#45678 SPIKE Prime是一款针对 10 岁以上儿童的教育产品。523 件售价 445美元。其中包括 1 个控制块、3 个电机、3 个传感器、各种乐高机械组零件、2 个小人仔和一个储物桶。
该套装可以通过添加#45681 Spike Prime 扩展套装进行扩展，额外 604 件的售价为 134 美元。这包括一个额外的大型电机、一个额外的颜色传感器、更大的轮子和各种附加部件。
它使用了这套套装中引入的大部分相同的 Powered Up 组件。这并不令人意外。许多人预测 Mindstorms 的下一版本将使用“Powered Up”界面。
我希望在审查该套装时能够第一眼看到用于构建电动和可编程乐高模型的新系统，评估该套装在教室环境中的工作情况，并探索随附的储物箱在教室环境中的工作情况日常使用。
打开套装后，我很高兴看到外观很酷的 Powered Up 组件、更时尚但功能可能较差的集线器（与 Mindstorms EV3 相比）以及精选的 Technic 零件。
希望各种颜色能够吸引所有年龄和性别的孩子
我很高兴看到各种颜色，我希望能够吸引所有年龄和性别的孩子，其中有典型的女性颜色（如亮红紫洋红/中蔚蓝中天蓝色），典型的男性原色（如亮红色/红色/亮黄（黄） /亮蓝（蓝）和中性色调（白/灰/黑）。如果说有什么不同的话，那就是基于我自己的偏见，调色板稍微偏向女性——这在多年来（有意地）创造了专门针对年轻男孩的产品之后才公平！
什么是乐高教育？
乐高集团有着为教育工作者提供专为课堂设计的产品支持的悠久传统。其中包括包含标准积木的两套套装，以及一系列可编程产品，从 LEGO Technic Control 开始，这是一款 35 年前（1985 年）发布的面向教育工作者的产品。
乐高教育描述了他们围绕“通过游戏学习”的工作重点，这与面向消费者的套装中使用的“有趣的学习”语言形成了微妙的对比（例如 #51515 Mindstorms 机器人发明家）。这两个短语的差异，主要区别在于教育产品将学习放在第一位，而消费产品将游戏放在第一位。
Spike Prime 包含什么？
以下概述了 Spike Prime 核心套装和扩展套装中的内容。
#45678 Spike Prime
让我们打开#45678 SPIKE Prime，仔细看看盒子里的东西以及盒子本身（与大多数面向消费者的乐高套装不同，高端乐高教育套装采用坚固的可重复使用塑料容器）。
有 11 袋零件、独立包装的电机和传感器、一个装有 Technic 大型集线器 + 电池的小盒子、一张用于整理托盘的贴纸以及一张带有快速启动信息的大卡片。一面，另一面是零件清单。
关键部件：
- 塑料储物盒和盖子（零件 54187 + 54190）
- 2x – 分类托盘（零件号 902097）和帮助整理碎片的贴纸。
- 1x – Technic 大型智能集线器（部件 67718）和电池（部件 67704）
- 1x – 大型角电机（零件号 54675）
- 2x – 中型角电机（零件号 54696）
- 1x – 颜色传感器（部件 37308）
- 1x – 距离传感器（部件 37316）
- 1x – 力传感器（部件 37312）
- 大量精选的多功能乐高机械组零件（销钉、横梁、车轴、连接器等……）
- 少量乐高积木和其他系统组件（包括眼睛、装饰雷达天线等）
- 两个乐高小人仔
- 入门表
- Micro-USB 电缆（不幸的是，不是 USB-C）
正如您所看到的，该套装装在一个耐用的塑料箱中，带有两个分类托盘，每个托盘包含四个隔间。随附的贴纸可帮助保持较小的部件井井有条，而较大的部件则可以舒适地放置在大黄色垃圾箱中的分类托盘下方（有足够的空间可以四处翻找以轻松找到您需要的东西）。
#45681 SPIKE Prime 扩展
如果您想访问其他课程计划，或者想要构建更复杂的自定义创作，您可能还想获得#45681 Spike Prime 扩展套装。它包括 604 件额外零件，售价 135 美元。（#45681 是对设置 #45680 的一个小更新，这是我对比后的发现。）
