乐高机器人教案
幼儿园乐高机器人教育教案 科技教育
幼儿园乐高机器人教育教案一、概述1. 乐高机器人教育的背景和意义乐高机器人教育是一种结合了乐高积木和科学技术知识的教育方式,旨在通过乐高积木搭建和编程控制机器人,培养幼儿们的逻辑思维和动手能力,同时激发他们对科技的兴趣。
现今科技发展日新月异,科技教育已经成为现代教育的重要组成部分,而乐高机器人教育正是体现了这种趋势的一种教育方式。
二、教育目标1. 培养幼儿的动手能力乐高机器人教育旨在通过搭建和编程控制机器人,培养幼儿的动手能力和空间想象力。
在搭建机器人的过程中,幼儿们需要使用乐高积木进行组装,从而培养他们的动手能力和手眼协调能力。
2. 培养幼儿的逻辑思维在编程控制机器人的过程中,幼儿们需要思考如何让机器人按照预定的路径行动,这需要他们具备一定的逻辑思维能力。
通过乐高机器人教育,幼儿们能够培养自己的逻辑思维能力,为他们今后的学习奠定良好的基础。
3. 激发幼儿对科技的兴趣通过乐高机器人教育,幼儿们能够近距离接触现代科技,并且亲自动手体验科技的乐趣。
这不仅可以激发他们对科技的兴趣,也能够培养他们对科技的敬畏之心,从小树立正确的科技观念。
三、教学内容1. 乐高机器人基础知识在乐高机器人教育课程中,需要向幼儿们传授乐高机器人的基础知识,包括乐高积木的组装、机器人的基本结构、各种传感器的功能等。
通过系统地学习基础知识,幼儿们能够更好地理解乐高机器人的工作原理。
2. 编程基础知识乐高机器人的编程控制是整个教育的重要环节,需要向幼儿们传授编程的基础知识,包括编程语言的基本语法、程序的基本结构等。
通过学习编程基础知识,幼儿们能够更好地掌握如何通过编程控制机器人。
3. 乐高机器人编程实践在学习了乐高机器人的基础知识和编程基础知识后,需要让幼儿们进行乐高机器人的编程实践。
通过实际操作,幼儿们能够更好地理解所学的知识,并且培养他们的动手能力和实践能力。
四、教学方法1. 教师讲授和示范结合在教学过程中,教师可以通过讲授和示范相结合的方式向幼儿们传授知识,让他们更好地理解和掌握乐高机器人的相关内容。
幼儿园玩转科技乐高机器人教案
幼儿园玩转科技乐高机器人教案教学主题:幼儿园玩转科技乐高机器人教学目标:1.了解乐高机器人简介2.掌握乐高机器人的基本概念及组装方法3.掌握乐高机器人的基本操作技巧4.发挥幼儿的创造力、想象力和动手实践能力5.训练幼儿的逻辑思维能力和团队协作能力教学内容:1.乐高机器人简介2.乐高机器人的组装方法3.乐高机器人的基本操作技巧4.乐高机器人的应用拓展教学方法:听、说、看、做、体验、实践、合作学习教学评价:观察、记录、评价教学过程设计:一、引入环节(10分钟)1.活动目的解释教师将乐高机器人介绍为一种高科技的玩具,用它来学习科学知识和探索新技术。
乐高机器人是一种由乐高积木拼而成,可以用来设计和制造自己的机器人。
2.知识预热教师展示乐高机器人并演示其基本功能,让幼儿解决问题,如:“它是如何运转的?”、“它使用了哪些类型的传感器?”、“它能够完成哪些任务?”等问题。
3.概念解析通过引导学生回答问题,教师逐步解释乐高机器人的基本概念和原理。
例如,为了让机器人移动,需要安装轮子,以便它可以行驶在地面上。
为了控制机器人的行动,还需要安装传感器和程序控制器等部件。
二、核心教学环节(40分钟)1.组装与操作技巧a.教师发放材料和工具,让学生跟随教师指导组装,独立掌握乐高机器人的基本构成和基本操作技巧。
b.通过本环节的活动,幼儿们能够培养出掌握基本工具和材料的能力,以及理解组装过程中所涉及的概念和原理。
