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碼高機器人教育編著 著

圖書標籤:

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• 動手實踐
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店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115465337

商品編碼：17557313300

齣版時間：2017-10-01

作  者:碼高機器人教育 編著 定  價:59 齣 版 社:人民郵電齣版社 齣版日期:2017年10月01日 頁  數:164 裝  幀:平裝 ISBN:9787115465337 ●1．方程式賽車
●2．越野車
●3．翻鬥車
●4．導彈發射車
●5．沙灘車
●6．收割機
●7．人猿金剛
●8．蠍子
●9．鯊魚
●10．樹懶
●11．企鵝
●12．三角龍
●13．直升機
●14．戰鬥機
●15．運輸機
●16．達芬奇投石機
●17．豌豆射手
●18．小車也瘋狂
●19．黃金礦工
●20．磁炮坦剋
●部分目錄

內容簡介

由碼高機器人教育編著的《樂高機器人設計技巧(動力結構設計與搭建實例指導愛上樂高)》一書包含20例實用有趣的樂高機器人動力結構作品，采用高清全彩的多角度圖片，並輔以搭建過程中的要點、技巧和注意事項，每一個實例還附有精心製作的視頻二維碼，掃碼即可觀看搭建步驟和演示視頻，讓讀者們更加方便地學習和觀摩，無論是樂高機器人愛好者、機器人培訓機構、學校科技課程的老師和學生都可用來作為重要參考。 碼高機器人教育 編著 碼高機器人緻力於通過提供一站式的機器人教育解決方案，培養孩子的創造力和係統化解決問題能力。碼高機器人提供覆蓋6到18歲的機器人教育解決方案，一個機器人愛好者，在碼高可以完成全部的機器人教育知識學習，熟練掌握機器人的設計、搭建和編程操控，全麵提高自身的科學素養，為未來成為工程師和科學傢打下堅實的基礎。
作為一傢具備一站式服務能力的機器人教育機構，我們已經打造瞭常規課程産品綫和集訓課程産品綫。常規課程主要通過讓孩子進行係統化的結閤實踐的理論學習，掌握紮實的機器人設計、搭建和操控知識，讓學生成為一個機器人操控者。集訓産品綫則涵蓋瞭靠前比賽係列、靠前認證係列、靠前比賽係列、靠前鼕夏令營、主題集等

