乐高机器人设计技巧动力结构设计与搭建实例指导 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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码高机器人教育著

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出版社：人民邮电出版社

ISBN：9787115465337

版次：1

商品编码：12192743

包装：平装

丛书名：爱上乐高

开本：20开

出版时间：2017-10-01

用纸：铜版纸

页数：164

正文语种：中文

具体描述

产品特色

编辑推荐

作者团队是国内知名乐高培训机构——码高机器人，总结了多年国内机器人教学经验，内容更更接地气；
全是炫彩的图片并加以结构解释旁白，还有编程的详解旁白，扫码即可观看演示视频与搭建步骤，将图书与互联网结合在一起，让爱好者们更加方便学习与观摩，机器人兴趣爱好者与学校后者机构都可用来作为参考。重要的是一套硬件器材零件能够完成一个作品，避免了硬件的限制。

内容简介

本书包含20例实用有趣的乐高机器人动力结构作品，采用高清全彩的多角度图片，并辅以搭建过程中的要点、技巧和注意事项，每一个实例还附有精心制作的视频二维码，扫码即可观看搭建步骤和演示视频，让读者们更加方便地学习和观摩，无论是乐高机器人爱好者、机器人培训机构、学校科技课程的老师和学生都可用来作为重要参考。

作者简介

码高机器人教育，码高机器人致力于通过提供一站式的机器人教育解决方案，培养孩子的创造力和系统化解决问题能力。码高机器人提供覆盖6到18岁的机器人教育解决方案，一个机器人爱好者，在码高可以完成全部的机器人教育知识学习，熟练掌握机器人的设计、搭建和编程操控，全面提高自身的科学素养，为未来成为工程师和科学家打下坚实的基础。
作为一家具备一站式服务能力的机器人教育机构，我们已经打造了常规课程产品线和集训课程产品线。常规课程主要通过让孩子进行系统化的结合实践的理论学习，掌握扎实的机器人设计、搭建和操控知识，让学生成为一个机器人操控者。集训产品线则涵盖了国际比赛系列、国际认证系列、国内比赛系列、国内冬夏令营、主题集训等多种产品，通过集中性、团队化、国际化、高难度的训练，让学生从一个操控者变成杰出的机器人驾驭者，能够自己根据一个特定的主题规则，设计、搭建和操控自己的机器人，并进行的任务挑战，与国际和国内的机器人高手同场竞技，实现创造力和系统化解决问题能力的全面提升。