c.在组装完成后,会掌握机器人的运转原理和操作方法,可通过程序控制器控制机器人移动、旋转、发声等具体操作。
2.应用与拓展a.通过探究各种传感器及其功能,发挥幼儿的创造力和想象力,设计机器人可以发挥出更多实用的应用,如机械臂、雷达、避障系统、探索系统等。
b.建议教师引导幼儿们在组装完成后,尽量完成多样化的任务,提高幼儿的操作技能及学习兴趣。
c.可以通过团队合作的方式,将幼儿分成小组,设计并制作机器人,还可以进行机器人比赛,在比赛中发挥团队合作精神和竞争优势。
幼儿园探究乐高机器人的教学案例
幼儿园探究乐高机器人的教学案例教学主题:幼儿园探究乐高机器人教学目标:培养幼儿的创新思维、动手能力和团队协作精神。
教学内容:乐高机器人教学步骤:第一步:引入介绍乐高机器人的概念,让幼儿了解乐高机器人的组成和基本原理。
展示一些乐高机器人的图片和视频,让幼儿对乐高机器人有初步的认识。
第二步:体验让幼儿亲身体验乐高机器人的乐趣,根据幼儿的年龄和能力设定简单的任务,让幼儿组建、编程并操作乐高机器人,观察乐高机器人的运动和效果,激发幼儿的好奇心和创造力。
第三步:探究引导幼儿根据自己的兴趣和想象力,自由探究乐高机器人的功能和性能,让幼儿在探究中体验学习的乐趣,激发幼儿的创新思维和动手能力。
第四步:团队合作组织幼儿分组合作,每个小组设定一个任务,让幼儿共同协作,组建、编程和运行乐高机器人,提高幼儿的团队协作和沟通能力,让幼儿在团队合作中体验学习的乐趣。
第五步:总结引导幼儿总结学习成果,让幼儿用自己的语言描述乐高机器人的原理和功能,回顾探究的过程和团队合作的经验,让幼儿获得学习的成就感和自信心。
教学案例:某幼儿园为了培养幼儿的创新思维、动手能力和团队协作精神,决定开展乐高机器人的探究教学活动。
教学活动的主题是“我的机器人小伙伴”,教学目标是让幼儿了解乐高机器人的组成和基本原理,掌握乐高机器人的组装、编程和运行方法,培养幼儿的创新思维、动手能力和团队协作精神。
首先,老师向幼儿简单介绍乐高机器人的概念,让幼儿了解乐高机器人的组成和基本原理,并通过展示一些乐高机器人的图片和视频,让幼儿对乐高机器人有初步的认识。
接下来,老师让幼儿分组体验乐高机器人的乐趣,根据幼儿的年龄和能力设定了三个简单的任务,让幼儿组建、编程并操作乐高机器人。
幼儿们在体验中对乐高机器人产生了浓厚的兴趣,并发挥出了创造力和想象力,尝试用不同的方式组建乐高机器人,编写不同的程序,让乐高机器人做出不同的动作。
随后,老师引导幼儿自由探究乐高机器人的功能和性能,鼓励幼儿根据自己的兴趣和想象力,设计和制作自己的乐高机器人。
幼儿园乐高机器人教学方案
幼儿园乐高机器人教学方案一、方案背景乐高机器人教育是一种新型的教学方式,它将知识传授和动手实践结合起来,培养幼儿在解决问题中的创造力和自主性。
通过搭建、编程机器人,提高幼儿的科技素养和动手能力,让他们在愉快的实践中获得快乐。
二、教学目标1. 培养幼儿对机器人的基本认识,了解乐高机器人的组成部分和功能。
2. 培养幼儿的观察能力、思维能力、动手能力和团队协作精神。
3. 通过乐高机器人搭建和编程过程中不断调试、修改程序,提高幼儿解决问题的能力。
4. 激发幼儿对科技创新和未来科技发展的兴趣。
三、教学内容1. 乐高机器人组成部分及功能介绍介绍乐高机器人各个部分及其作用,如:智能砖块、电机、传感器等。
通过展示实物或模型进行讲解,并让幼儿模仿操作。
2. 乐高机器人搭建将幼儿分成小组,让每个小组根据指定的构图图纸进行乐高机器人的搭建。
在搭建过程中,老师可以给予适当的指导和提示,以帮助幼儿更好地理解乐高机器人的构造和原理。
