全国青少年机器人等级考试二级课件

1、Speaker name and title here全国青少年机器人等级考试二级普惠课程乐高开源机器人普惠课程系列前言为了配合等级考试工作的开展，我们启动了教学的普惠课程系列，该课程充分适应我国中小学生的认知心理和水平，以机器人相关的物理力学、机械原理、基础电子知识为主要内容，将孩子们引入一个妙趣横生有充满技术知识的机器人世界。本课程系列适用于全国青少年机器人技术等级考试（二级）。Goodmaker创客工作室空白演示Speaker name and title here目录01直升机Goodmaker创客工作室07乌龟02后轮驱动车08挖掘机03机械尺蠖09旋转杯子04石油开采机10缝纫机0

2、5稻草人11六足步行机器人06舂米机12实战试题空白演示知识点竹蜻蜓为什么能上升？当竹蜻蜓的旋翼转动时，会产生一个向上的升力，当这个升力足够大时，就会带动竹蜻蜓飞起来。01直升机模型搭建直流电机是应用磁感应原理将电能转换为机械能的装置。直流电机的转子和定子分别由绕组和永久磁铁组成。Goodmaker创客工作室让我们先来做一个小小的试验：手持一张白纸的一端，由于重力的作用，白纸的另一端会自然垂下，现在我们将白纸拿到嘴前，沿着水平方向吹气，看看会发生什么样的情况。哈，白纸不但没有被吹开，垂下的一端反而飘了起来，这是什么原因呢？流体力学的基本原理告诉我们，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小

3、，白纸上面的空气被吹动，流动较快，压强比白纸下面不动的空气小，因此将白纸托了起来。（伯努利原理）升力，就是向上的力。一般指在空气中，向上的力大于向下的力，其合力可以使物体上升，这个合力就是升力。根据供电方式不同分为直流电机和交流电机。电机是将电能转化为机械能的转动装置。侧面图1侧面图2尾部俯视图知识点摩擦力的定义：两个相互接触的物体，当他们发生相对运动或者具有相对移动趋势时，在接触面上会产生一直阻碍相对运动的力，这种力就叫做摩擦力。02后轮驱动车模型搭建底部图改装任务尝试给后驱车增加车厢和尾翼装饰。Goodmaker创客工作室课后习题轮胎上都有花纹的原因是什么？答：让轮胎增加与地面之间的摩擦，

4、防止打滑。在模型制作过程中使用到圆形的片状的垫片，一般垫在框架与转动装置之间，垫片的作用是什么？答：减少框架与转动装置之间的滑动摩擦力。摩擦力产生需要两个条件：第一是至少需要两个相互接触的物体，第二是物体之间要发生相对的运动或者是相对运动趋势。而摩擦力的方向是阻碍物体相对运动的方向，根据物体的运动状态又分为静摩擦力、滑动摩擦力以及滚动摩擦力。俯视图侧面一车尾侧面二空白演示知识点尺蠖是前后有脚的毛毛虫，只能朝一个方向行走，不能后退，想要去另一个方向只能转头。行动时一屈一伸像个拱桥，无论收与放只朝着一个方向。03机械尺蠖模型搭建改装任务Goodmaker创客工作室在机械上，有一种装置可以实现像尺蠖

5、一样只朝着一个方向的运动，这种装置叫棘轮机构。棘轮机构用来将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。典型的棘轮机构由四部分组成，分别为棘轮、主动棘爪、止回棘爪、主动摆杆。改装成电动搅拌器。课后习题尺蠖的拼搭运用了什么机械装置？答：棘轮机构。侧面图正面图背面图俯视图前后有脚的毛毛虫学名叫什么？答：尺蠖。导入抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，石油开采时通过加压的办法是石油出井。04石油开采机模型搭建正面图底部图Goodmaker创客工作室我们常见的石油开采机为游梁式抽油机，它是油田目前主要使用的抽油机类型之一，主要由驴头游梁连杆曲柄机构减速箱动力设备和辅助装备等四大部分组成。工作时，电