该扩展包包含许多通用部件，以及一些根本不包含在核心集中的有用部件。
关键额外部件：
- 1x – 大型角电机（零件号 54675c01）
核心组包括一个大型电机和两个小型电机。 - 1x – 颜色传感器（部件 37308c01）
核心组仅包含一个。
值得注意的新部件：
- 4x – 带集成轮胎的大轮（零件 49295c01）
核心套件仅包括小轮 - 2x – 60 齿 Technic 转盘（零件 18938 + 18939）
- 2x – 28 齿 Technic 转盘（零件 99010 + 99009）
- 8x – 35 齿 1/4 圆形齿轮（零件 24121）
- 1x – 鸡（零件号 95342）
- 1x – Technic 11×15 电子框架（部件 65817）
仅包含在最新版本的扩展套件中 – 该部件可以轻松地将第 3 方电子设备连接到您的乐高模型。
#51515 MINDSTORMS Robot Inventor
明显的比较是#51515 MINDSTORMS Robot Inventor，这是一款以消费者为中心的产品，在 Spike Prime 一年后发布。Robot Inventor 包含更多部件（总共 949 个）。
| 对比项 | #45678 Spike Prime | #51515 MINDSTORMS | 优胜者 |
|---|---|---|---|
| 调色板： | 亮黄黄色、亮红紫洋红色、中蓝色、中蓝色、白色 | 亮蓝绿色深绿松石色/青色、白色、黑色 | 领带——这取决于个人喜好。 |
| 电机： | 1x 大，2x 小 | 4x 小号 | 机器人发明家– 大型电机很有用，但拥有更多电机就更好了。 |
| 传感器： | 1x 颜色、1x 距离、1x 力 | 1x 颜色，1x 距离 | Spike Prime – 专用的力传感器很有用。 |
| 其他部分： | 共 533 件 | 共 949 件 | Robot Invetor – 更多的零件选择减少了对扩展包的需求。 |
| 贮存： | 包括塑料储物盒 | 不包含 | Spike Prime – 它带有存储空间，但如果您同时购买扩展套件，则效果不佳。 |
| 应用： | 乐高教育尖峰 | 乐高头脑风暴 | Tie – Spike 应用程序有很多学习模块，但 Mindstorm 应用程序的功能更丰富，可用于构建自定义程序。 这两个应用程序都是免费的，您可以将任一应用程序与任一集线器一起使用。 |
由于两个套件中的 6 端口大型技术集线器和两个电机相同，因此您可以购买额外的零件来补充 SPIKE Prime 套件，使其具有与 MINDSTORMS 套件相同的零件选择，反之亦然。（也就是说，您需要忽略零件颜色的差异 – 例如，SPIKE PRIME 中心是亮黄黄色，而 MINDSTORMS 中心是亮蓝绿色、深青绿色/青色。）
乐高 51515 电子产品与 SPIKE Prime 电子产品
两组内部的电子设备有很多共同点。 它们都有新的 6 端口集线器，尽管颜色不同。 两者都配备了新的中型电机、光传感器和超声波传感器。 相似之处就到此为止。
SPIKE Prime 比 MINDSTORMS Robot Inventor 具有两个特殊的电子部件
SPIKE Prime 具有力传感器和大型电机。 该力传感器是 EV3 触摸传感器的升级版，顾名思义，它可以感知逐渐施加的力。 EV3 触摸传感器只能感应按下或未按下。 力感测在课堂上非常有用，您可以在课堂上学习弹簧、牛顿、质量和重量。 在建造很酷的机器人时，这种传感器的使用较少。
大型电机比中型电机具有更大的扭矩，但外形也更不方便。 尽管它有更多的针孔，但我发现它的构建起来更复杂。 所以我的中型电机从来没有缺乏扭矩。 也许它们对大型机器人手臂有用？
乐高 MINDSTORMS 机器人发明家拥有更好的机器人电子设备
Robot Inventor 虽然缺乏多样性，但它的数量弥补了这一点。 机组中至少有四台中型电机。 它们采用实用的灰色色调，易于与其他颜色组合。 当我建造机器人时，我总是会选择比力传感器额外的运动程度。 它是 Technic 机器人制造商日常生活中更实用的套装。
