陀螺儀 IMU 九軸 × EV3 × EV3-G 官方軟體

互動教學EV3

第一次用?先跟著互動教學在網頁上做一遍,再照下面的步驟接主機。

這一頁只講 EV3-G 官方軟體(EV3 Lab):在 MINDSTORMS EV3 上用它讀陀螺儀 IMU 九軸的安裝步驟、每個值怎麼讀、能用的命令與範例。要換產品、主機或軟體,用上方的切換列。

安裝與設定

你需要

  • 感應器:陀螺儀 IMU 九軸(EV3 版,RJ12 接頭)。SPIKE 版插在 EV3 上不會被認出來。
  • 主機:LEGO MINDSTORMS EV3。
  • 連接線:產品內附的標準連接線,或樂高原廠 EV3 線。
  • 軟體:LEGO MINDSTORMS EV3 官方軟體(LabVIEW 風格介面,常稱為 EV3-G)。學校電腦教室、WRO 隊伍最常用。

安裝軟體

  1. 到 LEGO Education 下載頁 安裝 EV3 官方軟體(EV3 Lab)。
  2. 打開範例:下載 .ev3 檔 → 「檔案 → 開啟專案」→ 接上 EV3 → 右下角「下載並執行」。

讓軟體認得感應器

不用裝擴充、不用裝驅動程式。感應器在 EV3 上會模擬成樂高原廠感應器(多數產品顯示成「紅外線感應器」),直接用內建的感應器積木,選對模式就能讀。

  • 紅外線感應器有 Proximity(接近)、Beacon(信標)、Remote(遙控) 三種模式,產品把不同資料放在不同模式,看下面的讀值。
  • 有些產品附 MBC 自訂積木(My Blocks),已經放在範例專案裡,打開範例就能用。

重要

不要在程式中途切換模式。 EV3 主機每次切換感應器模式(例如從 Proximity 換到 Remote),會卡住約 1 秒,高速比賽中可能讓車子失控。程式一開始選定一種模式,整趟任務都用它。

接線

  1. 用連接線把感應器插在 EV3 的 1 號孔(1~4 任一孔都可以,積木裡選同一個孔)。
  2. EV3 先開機,再插感應器。
  3. 接頭卡榫朝上,輕輕推進去,不要用力硬插。

注意

陀螺儀 IMU 在 EV3 上會顯示成「陀螺儀」(不是紅外線感應器),直接用原廠陀螺儀的積木讀。

實測通過(2026-11-02,原廠 EV3 韌體+EV3-G):「角度」積木、「重置」積木都有效。「角度和角速率」積木的角速率讀到的是磁力計航向(相對值,不是每秒幾度);要轉多快請用「角度」前後相減。

第一次測試

  1. 下載本頁範例 1 的 .ev3,開啟後按「下載並執行」。
  2. EV3 螢幕上的數字跟著感應器前方的東西變化,就是接好了。

常見問題

  • 數字一直不變? 拔掉感應器重插一次(EV3 要先開機再插)。
  • EV3 顯示成「紅外線感應器」? 這是正常的,讀數字就是用紅外線感應器的積木。
  • 某些範例沒有 EV3-G 版? 標「僅 Pybricks/EV3 MicroPython/clev3r」的範例用到的模式,EV3-G 的積木讀不到。
  • 程式跑一跑會頓一下? 程式裡切換了感應器模式,每次切換約 1 秒,改成只用一種模式。

讀值

感應器在 EV3 會顯示成樂高原廠感應器,用原廠感應器積木讀就好。

陀螺 3D 航向 headingGyro3D

範圍 意思
-32768~32767 ° 四元數算出的航向,度,開機/歸零 = 0,連續累積可超過 360(int16 到 ±32767 繞回,約 91 圈)
值 積木 換算 模式
陀螺 3D 航向 陀螺儀 →「角度」 讀到的數 模式 0

融合航向 headingFused

範圍 意思
-32768~32767 ° 陀螺 3D 加磁力計慢修正的航向,度,減去相對零點;可超過 360
值 積木 換算 模式
融合航向 陀螺儀 →「速率」 讀到的數 模式 1

陀螺 1D 航向 headingGyro1D

範圍 意思
-32768~32767 ° 只繞轉向軸積分的航向,度,開機/歸零 = 0;可超過 360
值 積木 換算 模式
陀螺 1D 航向 陀螺儀 →「角度與速率」的角度 讀到的數 模式 3

磁力航向 headingMag

範圍 意思
-32768~32767 ° 磁力計傾斜補償航向,度,減去相對零點
值 積木 換算 模式
磁力航向 陀螺儀 →「角度與速率」的速率 讀到的數 模式 3

