×1 ×2 ×10 ×1

22 23 24 27 28 29 36

×1 ×1 ×1 ×2 ×1 ×2 ×1

37 40 45 49 50 51 52 55 56 58

×2 ×1 ×1 ×4 ×2 ×14 ×15 ×2 ×1 ×1

1 2 3 4

×1 ×1 ×2 ×1

123 124

完成圖這組模型包含了 3 顆伺服馬

達的運轉控制，共有四組功能不

同的機構連貫起來，形成自動搬

運機構連動。

分別為「吊籠與頂出機構」，

「 橫 向 搬 運 旋 臂 」，「 下 料 機

構」，「凸輪載物與翻轉機構」。

讓我們依照圖例慢慢仔細地組裝

與調整。

0201

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03 04

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15 16

17

程式執行

右列的程式，採取廣播方式做順序控制。部份的時間軸需要依你的組裝作適當的增減微調。

想一想

本程式採用【廣播】方式，執行第一個程式後依順序呼叫下一個程式執行馬達動作。想想看，如何能每個機關都是順暢的連接運轉呢？

請加入紅外線測距感測器並嘗試改寫程式。當收到感測器條

件成立：「例如乒乓球到達定位」，就可以廣播呼叫下一個程

式物件啟動。試試看，挑戰更有趣的智慧控制機關王。

動手��玩創意

1 2 3自我

評量

積木組裝完成 程式執行完成 創作完成

127 128

第　　　　課

積 木 機 器 人 創 新 比 賽

20

知識小學堂

經過這麼多堂的課程，相信你一定有好多的心得。還記得第一堂課的第一個問題嗎？什麼

樣的東西才是機器人呢？機器人看起來像人型嗎？你一定有很肯定的答案了 !

我們學習利用智高積木組裝多變化的模型與應用，結合互動與感測判斷的控制電路板

Arduino。加上感測擴充板上可以加裝馬達、LED 燈、開關，及光感應器、聲音感應器、按鈕、

可變電阻、紅外線測距感測器等。只要運用簡單的機械原理，加上創意，就可以製作獨一無二

的機器人。又結合最輕鬆上手的 S4A 來做為互動控制軟體。控制畫面中的角色互動，更進一步

控制外部的馬達運動與感測器等，讓我們可以自己創作不同互動式人機效果。

注意到了嗎 ? 我們整個課程都是在玩積木：智高創意積木、Arduino 電子積木與感測板、連

控制程式 S4A 都是堆疊積木，在這最後的單元，請大家就手上所有的積木材料與資源，構想一

個能增加生活上方便與實用的設計，例如食、衣、住、行、育、樂等各方便，選定一個主題，

並且利用手上的積木或者再增加其他材料來將它做出來，一起來比一比誰的創意最棒 !

1

2

3

設計規劃

我的作品照

128

模型設計

模型創作

競賽獲勝

自我

評量

每個包裝皆含 30 堂課，每堂課 30 分鐘。

每個包裝皆含 20 堂課，每堂課 50 分鐘。

每個包裝皆含 20 堂課，每堂課 40 分鐘。

#1230-CN 大千世界1

#1249-CN 機關結構20

#1231-CN 創意遊樂園2

#1232-CN 小小藝術家3 #1233-CN 玩趣方塊4

#1248-CN 機關創意19

#1245-CN 振動儀與 陀螺儀

16#1244-CN 遙控機械15

#1246-CN 程式化控制器17 #1247-CN S4A 互動積木18

快 樂 創 意

科 技 體 驗

積 木 機 關每個包裝皆含 20 堂課，每堂課 40 分鐘。

#1238-CN 氣動與氣壓9

#1240-CN 光與太陽能11

#1242-CN 化學電池13

#1234-CN 力與簡單機械5 #1235-CN 運動與機構6

#1236-CN 電學與電路7 #1237-CN 電磁學與馬達8

#1239-CN 風力能源10

#1241-CN 液體與液壓12

#1243-CN 光學儀器14

科 學 實 驗

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Learning�Lab- 個人包裝