【原創(chuàng)】-02智能機(jī)器人制作基礎(chǔ)

1、智能機(jī)器人制作基礎(chǔ) 學(xué)會(huì)觀案 學(xué)會(huì)恩考 學(xué)會(huì)表達(dá) 學(xué)會(huì)創(chuàng)凌 學(xué)會(huì)金作 讓我們攜手，共創(chuàng)美好未來! 21世紀(jì)的國際競(jìng)爭無疑是人才的競(jìng)爭，因此，人才的素質(zhì)教育顯得至 關(guān)重要。而我們所說的素質(zhì)不是僅僅指灌輸?shù)闹R(shí)，而是潛移默化的能力。 十年樹木，百年樹人，素質(zhì)的培養(yǎng)是一項(xiàng)長期的工作。良好的整體素質(zhì)已 超越了學(xué)習(xí)好了就好的意義，它還包含著更多的對(duì)能力的要求，如學(xué)以致 用的能力，適應(yīng)社會(huì)的能力及面對(duì)未來的挑戰(zhàn)的能力 每個(gè)孩子都是昱吝的能量寶庫，他們渴求知識(shí)，夢(mèng)想成功，充滿想象 力與創(chuàng)造力，關(guān)鍵在于如何開發(fā)，怎樣引導(dǎo)他們學(xué)習(xí)知識(shí)、塑造自我。西 覓亞本著為孩子創(chuàng)造一個(gè)適當(dāng)?shù)摹⒗谥悄荛_發(fā)的環(huán)境，開辦了西覓亞

2、培 訓(xùn)班,特別選用樂高機(jī)器人系列作為培訓(xùn)班的教材。旨在啟發(fā)學(xué)生無窮的 想象力和創(chuàng)造力,充分運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和技能，使整個(gè)學(xué)習(xí)過程充滿刺激 感與挑戰(zhàn)性,讓學(xué)生體驗(yàn)挑戰(zhàn)能力極限后的無比的自豪和愉快感。我們的 目的就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力,以信心和熱誠面對(duì)困難和挑戰(zhàn),這些都是一 個(gè)成功者不可缺少的品質(zhì)。 我們都知道，印象最深的是在積極主動(dòng)的參與過程中獲取的信息。當(dāng) 孩子們投入全心創(chuàng)作具有現(xiàn)實(shí)意義的產(chǎn)品過程中時(shí)，他們進(jìn)入了最佳的學(xué) 習(xí)狀態(tài)中?！蔽饕拋喺桥μ峁┻@樣一種機(jī)會(huì)，讓所有的學(xué)生都能親身 參與到活動(dòng)中來,并在教師的指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，通過觀察、探 索、模型搭建、程序編寫，分析解決一定的問題，培

3、養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦能 力，體驗(yàn)挑戰(zhàn)困難、獲得成功的快樂，培養(yǎng)學(xué)生的自信心與創(chuàng)造力。而且, 樂高教材倡導(dǎo)一種循序漸進(jìn)的教學(xué)過程,從簡單的機(jī)械、能源、建筑工程 到智能化的機(jī)器人，從基礎(chǔ)的按圖拼裝到任意發(fā)揮想象自由組合，通過計(jì) 算機(jī)編寫程序,使用各種傳感器，使積木變成可以響應(yīng)外界條件變化的自 動(dòng)控制系統(tǒng)。樂高教材追求每一個(gè)組件的設(shè)計(jì)和制造都達(dá)到極其精確，所 以，在課堂上，學(xué)生的整個(gè)構(gòu)思、設(shè)計(jì)和開發(fā)過程儼然是實(shí)際工作和真實(shí) 生活中的體驗(yàn)。樂高教材是一種多學(xué)科融合教材，它涉及數(shù)學(xué)、物理、生 物、地理、工藝、語言等眾多學(xué)科的內(nèi)容，因此，可廣泛應(yīng)用于勞技、電 子工程、機(jī)械、信息技術(shù)等課程中,樂高教材還為學(xué)生提

4、供一種開放性的 問題解決方案，把最大的想象和創(chuàng)造空間留給學(xué)生。對(duì)于同一問題，鼓勵(lì) 學(xué)生尋求自己獨(dú)特的解決方案，激發(fā)其學(xué)習(xí)欲望，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)興趣，并形 成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)創(chuàng)新的意識(shí)。讓學(xué)生在游戲中掌握深?yuàn)W的科技知 識(shí)，使學(xué)習(xí)不再枯燥。為了讓我們的學(xué)習(xí)有更好的延續(xù)性,每經(jīng)過一段時(shí) 間的學(xué)習(xí),我們都會(huì)組織階段性、區(qū)域性的比賽，組織學(xué)員參加中外機(jī)器 人俱樂部活動(dòng)，促進(jìn)交流，培養(yǎng)競(jìng)爭意識(shí)。 西覓亞科技開發(fā)有限公司(SEMI A Ltd.)致力于綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，努 力探索一種最有效的學(xué)習(xí)途徑。我們?cè)敢獍褔H上最優(yōu)秀的教材、最好的 教學(xué)模式帶進(jìn)課堂，帶給孩子們，積極推進(jìn)素質(zhì)教育的實(shí)施，充分調(diào)動(dòng)和 發(fā)揮學(xué)生