這個軟體讀不到:轉向軸角速度、俯仰角、俯仰角速度、磁力信任度、磁場干擾度、朝上的面、角速度 1~3 軸、加速度 1~3 軸、磁力 1~3 軸、命令狀態。要用這些值請改用 Pybricks/clev3r。

命令

EV3 接頭是唯讀的,這個軟體不能送命令:校準用感應器上的按鈕,切黑白線、門檻等設定改用 Arduino I2C、mBlock 或 micro:bit。

範例

範例 1:看看機器人轉了幾度

這個範例會做什麼: 程式開始時角度歸零,然後用手轉動機器人,螢幕會顯示轉了幾度。

要準備什麼:

  • IMU 陀螺儀(EV3 版)
  • EV3 主機

怎麼接: IMU 陀螺儀插 1 號孔,平放固定在車身上(不要晃動)。程式開始時車子要靜止不動。

下載程式(選你用的軟體):

⬇ EV3-G 官方軟體

EV3-G 官方軟體 積木圖

IMU 陀螺儀 看看機器人轉了幾度(EV3-G 官方軟體)

(圖太小看不清楚?點一下圖片就會開原尺寸。)

一步一步看懂程式:

  1. 先把角度歸零(這時候不要動機器人)
  2. 清除螢幕
  3. 一直重複
    • 螢幕第 1 行顯示目前角度
    • 等 0.1 秒

跑起來應該看到: 轉一圈約 360;往反方向轉會變成負數。轉回原來的方向,數字會回到 0 附近。

常見問題:

  • 車子沒動,角度卻一直慢慢變? 開機或歸零的那一下車子要完全靜止。把車子放好,拔掉感應器重插一次再試。
  • 角度變化方向跟範例說的相反? 感應器可能裝反了(上下顛倒)。範例 2、3 用「絕對值」所以不受影響;範例 4、5 請把程式裡的「+」「-」對調。

範例 2:原地右轉 90 度

這個範例會做什麼: 靠陀螺儀轉彎,比「轉幾秒」準很多:一直轉,直到角度到 90 度才停。

要準備什麼:

  • EV3 主機+教育版基本車(左輪接 B、右輪接 C)
  • IMU 陀螺儀(EV3 版)

怎麼接: IMU 陀螺儀插 1 號孔,平放固定在車身上(不要晃動)。程式開始時車子要靜止不動。

下載程式(選你用的軟體):

⬇ EV3-G 官方軟體

EV3-G 官方軟體 積木圖

IMU 陀螺儀 原地右轉 90 度(EV3-G 官方軟體)

(圖太小看不清楚?點一下圖片就會開原尺寸。)

一步一步看懂程式:

  1. 角度歸零
  2. 左輪往前、右輪往後:原地向右轉(慢一點比較準)
  3. 等到角度的絕對值大於等於 90
  4. 轉到 90 度:停車
  5. 嗶一聲

跑起來應該看到: 車子原地右轉約 90 度後停下來並嗶一聲。

常見問題:

  • 每次都轉過頭幾度? 車子停下來需要一點時間。把 90 改成 85 試試看,或把轉速 20 再調慢。
  • 車子沒動,角度卻一直慢慢變? 開機或歸零的那一下車子要完全靜止。把車子放好,拔掉感應器重插一次再試。
  • 角度變化方向跟範例說的相反? 感應器可能裝反了(上下顛倒)。範例 2、3 用「絕對值」所以不受影響;範例 4、5 請把程式裡的「+」「-」對調。

範例 3:走正方形

這個範例會做什麼: 把「直走 2 秒+右轉 90 度」重複 4 次,就是一個正方形。

要準備什麼:

  • EV3 主機+教育版基本車(左輪接 B、右輪接 C)
  • IMU 陀螺儀(EV3 版)

怎麼接: IMU 陀螺儀插 1 號孔,平放固定在車身上(不要晃動)。程式開始時車子要靜止不動。

下載程式(選你用的軟體):

⬇ EV3-G 官方軟體

EV3-G 官方軟體 積木圖

IMU 陀螺儀 走正方形(EV3-G 官方軟體)

(圖太小看不清楚?點一下圖片就會開原尺寸。)

一步一步看懂程式:

  1. 下面的動作重複 4 次
    • 直走
    • 走 2 秒
    • 停一下
    • 角度歸零
    • 左輪往前、右輪往後:原地向右轉(慢一點比較準)
    • 等到角度的絕對值大於等於 90
    • 轉到 90 度:停車
  2. 走完嗶一聲

跑起來應該看到: 車子走出一個正方形,最後回到出發點附近。

常見問題:

  • 車子沒動,角度卻一直慢慢變? 開機或歸零的那一下車子要完全靜止。把車子放好,拔掉感應器重插一次再試。
  • 角度變化方向跟範例說的相反? 感應器可能裝反了(上下顛倒)。範例 2、3 用「絕對值」所以不受影響;範例 4、5 請把程式裡的「+」「-」對調。

範例 4:走直線自動修正

這個範例會做什麼: 兩個輪子不可能完全一樣快,車子直走久了會歪。用陀螺儀看歪了幾度,就往反方向補回來,車子就能走得很直。

要準備什麼:

  • EV3 主機+教育版基本車(左輪接 B、右輪接 C)
  • IMU 陀螺儀(EV3 版)

怎麼接: IMU 陀螺儀插 1 號孔,平放固定在車身上(不要晃動)。程式開始時車子要靜止不動。

下載程式(選你用的軟體):

⬇ EV3-G 官方軟體

EV3-G 官方軟體 積木圖

IMU 陀螺儀 走直線自動修正(EV3-G 官方軟體)

(圖太小看不清楚?點一下圖片就會開原尺寸。)

一步一步看懂程式:

  1. 角度歸零:現在的方向就是「正前方」
  2. 一直重複
    • 修正力量 fix = 角度 × 2
    • 往右歪(角度變大):左輪減速、右輪加速,把車頭拉回來

跑起來應該看到: 車子會走直線;用手把車頭推歪,它會自己轉回原來的方向繼續直走。

常見問題:

  • 越走越歪、甚至原地打轉? 修正方向相反了:把「30-fix」和「30+fix」對調。
  • 車子沒動,角度卻一直慢慢變? 開機或歸零的那一下車子要完全靜止。把車子放好,拔掉感應器重插一次再試。
  • 角度變化方向跟範例說的相反? 感應器可能裝反了(上下顛倒)。範例 2、3 用「絕對值」所以不受影響;範例 4、5 請把程式裡的「+」「-」對調。

範例 5:不倒的指南針:自己轉回原來的方向

這個範例會做什麼: 車子停在原地。你用手把它轉走,它會自己原地轉回原來的方向。這就是比賽中「轉回正前方」的基本做法。

要準備什麼:

  • EV3 主機+教育版基本車(左輪接 B、右輪接 C)
  • IMU 陀螺儀(EV3 版)

怎麼接: IMU 陀螺儀插 1 號孔,平放固定在車身上(不要晃動)。程式開始時車子要靜止不動。

下載程式(選你用的軟體):

⬇ EV3-G 官方軟體

EV3-G 官方軟體 積木圖

IMU 陀螺儀 不倒的指南針:自己轉回原來的方向(EV3-G 官方軟體)

(圖太小看不清楚?點一下圖片就會開原尺寸。)

一步一步看懂程式:

  1. 角度歸零:記住現在的方向
  2. 一直重複
    • 修正力量 fix = 角度 × 1:轉走越多,轉回來越用力
    • 左輪=-fix、右輪=+fix:原地往反方向轉回去

跑起來應該看到: 用手把車頭轉走,放手後它會自己轉回原來的方向並停住。

常見問題:

  • 一直打轉停不下來? 方向相反了:把「-fix」和「+fix」對調。
  • 在原位附近抖動? 把 × 1 改小(例如 × 0.6)。
  • 車子沒動,角度卻一直慢慢變? 開機或歸零的那一下車子要完全靜止。把車子放好,拔掉感應器重插一次再試。
  • 角度變化方向跟範例說的相反? 感應器可能裝反了(上下顛倒)。範例 2、3 用「絕對值」所以不受影響;範例 4、5 請把程式裡的「+」「-」對調。

注意

下面這些範例沒有這個軟體的版本:範例 6:俯仰角:上坡就減速;範例 7:轉太快就警告;範例 8:轉到指定方向(絕對角度);範例 9:從現在的方向再轉 90 度(相對角度)

其他問題

  • EV3 顯示成紅外線感應器? 正常:感應器模擬成樂高原廠感應器,用原廠積木就能讀。
  • 切換模式時卡一下? EV3 每次換模式要等約 1 秒。整趟任務盡量只用同一個模式的積木。

還有問題?到 聯絡我們 附上你用的軟體和程式截圖。

下載

本頁依據

  • 主機與軟體清單:_build/guides.json
  • 值與命令:_build/protocol/imu.json(單一真相來源)
  • 安裝與設定:_build/guides/software/ev3-ev3g.zh.md、_build/guides/product/imu/ev3-ev3g.zh.md
  • 範例:sensors/imu/ev3-examples.md
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