内页插图

《乐高机器人设计技巧：动力结构设计与搭建实例指导》一、前言：探索机械的无限可能你是否曾被乐高积木那无穷的组合魅力所吸引？你是否曾梦想着亲手搭建出能够自主运动、执行任务的机器人？《乐高机器人设计技巧：动力结构设计与搭建实例指导》正是为你而备。本书并非仅仅是简单的拼搭指南，它是一扇通往机械工程、逻辑思维与创造力无限拓展的大门。我们将深入挖掘乐高积木在动力结构设计中的潜力，从基础原理到高级技巧，从理论指导到实践应用，为你提供一套系统而全面的学习路径。无论你是刚刚接触乐高机器人的新手，还是希望进一步提升设计水平的爱好者，都能从中找到属于自己的启发和收获。本书旨在帮助你理解动力结构的关键要素，掌握设计和搭建高效、稳定、功能强大的乐高机器人的核心方法。我们将以严谨的科学态度，结合生动形象的实例，让你在玩乐中学习，在实践中成长。二、动力结构设计的基础：理解运动的本质在深入探讨具体的设计技巧之前，理解动力结构的基本原理至关重要。动力结构是机器人能够运动、执行功能的核心。它涉及到能量的传递、转换以及最终的输出。本书将从以下几个方面为你打下坚实的基础： 1. 力的传导与方向控制：齿轮的奥秘：齿轮是乐高机器人中最常见的动力传递部件。我们将详细解析不同类型齿轮（直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等）的工作原理，以及它们如何影响传动比、方向和扭矩。你将学会如何通过组合不同齿轮来改变输出速度和力量，例如，通过减速齿轮组来增大扭矩，适用于需要克服较大阻力的场合；通过增速齿轮组来提高转速，适用于需要快速移动的应用。连杆机构的灵活性：连杆机构能够将旋转运动转化为直线运动或其他复杂运动，是实现精细动作的关键。我们将介绍各种经典的连杆机构，如四连杆机构、曲柄滑块机构等，并演示如何利用它们来模拟人体的关节运动、实现吸取或投掷等动作。轴与连接件的稳定：轴是传递动力最直接的媒介，而各种连接件（销、连接器、万向节等）则保证了结构的稳固和运动的顺畅。本书将强调选择合适尺寸和类型轴及连接件的重要性，以及如何避免因连接不牢固而导致的动力损失或结构变形。 2. 扭矩与速度的平衡：扭矩的定义与应用：扭矩是使物体旋转的力，它直接决定了机器人能够推动或拉动多大的重量，或者克服多大的阻力。我们将解释扭矩的计算公式（虽然乐高不直接提供数字，但理解其相对关系很重要），并提供实例展示如何在设计中优化扭矩输出，例如，在搭建搬运机器人时，需要足够的扭矩来提升重物。速度与效率：速度同样是衡量机器人性能的重要指标。但高速并非总是最优解，我们需要在速度、扭矩和能量消耗之间找到平衡。本书将引导你思考，在不同的任务场景下，应优先考虑提高速度还是增大扭矩，以及如何通过优化齿轮比和电机选择来实现最优的性能。 3. 结构稳定性与承载能力：力学基本原理：即使是乐高积木，也遵循基本的力学规律。我们将简要介绍应力、应变、形变等概念，以及如何通过合理的结构设计来分散载荷、提高结构的强度和稳定性，避免因外力而导致的垮塌或变形。承重结构的搭建技巧：针对需要承受较大重量的机器人，我们将提供具体的搭建策略，例如，使用梁、桁架结构来增强支撑，合理布置支点，避免结构受力不均。三、动力系统组件的选择与运用：马达、传感器与控制乐高机器人之所以能够“动”起来，离不开各种动力系统组件的协同工作。本书将深入探讨这些关键组件的特性与最佳实践。 1. 电机（马达）的性能分析：不同类型电机的特性：乐高提供了多种不同型号和功能的电机（例如，标准电机、集成传感器电机、伺服电机等）。我们将分析它们各自的功率、转速、精度以及适用场景，帮助你选择最适合你设计需求的电机。电机的连接与驱动：学习如何正确连接电机，并理解不同驱动模式（如PWM调速）如何实现对电机速度和方向的精确控制。 2. 传感器的智能感知：距离传感器：识别障碍物，实现避障功能。颜色传感器：识别颜色，执行颜色识别任务，如循迹、分类。陀螺仪/加速度计：检测角度、倾斜度和运动状态，实现平衡、姿态控制。触摸传感器：检测物理接触，作为触发器或停止信号。超声波传感器：精确测量距离，用于导航和定位。本书将重点讲解这些传感器如何与动力结构相结合，实现更加智能和自动化的机器人行为。例如，如何利用距离传感器和电机控制，让机器人自动避开墙壁；如何利用颜色传感器和履带（通过电机驱动）实现精准循迹。 3. 控制器的核心大脑：编程逻辑的构建：无论是EV3、SPIKE Prime还是Mindstorms等系列的控制器，理解编程逻辑是控制机器人的关键。