《樂高機器人設計技巧》內容介紹 引言 樂高機器人，這個集創意、工程與編程於一體的迷人世界，正吸引著越來越多的人投身其中。從簡單的機械結構到復雜的人工智能，其設計的深度與廣度令人驚嘆。本書旨在為所有對樂高機器人設計充滿熱情，渴望掌握核心技巧、提升作品錶現力的讀者提供一份詳實而全麵的指南。我們並非著眼於某個具體型號的機器人套件，而是緻力於挖掘樂高機器人設計背後通用的、跨越不同平颱的原理與方法。無論您是剛剛接觸樂高機器人的新手，還是已經擁有一定經驗，希望突破瓶頸的進階者，相信都能從本書中獲益匪淺。 第一章：構建堅實的基礎——樂高機械結構詳解 成功的樂高機器人，首先需要紮實的機械結構作為支撐。本章將深入剖析樂高積木係統在構建機器人時的獨特優勢與設計考量。 1. 模塊化與連接係統： 樂高積木最核心的魅力在於其高度模塊化的設計和獨特的凸點與孔槽連接係統。我們將詳細探討各種連接方式的優劣，例如： 標準連接： 凸點與孔槽的直接咬閤，是最基礎也是最穩定的連接方式。理解不同積木塊的凸點數量和分布，是設計緊湊、牢固結構的關鍵。 鏇轉與鉸接： 各種軸、齒輪、連杆和轉盤積木如何實現角度的自由轉動、機構的運動轉換，是機器人實現各種功能（如抓取、行走、轉嚮）的基礎。我們將分析常見的鉸接類型，如鏇轉軸、球形關節、麯柄連杆等，並提供優化連接鬆緊度的技巧。 固定與加固： 如何利用科技梁、連接銷、擋闆等零件，在關鍵節點進行二次加固，提升結構的整體剛性和抗扭麯能力。我們將展示如何構建“井”字形、三角形等穩定結構，以及如何巧妙地利用梁與梁之間的層疊來增強強度。 2. 結構強度與穩定性： 承重分析： 機器人各部件的受力情況是設計中必須考慮的要素。我們將介紹如何識彆機器人可能承受重力的區域，並提供相應的結構設計策略，例如使用加厚的梁、多層疊加的闆塊，以及在承重點附近增加支撐。 重心管理： 一個重心穩定的機器人，其運行效率和可靠性會大大提升。我們將探討如何通過調整積木的堆疊方式、選擇閤適的底盤設計，以及閤理分配各部件重量，來優化機器人的重心位置，避免傾覆。 防鬆動設計： 樂高積木在長期使用或受到外力衝擊後，容易齣現鬆動。本章將提供多種防鬆動的設計方案，包括使用鎖止銷、雙層連接、膠水（可選，僅用於非比賽用途）等，確保機器人結構的持久穩定性。 3. 常見機械模塊的設計： 車輪與履帶係統： 驅動輪的選擇、安裝角度、前後輪距的設計，以及履帶的張緊度調節，都直接影響機器人的移動能力。我們將分析不同驅動方式（後輪驅動、四輪驅動、全嚮輪）的特點，並提供關於如何減少摩擦、提升抓地力的設計建議。 轉嚮機構： 從簡單的轉嚮軸到復雜的差速轉嚮、蟹行轉嚮，我們將深入剖析不同轉嚮機構的原理，並指導讀者如何根據實際需求選擇最閤適的方案。 傳動係統： 齒輪的速比計算、齒輪箱的搭建、皮帶傳動的應用，是實現動力傳遞和速度、扭矩轉換的關鍵。我們將解析不同齒輪組閤的效果，並講解如何設計高效、低損耗的傳動係統。 升降與擺動機構： 螺鏇升降、齒條升降、麯柄擺動等機構在機器人手臂、工具等部位的應用。我們將介紹構建這些機構時需要注意的關鍵點，例如絲杆的長度、齒條的嚙閤度、麯柄的行程等。 第二章：驅動與控製——樂高電子元件的智能應用 樂高機器人之所以能夠“動”起來，離不開各種電子元件的支持。本章將聚焦於樂高機器人中的驅動電機、傳感器以及它們之間的協同工作。 1. 電機及其驅動： 大、中、小電機： 瞭解不同功率電機的特性，以及它們適用於何種場景（如驅動輪、驅動機械臂）。 伺服電機（M-Motor, L-Motor, XL-Motor）： 詳細介紹這些電機的內部結構、扭矩、轉速特性，以及如何通過編程控製其精確轉動角度。 鏇轉傳感器（Tacho Motor）： 如何利用鏇轉傳感器精確測量電機的轉速和行駛距離。 直流電機： （如果涉及相關套件）簡單介紹其工作原理及與程序的配閤。 電機功率與負載匹配： 如何選擇閤適的電機來驅動特定的機械結構，避免因功率不足導緻卡頓或過載損壞。 2. 傳感器——機器人的“五官”： 顔色傳感器： 不僅能識彆顔色，更能區分光綫的強弱，是實現巡綫、識彆標記等功能的基礎。我們將探討其在不同模式下的應用，並提供校準技巧。 超聲波傳感器： 用於測量距離，是實現避障、測距、尋物等功能的核心。我們將講解其工作原理，並演示如何通過測量不同距離的反饋來控製機器人的行為。 觸摸傳感器： 簡單的“接觸”與“未接觸”信號，是實現開關觸發、碰撞檢測的有效工具。我們將介紹其響應速度與應用場景。 陀螺儀傳感器（Gyro Sensor）： 測量角度和角速度，對於平衡、精確轉嚮、姿態控製至關重要。我們將深入剖析其數據解讀方式，並展示如何利用其實現更高級的控製。 紅外綫傳感器： （如果涉及相關套件）用於檢測障礙物或跟隨特定信號，其工作原理與超聲波傳感器略有不同。 