第7课连杆原理——马儿快跑教学案一、提出问题在生活中，我们会看到各种各样的动物，例如鸟，猫，狗等。其实仿生机器人也是机器人学科中一个非常重要的研究内容，例如机器鱼，机器螃蟹等等。这节课我们就来制作机器马，让马儿跑起来！二、联想生活中的马儿都是什么样子的?如图7-1和图7-2所示。图7-1马儿1图7-2马儿2三、要求1．机器马要用腿来行走2.机器马可以向前或向后走动四、构建技能牌：大型电机电机是机器人中最基本的驱动力。乐高EV3中利用电机可以使机器人行走，让机器人抬起手臂，可以让机器人动起来！乐高的大型电机每分钟转速在170转，扭矩为20Ncm，如图7-3所示。图7-4马的前腿图7-5黄色连杆图7-3乐高大型电机首先，我们利用乐高大型电机制作一匹小马。以乐高电机为马的身体，在电机上直接拼接马腿。前腿制作前腿利用两个弯曲的圆梁，连接到电机的偏心处，这样圆梁就作为连杆。注意两条前腿，应该是一高一低，一条腿贴地时，另一条腿就应该是稍微离地的状态。如图7-4所示。上面两个黄色的摇杆的位置，如图7-5所示，这样当两条前腿转动时，黄色摇杆会做前后的往复运动。后腿制作后腿的制作，用一根红色圆梁作为连杆，连接蓝色梁，这样蓝色梁会做前后的往复的运动，注意蓝色梁的连接点下面的红梁部分就可以作为后腿，它与同一侧的前腿的运动正好相反，当前腿着地时，后腿离地；反之前腿离地时，后腿着地，如图7-6所示。图7-6马的后腿最终效果图如图7-7所示，小马就制作完成了，可以看到当小马行走的时候左前腿与右后腿是同时着地与离地，而右前腿与右后腿是同时着地与离地。这样就保证了小马能够平稳的行进了。如图7-7完成小马的制作五、优化与改进刚才我们制作了小马，小马是依靠前腿带动后腿来行进，下面我们来制作一匹大马，大马的力量要更大，四条腿都会有动力。腿部制作大马的腿部也是利用连杆原理来制作，如图7-8所示，利用一个三孔的连接件作为曲柄，如图7-9所示，通过与下面连杆的连接，使得连杆能够进行前后的往复运动。图7-8三孔连接件图7-9三孔作为曲柄如图7-10所示，这是大马的左侧的两条腿。如图7-11所示，这是大马右侧的两条腿。图7-10大马的左腿图7-11大马的右腿图7-12左腿一上一下图7-13右腿一下一上把左腿和右腿安装到马达上，要注意左腿的三孔连接件是一上一下，如图7-12所示。而右腿的三孔连接件是一下一上，如图7-13所示。这样安装是为了保证当大马的左前腿和右后腿同时着地时，另外两条腿可以同时离地。如图7-14所示，在电机与腿部结构连接时要注意红色销连接器与白色销连通器的连接。白色销连通器的作用是让销子可以在它当中随意转动，如图7-15所示，这样才可以实现腿部的转动。图7-14红色销连接器图7.15白色销连通器最终的大马效果图，如图7-16所示。图7-16完成的大马六、实践与讨论我们制作的机器马的腿部行走机构是什么结构?机器马如果在原地踏步，无法前进，应该如何改进结构?装上乐高的电源，就可以控制马达的转动，从而让马儿跑起来！如图7-17所示。图7-17电源控制大马行走七、拓展贪吃蛇如图7-18所示，贪吃蛇是利用多个平行连杆结构制作的，蛇的身体可以自由的伸长，它也可以任意的缩短，如图7-19所示。图7-18贪吃蛇伸长图7-19贪吃蛇缩短在用电机控制蛇伸长或缩短时，只要把一根连杆连接到电机端，另一端固定在底架上就可以了。这样电机就会带动一根连杆做前后的往复运动，从而带动多连杆结构进行伸缩运动，如图7-20所示。图7-20连杆与电机的连接这样我们就可以利用电机来控制贪吃蛇。当前方有食物时，我们就可以控制蛇伸长身体取食；反之，当没有食物时，蛇会缩回身体，如图7-21所示。图7-21电机控制贪吃蛇我们可以看到，利用多个平行连杆可以构建出可伸缩的结构，我们在遇到问题需要抬起物体或者摸高等任务时，都可以利用这种连杆结构去构建。八、作业连杆结构的作用是什么?你能否利用平行连杆结构制作可以举起水杯的机器人呢?1.乐高大电机与长销连接2.三3.将三孔圆梁与电机连接第7课小马搭建图4.弯曲的圆梁作为小马的腿部5.将马腿连接到电机上6.连接腿部后小马的上部I7.小马侧面8.小马上方的黄色三孔圆梁作为摇杆使用9.三孔蓝色圆梁和圆销...
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