我们将介绍基本的编程概念，如顺序执行、循环、条件判断、子程序等，并指导你如何将这些逻辑转化为机器人可以执行的指令。传感器数据与电机指令的联动：强调编程中如何读取传感器数据，并根据这些数据来控制电机的启停、速度和方向，实现智能化的响应。四、核心动力结构设计技巧：从稳固到高效在掌握了基础知识后，我们将进入更具挑战性的动力结构设计环节。 1. 传动比的计算与优化：理解传动比的意义：传动比是输入轴转速与输出轴转速之比，它直接决定了扭矩和速度的转换。齿轮组的组合策略：学习如何通过多级齿轮组来获得所需的传动比，并通过实例展示如何搭建简单、紧凑且高效的减速和增速齿轮组。优化传动比以满足特定需求：例如，为机器人设计攀爬坡道的动力系统，需要大扭矩，因此需要较大的减速比；为设计一个快速移动的赛车机器人，则需要较小的减速比或增速比。 2. 扭矩传递的效率最大化：减少摩擦：摩擦是动力损失的重要原因。我们将指导你如何通过使用光滑的轴、合适的润滑（在乐高允许范围内，如避免过度挤压），以及避免齿轮之间的过度咬合或卡顿，来最大化扭矩的传递效率。轴承的应用：介绍乐高提供的轴承组件，以及它们如何显著降低轴的转动阻力，提高传动效率，尤其是在需要长时间或高速旋转的场合。 3. 动力输出的多样化设计：多轴输出：如何从单个电机驱动多个输出轴，并实现各自独立的运动或同步运动。离合器结构：介绍如何设计简单的离合器，允许在需要时断开动力连接，例如，在不使用某个功能时，可以通过离合器将其从主传动系统中分离，减少不必要的能量损耗。万向节的应用：在需要改变动力传递方向或角度时，万向节是不可或缺的组件。我们将讲解万向节的工作原理和搭建技巧。 4. 结构刚性与韧性的平衡：应对冲击与震动：机器人运动过程中难免会遇到碰撞或震动。我们将探讨如何通过加固关键连接点、使用柔性材料（例如，在某些连接处使用橡胶圈）来吸收冲击，保护动力系统免受损坏。分布式驱动：在一些大型或复杂机器人中，考虑使用多个电机驱动不同的部分，以分散负荷，提高整体性能和稳定性。五、经典搭建实例剖析：理论联系实际本书的价值在于将抽象的设计原理转化为具体的实践。我们将通过一系列精心设计的搭建实例，为你展示如何应用上述的动力结构设计技巧。 1. 高性能循迹机器人：动力系统分析：讲解如何选择合适的电机和齿轮比，以实现平稳、快速且精准的循迹。传感器整合：如何精确地安装颜色传感器，并与电机控制相结合，实现对赛道的准确跟随。结构设计：如何搭建一个低重心、高稳定性的底盘，以应对高速转弯。 2. 多功能搬运机械臂：动力分配：如何设计一套动力系统，能够驱动机械臂的多个关节（升降、旋转、抓取），并实现各自独立的控制。扭矩优化：针对需要举起重物的任务，如何通过齿轮组设计来获得足够的抓取力。结构强度：如何搭建坚固的机械臂，以承受负载并保持稳定。 3. 智能避障小车：路径规划与决策：如何利用距离传感器或超声波传感器，结合编程逻辑，让小车能够自主探测环境并规划前进路径。转向机制设计：讲解如何实现精准的转向，以有效避开障碍物。动力输出的响应性：如何让小车在检测到障碍物时能够快速做出反应，例如，紧急刹车或灵活变向。 4. 仿生行走机器人：复杂连杆机构的应用：演示如何利用多连杆机构模拟动物的行走方式，例如，四足或六足行走。动力同步与协调：如何让多个电机的运动协调一致，实现流畅的行走。平衡控制：探讨如何利用陀螺仪等传感器，实现机器人的动态平衡。六、进阶挑战与创新思维在掌握了基础与实例后，本书将鼓励你进行更深层次的探索。 1. 模块化设计理念：介绍如何将机器人分解为独立的模块（如动力模块、感知模块、执行模块），以便于升级、维护和重新组合，快速构建更复杂的系统。 2. 能量效率的优化：在长时间运行或电池供电的场景下，如何通过减少不必要的动力损耗，优化电机工作模式，来延长续航时间。 3. 个性化定制与创意发挥：鼓励读者在本书提供的基础框架上，结合自己的兴趣和需求，进行个性化的设计和功能拓展，创造出独一无二的乐高机器人。七、结语：开启你的机器人创造之旅《乐高机器人设计技巧：动力结构设计与搭建实例指导》不仅仅是一本书，它是一个起点，一个为你点燃心中创造引擎的火花。通过本书的学习，你将不仅掌握搭建出功能强大的乐高机器人的技术，更能培养出严谨的逻辑思维、解决问题的能力以及创新创造的精神。我们相信，在乐高积木的世界里，只有你想不到，没有你做不到。现在，就让我们一起，用智慧和双手，构建属于你的机器人未来！