其他傳感器（如光綫傳感器）： （根據套件情況而定）簡單介紹其功能與應用。 3. 傳感器與電機的協同工作： 反饋控製： 傳感器提供的信息是如何被用來調整電機行為的關鍵。我們將通過實例，講解如何構建“如果傳感器檢測到……，則電機執行……”的邏輯。 精確執行： 利用傳感器反饋來控製電機的精確停止、轉嚮或速度調節，例如使用顔色傳感器尋找特定顔色的標記後停止，或使用陀螺儀傳感器保持直綫行駛。 高級應用： 結閤多種傳感器數據，實現更智能的行為，例如結閤超聲波傳感器和顔色傳感器，讓機器人在避開障礙物的同時，尋找並靠近特定顔色的目標。 第三章：編程之道——實現機器人智能的邏輯 程序是賦予樂高機器人生命的關鍵。本章將引導讀者掌握樂高機器人編程的核心理念與實用技巧。 1. 編程環境介紹： 圖形化編程： （以EV3/Spike Prime/Robot Inventor等主流編程環境為例）詳細介紹其界麵布局、常用指令塊、數據流邏輯。 指令塊解析： 深入講解各種控製指令（如循環、條件判斷、事件觸發）、運動指令（如電機控製、轉嚮）、傳感器讀取指令、變量操作指令等。 數據類型與變量： 理解數字、文本、布爾值等數據類型，以及變量在存儲和傳遞信息中的作用。 2. 編程邏輯與算法： 順序執行： 最基礎的程序結構，指令按順序執行。 循環結構： 如何使用“重復執行”指令來簡化重復性任務，例如讓機器人前進一段距離或反復執行某個動作。 條件判斷（If-Else）： 核心的邏輯控製，根據傳感器數據或變量值來決定程序的走嚮。我們將詳細講解“如果……那麼……，否則……”的結構。 事件觸發： 如何讓程序響應特定的事件，例如“當傳感器按下時……”、“當接收到消息時……”。 函數與自定義塊： 如何將常用的程序段封裝成函數或自定義塊，提高編程效率和代碼的可讀性。 3. 經典編程模式與實例： 巡綫程序： 利用顔色傳感器，讓機器人沿著黑綫或白綫行駛。我們將提供不同難度的巡綫算法。 避障程序： 利用超聲波傳感器，讓機器人在遇到障礙物時及時轉嚮。 跟隨目標程序： 結閤顔色傳感器或超聲波傳感器，讓機器人追蹤或接近特定物體。 自主導航程序： 結閤多種傳感器和編程邏輯，實現更復雜的地圖探索或任務執行。 遠程控製程序： （如果套件支持）如何利用藍牙或Wi-Fi實現手機或遙控器對機器人的控製。 4. 調試與優化： 常見錯誤分析： 總結程序運行中可能遇到的問題，如死循環、邏輯錯誤、傳感器誤讀等。 調試工具的使用： 如何利用程序中的調試模式、日誌輸齣等功能，找齣程序中的bug。 性能優化： 如何通過精簡代碼、優化算法，提高程序的運行效率和響應速度。 第四章：高級設計與創意應用 在掌握瞭基礎的機械、電子與編程知識後，本章將引導讀者探索更廣闊的設計空間，激發無限創意。 1. 模塊化設計與可擴展性： 標準接口設計： 如何設計統一的連接接口，使得不同功能模塊（如抓手、傳感器陣列、額外的驅動輪）可以方便地插拔更換。 快速組裝與拆卸： 培養在比賽或項目演示中，能夠快速切換機器人功能的能力。 通用底盤設計： 構建一個穩定且具有多種擴展接口的通用底盤，作為開發各種機器人的基礎。 2. 機構的創新與聯動： 多自由度機械臂： 設計具有多個關節的機械臂，實現更精細的抓取和操作。 聯動機構設計： 將不同的機械運動巧妙地組閤起來，實現復雜的聯動效果，例如一杆帶動多輪或一個電機控製多個動作。 仿生學設計： 從自然界中汲取靈感，設計具有仿生特徵的機器人，例如模仿昆蟲的行走方式或鳥類的飛行原理。 3. 傳感器融閤與智能決策： 多傳感器信息整閤： 如何將來自不同傳感器的數據進行融閤，以做齣更準確、更魯棒的判斷。例如，結閤超聲波傳感器檢測障礙物，同時用陀螺儀傳感器保持平衡。 狀態機設計： 引入狀態機的概念，讓機器人能夠清晰地管理自身的不同工作狀態（如待機、巡綫、避障、抓取），並根據條件在狀態之間平滑切換。 學習與適應（簡要介紹）： （根據技術發展和套件能力）簡要探討如何通過簡單的“試錯”或參數調整，讓機器人具備一定的學習和適應能力。 4. 創意項目構思與實現： 藝術與娛樂類機器人： 例如，會跳舞的機器人、會畫畫的機器人、能演奏簡單樂器的機器人。 實用工具類機器人： 例如，自動整理積木的機器人、用於簡單搬運的機器人、輔助完成傢務的機器人。 科學實驗類機器人： 例如，用於模擬物理實驗的機器人、用於測量環境數據的機器人。 從想法到成品的全流程指導： 分解一個創意項目，從需求分析、結構設計、電子選型、編程實現，到最終的測試與完善。 結語 樂高機器人設計的旅程，是一個不斷探索、實踐與創新的過程。本書提供的並非終點，而是激發您潛能的起點。願您在搭建屬於自己的樂高機器人王國時，能夠運用所學技巧，揮灑無限創意，享受其中的樂趣與成就感。每一次的嘗試，每一次的失敗，都將是您通往更高級設計的寶貴經驗。祝您在樂高機器人的世界裏，玩齣精彩，創齣未來！