5、的學(xué)習(xí)積極性，建立和維護(hù)其成功感，幫助他們樹立自信心，學(xué) 會(huì)與人溝通、交流，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神，引導(dǎo)他們學(xué)會(huì)觀察、學(xué)會(huì)表達(dá)、 學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)創(chuàng)新，培養(yǎng)孩子成為勤奮、積極、樂觀、自信的人。當(dāng)孩 子長大成人，回首往事時(shí)，他會(huì)說，是西覓亞幫我打開了智慧之窗，引領(lǐng) 我走向成功之路。這是西覓亞人最大的心愿。 做知識(shí)的探索者，用我們和智慧與創(chuàng)造力，讓我們的世界更美好。 學(xué)習(xí)要求 1、明確學(xué)習(xí)目的，端正學(xué)習(xí)態(tài)度 2、認(rèn)真做好課上筆記 教師的板書必須記 教師講課中的重點(diǎn)必須記 學(xué)習(xí)中你認(rèn)為比較難、容易忘的必須記 你在操作中的突發(fā)靈感必須記 學(xué)習(xí)常規(guī)、器材管理要求 1、固定座位，不得隨意調(diào)換。 2、每個(gè)小組由組長

6、負(fù)責(zé)，組員輪流擔(dān)任發(fā)言人、記錄員、軟件工程師、 硬件工程師工作。 3、愛護(hù)器材，課前各組檢查，活動(dòng)后及時(shí)整理器材。如發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí) 反映，按座位表進(jìn)行查詢。 4、活動(dòng)中不得隨便拿取其他組器材，不得將元器件帶出教室 5、編程練習(xí)時(shí)，程序必須保存在指定位置，不得在計(jì)算機(jī)上做與編程無 關(guān)的事。 工作職責(zé)： 科代表、組長：與老師溝通，課前協(xié)助老師準(zhǔn)備器材，課 后檢查器材。組長負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)本組人員分配。 記錄員：負(fù)責(zé)做好方案設(shè)計(jì)、制作過程的記錄 發(fā)言人：負(fù)責(zé)公布本組學(xué)習(xí)成果 軟件工程師：負(fù)責(zé)程序的編寫、修改 硬件工程師：負(fù)責(zé)作品的創(chuàng)意、硬件的搭建 一、認(rèn)識(shí)樂高元器件 軸類零件 作為旋轉(zhuǎn)部分的支撐 固定、連接

7、 梁（桿）：一邊有凸起，橫著有孔，下有凹槽 作用：連接、固定 任務(wù)：1、找出1個(gè)8X1的梁 2、找出2個(gè)樂高單位帶“十”字孔的梁 塊： 高度與梁相等 寬度為2個(gè)樂高單位 任務(wù)：找出1個(gè)6X2的塊 條 特征： 寬度為1個(gè)樂高單位 三個(gè)條疊在一起與塊（梁）高度相等 片（板） 特征：分為帶孔、不帶孔兩種 高度與條相等 任務(wù)：1、對(duì)比條找出片的特征 2、找出一個(gè)8X2不帶孔的片 銷類零件 1、無阻尼銷 2、阻尼銷 3、三級(jí)阻尼銷 4、軸銷 6、單頭銷 5、長短銷 車輪 1、公路輪 2、越野輪 齒輪 1、柱齒輪（直齒輪） 2、錐齒輪 9 4、齒條 3、冠齒輪（傘齒輪） 5、蝸桿（螺桿） 二、元器件的連接

8、 梁與梁的連接 梁與梁的延長連接 任務(wù)1：將兩個(gè)梁進(jìn)行延長連接 連接方法： 1、上下用條固定 2、左右各留出兩個(gè)以上樂高單位固定 梁與梁的垂直連接 任務(wù)2：將兩個(gè)梁進(jìn)行垂直連接 連接方法：用4X2的片進(jìn)行連接 梁與梁的平行連接 方法1：用片進(jìn)行連接 方法2：用銷進(jìn)行連接 特點(diǎn): 不占空間 連接容易、結(jié)實(shí) 任務(wù)3：分別用片、銷進(jìn)行梁的平行連接 塊與塊的連接 任務(wù)4：運(yùn)用學(xué)過的操作練習(xí)塊與塊的延長連接、垂直連接、平行連接 軸與軸的連接 任務(wù)5：練習(xí)軸與軸的延長連接、垂直連接、120度連接、“T”形連接 輪與結(jié)構(gòu)的連接 連接方法： 1、用軸銷與輪連接（銷接） 2、用軸與輪連接 三、機(jī)械傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)

