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美国最佳机器人套件推荐(2023年)

在我们为初学者测试机器人套件时,乐高Boost套装赢得了最严格的评论家们的青睐:孩子们。而机器人专家、制造商和爱好者们也都表示赞同。由于其基于乐高的设计、内置传感器和广泛的创意选择,Boost套装是最有趣的组装套件。此外,平板应用程序的超简单编程是我们尝试的所有套件中最容易学习的。

我们的选择:乐高Boost

这个套装组装起来非常有乐趣,也是最容易编程的,因为它基于乐高,创意扩展的可能性几乎无限。推荐年龄为7至12岁。

亚马逊售价328美元 | 沃尔玛售价270美元 | 塔吉特售价160美元

由于使用了乐高积木,乐高Boost套装是最易接触和最容易理解的。它是一个深思熟虑的套装,一组儿童测试者和我们一样喜欢它。编程界面简单,视觉指示允许非读者使用和享受,尽管更高级的程序员可能会觉得有限。

还不错:泰晤士和宇宙儿童首个编码与机器人套装

初学机器人的孩子可以用纸板瓦片为这个三明治形状的机器人编程,因此不需要使用屏幕。

亚马逊售价97美元 | 沃尔玛售价140美元

你会惊讶地听到,学习编程并不需要应用程序吗?泰晤士和宇宙儿童首个编码与机器人套装依靠彩色纸板瓦片来编程机器人Sammy,这意味着使用这个套装不需要屏幕。虽然我们认为4岁的孩子也可以使用,但他们可能仍然需要父母的帮助。

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研究

为什么你应该相信我们

在撰写本指南时,我们采访了三位专家:Jenny Young,她拥有布鲁克林机器人铸造厂创客空间;Marina Umaschi Bers,她是塔夫茨大学人类发展和计算机科学教授,也是KinderLab Robotics的联合创始人;以及Andrew Terranova,他是一位业余机器人学家,为Makemagazine杂志撰写有关机器人套件的文章。在第二轮测试中,我们还让三名年龄在9至11岁之间的孩子编程四个机器人,并选择他们最喜欢的。

Signe是一位记者,过去十年来一直写关于机器人的文章。她涵盖了从套件发布到乐高机器人对战的各种内容,并在此过程中对这些套件的适用对象和它们的功能范围有了了解。然而,她在家中并不经常使用机器人套件,所以她将这个指南视为一个初学者的构建和编程指南。

James自2019年以来一直是Wirecutter的作家,从高中开始就参与竞技机器人项目,并自2009年起志愿参与FIRST Robotics。

谁应该购买这个

机器人套件应该吸引任何希望鼓励孩子对STEM领域感兴趣的父母。学校通常使用它们来教授物理或数学概念,但在家里,它们也可以作为创意的出口和乐趣的来源。

机器人套件的形式和功能各不相同。 一些套件包含一个预制的机器人和一个开放式的编程平台,而其他一些则详细地指导您如何构建一个人形结构(或汽车或蜘蛛或任何形状)。有些侧重于教授如何为Arduino开源计算机平台编程,而其他一些则使用简单的命令来使机器人移动。根据我们的专家访谈和自己的经验,我们认为最适合初学者的机器人套件是以开放方式挑战您构建和编程机器人的。您首先需要完成组装数百个零件的任务,类似于使用乐高积木套装,但还包括了电机和轮子等功能部件。然后,您可以编程机器人行走、说话或玩游戏。套件应该在第一次构建过程中引导您完成整个过程,然后揭示出原创设计或编程应用的创造性方法。儿童(或感兴趣的成年人)应该学会电机如何驱动轮子或腿,并完成简化的编程任务,以建立编程知识的基础,然后再转向更困难的编程语言。
这些套件中最好的也吸引了没有编程经验的成年人。虽然功能最丰富的套件通常设计给8至15岁的儿童,但它们通常会随着孩子能力的增长而变得更加复杂。这意味着成年人也可以找到价值,无论他们的水平如何。
那些已经习惯使用更高级编程软件(或想直接跳入其中)的儿童或成年人可能会发现本指南中的套件过于基础和限制性。虽然基于图形的编程对初学者更友好,但它也将您限制在特定的操作方式中。
对于不知道自己的孩子是否对机器人感兴趣的成年人来说,应该避免将这些套件作为首次购买,而是从一个廉价(功能较弱)的选项开始,例如Insectbot Hexa4M Table Top Robot。这样,您就不会因为兴趣或挫折而迅速放弃150美元的套件。成年人还应该准备在适当的时候介入并帮助他们的孩子,因为构建和编程机器人的某些部分可能对一个不确定的孩子来说是令人生畏的。
我们试用的所有机器人套件都需要使用计算机或移动设备来为机器人编程,因此您还应确保配套软件与您的设备兼容。

