樂高機器人設計技巧：創意小作品設計與搭建指導 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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碼高機器人教育 著

圖書標籤:

• 樂高
• 機器人
• STEM教育
• 創意設計
• 搭建技巧
• 少兒編程
• 益智玩具
• 動手能力
• 電子積木
• 機器人製作

店鋪： 萬捲齣版公司圖書專營店

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115479471

商品編碼：28259466810

包裝：平裝

開本：20

齣版時間：2018-05-01

字數：184

內容介紹

本書介紹瞭23個樂高創意小作品，是一本純結構設計的樂高圖書，包括作品的多角度展示圖、結構分解圖以及搭建步驟圖，並且配以簡單的文字說明，掃碼還能觀看演示視頻。讀者可以從中學到更多、更巧妙的結構設計，從事機器人教育培訓的老師也可以藉鑒使用。

作者介紹

碼高機器人教育 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國際比賽係列、國際認證係列、國內比賽係列、國內鼕夏令營、主題集訓等多種産品，通過集中性、團隊化、國際化、高難度的訓練，讓學生從一個操控者變成傑齣的機器人駕馭者，能夠自己根據一個特定的主題規則，設計、搭建和操控自己的機器人，並進行齣色的任務挑戰，與國際和國內的機器人高手同場競技，實現創造力和係統化解決問題能力的全麵提升。

編輯推薦

樂高機器人啓濛書 經典樂高科技小作品搭建 高清全彩圖片附演示視頻二維碼，適閤各年齡段人士閱讀

目錄

01 V6發動機 6
02 發條車 12
03 打孔器 18
04 陀螺 24
05 定嚮輸齣裝置 30
06 打蛋器 36
07 蝴蝶 42
08 攻城車 48
09 遊標卡尺 54
10 割草機 60
11 擺鍾 66
12 手指弩 72
13 秤 78
14 捕鼠器 84
15 安全門 90
16 雷達 96
17 無極變速箱 102
18 摺疊桌椅 108
19 韆斤頂 114
20 多米諾小車 120
21 病床 126
22 自行車 132
23 越野車 138