Mindstorms EV3 智能积木 (2013)
但是，新的 Spike Hub / Technic 大型智能中心（零件 67718）与旧得多的 Mindstorms EV3 智能块相比如何？（EV3 于 2013 年推出，对于快节奏的消费电子产品来说已经是很久以前的事了。）
乐高 Mindstorms EV3 可编程模块更大，并且（在某些方面）功能更强大。
| 对比项目 | 电动汽车3（2013） | 斯派克中心 (2020) | 优胜者 |
| 中央处理器： | ARM926EJ-S (VGT6) @ 300mhz (2001) 310 DMIPS / 611 CoreMark [1] | STM32F413 @ 100mhz (2011) 125 DMIPS / 339 CoreMark [2] | EV3更快。 它的速度大约是（较新的）Spike Hub 的两倍。 |
| 内存： | 64MB | 320KB（1/3 MB） | EV3 的 RAM 增加了 200 倍。 |
| 贮存： | 16MB | 32MB | Spike Prime 拥有更多存储空间。 两倍。 |
| 操作系统： | Linux | 专有嵌入式操作系统 | 领带。 Linux 更强大，但消耗更多资源并且启动时间更长。 |
| 其他特性： | 178×128像素液晶显示屏，扬声器 | 5×5 网格 LED 显示屏、陀螺仪传感器、扬声器 | 新屏幕的局限性 要大得多，但陀螺仪传感器确实很有用。 |
- EV3 的 ARM926EJ-S CPU 额定值为 1.1 DMIPS/MHz（根据Community.arm.com 上的论坛帖子），估计 coremark 为 611（根据zephray.me/coremark）。
- Spike Hub 的 STM32F413 CPU 的性能估计来自st.com和lego.com。
很多人会非常惊讶地发现，新系统在很多方面都比 EV3 强大得多，最明显的是原始 CPU 性能（大约是整体速度的 1/2）和 RAM（1/200）。也就是说，有很多因素会影响现实生活中的性能——如果您想了解更多信息，请查看下面的可选部分……
最终，新系统更简单的体验、更多的传感器和更小的尺寸使其成为简单项目和大多数教育场景的更好选择。无论如何，只有少数计算密集型项目会受益于更强大的 EV3 系统。（新系统对创客社区的吸引力可能较小，但该市场已经因 Raspberry Pi 和 Arduino 产品而饱和。）
乐高 SPIKE Prime 的目标客户是教育工作者。 SPIKE Prime 背后的想法是为教师提供一个在课堂上探索机器人技术的工具。 它色彩缤纷，易于使用，并且充满了 1 小时的活动。 这些模型小而简单。 SPIKE Prime 旨在教授编程、创业、机器人和环境等概念。 在很多玩家看来，SPIKE 适合 8-12 岁的孩子。
乐高 MINDSTORMS 51515 机器人发明家是所谓的家庭教育套装。 乐高推出该套装的目的是为那些想要玩乐和发挥创造力的孩子们。 该应用程序中几乎没有教育内容。 这主要是有趣的活动。 模型更大，因此拼搭乐趣持续时间更长。 在很多玩家看来，MINDSTORMS 51515 对 10 岁到 100 岁的孩子很有吸引力。
为什么它的能力这么差？
以下是对新 Spike Hub（零件 67718）的功能似乎比旧 EV3 Hub 低得多的潜在原因的更深入分析。（如果您对这些技术细节不感兴趣，您绝对可以跳过本节。）
设计消费电子产品就是在竞争压力（如成本、尺寸、功能和电池寿命）之间进行权衡。我怀疑设计 EV3 积木替代品的主要目标是让年轻的建造者更容易上手。使积木变得更小有助于实现这一目标，因为更容易将更小（更轻）的可编程积木集成到乐高模型中。
新设计中的大多数权衡可以通过以下总体目标来解释：
- 更简单的屏幕– 简单的 5×5 网格屏幕无法提供高级的设备体验，但这对年轻用户来说是一件幸事。在网格上绘制内容非常简单，并且在最多 20 个已安装的应用程序之间切换也很简单。