用户评价

评分☆☆☆☆☆

对于那些和我一样，对乐高机器人充满热情，但又苦于找不到系统化学习路径的朋友们，《乐高机器人设计技巧动力结构设计与搭建实例指导》绝对是值得投资的一本好书。我之前尝试过很多零散的学习方法，比如观看网络视频，阅读一些论坛上的教程，但总觉得碎片化，缺乏连贯性。这本书就恰恰解决了这个问题，它从最基础的动力学原理出发，逐步深入到各种复杂的结构设计。我特别喜欢书中对于“传动效率与摩擦力”的探讨，这部分内容对于优化机器人的性能至关重要，它让我认识到，即使是很小的摩擦力，在复杂的传动链中也会被放大，从而影响机器人的整体表现。书中提供的多种降低摩擦力的方法，比如合理润滑、选择光滑的连接件，都非常实用。另外，书中还花了很大的篇幅讲解了如何根据不同的任务需求来设计动力结构，比如如何为需要稳定输出的机器人设计坚固的传动系统，或者如何为需要快速反应的机器人设计轻便灵活的动力总成。作者通过丰富的实例，将抽象的设计理念具象化，让我能够轻松理解并应用到自己的搭建中。这本书让我明白了，设计一个优秀的乐高机器人，不仅仅是堆砌零件，更是一种精巧的工程思维。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是乐高机器人发烧友的福音！我一直对乐高机器人充满热情，但总是在动力结构的设计和搭建上感到力不从心，经常遇到齿轮打滑、传动效率低下或者整体结构不稳固的问题。在朋友的推荐下，我入手了《乐高机器人设计技巧动力结构设计与搭建实例指导》，看完后真是醍醐灌顶。它不仅仅是简单地罗列一些搭建步骤，而是深入浅出地讲解了各种动力组件的原理和应用。比如，书中对不同类型齿轮的传动比计算、万向节和差速器的作用机理都有非常详尽的解释，让我彻底理解了为什么我的机器人会出现那些“小毛病”。而且，作者还结合了大量的实际搭建案例，每一个案例都配有高质量的图文说明，清晰地展示了关键的连接方式和结构要点。我特别喜欢其中关于“力矩传输稳定性”的章节，它教会我如何通过优化支撑点和增加冗余结构来避免动力损耗，让我的机器人运行得更加平稳有力。甚至是一些非常基础但容易被忽略的细节，比如如何选择合适的轴连接件、如何防止零件松动，书中都给出了非常实用的建议。读完这本书，我感觉自己像是拥有了一位经验丰富的乐高大师在我身边手把手教学，解决了我长期以来在机器人设计中遇到的困扰。