我们如何选择


照片:Signe Brewster
为了选择要测试的初学者机器人套件,我们在亚马逊等网站上搜索评论,并考虑了来自汤姆指南制造等出版物的现有指南。我们还咨询了我们的专家,了解初学者机器人套件最重要的功能。我们使用以下标准来缩小我们的列表,最初测试了七个套件,第二轮测试增加了四个套件,并为我们最新的更新增加了七个套件。
  • 构建和编程: 我们排除了那些仅侧重于构建或编程的套件,而选择了包含两者的选项。
  • 完整的套装: 构建和编程机器人所需的一切都应包含在盒子里(尽管您需要提供自己的平板电脑、手机或计算机)。
  • 优秀的说明: 说明应包括逐步指南,以构建一个或两个示例机器人,以及初学者编程机器人所需的所有指导。 这些信息可以通过说明书或应用程序提供,媒体并不重要,只要说明清晰详细即可。
  • 开放式结构: 您可以构建各种示例机器人,还可以自己发明设计。
  • 图形化编程软件: 即使没有编程经验的初学者也可以轻松上手,因为它提供了拖放界面或类似的编程环境。
  • 可扩展性: 如果您想使用套件构建更多模型,可以购买额外的零件或扩展包。
  • 合理的价格: 我们发现机器人套件的价格几乎各不相同。最便宜的套件往往只有一个特定用途,长期吸引力有限。最昂贵的套件,甚至可能要花费1000美元甚至更多,更适合高级程序员。我们认为,花费大约85美元到300美元将为您提供初学者机器人套件的所有理想功能。

我们如何测试


照片:Signe Brewster
对于每个套件,我们首先按照附带的说明书构建了其中一个建议的模型。我们计时了建造过程,并确定在一个连续的项目中,一到两个小时的建造时间是最愉快的。(我们测试的18个套件的组装时间从9分钟到3小时48分钟不等。)我们还注意了零件的耐久性,并检查了说明书的详尽程度和清晰度。最重要的是,我们考虑了建造套件时的乐趣程度。一些套件可以轻松进行创意玩耍,并提供了进一步的项目和配件来个性化机器人。而其他一些套件存在困难的零件连接或无聊的外观等缺点,这些都会减少整体体验的乐趣。
乐高Mindstorms Robot Inventor机器人套件需要3小时48分钟才能组装完成。
接下来是编程阶段。我们下载了每个机器人所需的智能手机、平板电脑应用程序或桌面软件,然后按照步骤构建了一个基本程序。我们考虑了每种编程语言的难度级别以及它是否能够满足年轻和年长的建造者。虽然有些应用程序可以无缝地将我们从建造阶段引导到编程阶段,但其他一些应用程序更难掌握,但可以进行更高级的编程。
在2017年的初步测试中,我们尝试了七个机器人套件。2019年,我们测试了四个新套件,并与我们的首选套件乐高Boost套装进行了对比。我们的第二轮测试包括三名年龄在9到11岁之间的孩子。他们花了20分钟来编程、玩耍和破坏事先组装好的四个机器人。孩子们没有得到父母的任何帮助,尽管他们偶尔向我寻求帮助。2020年,我们测试了新的乐高Mindstorms Robot Inventor套装。2021年,我们测试了另外七个机器人套件,并从两个6岁和9岁的孩子那里收集了笔记,了解了我们最喜欢的套件。

我们的选择:乐高Boost


照片:Signe Brewster
对于那些没有编程经验但想开始构建机器人的人来说,乐高Boost机器人套件提供了最好的整体体验。这个由847个乐高积木组成的套件在同类套件中最有趣、最容易构建,因为乐高的熟悉度和多功能性。构建和编程机器人的说明书以简单的平板应用程序形式提供,即使是不识字的人也能够按照说明进行操作。它的可编程传感器可以检测运动、距离和颜色。而且,该套件是基于乐高的,任何乐高积木都可以在项目中使用,这意味着您有巨大的扩展机会。相比之下,您可以使用乐高的Technic简单机械零件扩展乐高自己的Mindstorms套件,但这样做更加复杂和昂贵。 为了测试建造体验,我们组装了一个名为Vernie的人形机器人,用时不到两个小时---这正好是最令人愉快的建造时间。