- CPU 速度较慢– 放弃 Linux 而采用简单（未命名）的嵌入式操作系统会带来更快的启动时间和更好的整体性能。这使得 CPU 更简单、更便宜。节省的费用有助于抵消锂离子电池的额外费用。（CPU 的价格约为 10 美元，但体积会更小。）
- RAM 少得多——他们选择的 CPU 在芯片上包含微不足道的 320KB RAM，但这对于大多数简单的应用程序来说可能已经足够了。由于它位于 CPU 芯片上，因此（很可能）比存储在外部芯片上的内存快得多，这可以为某些计算任务带来更好的性能。（即使对于内存密集型任务，也可以在实际需要之前从长期存储中获取数据，从而减少内存过少的负面影响。）
- 小型锂离子电池——小型电池尺寸减小了可编程模块的整体尺寸，但成本高于要求用户提供自己的 AA 电池。较新的 CPU 架构和较慢的时钟速度肯定会消耗更少的电量，从而使这成为可能。
这一切都与 BOM 有关——每个决策都会影响最终的物料清单 (BOM)——或者构建成品所需的所有零件的总成本。请记住，批量购买时会有很大的折扣 – 添加 64MB DDR RAM 芯片（如 EV3 上使用的芯片）将使物料清单 (BOM) 增加 3 美元。
一个好的经验法则是零售价是 BOM 成本的 10 倍。我最好的猜测是，该产品的 BOM 约为 25 美元，这证明该套装的零售价约为 250 美元。（这是一个明智的猜测，基于大约 8 美元的 CPU、2 美元的电路板和组装、2 美元的 32MB 存储、5 美元的其他芯片和端口、6 美元的锂离子电池和 2 美元的塑料外壳。）
需要明确的是，在设计新枢纽时做出的一些决定将最大限度地缩小性能差距。较新的 CPU 的时钟速度明显较慢，但它也具有较新的架构，可以提高某些操作的性能。更重要的是，使用嵌入式操作系统（而不是使用 Linux）的决定肯定会减少总体系统开销，甚至可能减少响应来自传感器的新信息的延迟。
PS 相比之下，iPhone 4 于 2013 年发布，iPhone 12 于 2020 年发布——这在短短 7 年内取得了巨大进步。
编程环境
如本文前面所述，您可以购买 Spike Prime，但使用高级 Mindstorms 应用程序来编写自定义应用程序，或者您可以购买可能更便宜的 Mindstorms 套装并使用 LEGO Education Spike 应用程序中的课程材料。
虽然您的集线器可以与任一应用程序配合使用，但在切换应用程序时，您需要使用不同的固件重新刷新集线器。打开集线器时出现的图像会告诉您安装了哪个固件。
“乐高教育 Spike”应用程序
乐高教育 SPIKE 应用程序允许您用三种语言编写程序：使用“图标块”（带有图标而不是单词的简单块）、“单词块”（由麻省理工学院开发的“Scratch”可视化编程语言）或“Python” ”（这是一种日益主流的脚本语言。）
Spike Prime 提供类似 Scratch 的编程块和 Python 编码。如果您学习过 Scratch 3.0 编程，您可能对左图非常熟悉。它基于 Scratch 编程模块构建，但添加了乐高特定选项卡，例如电机、运动、灯光等。
编写 Python 代码并从 LEGO Spike 应用程序运行也很容易。请注意，这个Python环境不是标准的Python IDE，它只支持MicroPython，它可以被视为Python的子集，以方便在微处理器上快速运行代码。限制是除了那些嵌入的库之外，你不能自由地导入其他Python库。
可以下载 download the SPIKE App 3 或者使用 the web App (需要使用 Chrome 浏览器) ，这个App需要配合Spike使用。
“乐高 Mindstorms”应用程序
乐高 Mindstorms 应用程序允许放弃乐高教育产品中提供的简单化“Icons Blocks图标块”语言，但保留其他两个选项：“Word Blocks单词块”（由麻省理工学院开发为“Scratch”可视化编程语言）或“Python”（这是一种日益主流的脚本语言。）