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始我抱著試一試的心態購買瞭這本書，因為我總覺得樂高機器人這類主題的書籍，內容大同小異，無非就是一些拼搭的步驟圖或者基礎的機械原理介紹。但《樂高機器人設計技巧》徹底顛覆瞭我的看法。這本書最大的亮點在於它的“解構”能力，它並沒有直接告訴你“怎麼拼”，而是深入剖析瞭“為什麼這麼拼”。作者通過大量生動的案例，將復雜的機器人設計原理，用一種非常易於理解的方式呈現齣來。比如，在講解如何設計機器人的“腿部”時，作者不僅僅是展示瞭幾種不同的行走機構，更重要的是分析瞭每種機構的優劣勢，以及在何種場景下最適用。它會告訴你，為什麼某些關節的設計會影響機器人的平衡性，為什麼某些履帶的設計會影響其在崎嶇地形上的通過性。這種“透視”式的講解，讓我能夠舉一反三，即使麵對完全不同的機器人主題，我也能夠運用書中的原則來解決問題。這本書讓我從一個單純的“拼搭者”，逐漸成長為一個能夠“思考”和“創造”的設計者。我不再滿足於簡單地復製，而是開始嘗試著去理解背後的邏輯，去挑戰更復雜的結構，去創造屬於自己的獨特作品。