6、动机的转动经变速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下抽油泵的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒。根据四个构件的长度不同，可以分为以下几种特殊的机构：1、曲柄摇杆机构（曲柄连杆机构）：主动杆做匀速圆周运动带动摇杆做往复摆动；反之摇杆作为主动件做往复摆动带动曲柄做圆周运动；2、双曲柄机构：作用是将等速圆周运动化为变速圆周运动；3、双摇杆机构：主动杆和从动杆都做往复运动；4、滑杆机构：滑杆机构由滑块、滑杆回转体和机体组成，回转体为主动件，做匀速圆周运动（等速回转运动），滑块从动，并带动滑杆做往复直线运动或往复摆动。侧面图2背面图侧面图1探索知识点1、曲柄摇杆机构

7、（曲柄连杆机构）2、双曲柄机构3、双摇杆机构4、滑杆机构空白演示导入稻草人是农人为守护田地，以防鸟雀糟蹋粮食一类的庄稼，而立于田边用稻草做的人偶。因为用稻草做的故叫其“稻草人”。05稻草人模型搭建正面图背面图Goodmaker创客工作室双螺母结构有相对运动的零件安装两个螺母时有右图两种方法。不管是哪种结构，都需要做到第一个螺母不拧到最紧，第二个螺母拧到最紧。要达到这个要求，双螺母的安装最少需要两个扳手，或是扳手和钳子的配合。将第一个螺母拧到合适位置后，使用扳手固定住，第二个螺母用扳手旋转和第一个螺母固定到最紧，这个过程中扳手要固定住第一个螺母保持位置不变。稻草人的身体和曲柄连杆连接构成完整的曲

8、柄连杆机构，连接处需要使用双螺母。俯视图侧面图知识点皮带传动是两个传动轮之间有一定距离，能够产生连续的旋转运动，将力从一个传动轮传导到另外一个传动轮的传动装置。导入舂米是把谷子放在舂米桶内用舂米杵砸出壳的过程，舂出来的壳就是米糠，剩下的米粒就是我们吃的白米，舂米的工具有点像捣药罐，有一个棒槌、一个盛器。用棒槌砸谷子，把米糠砸掉。为了更加省力，提高效率，人类发明了舂米机。06舂米机模型搭建Goodmaker创客工作室轴上的模板在做匀速圆周运动，而舂臼在作间歇性往复摆动运动，舂臼槌随之上下摆动。这种由凸轮带动从动件将匀速圆周运动转换为间歇性往复摆动的机构叫做凸轮机构。课后习题舂米机使用的机械机构？

9、答：凸轮机构。知识点凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构建组成的高副机构。凸轮的优点：要设计出适当的图论轮扩，就快要使从动件实现任意预定的运动规律；机构简单、紧凑并且设计方便；动作准确可靠。凸轮的缺点：凸轮为高副接触（点或者线接触）压强较大，任意磨损；凸轮轮廓加工困难，费用较高；行程不大；维修困难。正面图背面图底面图侧面图1侧面图2导入根据乌龟的爬行方式，我们可以用凸轮机构来做乌龟的四肢，每一只脚是一个凸轮，地面作为从动件。根据上节课的学习，我们应该使用哪种凸轮结构呢？07乌龟模型搭建正面图Goodmaker创客工作室凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，它一般为主动件，作等速回转运动。从动

10、件一般为长杆型，作为传递动力和实现预定的运动规律的构件。从动件一般作连续或间歇性的往复直线运动或摆动，从动件直线运动或者摆动的最大距离叫做行程。凸轮从动件运动规律：凸轮机构中，凸轮的转速决定从动件运动的快慢。但是从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓曲线。凸轮的轮廓曲线不同直接导致了和它接触的从动件运动的改变。课后习题乌龟机器人使用了哪种机械机构？答：凸轮机构。侧面图俯视图知识点探索从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，已经成为工程建设中最主要的机械之一。08挖掘机模型搭建正面图Goodmaker创客工作室连杆机构指由若干（两个以上）有确定相对运动的构建用低副联接组成的机构。平面连杆机构