Lego Boost机器人由乐高积木组成,与标准乐高套装一样,零件被分装在编号袋中,以便在适当的建造阶段更容易找到它们。照片:Signe Brewster
Lego Boost应用程序与广泛的设备兼容;您可以在乐高网站上找到完整的产品线。该应用程序以综合课程的形式提供建造和编程指导。在主屏幕上,您可以通过点击您想要建造的机器人的图像来开始。包括Vernie人形机器人、一只猫、一辆漫游车、一台建筑机器和一把吉他在内的五个建议建造都被包括在内。这五个建造项目总共需要超过八个小时的指导建造时间,这在我们测试的套装中属于较长的时间;与其他只包含较少项目的套装相比,您使用这个套装时不太可能感到无聊。

这里展示的Boost应用程序在一个Google Nexus平板电脑上显示,它逐步指导您一步一步地构建机器人。照片:Signe Brewster
我们发现Boost套装的机器人建造指导最易于遵循。该应用程序逐步指导我们一步一步地构建Vernie,从而最大程度地减少我们跳过步骤和犯错的机会。标准的乐高积木易于使用,足够耐用,可以经受多次使用---我们测试的其他套装很难插在一起,有些零件看起来很脆弱。与标准的乐高套装一样,Boost的零件被分组装在编号袋中,使它们在适当的时间更容易找到。然而,如果您想保留这个系统以供后续建造使用,每次拆卸一个建造时都必须将零件放回正确的袋子中。
逐步指导的一个缺点是它们不能深入理解机器人的机械工作原理。相反,Boost套装的重点是使任何五个建议的建造都易于定制。在我们完成Vernie之后,该应用程序为我们提供了不同的附加建造选项以及相关的编程挑战。在我们尝试的其他套装中,附加建造的数量和创意是无与伦比的,这些套装大部分只有足够的零件来构建指导的机器人建造。乐高更昂贵的Mindstorms套装提供了一些附加建造,但数量不多,而Vex的机器人则配备了一些额外的功能传感器。
Lego Boost应用程序将建造与编程结合在一个易于遵循的课程中。
我们给Vernie戴上了蝴蝶结和麦克风,这解锁了使机器人唱歌和跳舞的编程选项。更高级的建造,如猫和吉他,可以解锁套装传感器的更复杂功能。例如,您可以构建一个避开障碍物的移动机器人,或者一个能够感知手指位置以使乐高吉他可演奏的机器人。如果您更关注建造而不是编程机器人,Boost套装可能适合您---它是将许多令人满意的项目打包到一个套装中的最佳选择。
随着我们按照Boost应用程序的建造指导逐步推进,我们的机器人逐渐完成,应用程序会插入一些简短的编程挑战,以教授控制Vernie的基础知识。在完全构建机器人之前开始编程是学习机器人每个部分的功能以及哪些命令控制什么的有效方法。其他机器人套装则等到您构建完机器人后再介绍编程,这种方法并不总是能说明哪些命令与哪些电机、传感器或其他机器人零件相连接。
乐高的编程语言完全是图形化的,这意味着每个命令都由一个符号表示。 从主要的符号库中,您可以拖放每个符号来创建一个序列。乐高表示Boost适合7至12岁的儿童,这个年龄范围比我们测试的套装要年轻一些(尽管仍适合比泰晤士和宇宙儿童首个编程和机器人套装年龄更大的人群)。尽管Boost应用程序没有提供更高级软件的精细编程选项,但您仍然可以让机器人在地板上滚动、跳舞和唱歌。对于那些只想玩机器人的人来说,这已经足够提供数小时的乐趣。

乐高还推出了类似的机器人套装,Droid Commander 套装,它的工作方式与Boost套装非常相似,对于热爱《星球大战》的孩子来说是一个很好的选择。它比Boost套装更贵,没有那么多模型构建的说明,但它配备了更多的零件,并且可以构建一个R2-D2。我们没有测试过Droid Commander套装,但是我们已经测试过足够多的机器人套装,知道它应该是乐高众多以《星球大战》为主题的建筑套装中的一个有趣的可编程补充。

