一年级编程&机器人学习如何选择(2)

机器人首推的是乐高,因为乐高发展的体系最完整,从业老师最多。对个人来讲,切换机构的成本低,任何一个机构都有流动性,老师跳槽的概率很高。

乐高玩具对真实世界模拟程度非常高,一般选择科技组积木学习。


科技组积木相比于砖块积木来说,种类多了太多太多!它主要有下面几类:梁、轴、销、齿轮、轮毂。

梁(Beams)

下面这种有孔的长条形的零件就叫做:梁,英文叫beam。一般用来拼搭造型的框架。

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梁一般都是根据它上面孔的个数来区分的:

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轴(Axles)

下面这种零件叫做轴,英文是Axle:

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销(Pins)

下面这种零件叫做销,英文是Pin,销子的作用是用于定位和紧固零部件,它可以将其他零件固定在一起。

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齿轮(Gears)

齿轮大家都见过,英文叫Gear,一般用于传动。

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轮胎(Wheel and tire)

轮胎与我们现实生活中汽车上轮子类似,包括塑料的轮毂(Wheel)和橡胶的胎皮(Tire)。

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机器人的基础结构

通过以上科技零件的组合,可以搭建出无数种变化的创意造型。而对于学习机器人来说,有一些基础造型是必须掌握的,而这些造型正是由上述的几种科技组积木所完成的。

1、结构稳定性

最常用的结构稳定性原则就是三角形的稳定性,这是拼搭各类造型的基础。

通过积木的拼搭可以体验三角形的稳定性,四边形的不稳定性。

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(三角形的稳定性)

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(四边形的不稳定性)

2、齿轮传动

齿轮传动是机械结构中最基础的部分,它的知识点有:

两个齿轮咬合在一起,一个齿轮可以带动另一个齿轮的转动,就叫做齿轮传动。传统的钟表就是典型的齿轮传动机构。

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将两个齿轮咬合在一起,先动起来的齿轮叫主动轮(驱动轮),被带动转起来的齿轮叫做从动轮,而且它们的转动方向是相反的,如果一个是顺时针,则另一个必然是逆时针。

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就像下面这样,左边齿轮的转动可以带动右边齿轮的转动,它们的转动方向是相反的:

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这两个齿轮的齿数是一样的,所以转速也是一样的。

下面这个齿轮传动就用到了加速和减速的知识了,左边的小齿轮是8颗齿,右边的大齿轮是24颗齿,如果右边齿轮是主动轮,带动左边齿轮转动,那么小齿轮和大齿轮转速比就是

主动轮齿数 :从动轮齿数 = 24:8 = 3:1

也就是右边的转动1圈,左边的转3圈,所以它有个加速的过程。

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如果反过来,用左边的小齿轮作为主动轮,那么就是一个减速装置。左边的转3圈,右边的转动1圈。

还有一种是垂直的传动,通过锥齿轮(或冠齿轮)来改变运动的平面,这两个齿轮转动的平面是相互垂直的。

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在现实生活中,汽车的手动变速箱就是一个复杂的齿轮装置:

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3、皮带传动

皮带传动和齿轮传动有点类似,区别就是通过一条皮带将两个轮子连在一起,达到传动的目的。

这是用乐高积木搭出来的皮带传动装置:

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这是现实中的皮带传动装置。

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4、杠杆

杠杆在现实生活中很常见,小朋友爱玩的跷跷板,天平秤,钳子都是一种杠杆结构。

这是用积木搭出来一个天平,可以衡量两边物体的重量。

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5、曲柄结构


这是蒸汽火车上连杆结构:

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这是用乐高积木搭出来的曲柄滑块结构:

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这样孩子看问题的角度都会和一般人不一样,他们能够将一个复杂的结构简化,看穿内部运行的机制!


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