11、是所有构建都在相互平行的平面内运动的机构。下图连杆机构左侧红色长杆为主动杆，当它绕一点摆动时，依次带动后面长杆，最终带动右侧蓝色长杆左右移动。课后习题挖掘机使用了哪些机械机构？答：连杆机构。侧面图1俯视图底部图知识点动臂铲斗挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电器控制等部分组成。工作装置是直接完成挖掘任务的装置，由动臂、斗杆、铲斗等三部分连接而成，在机械上被称为连杆机构。侧面图2背面图导入旋转杯子是一种游乐设施。在乘坐旋转咖啡杯时，一边公转、一边自转，游客的愉悦感油然而生。09旋转杯子模型搭建正面图Goodmaker创客工作室旋转杯子的运动使用的是齿轮装置，通过齿轮之间的啮合将运

12、动传递出去。那么游乐场的旋转杯子如何实现同时公转和自转的呢？公转是一件物体以另外一件物体为中心所作的循环运动。公转所沿着的轨道可以为圆、椭圆、双曲线或抛物线，公转方向为自西向东。课后习题旋转杯子运用了哪种传动装置？答：皮带传动。侧面图俯视图知识点自转是物件自行旋转的运动，物件会沿着一条穿越身件本身的轴进行旋转，这条轴被称为自转轴。旋转杯子实现公转自转的主要因素是行星齿轮：行星齿轮除了能够像定轴齿轮（位置不变的齿轮）那样围绕自己的转动轴转动之外，它们的转动轴还随着支架（称为行星架）绕其他齿轮的轴转动。绕自己轴线的转动称为自转，绕其他齿轮轴线的1转动称为公转，就像太阳系中的行星那样，因此得名。旋转

13、杯子使用了什么天文知识？答：行星的公转和自转。导入脚踏式缝纫机，下面通过脚的踩动，带动与其连接的滑轮转动，滑轮通过皮带装置带动上方的滑轮转动，实现了远距离传递动力；而滑轮的转动通过缝纫的主体部分，最终转换为针头的上下穿梭。10缝纫机模型搭建正面图Goodmaker创客工作室电动式缝纫机，直接将电机轴上带动的滑轮转动，通过皮带传递出去，最终转化为针头的上下穿梭。曲柄摇杆机构（曲柄连杆机构）：主动杆做匀速圆周运动带动摇杆做往复摆动；反之摇杆作为主动件做往复摆动带动曲柄做圆周运动课后习题电动缝纫机使用了哪些机械机构？答：曲柄连杆机构、传动链装置、滑杆机构。俯视图知识点在脚踏式缝纫机的踏板处使用的机械

14、结构为曲柄（摇杆）连杆机构。通过脚步用力，使踏板作摆动，带动滑轮作圆周运动。在这里，踏板是摇杆并作为主动件，滑轮是曲柄作为从动件。 凸轮机构、棘轮机构等这些机构可以将连续转动转化为从动件间歇性或者周期性的运动，像这样的机构统称为间歇运动机构。导入六足机器人又叫蜘蛛机器人，借鉴了自然界中六足纲昆虫的三角步态。11六足步行机器人Goodmaker创客工作室差速运动控制（如何转弯）六足机器人的转向原理为差速转向。当一个机器人中两侧电机的转动速度不同时，可实现转向的功能，这就是差速转向。差速转向是指两侧速度不同，有速度差而产生转向的方式。六足机器人前进，两边电机以同样速度向前转动时，六足机器人会向前。如下图（a）。当左侧电机向前速度100，右侧电机向前速度200时，六足机器人会向左转，并且是以便前行一边左转。如下图（b）。当左边电机的速度被设置为0时，电机会停止转动，同时将右边电机的速度设置为200，电机的方向会向前转动，这时六足机器人会向左转。如下图（c）。知识点三角步态是什么样子呢？六足昆虫行走时，将三对足分成两组，每组三只足，以三角形支架结构交替前进（如下图）。分组情况为：左侧的前后足及右侧中