缺点但不是致命问题

乐高Boost套装专门面向初学者,因此其功能不如我们测试的其他套装那么先进。尽管Vernie有可爱的表情眉毛、用于移动的履带和一些可控制的关节,但机器人无法拾取物体或进行多样化的感应,与我们测试的其他套装相比。
乐高Boost应用程序也是简化到了极致。您不能轻松地随意尝试编程机器人。相反,不同的编程能力组在构建说明中逐渐出现。在您解锁新的编程挑战(应用程序的某些部分在您毕业之前是锁定的)时,您必须跳来跳去找到您想要的编程选项。我们的一个孩子测试者指出,当他对当前的课程感到厌倦时,他发现无法跳到另一个活动是令人沮丧的。
编程环境也被极度简化。图形化编程旨在让任何人都能轻松使用,乐高显然希望构建出即使不识字的人也能使用的软件。但是,将每个编程命令简化为一个符号有时会令人困惑:不清楚每个符号代表什么,需要一些实践来学习每个符号的用途以及如何应用于机器人。我们希望应用程序能更全面地解释如何使用每个命令。
如果您曾经使用过乐高积木,您可能熟悉在一大堆积木中寻找需要的那个小零件的感觉。所有的Boost零件都放在编号的袋子中,以简化您的首次构建,但一旦拆开,零件就会混在一起。11岁的Za'im等小组成员指出,在Boost应用程序提到每个零件时,找到每个零件非常困难。最好制定一个组织系统。
乐高将于2020年1月停止为Boost提供Windows软件,这意味着您需要一个移动设备来编程您构建的任何机器人(该应用程序也不适用于Mac)。虽然可以在网上找到构建机器人的PDF说明书,但乐高Boost套装是为平板电脑编程而设计的(尽管许多智能手机也是一个更狭窄的选择)。没有平板电脑的人应避免购买乐高Boost套装。

另外一个好选择:泰晤士和宇宙儿童首个编程和机器人套装


照片:Signe Brewster
这个417件的泰晤士和宇宙儿童首个编程和机器人套装令我们惊喜,因为它可以在不需要屏幕的情况下完成很多任务。 对于那些不想给孩子提供设备或者想要为4岁以下孩子提供更简单的建造和编程体验的父母来说,这是一个很好的选择。然而,与我们其他喜爱的机器人套装相比,这款机器人的传感器较少,所以它不能做得很多,也不能与孩子一起成长得很久。

在测试中,我们花了34分钟建造了一个像花生酱果酱三明治的机器人Sammy,以及一个形状像汉堡包的非机器人朋友。这比我们其他喜爱的机器人套装的建造时间更快,这对于年龄较小的建造者来说可能是一个优点。说明书会指导你如何建造数十个额外的机器人和模型,所以可以持续建造很多小时。这些部件比普通乐高要大,需要一些力气才能组装和拆卸;我们的6岁和9岁的测试者发现需要使用附带的工具来拆卸。

编程和机器人套装没有应用程序。相反,它配备了盒装大小的纸板瓦片,可以松散地拼接在一起。每个瓦片上都有一个图标,例如起始旗帜、箭头或数字。说明书解释了如何将它们排列在一条线上,以创建机器人的一系列指令。你将机器人放在“起始”瓦片上,然后它沿着瓦片行驶,同时使用底座上的传感器记录它们。当你按下机器人背面的“播放”按钮时,它会执行你用瓦片编写的代码。


编程和机器人套装没有应用程序,而是依靠纸板瓦片进行编程。照片:Signe Brewster
该套装配备了较大的纸板瓦片,你可以用它们创建一个地图,机器人可以在上面行驶,完成说明书建议的挑战或者你自己创建的挑战。排列瓦片的过程对于我们的9岁测试者来说几乎和观察机器人一样有趣,尽管他希望瓦片更好地固定在一起。重要的是要将瓦片点击在一起,这样机器人就不会把它们拖出对齐。说明书通常文字较多,但写得很清晰。说明书会逐步引导你完成越来越复杂的编程场景,帮助你了解每个瓦片的含义以及如何使用机器人的每个功能。不久之后,我们就让机器人行驶在复杂的路径上,发出声音,移动它的手臂并点亮。虽然我们的6岁测试者主要关注于建造模型,但我们的9岁测试者从一个成年人那里得到了一些建议,编写了长长的自由形式的代码行(他告诉我们:“它将驶向现实的尽头!”)。他说:“听 [说明] 书的话。它有很多你认为你可以做但实际上做不到的东西。”