9、機(jī)器的種類很多。它們的外形、結(jié)構(gòu)和用途各不相同，有其個(gè)性，也 有其共性。我們將機(jī)器認(rèn)真研究分析以后，可以看出，有些機(jī)器是可以將 其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的，如電動(dòng)機(jī)、汽油機(jī)、蒸汽輪機(jī)，這類機(jī)器 叫做原動(dòng)機(jī)；有些機(jī)器是需要原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)才能運(yùn)轉(zhuǎn)工作的，如車床、打米 機(jī)、水泵，這類機(jī)器叫做工作機(jī)。把運(yùn)動(dòng)從原動(dòng)機(jī)傳遞到工作機(jī)，把運(yùn)動(dòng) 從機(jī)器的這部分機(jī)件傳遞到那一部分機(jī)件叫做傳動(dòng)。傳動(dòng)的方式很多，有 機(jī)械傳動(dòng)，也有液壓、氣壓傳動(dòng)以及電氣傳動(dòng)。這里只介紹最簡單、最常 用的機(jī)械傳動(dòng)知識(shí)。 兩軸距離較近，要求傳遞較大轉(zhuǎn)矩，且傳動(dòng)比要求較嚴(yán)時(shí)，一般都用 齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最主要的一種傳動(dòng)。其形式很多，

10、應(yīng)用 廣泛。齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有： （1）效率高。在常用的機(jī)械中，以齒輪傳動(dòng)效率最高，如一級(jí)齒輪傳動(dòng) 的效率可達(dá)99%,這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要。 （2）結(jié)構(gòu)緊湊。在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸較小。 （3）工作可靠，壽命長。設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪，壽 命長達(dá)一二十年。這對(duì)車輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。 1、柱齒輪傳動(dòng) 15 傳動(dòng)原理： 1、可將1個(gè)輸入的動(dòng)能變?yōu)槎鄠€(gè)輸出 2、齒輪咬合在一起，相鄰的2個(gè)齒輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)；相隔的同向轉(zhuǎn)動(dòng) 3、小齒輪與大齒輪配合時(shí)，小齒輪轉(zhuǎn)速快，大齒輪轉(zhuǎn)速慢 4、轉(zhuǎn)速慢的齒輪扭矩大，轉(zhuǎn)速快的扭矩小 5、柱齒輪傳動(dòng)只能在一個(gè)平而內(nèi)傳輸動(dòng)能 任

11、務(wù)：制作一個(gè)柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 當(dāng)你轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪（主動(dòng)輪）的同時(shí)會(huì)帶動(dòng)另一個(gè)齒輪（從動(dòng)輪）轉(zhuǎn)動(dòng)。 兩個(gè)咬合在一起的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。 主要概念： 加速系統(tǒng)： 一個(gè)大的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈可以驅(qū)動(dòng)小的 從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)若干圈。 加速系統(tǒng)增加了轉(zhuǎn)動(dòng)速度，但會(huì)減小所傳遞的力。 40齒的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)1圈可以驅(qū)動(dòng)8齒從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)5圈 這種1 ： 5的傳動(dòng)比叫做加速傳動(dòng)比 思考：如果以小齒輪為主動(dòng)輪，你得出什么結(jié)論 任務(wù)：制作一個(gè)柱齒輪傳動(dòng)裝置，它的變速比為5：3 結(jié)論：你使用的齒輪是哪兩種型號(hào)的齒輪？ 哪個(gè)齒輪作為主動(dòng)輪，屬于什么系統(tǒng)？ 拓展任務(wù)： 制作一個(gè)變速比為1 ： 5的柱齒輪傳動(dòng)裝置。 要求：主動(dòng)輪與從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向一