機械之舞：未來主義機械裝置的藝術與工程 本書旨在探索機械美學的深層潛力，專注於構建復雜、具有自主性或高度互動性的非樂高主題機械裝置。 第一章：驅動原理與動力學基礎 本章深入探討傳統機械設計中驅動力的來源與轉化，為構建精密機械係統奠定理論基礎。我們將超越基礎齒輪傳動，聚焦於新型驅動係統，例如液壓與氣動係統的集成應用，以及電磁驅動在微型機械中的潛力。 1.1 經典機械學迴顧與超越： 杠杆原理的深化應用： 不僅是簡單的力放大，而是探討多級聯動機構在實現復雜運動軌跡中的作用，例如凸輪機構的設計與優化，如何通過非綫性運動麯綫控製機械臂的精確抓取。 齒輪係的精細化設計： 重點介紹非標準齒輪（如行星齒輪、擺綫齒輪）在提高傳動效率和縮小體積方麵的應用。我們將分析齒隙（Backlash）的量化控製，以及如何通過材料選擇來減少摩擦損耗。 1.2 動力源的選擇與優化： 非傳統能源應用： 探討如何利用重力勢能、彈簧的蓄能特性，設計無需持續外部供電即可完成特定循環任務的裝置。這包括發條機製的現代復興及其在微型動力係統中的應用。 流體動力學基礎： 詳細解析小型氣泵和微型液壓泵的工作原理。著重於迴路設計，例如如何使用單嚮閥和儲能罐，實現平穩、可控的運動輸齣，而不是簡單的“開/關”動作。 1.3 運動學的建模與仿真： 介紹使用專業機械設計軟件（如SolidWorks Motion或類似的開源工具）對復雜連杆機構進行運動學分析的方法。如何計算關節處的瞬時速度和加速度，以避免結構疲勞和共振。 動力學約束的引入： 討論在設計過程中如何考慮慣性矩和質量分布對係統穩定性的影響，特彆是對於高速鏇轉或快速擺動的部件。 第二章：高級結構材料與製造工藝 本章將指導讀者如何選擇和處理非塑料類材料，以滿足高強度、輕量化或特定功能（如導電性、耐高溫性）的需求。 2.1 材料科學在機械結構中的應用： 金屬閤金的選擇與加工： 鋁閤金（6061, 7075）的特性分析及其在框架搭建中的應用。不銹鋼與鈦閤金在需要高耐腐蝕性和極高強度部位的應用場景。 復閤材料的初步應用： 碳縴維闆材和玻璃縴維增強環氧樹脂的切割、層壓與粘接技術。重點討論如何處理邊緣，以確保結構連接的精確性。 2.2 精密製造技術入門： CNC加工基礎： 介紹三軸和四軸數控銑削的基本流程，如何將設計圖紙轉化為可執行的G代碼。重點在於刀具路徑的選擇和進給速度的控製，以獲得光滑的錶麵光潔度和精確的公差。 增材製造（金屬3D打印）： 探討選擇性激光熔化（SLM）和電子束熔化（EBM）技術在製造復雜內部結構（如晶格結構）和一體化零件方麵的優勢。討論打印件的後處理（如熱等靜壓處理）對最終機械性能的影響。 2.3 錶麵處理與耐久性設計： 電鍍（鍍鎳、鍍鉻）對金屬部件的抗磨損性和外觀的影響。 陽極氧化工藝在鋁閤金上的應用，不僅用於著色，更重要的是形成一層堅硬的保護氧化層。 第三章：自動化與嵌入式控製係統集成 本章聚焦於如何為機械裝置賦予“智能”，使其能夠感知環境並自主執行復雜序列動作。 3.1 微控製器與實時控製： ARM架構與實時操作係統（RTOS）： 介紹更高級彆的微控製器（如STM32係列）在處理高頻傳感器數據和復雜算法時的優勢。探討使用FreeRTOS等輕量級RTOS來確保關鍵任務的執行時序。 通訊協議： 深入CAN總綫和EtherCAT在分布式控製係統中的應用，它們如何保證多電機同步控製的精確性。 3.2 傳感器融閤與環境感知： 高級視覺係統： 不僅是簡單的顔色識彆，而是深度學習在邊緣計算設備（如Nvidia Jetson Nano）上進行目標定位和姿態估計的應用。講解如何設計配套的照明係統以適應不同的環境光綫。 觸覺反饋與力矩控製： 介紹高分辨率編碼器（如絕對式編碼器）和應變計的使用，如何實現機械臂末端的力反饋控製，而非僅僅是位置控製。 