mBot 是 STEM 教具的先驅之一,整合微控制版、馬達和延伸的感測器,也讓感測器模組化,簡化複雜的配線,再搭配以 Scratch 程式積木為基礎開發的 mBlock 軟體,很快成為資訊科技教育的熱門平台。mBot Lego 指的是讓 mBot 的模矩相容於 Lego,這也是 mBot 可以快速打入市場的行銷手法之一。
mBot Lego 如何相容於樂高
mBot 目前最新的版本是二代 – mBot 2,一代及一代小改款(只加了電路板的保護蓋)使用的主控板是 mCore,二代 主控板則是 CyberPi,一代 mBot 目前在市面上還買得到,兩者都可使用桌面版本和行動版本的 mBlock,由於第一代 mBot 就已經建立在非常成熟的模組系統上,所以到二代基本上都還維持一代的模矩,這模矩就是樂高相容的關鍵。相容樂高的 S.T.E.A.M. 教具,可參考:樂高相容模組 – 3 個 LEGO S.T.E.A.M. 的好夥伴
相容樂高的關鍵在 mBot 和 mCore 控制板的孔距設定,mBot 把安裝孔距訂為樂高積木的標準距離及標準距離的倍數(在樂高積木的世界裡稱為 Studs),1 Stud = 8mm,孔距必須是 8mm 的倍數,mBot 機身上垂直、水平甚至斜向的安裝孔,都是 8mm 的倍數,讓 mBot 很容易就把樂高科技零件安裝在機身的任何位置。
mCore 控制板的長寬孔距則是 12 Studs 及 9 Studs,9 個 Studs 是非常理想的寬度設定,可融入樂高科技主要零件「孔樑(Beam)」的尺寸規律中,科技孔樑的長度以「孔」數來丈量,以單數的倍數為主,本文提供的 mBot Lego 為例,使用了 3 孔、11 孔和 15 孔的孔樑。3 孔的積木是負責將 11 孔及 15 孔長臂和控制板間連接的零件。
mCore 控制板的厚度剛好 2 Studs(16mm),當然這也是發揮樂高模矩優勢的設計環節之一,所有 mBot 本身的擴充和連結,也都不會超出這兩個 Studs 的範圍,功能要擴充時,往上堆加零件的自由度非常高。
mBot 感測器及延伸模組通常是三個安裝孔,安裝孔也是 8mm 的倍數,使用一個 5 孔的孔樑,或 工型孔樑,就可輕鬆地把模組「樂高」化,樂高化讓模組更容易安裝,也會讓玩家更專注在開發而不是組裝的過程上。
讓 Lego 保護 mBot 零件
Lego 零件除了可以支援 mBot 擴充,對於零件的保護也可發揮功用,比起 mBot 機身摔到造成的彎曲、脫漆和電路板本身零件的損傷,樂高零件的特性讓樂高會摔到解體,但零件本身損壞的可能性比較低,適當保護 mBot,可讓 mBot 更耐玩。
左圖紅色零件保護下方的紅外線發射及接收器,若無保護機構,紅外線接收器非常容易被彎折甚至斷裂;右圖的 15 孔長臂及十字軸可保護藍芽接受器和電源接頭不會因為外力就輕易鬆脫。
mBot 裝上 Lego 前後保險桿,對前後鋁金屬板是最好的防護,前保險桿也可避免循線感應器受到撞擊。金屬總是給我們堅固的第一印象,但在這裡,樂高科技積木反倒是金屬的保護,有玩過 mBot 一定知道,鋁材偏軟,沒有保護的情況下,mBot 很快就會傷痕累累。
Lego 零件讓 mBot 感測器及延伸模組模矩化
原本 mBot 機身上的模組安裝孔很難完美搭配感測器模組和擴充模組,原則上都要靠延伸的鋁合金支架,鋁合金支架的價格也不親民,改由樂高零件來擔綱模組的固定,不只是清爽美觀,由於樂高零件的「扣」比 mBot 鋁材的「鎖」容易許多,整個 mBot 的改裝變得更有效率。
Lego 讓 mBot 更好玩
一代小改款加上電路板的保護罩,二代的電路板則完全包覆在塑膠外殼裡。但一代小改款的保護罩實在不怎麼美觀,我認為讓整個電路板裸露出來再用樂高去保護和美化還更漂亮,樂高科技零件還可支援感測器的安裝,比保護罩上只適合拿來裝飾樂高零件的顆粒更好用。
從下面的 mBot 一代改款的立體展開圖可看到,扣除電路板的保護底板和保護上蓋,就是第一代的 mBot,其實這個保護蓋對創作的限制多於對創作的支援。手上若有一代的 mBot,或準備購入一代改款的 mBot,不妨把保護蓋拿掉,換上樂高零件;若搭配體積更小的鋰電池,四根金屬銅柱也可使用樂高取代,讓 mBot 依據自己的需求改裝。
mBot 的鋁合金車身看似堅固,其實並不怎麼耐摔,表面的藍色塗裝也很容易磨損,使用樂高製作前後保險桿讓 mBot 可安心衝撞,安裝前後保險桿的位置,二代 mBot 機身維持和一代差不多一樣的設計,所以一代的保險桿設計可以沿用。
mBot 在第一代產品開發時就針對模矩下了功夫,mBot 也有自己的鋁合金框架系統,但以樂高模矩為準算是抄了一個捷徑,樂高零件已經擁有龐大的零件清單任君挑選,Maker 玩家或多或少都會有多餘的樂高零件可支援,不只更好用,價格也更實惠,。
Lego 讓 mBot 更好玩的秘訣
但由於樂高桿件還是必須透過一些轉接,所以較長的 M4 螺絲必須多準備一些,mBot 主要螺絲規格是 M4,可和 Lego 科技的安裝孔搭配,雖然 M4 螺牙略細一些,但螺帽尺寸非常適合樂高,可穩固地鎖牢,也不會壓迫到樂高零件,mBot 套件不會提供太多 M4 螺絲,但線上 DIY 商店可以輕易購得。