乐高教育SPIKE产品入门操作手册

一、产品概述乐高教育SPIKE科创套装（简称SPIKE）是面向青少年的STEM教育解决方案，通过积木搭建与图形化编程结合，帮助学习者培养工程思维、编程能力与问题解决能力。套装适用于小学高年级至中学阶段，支持个人探索与团队协作，可完成机械结构搭建、智能装置开发等多元项目。二、开箱与组件认知（一）核心组件清单打开包装后，你将看到以下核心组件（以标准套装为例）：智能集线器：系统核心，集成蓝牙、电源管理与数据处理功能，正面设4个电机端口（A-D）、3个传感器端口（1-3），顶部有电源键、蓝牙指示灯与电量指示灯。动力组件：含1个大型电机（高扭矩，适用于重载结构）、2个中型电机（高转速，适配灵活装置）。传感组件：含1个颜色传感器（识别颜色、反射光强度）、1个力传感器（检测压力、碰撞）、1个距离传感器（测量物体距离，实现避障等功能）。积木系统：包含梁、销、板、轴、连接器等，覆盖从基础搭建到复杂机械结构的需求。配件：连接线（分长短，适配不同端口）、USB充电线、纸质说明书与快速指南。（二）组件功能速览智能集线器：长按电源键2秒开机，指示灯蓝色闪烁为待连接状态，常亮为已连接；低电量时红色闪烁，需通过Micro-USB接口充电。电机：通过端口（A-D）接收动力指令，可正反转、调速，中型电机响应更敏捷，大型电机扭矩更突出。传感器：颜色传感器需对准检测物体（距离2-5cm最佳），力传感器可按压或悬挂重物检测，距离传感器发射超声波，检测范围0-50cm。三、硬件连接与搭建基础（一）电子元件连接1.电机与集线器：取一根连接线，一端插入电机的接口，另一端插入集线器的电机端口（A-D）（端口无功能差异，可根据搭建需求选择）。例如，将中型电机连接至端口A，用于驱动小车前轮。2.传感器与集线器：以颜色传感器为例，用连接线连接传感器与集线器的传感器端口（1-3），确保端口类型匹配（传感器端口为数字接口，电机端口为功率接口，不可混插）。（二）积木搭建入门以“简易小车”为例，搭建步骤如下：1.底盘搭建：取2根15孔梁作为两侧支架，用4根3孔梁横向连接，形成矩形底盘。2.动力安装：将中型电机固定在底盘两端（用销与梁连接），电机轴插入车轮（或通过十字轴连接车轮）。3.集线器固定：用积木将智能集线器固定在底盘中央，确保连接线可自由活动，避免拉扯。4.传感器扩展（可选）：若需避障功能，将距离传感器用梁架在车头，连接至传感器端口1。提示：搭建时遵循“先机械后电子”原则，确保结构稳定后再连接线路，避免积木松动导致元件损坏。四、软件安装与设备连接（二）蓝牙连接集线器1.开机：长按集线器电源键2秒，指示灯蓝色快速闪烁（待连接状态）。2.配对：打开SPIKEApp，点击首页“连接设备”，App将自动搜索附近的SPIKE集线器（需开启设备蓝牙）。3.连接：在设备列表中选择你的集线器（名称含“SPIKE”字样），点击连接，指示灯变为蓝色常亮即成功。注意：一台设备仅可连接一个集线器，若需切换，需先在App中断开当前连接。五、编程入门与基础操作（一）编程界面认知SPIKEApp的编程界面分为三部分：积木区：左侧分类陈列积木块，如“运动”（控制电机）、“传感”（读取传感器数据）、“控制”（循环、条件）、“运算”（数学逻辑）等。编程区：中间为拖拽编辑区，可将积木块拼接成程序流。监控区：右侧实时显示传感器数据（如颜色值、距离值）与程序运行状态。（二）第一个程序：让小车前进1.拖拽积木：从“运动”分类中拖出“启动电机”积木，放置在编程区。2.配置参数：点击积木，设置“端口”为A（对应小车的驱动电机）、“功率”为50%（正转，负值为反转）、“时间”为2秒（电机运行时长）。3.运行测试：点击界面右上角“运行”按钮，观察电机是否转动，小车是否前进。（三）进阶编程：避障小车逻辑以距离传感器为例，实现“遇障后退”功能：1.读取距离：从“传感”分类拖出“读取距离传感器”积木（端口设为1）。2.条件判断：从“控制”分类拖出“如果-那么-否则”积木，将“读取距离”积木嵌入“如果”的条件槽。3.设置阈值：点击条件槽的“比较”符号，选择“小于”，输入阈值（如10cm，需根据实际场景调整）。4.动作指令：在“那么”槽中拖入“启动电机”积木，设置功率为-50%（后退）、时间1秒；在“否则”槽中拖入“启动电机”积木，功率50%、时间0.5秒（持续前进）。5.循环执行：从“控制”分类拖出“重复执行”积木，将整个条件判断结构嵌入循环，实现持续检测。提示：编程时可通过右侧监控区观察传感器实时数据，调整阈值与功率参数，优化效果。六、实践案例：自动分拣装置（一）搭建目标通过颜色传感器识别物体颜色，驱动机械臂分拣不同颜色的积木块。（二）搭建步骤1.机械臂结构：用大型电机连接曲柄连杆，搭建可升降、旋转的机械臂，末端安装夹子（用积木模拟）。2.传感器安装：将颜色传感器固定在机械臂下方，对准传送带（用梁与轴搭建的滑动轨道）。3.集线器布局：将集线器固定在装置底座，连接大型电机（端口B）与颜色传感器（端口1）。（三）编程逻辑1.初始化：启动机械臂电机（端口B）至初始位置（功率30%，时间1秒）。2.颜色检测：循环读取颜色传感器数据，识别“红色”或“蓝色”。3.分拣动作：若检测到红色，机械臂下降（电机功率-30%，时间0.5秒）→夹紧（功率10%，时间0.2秒）→上升（30%，1秒）→旋转（-30%，1秒）→松开（-10%，0.2秒）；蓝色则调整旋转方向（功率30%，1秒）。4.循环执行：将所有指令嵌入“重复执行”积木，实现持续分拣。七、常见问题与解决方案（一）连接失败现象：App搜索不到集线器，或连接后自动断开。解决：①检查集线器电量（低电量时无法连接，需充电30分钟后重试）；②关闭设备蓝牙后重新开启；③升级SPIKEApp至最新版本。（二）电机无响应现象：程序运行正常，但电机不转动。解决：①检查连接线是否插紧（拔插端口，确保无松动）；②确认程序中电机端口与实际连接一致；③尝试更换电机端口（如从A换至B），排除端口故障。（三）传感器数据异常现象：颜色传感器识别错误，或距离传感器数值无变化。解决：①清洁传感器表面（用干布擦拭，避免遮挡）；②调整传感器与检测物的距离（颜色传感器2-5cm，距离传感器5-30cm最佳）；③重启集线器与App，重新校准传感器（部分传感器需在App中手动校准）。八、拓展资源与学习建议社区交流：加入乐高教育官方论坛或ST