3.3 人機交互界麵（HMI）設計： 觸摸屏與嵌入式界麵開發： 使用Qt或類似的跨平颱框架開發直觀的操作界麵，實現參數的實時調整和狀態的可視化監控。 遠程診斷與維護： 基於MQTT或WebSocket協議設計遠程監控模塊，允許工程師從外部網絡實時獲取設備的運行日誌和性能指標。 第四章：高級運動控製與路徑規劃 本章是構建復雜自主移動體或精密操作平颱的核心。我們將著眼於非綫性控製方法。 4.1 逆運動學與雅可比矩陣： 詳細推導多自由度機械臂（例如SCARA或六軸工業臂）的解析和數值逆運動學解。重點分析在奇異點（Singularities）附近時，運動控製應如何調整以避免災難性失敗。 雅可比矩陣的應用： 如何利用雅可比矩陣來計算關節速度與末端執行器速度之間的關係，這是實現力控製和阻抗控製的基礎。 4.2 自適應與魯棒控製： PID控製的局限性與進階： 介紹如何使用LQR（綫性二次調節器）控製設計來優化係統的瞬態響應和穩態誤差。 自適應控製策略： 當係統負載或摩擦力發生變化時，如何設計一個能夠自動調整控製器參數的機製，確保性能不下降。 4.3 路徑規劃算法（超越A）： 采樣法路徑規劃： 深入RRT（快速擴展隨機樹）及其變體（RRT）在非結構化、高障礙物環境下的應用。解釋如何生成平滑、可執行的路徑。 軌跡優化： 介紹時間最優控製（Time-Optimal Control）的概念，即如何在滿足所有動力學約束的條件下，以最快速度完成任務，並討論如何將其轉化為可控的關節角度指令序列。 第五章：係統集成與魯棒性測試 本章側重於將前述的理論與實踐組件整閤為一個可靠、可重復工作的係統，並進行嚴格的驗證。 5.1 電磁兼容性（EMC）設計： 高頻信號綫與電源綫的布局規劃，如何通過屏蔽罩和接地設計來避免電機驅動器産生的噪聲乾擾敏感傳感器和微控製器。 電纜管理與應力釋放：設計保護機製，確保在機械裝置全行程運動中，電源綫和數據綫不會被過度拉伸或纏繞損壞。 5.2 熱管理與壽命預測： 對高功率密度部件（如伺服電機驅動器和高頻CPU）進行熱仿真分析，設計被動或主動散熱方案。 疲勞壽命分析： 基於所選材料和預期的操作循環次數，應用Basquin或Manson-Coffin關係式，對關鍵連接件的預期壽命進行初步估算。 5.3 綜閤調試與故障注入測試： 建立分階段的集成測試流程，從靜態功能測試到動態性能驗證。 故障注入（Fault Injection）： 係統性地模擬傳感器信號丟失、電機堵轉或通信中斷等情況，驗證係統的故障安全模式（Fail-Safe Mode）是否能按設計啓動，確保係統能安全地停止或進入待機狀態。 本書適閤於具備一定機械設計基礎，希望將工程理論應用於復雜、高精度自主機械係統構建的工程師、高級技工及研究人員。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度遠超我預期，它絕對不是給那些剛拆開第一盒樂高科技套裝的新手準備的。這本書更像是一本高級技工的工具手冊，充滿瞭對細節的極緻追求和對工程學原理的巧妙應用。我尤其欣賞其中對於“運動機製”的講解部分。很多市麵上的指南會教你如何製作一個簡單的齒輪傳動，但這本則深入探討瞭非標準傳動比的設計、如何減少機械摩擦損耗，以及如何利用巧妙的連杆結構實現復雜的多軸同步運動。書中對一些“隱藏技巧”的披露，比如如何利用軸的摩擦力來製作“阻尼”效果，或者如何通過調整連接件的鬆緊度來控製機械部件的自鎖能力，這些都是我在多年搭建過程中從未接觸過的“黑科技”。我立刻拿齣瞭我那套閑置已久的“工程係列”，按照書中的建議對一個復雜的起重機模型進行瞭優化，僅僅是調整瞭幾個關鍵點的軸承支撐，模型的負載能力和運行平穩性就提升瞭至少百分之三十。對於追求極緻性能和機械精度的愛好者來說，這本書的價值簡直是無法估量的。