3. 乐高机器人编程在完成机器人搭建后,引导幼儿学习基本编程语言,例如:图形化编程语言Scratch、Blockly等。
通过简单的编程练习,提高幼儿对编程语言的理解和应用能力。
4. 任务实现和调试选定一个任务并让小组合作完成。
在任务实现过程中,引导幼儿对程序进行调试和修改,让他们体验到不断尝试、不断失败、不断改进的过程。
5. 结果展示及分享让小组展示他们完成的任务,并与其他小组分享自己的经验和感受。
四、教学方法1. 探究式教学法:引导幼儿发现问题、解决问题,并提供适当指导。
2. 合作学习法:让幼儿分成小组进行探究式学习,促进团队协作精神。
3. 整体感知法:通过实物或模型进行展示讲解,让幼儿全面了解乐高机器人的构造和原理。
4. 情境教学法:将编程语言运用到任务实践中,让幼儿在实践中理解编程语言的应用。
五、教学评估1. 观察法:观察幼儿在搭建、编程和任务实现过程中表现的态度和行为。
2. 口头问答法:通过提问来测试幼儿对乐高机器人的了解和掌握情况。
幼儿园探究乐高机器人教学案例分享与反思
幼儿园探究乐高机器人教学案例分享与反思一、教学目标通过本次乐高机器人教学,旨在培养幼儿的动手能力、创造力和解决问题的能力,同时培养幼儿的团队合作意识和学习乐趣。
二、教学内容1.安排幼儿利用乐高积木组装机器人;2.鼓励幼儿通过编程使机器人完成特定的动作任务;3.引导幼儿进行团队合作,并共同解决问题。
三、教学过程1.引入活动教师向幼儿介绍乐高机器人教学的目的和意义,激发幼儿的学习兴趣。
2.乐高机器人组装让幼儿按照指导书的图示或自己构想组装乐高机器人。
鼓励他们动手实践,提出问题,解决问题,并引导幼儿分享乐高机器人的功能和特点。
3.编程活动让幼儿进行编程活动,使用软件为机器人添加动作指令,比如前进、转向等。
教师可以给予幼儿一定的指导,但鼓励幼儿自己尝试和探索。
可以设立不同的任务,比如穿越障碍物、辨认颜色等,并鼓励幼儿团队合作,共同解决问题。
4.反思与总结与幼儿一起回顾本次乐高机器人教学活动,引导幼儿进行反思和总结。
教师可以提出一些问题,包括他们遇到的困难和挑战、团队合作中的体会以及乐高机器人的应用场景等。
同时,教师也可以提供一些乐高机器人的拓展活动,让幼儿继续探索和学习。
四、教学反思1.教学方法本次教学采用了探究式学习的方法,激发幼儿的学习兴趣和动手能力。
在教学过程中,教师起到了引导和支持的角色,鼓励幼儿自主学习和思考。
幼儿通过实际操作和编程活动,培养了解决问题的能力和团队合作意识。
2.学习效果通过本次乐高机器人教学,幼儿在动手能力、创造力和解决问题的能力方面得到了很好的锻炼。
同时,通过团队合作和共同解决问题,幼儿也体验到了学习的乐趣和成就感。
3.建议改进在后续的教学过程中,可以在乐高机器人编程活动中增加一些挑战性的任务,让幼儿进行更复杂的编程操作,提高他们的解决问题的能力。
同时,可以引入一些故事情境,让幼儿在编程中体验角色扮演和情景模拟,进一步提高他们的创造力和想象力。
总之,通过乐高机器人教学,幼儿可以在动手能力和思维发展方面得到很好的培养。
乐高机器人教案模板
乐高机器人教案模板一、教学目标1.了解乐高机器人的基本组成及使用规则;2.学习使用乐高机器人软件,编写简单的指令程序;3.学习基本的乐高机器人传感器的使用方法;4.培养学生的逻辑思维和问题解决能力;5.激发学生的创造力和团队合作精神。
二、教学重点1.乐高机器人的基本组成及使用规则;2.乐高机器人软件的使用方法;3.乐高机器人传感器的使用方法。