Sammy机器人会执行你在可重新排列的纸板地图上编写的代码。视频:Signe Brewster
编程和机器人套装没有像我们其他选择那样的额外传感器,但对于年幼的孩子来说,它提供了适量的复杂性。Thames & Cosmos将其推荐适合4至8岁的孩子使用,但我们认为在这个年龄段的孩子,甚至更大的孩子,尤其是独立玩耍的孩子,会从中获得最多的乐趣。我们认为这是比我们测试过的基于应用程序的选项更直观的编程方式,因为当机器人检测到代码错误时,它会发出失望的声音,或者如果你在执行代码时注意到错误,你可以将其拾起并重新定位,它会继续前进。

其他好的机器人套装

如果你想要一个更高级的套装(并且仍然可以找到它出售):乐高Mindstorms机器人发明家套装是一个很好的选择。在2022年,乐高宣布将停产这个受欢迎的Mindstorms品牌,这意味着我们以前的升级选择将被淘汰。这是不幸的,因为我们没有找到其他像这个套装一样复杂但又易于使用的选项。 尽管在撰写本文时该产品仍有库存,但我们不能保证在您阅读时仍可购买。但是我们在测试时非常喜欢Robot Inventor套装,特别是它更高级的构建和编程功能,这将吸引那些想深入研究机器人技术的人,比如能够使用Python编程套装,而不仅仅是Scratch,以及通过蓝牙直接控制机器人的选项。乐高已承诺支持该系统至2023年,并且围绕这些套装形成的在线社区充满了乐于助人和有创意的爱好者,因此如果这些更高级的选项适合您,仍有时间享受我们测试过的最强大的乐高机器人系统。

竞争对手


照片:Signe Brewster
这不是我们测试过的所有机器人套装的全面列表。我们已删除任何已停产或不符合我们当前标准的产品。
我们从Botzees测试了两个机器人套装。Classic选项有一个我们见过的最好的应用程序,因为它将每个编码课程都分解成快速、简单的游戏。这些部件也比我们测试过的任何其他套装更容易拼装在一起;它们感觉有点像Duplo积木。然而,建造和编码体验不如我们推荐的其他套装那么深入。我们还发现机器人的噪音不必要。
Mini套装的建造部件更加有限,因为您只需装饰一个已经建好的机器人。我们喜欢它提供了一个无需应用程序进行编码的选择,但附带的纸质瓷砖不够牢固,也没有课程。
Snap Circuits Teach Tech Mech 5是我们测试的最便宜的套装之一,但其部件脆弱且难以使用。编码机制涉及将塑料部件插入轮子中以执行任务,感觉有点远离“真实”的编码。
Snap Circuits Code Journey几乎没有建造;更像是将Snap Circuits套装附加到遥控车上。该应用程序也存在错误和混乱。
KiWiCo的Robots and Coding套装价格便宜,可能会成为一个短暂的下午项目的乐趣。但我们认为很多孩子会完全跳过编程方面,而专注于为风力兔形机器人建造跑道。
Robotis Ollobot Play 700是之前的预算选择,现在的价格与我们的其他选择差不多。虽然Ollobot Play 700套装提供了最广泛的编程选项之一,允许您通过多个难度级别的进展,但我们认为它在建造和编程方面不如我们推荐的套装有趣。
Jimu Robot BuilderBots Kit可能会吸引对建筑设备感兴趣的孩子。它附带了构建抓取、铲取和挖掘车辆的说明,这使得机器人更具互动性。它还使用了我们首选的Jimu应用程序进行建造和编程,但没有与Cosmos Kit相同的故事模式。"它看起来就像一个喜剧救援角色,"11岁的尼科在测试中说。
Makeblock mBot由坚固的金属部件组成。但与我们尝试的其他套装不同,该套装没有多个构建选项(尽管您可以购买附件)。它是我们专家中的一个最喜欢的套装,但在我们的测试中,它的创造力和乐趣感不如其他套装。它的编程选项也没有那么直观。
Thames & Kosmos Robotics Smart Machines套装的说明在开始建造之前提供了一些有用的背景,而且该套装附带了一个外观漂亮的应用程序,但我们发现它是最令人沮丧的套装。说明有时令人困惑,部件不总是很好地拼装在一起,一些零件在建造过程中损坏。
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