評分☆☆☆☆☆

這套書完全是為我這種“永遠停留在入門階段”的樂高愛好者準備的！我之前買過幾本介紹樂高基礎搭建技巧的指南，那些書往往會花大量篇幅講解齒輪的咬閤原理、軸和孔的配閤，這些知識點雖然重要，但對於已經掌握瞭基本操作，渴望邁嚮“自由設計”的人來說，閱讀起來就有些枯燥瞭。而這本，它給我的感覺就像是終於有位資深設計師願意坐下來，手把手教我如何將那些冷冰冰的零件，轉化為充滿生命力的“創意作品”。它沒有過多糾結於理論的堆砌，而是直接進入瞭實戰演練的階段。比如，書中有一章專門講解如何設計齣具有動態平衡的步行結構，它不是簡單地給齣最終模型圖，而是拆解瞭不同關節角度對穩定性的影響，配上瞭非常清晰的透視圖和不同受力點的模擬分析。我嘗試著按照書中的思路，去改造我那颱已經搭建很久、總是搖搖晃晃的機械臂，結果發現，僅僅通過調整一個連接件的角度和增加一個小型配重，整個結構的穩定性就有瞭質的飛躍。這種“學以緻用，即刻見效”的成就感，是那些純理論書籍無法給予的。它讓我深刻理解到，設計不僅僅是“拼起來”，更是一種平衡和權衡的藝術。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書的感受，是那種豁然開朗的驚喜，仿佛一直睏在迷宮裏的人突然被指引到瞭正確的齣口。我一直很羨慕那些能搭建齣結構復雜、造型獨特的 MOC (My Own Creation) 的玩傢，總覺得自己的想法被樂高零件的“局限性”所束縛。這本書的獨特之處在於，它跳脫瞭傳統的“說明書式”引導，而是完全圍繞著“如何激發你的創造力”來展開。它提供瞭一整套係統的設計思維框架，比如如何從自然界的事物中提取設計靈感，如何利用模塊化思維來分解復雜項目，甚至是如何通過色彩搭配和光影效果來提升作品的視覺衝擊力。印象最深的是關於“微縮景觀”的設計章節，作者沒有直接展示一個宏大的場景，而是分解瞭如何利用最小的零件組閤來模擬齣紋理、層次和遠近感。我立刻嘗試著搭建瞭一個基於書中理念的小型“廢棄工廠”場景，雖然最終成品和作者的精緻度還有差距，但那種“原來可以這樣思考”的感覺，讓我對未來的創作充滿瞭信心。它真正教會我的不是“怎麼搭”，而是“如何思考如何搭”。

評分☆☆☆☆☆

對於一個熱衷於故事敘述和場景搭建的玩傢來說，我通常更關注“外觀造型”和“敘事性”。因此，我之前挑選設計書籍時，常常會忽略那些看起來偏嚮“機械工程”的書籍，總覺得那些內容與我的興趣點相去甚遠。然而，這本書徹底顛覆瞭我的看法。它用一種非常藝術化的方式，將“結構設計”與“視覺錶現”完美地結閤瞭起來。它展示瞭如何通過精確的結構設計來支撐起那些看似不可能實現的、富有戲劇張力的造型。例如，書中對“懸臂結構”和“反重力效果”的解析，不僅提供瞭力學上的解決方案，更展示瞭如何利用這些結構來實現一種淩駕於物理之上的視覺衝擊力。我嘗試搭建瞭一個“漂浮的島嶼”場景，過去我總是用透明零件來模擬漂浮感，但這本書指導我利用巧妙的內部支撐框架，使得外部看起來完全沒有可見的支撐點，整個作品的沉浸感瞬間提升瞭好幾個檔次。這本書成功地讓我認識到，最堅固的結構，往往也是最具有錶現力的藝術載體。

評分☆☆☆☆☆

我必須說，這本書的排版和邏輯構建是我近期閱讀過的技術類書籍中最令人愉悅的。它沒有采用那種死闆的、按部就班的教程模式，而是設計瞭一係列富有挑戰性的“設計項目”，並將每個項目所需的關鍵技巧穿插其中進行講解。這使得閱讀過程充滿瞭探索的樂趣，而不是被動接受知識。比如，在講解“微型機械人偶”的關節設計時，它先提齣一個目標——如何設計一個能做齣“握手”動作的人偶，然後纔逐步引導讀者去思考需要哪種球形關節、如何控製鏇轉範圍，以及如何隱藏傳動機構。這種以“解決實際問題”為導嚮的學習路徑，極大地增強瞭我的參與感。我感覺自己不像是在看書，更像是在參與一個由專業導師監督的創意工作室項目。對於那些已經厭倦瞭標準化的樂高搭建流程，渴望在自己的創作中加入更多原創和個性化元素的讀者而言，這本書提供瞭一種非常有效且充滿激情的學習方法論。