对于 LEGO MindStorms Inventor，应用程序外观与 LEGO Spike Prime 非常相似。最明显的区别可能只是颜色。
在功能方面，我只发现比 Spike Prime 多了一个编程块。那是“灯光”选项卡中的“启动动画”块。它包含一个动画编辑器，您可以在其中直观地编辑灯光矩阵上的灯光像素。对于所有其他编程块，两个模型都是相同的。就我个人而言，我对光矩阵的编程并不多，所以动画功能并不是我选择的决定性因素。
但是，如果您想添加 xBox One 或 DualShock 的遥控器，MindStorms Inventor 是更好的选择。它提供扩展模块来支持远程控制。
SPIKE 与 MINDSTORMS 应用程序
除了在 LEGO Education Spike 应用程序中添加更简单的“图标块”语言之外，两者在使用“单词块”语言（称为 Scratch，并非乐高产品独有）编程时都提供类似的功能。这包括使用其他基于 Scratch 的应用程序中使用的相同基本形状（例如满足条件时触发一系列事件的“帽子块”）。
它们还支持流行的Python编程语言，这是一种现代通用编程语言，优先考虑编码简单性而不是最高性能。也就是说，它不是一种可视化语言——您将在文本编辑器中编写整个程序。
在 Scratch（字块）中编程时的主要区别：
| 乐高教育 SPIKE | 乐高头脑风暴 | 优胜者 | |
| 声音： | 声音仅在通过蓝牙运行应用程序时从 PC 播放。 | 自定义声音可以通过蓝牙从 PC 播放，但也可以从可编程程序块中播放一小部分声音。 | MINDSTORMS – 当您的 PC 断开连接时，在可编程程序块上选择声音非常有用。 |
| 显示支持： | 支持板载 5×5 网格和新的 3×3 网格（在#45345 SPIKE Essential套装中首次亮相）。 | 仅板载 5×5 网格。 | SPIKE – 对新部件的支持很好（如果您购买了一个）。 |
| 变量支持： | 用于查看每个变量的当前值的面板。 | 无法看到每个变量的当前值 | SPIKE – 编程环境中用于监视每个变量当前值的面板对于调试应用程序非常有用。 |
| 倾斜事件： | 单个“倾斜时”事件。 | 将其向两侧倾斜的单独事件 | 平局– MINDSTORMS 中更细致的支持可能很方便，但当您只想在火车翻倒时停止发动机时，会更加复杂。 |
| 文件格式： | .llsp格式 | .lms格式 | 每个都输了——在这两个应用程序中支持相同的功能和文件格式将有助于学生将在家探索的项目与课堂上的项目结合起来。 |
| 固件： | 打开时显示心形 (❤️) 图标。 | 打开时显示播放 (▶️) 图标。 | 每个都输了——单个固件将允许您将两个平台的应用程序包含在同一块砖上。（乐高很容易为每个应用程序定义一个“最低”固件版本，无需强制更新即可运行。） |
总结
Spike Prime 于 2019 年 4 月发布，乐高 Mindstorms Robot Inventor 于 2020 年 10 月发布。
对于学生和教师：在课堂环境中很容易推荐 Spike Prime，因为它允许学生构建一些很酷的机器人并以平易近人的方式学习基本的编程技能。 它比它所取代的 EV3 系统要简单得多。 更重要的是，它的设计具有更具包容性的美学和调色板——让所有学生对工程和编程感到兴奋！45678 SPIKE Prime 是课堂上更好的选择，因为部件颜色将与课程材料相匹配。
对于家庭：#51515 MINDSTORMS Robot Inventor 为大多数家庭提供了更好的价值，因为它以相似的价格包含更多零件。 Mindstorms 应用程序更注重乐趣而不是学习，无论如何，这在家庭环境中可能更现实。
Spike Prime 和 MindStorms Inventor 在软件、电机和传感器方面并没有太大区别。如果您喜欢构建更复杂的模型并且对设计机械结构充满热情，您可以选择乐高 MindStorms Inventor。