三、教学难点1.如何编写简单的指令程序;2.如何运用传感器实现特定功能。
四、教学方法1.情境教学法:通过实际操作和解决问题的场景,引导学生学习;2.合作学习法:鼓励学生分组合作,共同完成乐高机器人的编程任务。
五、教学过程步骤一:介绍乐高机器人的基本组成及使用规则(15分钟)1.展示乐高机器人的模型,介绍机器人的基本组成,如控制模块、电机、传感器等;2.介绍乐高机器人的使用规则,如正确组装和拆卸模型、正确连接电线等。
步骤二:学习乐高机器人软件的使用方法(30分钟)1.介绍乐高机器人软件的界面和基本功能;2.指导学生安装乐高机器人软件,并进行熟悉操作。
步骤三:编写简单的指令程序(40分钟)1.通过乐高机器人软件的图形化编程界面,引导学生学习如何编写简单的指令程序;2.设计几个简单的乐高机器人任务,让学生根据要求编写相应的指令程序,并进行实际操作。
步骤四:学习乐高机器人传感器的使用方法(30分钟)1.介绍乐高机器人的常见传感器,如触摸传感器、颜色传感器、超声波传感器等;2.讲解传感器的原理和使用方法;3.引导学生设计实际应用场景,运用传感器实现特定功能,并进行实际操作。
步骤五:团队合作项目(15分钟)1.将学生分组合作,每个小组设计一个乐高机器人项目;2.学生根据自己的兴趣和实际情况,选择合适的传感器和编写相应的指令程序;3.每个小组展示自己的成果,并进行展示和评价。
六、教学资源1.乐高机器人套装:包括乐高积木、控制模块、电机、传感器等;2.乐高机器人软件:用于编写指令程序。
乐高机器人入门班教案
乐高机器人入门班教案教案标题:乐高机器人入门班教学目标:1.学习乐高机器人的基本构建和控制方法;2.培养学生的逻辑思维和问题解决能力;3.提高学生的团队协作和沟通能力。
教学内容:1.乐高机器人的基础组成部分;2.使用乐高机器人编程软件控制机器人的方法;3.基本传感器的使用方法;4.学习如何编写简单的机器人程序。
教学步骤:第一课:乐高机器人概述1.介绍乐高机器人的基本组成部分:主控模块、电机、传感器;2.分发乐高机器人零件,让学生了解各个零件的功能和用途;3.演示如何组装一个简单的乐高机器人。
第二课:乐高机器人编程软件介绍1.介绍乐高机器人编程软件的基本界面和功能;2.演示如何使用编程软件控制机器人的运动;3.学生跟随教师的指导,编写一个简单的机器人程序。
第三课:学习乐高机器人传感器的使用方法1.介绍常见的乐高机器人传感器,如触摸传感器、颜色传感器、超声波传感器等;2.演示如何连接和使用传感器;3.学生尝试使用传感器,编写相应的机器人程序。
第四课:团队合作项目1.将学生分成小组,每个小组组装一个乐高机器人;2.每个小组设计一个机器人项目,如迷宫赛车、避障机器人等;3.学生使用乐高机器人编程软件,编写相应的程序,实现机器人的功能。
教学资源:1.乐高机器人套件;2.乐高机器人编程软件;3.乐高机器人教材和教学视频。
教学评估:1.学生的课堂参与度和表现;2.学生编写的机器人程序的正确性和创意性;3.学生在团队项目中的表现和合作能力。
教学延伸:1.组织乐高机器人竞赛,让学生展示他们设计和编程的机器人;2.鼓励学生独立创作机器人项目,并展示给其他同学和家长;3.组织乐高机器人分享会,让学生分享他们的经验和心得体会。
教学反思:乐高机器人入门班教学目标明确,教学内容丰富多样,能够培养学生的逻辑思维和问题解决能力,同时提高团队协作和沟通能力。
通过乐高机器人编程软件的学习和实践,学生可以切身体验科技创新的乐趣和挑战。
幼儿园乐高机器人教育课程方案