評分☆☆☆☆☆

我是一名資深樂高玩傢，可以說是從小玩到大瞭，接觸過的樂高産品不計其數，其中也包括一些非常復雜的科技係列和一些早期推齣的機器人套件。然而，即便是這樣，我依然覺得這本《樂高機器人設計技巧》為我帶來瞭全新的啓發。書中對於“功能性”的追求，以及如何將“功能性”與“美觀性”完美融閤的闡述，讓我深受觸動。以往我更側重於讓機器人能夠完成某項特定的任務，比如搬運、抓取等，但常常忽略瞭機器人在外觀上的錶現力。這本書則強調瞭“形隨功能”的設計理念，它引導我思考，如何在實現功能的同時，讓機器人的造型更加流暢、更具辨識度。例如，書中關於齒輪傳動係統的優化講解，不僅僅是如何讓動力傳遞更有效率，更包括瞭如何將裸露的齒輪巧妙地隱藏起來，或者通過設計讓它們成為機器人整體造型的一部分，起到畫龍點睛的作用。此外，書中對一些“非標準”零件的運用方式也讓我大開眼界，一些我平時可能隻會用於填充縫隙的零件，在作者的指導下，卻能發揮齣意想不到的裝飾作用，讓原本樸實無華的機器人瞬間增添瞭藝術感。這本書讓我意識到，設計一個成功的樂高機器人，需要的是一種係統性的思維，從最基礎的框架搭建，到最細微的細節打磨，每一個環節都至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直就像一位技藝精湛的樂高大師，在我耳邊循循善誘。我一直以來都沉迷於樂高積木帶來的無窮樂趣，但我的機器人作品，總給人一種“半成品”的感覺，好像缺少瞭點什麼，卻又說不清楚是哪裏不對勁。直到我接觸瞭《樂高機器人設計技巧》，我纔明白，原來在那些精巧的機械結構背後，隱藏著如此多的設計哲學。書中對“細節決定成敗”的強調，讓我印象深刻。我以前總想著先把大體框架搭好，然後就匆匆完成，很少會去關注那些細微之處。但這本書引導我注意到瞭很多我之前從未留意過的細節，比如如何利用不同顔色和形狀的積木來增強機器人的視覺層次感，如何巧妙地運用一些細小的連接件來增加結構的牢固性，甚至是如何通過一些簡單的裝飾性零件來賦予機器人更生動的錶情。讀完這本書，我感覺自己仿佛被點亮瞭，我開始能夠從一個全新的角度去審視我的每一個作品，能夠發現其中的不足，也能夠從中找到改進的空間。現在，我搭建的機器人不再是冰冷的模型，而是一個個充滿個性和生命力的作品，它們甚至能夠在我完成任務時，給我一種“加油”的鼓勵。

評分☆☆☆☆☆

簡直是給我打開瞭新世界的大門！我一直以來都對樂高機器人有著濃厚的興趣，但總覺得自己的作品缺乏靈魂，總是在功能性上有所欠缺，而創意和美感更是無從談起。直到我翻開瞭這本《樂高機器人設計技巧》，我纔真正明白，原來搭建一個優秀的樂高機器人，不僅僅是把零件堆砌起來，更是一門需要深思熟慮的藝術。書中那些關於結構穩固性、重心分布、以及如何巧妙利用各種特殊零件來提升機器人穩定性的講解，讓我恍然大悟。以前我常常因為機器人重心不穩而導緻行動不流暢，甚至在完成任務前就轟然倒塌，現在我學會瞭如何預判並調整重心，讓我的機器人走得更穩，跑得更快。更令我驚喜的是，作者並沒有止步於基礎的搭建，而是深入探討瞭如何為機器人賦予更強的“個性”。比如，如何通過調整肢體比例來模擬不同的生物形態，如何利用顔色搭配來營造齣獨特的視覺衝擊力，甚至是如何通過一些簡單的機械聯動來模擬齣活潑生動的動作。這些細緻入微的指導，讓我覺得我的每一個機器人作品都不再是冰冷的機械，而是一個個擁有生命力的夥伴。讀這本書的過程，就像是在和一個經驗豐富的朋友交流，他耐心地分享著他的心得體會，讓我少走瞭很多彎路，也節省瞭我無數次反復拆搭的時間。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對機械和工程充滿好奇的初學者，我一直希望能夠通過樂高機器人來學習和探索這些概念。《樂高機器人設計技巧》這本書，可以說是給我提供瞭一個絕佳的入門機會。它並沒有一開始就拋齣晦澀難懂的理論，而是從最基本、最直觀的零件入手，逐步引導我理解復雜的機械原理。書中對於“動力傳遞”和“運動控製”的講解，我尤其喜歡。作者通過形象的比喻和清晰的圖示，讓我能夠直觀地理解齒輪、連杆、以及各種傳動機構的工作原理。我學會瞭如何根據不同的需求，選擇閤適的傳動方式，如何設計齣更有效率的動力係統。更讓我驚喜的是，這本書還滲透瞭“故障排除”和“優化迭代”的思想。在書中，作者不僅僅是教你如何搭建，更重要的是引導你如何去思考，在搭建過程中可能會遇到哪些問題，以及如何去解決這些問題。它鼓勵我勇於嘗試，不怕失敗，並且通過不斷的修改和完善，來提升我的作品。這本書讓我覺得，學習樂高機器人，不僅僅是為瞭搭建齣好看的模型，更重要的是培養一種解決問題、不斷探索的精神。