12、致 方法：在主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之 間增加齒輪 惰輪 惰輪作用：使與它相連的兩個(gè) 齒輪以相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 變速比與惰輪的大小無關(guān) 二、錐齒輪傳動(dòng) 錐齒輪傳動(dòng)特點(diǎn): 1、可以將傳動(dòng)方向改變90度 2、傳動(dòng)動(dòng)能過程中沒有力量、速度的變化（不盤 錐齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 三、傘齒輪（冠齒輪）傳動(dòng) 傳動(dòng)原理： 1、由柱齒輪與傘齒輪組成 2、齒輪夾角為90度 3、齒輪傳動(dòng)時(shí)可改變傳輸動(dòng)能的方向 4、根據(jù)柱齒輪的大小可改變傳輸動(dòng)能的速度、力量 任務(wù)：制作一個(gè)傳動(dòng)比為3 ： 1的傘齒輪傳動(dòng)裝置 提示： 1、兩個(gè)齒輪中間的軸必須等高，否則齒輪咬合不好，一旦遇到外力，傳 輸裝置容 易受損。 2、齒輪與軸盡量貼近，否則容易發(fā)生脫

13、齒現(xiàn)象。 四、齒輪齒條傳動(dòng) 傳動(dòng)原理： 可以把圓周運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，也可把直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)。 五、蝸輪蝸桿傳動(dòng) 在兩軸軸線錯(cuò)成90。而彼此既不平行又不相交的情況下，可以采用蝸 桿蝸輪傳動(dòng)，圖6-24所示。蝸桿蝸輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：蝸桿一定是主動(dòng)的, 蝸輪一定是被動(dòng)的，因此應(yīng)用于防止倒轉(zhuǎn)的裝置上。但它的最大特點(diǎn)是減 速，能得到較小的傳動(dòng)比，且所占的空間小，一般應(yīng)用于減速器上。 傳動(dòng)原理： 1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為單向傳動(dòng)，動(dòng)能只能從蝸桿傳到蝸輪。 2、可將力放大很多倍。（具體根據(jù)蝸輪的齒數(shù)決定） 任務(wù)：制作一個(gè)蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 齒輪齒條傳動(dòng)時(shí)，可以是齒條不動(dòng)而齒輪在齒條上滾動(dòng)帶動(dòng)機(jī)件平移，也 可是齒輪在原

14、地旋轉(zhuǎn)，而齒條在齒輪上移動(dòng)一段距離。 要把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，也可以用螺旋傳動(dòng)。例如，車床上的長 絲桿的旋轉(zhuǎn)，可以帶動(dòng)大拖板縱向移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)車床小拖板上的絲桿，可使 刀架橫向移動(dòng)等，如圖6-26所示。 在普通的螺旋傳動(dòng)中，絲桿轉(zhuǎn)一圈，螺母移動(dòng)一個(gè)螺矩，如果絲桿頭 數(shù)為K,螺距為h毫米，傳動(dòng)時(shí)，絲桿轉(zhuǎn)一圈，螺母移動(dòng)的距離 S 二 kh 六、皮帶輪傳動(dòng) 傳動(dòng)特點(diǎn)： 1、噪音低。 2、皮帶輪傳動(dòng)如使用的是 圓環(huán)的繞制方式，兩個(gè)皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是一致的。 大的皮帶輪轉(zhuǎn)速慢，力量大；小的皮帶輪轉(zhuǎn)速快， 力量小。 皮帶輪如按“8”字方式繞制，兩個(gè)皮帶輪的旋 轉(zhuǎn)方向是相反的。 3、運(yùn)用皮帶輪傳動(dòng)，有緩沖作用

15、。 任務(wù)：將六種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)合使用，運(yùn)用電機(jī)驅(qū)動(dòng) 25 如果要把運(yùn)動(dòng)從原動(dòng)機(jī)（如電動(dòng)機(jī)）傳遞到距離較遠(yuǎn)的工作機(jī)（如打米機(jī)、 水泵），最簡單最常用的方法，就是采用皮帶傳動(dòng)。 是幾種常見的皮帶傳動(dòng)方式。它是依靠皮帶與皮帶輪之間的摩擦來傳動(dòng) 的。圖中先轉(zhuǎn)動(dòng)起來的皮帶輪D1叫主動(dòng)輪，被主動(dòng)輪帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的皮帶 輪D2叫被動(dòng)輪或從動(dòng)輪。 n =1 450 轉(zhuǎn)/分 (c)W) (R開口式傳動(dòng)；(b)交叉式傳動(dòng)；(c)半交義式傳動(dòng)；(d)復(fù)式傳動(dòng) 皮帶傳動(dòng)在皮帶傳動(dòng)中，兩個(gè)輪的轉(zhuǎn)速比與兩輪的直徑成反比，這個(gè)比叫傳動(dòng)比, 用符號(hào)i表示，即 式中：m為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速：m為被動(dòng)輪轉(zhuǎn)速；口為主動(dòng)輪直徑；D：為被動(dòng)輪直徑。 如果是山兒對(duì)皮帶輪組成的傳動(dòng)，其傳