幼儿园乐高机器人教育课程方案一、课程概述乐高机器人是一种专门为儿童设计的机器人教育玩具,它能够帮助儿童学习科学、技术、工程和数学(STEM)知识。
本课程旨在通过使用乐高机器人,让幼儿深入了解STEM知识,同时锻炼他们的创造力、想象力、解决问题的能力以及合作精神。
二、目标群体本课程适合3-6岁的幼儿园学生。
三、教育目标1. 增强幼儿对科技的兴趣和认知。
2. 提高幼儿的创造力和想象力。
3. 培养幼儿解决问题的能力。
4. 增强幼儿的合作精神和团队意识。
5. 通过乐趣式学习促进幼儿全面发展。
四、教学内容1. 机器人基础知识:介绍机器人定义及其构成要素,让孩子了解机器人是如何完成任务的。
2. 乐高编程软件操作:使用简单易懂的乐高编程软件进行编程操作,让孩子了解算法的基础知识。
3. 机器人构建:引导孩子使用乐高积木,搭建出各种形状的机器人,让孩子动手实践,培养其空间想象能力。
4. 机器人控制:教授孩子如何使用遥控器对机器人进行控制,让孩子学习如何通过手动操作来完成任务。
5. 任务设计:设计不同的任务场景,并引导孩子使用机器人设备完成任务,让孩子学会如何创新思考和解决问题。
五、教学方法1. 游戏式教学:在乐趣中学习。
采用游戏化教学模式,让幼儿在玩耍中学习知识。
2. 呈现式教学:采用图形化编程方式呈现编程内容,使幼儿更容易理解和接受。
3. 实践式教学:引导幼儿动手实践搭建机器人、设计任务等活动,增强其空间想象能力和解决问题的能力。
4. 合作式教学:通过小组合作方式进行活动,培养幼儿团队意识和合作精神。
六、课程具体实施方案1. 课程形式:每周一次,每次1.5小时,共16周。
2. 课程内容:第1-2周:机器人基础知识第3-4周:乐高编程软件操作第5-6周:机器人构建第7-8周:机器人控制第9-10周:任务设计第11-12周:任务实践第13-14周:综合运用第15-16周:总结评价和展示活动。
七、教学设备和教材1. 教学设备:(1)乐高积木;(2)乐高编程软件;(3)乐高机器人组件;(4)遥控器。
02乐高机器人入门班教案
02乐高机器人入门班教案教案标题:乐高机器人入门班教案目标:1.了解乐高机器人的基本组成和功能。
2.掌握基本的乐高机器人编程技巧。
3.培养学生的创造力和解决问题的能力。
教学准备:1.乐高机器人套装(包括积木、传感器、电机等)。
2.电脑或平板电脑,并安装好乐高机器人编程软件。
3.乐高机器人编程教材和乐高机器人编程挑战题。
教学步骤:1.引入(10分钟)将乐高机器人展示给学生,引起学生的兴趣,并提问学生对乐高机器人的了解和猜测。
介绍乐高机器人的基本组成和功能。
2.实践操作(40分钟)将学生分成小组,每个小组分配乐高机器人套装和一台电脑或平板电脑。
指导学生按照教材中的步骤,将乐高机器人组装起来,并连接到电脑上。
学生们可以尝试不同的组装方式和功能,以培养他们的创造力和解决问题的能力。
3.编程学习(40分钟)介绍乐高机器人编程软件的基本功能和界面。
指导学生完成基本的编程任务,例如控制机器人前进、转向,检测传感器等。
通过编程学习,学生将学会如何通过编写代码来控制乐高机器人的动作。
4.挑战任务(20分钟)给学生一些乐高机器人编程挑战题,例如设计一个能够完成迷宫赛道的机器人,或是设计一个能够避开障碍物的机器人等。
鼓励学生们思考和尝试不同的解决方案,并分享他们的设计和思路。
5.总结和展示(10分钟)请学生分享他们在编程挑战中的设计和思路。
总结本节课学习到的知识和技能,并鼓励学生们继续探索乐高机器人的可能性。
教学延伸:1.可以组织学生参加乐高机器人编程比赛,激发学生的竞争和创造力。