评分☆☆☆☆☆

我是一名初学者，对乐高机器人的一切都充满了好奇，但又常常因为不知道从何下手而感到沮丧。《乐高机器人设计技巧动力结构设计与搭建实例指导》这本书，就像一位循循善诱的老师，一步一步地引领我进入乐高机器人的奇妙世界。这本书的语言非常通俗易懂，即使是对于像我这样初次接触动力学概念的读者来说，也能够轻松理解。它并没有一开始就抛出晦涩难懂的理论，而是从最基础的动力组件开始，比如齿轮、马达、轴等等，详细介绍了它们的功能和用途。书中配有大量的彩色插图，清晰地展示了每一个零件的连接方式，这对于我这样需要直观学习的人来说，简直是太有帮助了。我最喜欢的部分是关于“基础动力模块”的搭建教程，它教会了我如何将几个简单的零件组合起来，就能实现基本的动力传输。然后，书中又循序渐进地介绍了如何将这些基础模块进行组合和拓展，创造出更复杂的动力系统。我感觉自己不再是那个只会跟着图纸胡乱拼搭的“新手”，而是真正开始理解了动力结构的设计逻辑，能够根据自己的想法进行一些小小的创新了。这本书让我对乐高机器人产生了更浓厚的兴趣，也给了我继续深入学习的信心。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，玩乐高机器人不仅仅是组装，更是一种创造力的释放，而《乐高机器人设计技巧动力结构设计与搭建实例指导》恰好满足了我对“深入探索”的渴望。作为一名已经玩了几年乐高机器人的爱好者，我积累了一些基础的搭建经验，但总感觉在设计上缺乏系统性的指导，尤其是涉及到更复杂、更精密的动力系统时，常常陷入瓶颈。这本书的出现，就像为我打开了一扇新的大门。它不仅仅是关于“怎么搭”，更是关于“为什么这么搭”。书中对各种动力传输方式的优缺点进行了深入的分析，比如链条传动、皮带传动以及不同齿轮组合的效率对比，让我对如何选择最适合的动力方案有了更清晰的认识。我印象最深刻的是关于“减速增力”和“增速减力”的章节，通过实例演示，我理解了如何通过巧妙的齿轮组合来实现不同的功能需求，这对于设计需要精确控制速度或力量的机器人至关重要。而且，书中还提供了一些非常具有启发性的设计思路，鼓励读者在理解原理的基础上进行创新，而不是简单模仿。我尝试着将书中的一些技巧应用到我自己的项目上，效果非常显著，机器人运行的顺畅度和稳定性都有了质的飞跃。这本书不仅仅是一本技术手册，更是一本激发我设计灵感的宝典。

评分☆☆☆☆☆

之前我总觉得，乐高机器人的动力系统就是一个“黑盒子”，知道怎么用，但不知道原理。直到我读了《乐高机器人设计技巧动力结构设计与搭建实例指导》，才真正解开了我的疑惑。这本书的结构设计非常巧妙，它不仅仅提供了一个又一个的搭建实例，更重要的是，它深入剖析了每一个实例背后的设计理念和工程原理。我尤其欣赏书中对“负载与扭矩”的分析，它让我明白，不同的结构设计对于承载不同的负载和输出不同的扭矩有着直接的影响。通过书中的案例，我学习到了如何根据机器人所要完成的任务来选择合适的传动比，以及如何设计一个既能提供足够动力又不会过载的结构。书中还提供了一些关于“故障排除”的技巧，当我遇到机器人动力系统不工作或者运行异常时，能够更有针对性地去检查和解决问题，这对于我这样需要独立解决问题的玩家来说，简直是太有价值了。而且，书中还鼓励读者进行“性能优化”，比如如何通过调整零件的组合方式来提高机器人的运行效率，或者如何让机器人的动作更加平滑流畅。这本书不仅仅是一本指导手册，更是一种解决问题和提升技能的思维方式的传递。

评分☆☆☆☆☆

非常好的东西很满意，下次再来

评分☆☆☆☆☆

质量好，服务号，经常在京东买书

评分☆☆☆☆☆

内容只能说一般吧，都是些简单的搭建截图，没多大的用处，定价是硬伤，真的太自信了，定这么高。。。商家态度不错，发货也很快。。。。

评分☆☆☆☆☆

孩子喜欢，应该不错。可以看懂。

评分☆☆☆☆☆

好

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