2.引导学生独立探索乐高机器人编程的更多功能和应用,例如控制多个机器人的联动、编写复杂的算法等。
教学评估:1.观察学生在实践操作中的参与度和动手能力。
2.评估学生在编程学习中的理解能力和编程技巧。
3.评估学生在挑战任务中的问题解决能力和创造力。
教学反思:在这节课中,学生通过自己动手组装和编程乐高机器人,培养了他们的创造力和解决问题的能力。
同时,通过挑战任务的设计,激发了学生的学习兴趣和参与度。
乐高机器人幼儿园教案
乐高机器人幼儿园教案一、教学目标1.了解乐高机器人的基础知识和功能。
2.通过乐高机器人编程和搭建完成简单的运动操作。
3.提高幼儿动手动脑的能力和逻辑思维能力。
4.培养幼儿的合作精神和团队协作能力。
5.激发幼儿的科技兴趣和创新意识。
二、教学内容1. 什么是乐高机器人?乐高机器人是一种可编程并可拼接的机器人玩具,它能让孩子们通过自己的动手拼装和编程实现自己的想法。
它的核心部件是控制器和各种电机和传感器,通过编程控制各个部件的动作,实现机器人的各种功能,比如行走、旋转、拍打、显示等。
2. 乐高机器人的组装让孩子们手动拼接乐高机器人,并通过模型说明书上的步骤逐步拼装乐高机器人的控制器、电机、传感器等组件,了解各个组件的功能和使用方式。
3. 乐高机器人的编程在完成乐高机器人组装之后,让孩子们学习如何编程乐高机器人。
通过图形化编程工具和简单的编程块,孩子们可以实现对乐高机器人各部件的编程控制,比如向前走、向后走、转弯等。
4. 操作练习让孩子们通过编程实现控制乐高机器人移动和完成任务,比如:•将机器人朝向目标点并前进。
•控制机器人以一定速度绕圈移动。
•让机器人完成扫地、抓物等任务。
5. 团队合作将孩子们分成小组,让他们互相合作,共同完成任务。
在此过程中,帮助他们学习如何合作、如何交流、如何分工与合作。
三、教学步骤及方法1. 教学前期准备•确定教学内容和教学目标,准备好教案和教材。
•确定教学设备和材料,包括乐高机器人、电源、控制器、编程软件、编程块等。
•对教师进行必要的培训,熟练掌握教学内容和方法。
2. 乐高机器人组装•将孩子们分成小组,每个小组会分配一个乐高机器人。
•依照模型说明书上的步骤,逐步拼装乐高机器人的控制器、电机、传感器等组成部分。
•让孩子们了解每个组件的名称和功能。
3. 乐高机器人编程•引导孩子们打开编程软件,介绍编程块的基本功能和用法。
•通过图形化编程工具,让孩子们学习如何编程乐高机器人。
•针对不同的任务,逐步加深编程难度,让孩子们能够灵活控制机器人。
乐高教师教案模板(共7篇)
乐高教师教案模板(共7篇)第1篇:乐高机器人教案认识乐高蓝牙机器人系统____NXT参加教师活动目的:1、认识NXT主要配件,并将其与RCX核心配件作比较,学习和掌握新型乐高机器人;2、搭建蓝牙机器人;3、知道NXT控制器各按钮的作用,初步学会在NXT是编写简单程序,理解传感器的功能活动过程:一、乐高机器人—— MINDSTORMS NXT与RCX的比较1、处理器由8位升到32位丹麦乐高(LEGO)将于2021年9月上旬推出乐高公司和美国麻省理工学院共同开发的机器人组件新款“教育用LEGO Mindstorms NXT”。
Mindstorms是将配备微处理器的LEGO公司的塑料积木组装起来,通过个人电脑制作的程序来控制的机器人。
此前的RCX的微处理器为8位,而NXT配备32位处理器等,提高了性能。
表格1列出RCX和NXT的比较。
图1:安装4个传感器和3个伺服马达的LEGO NXT图4:LEGO NXT系统目前提供的4种传感器全家福5、改进了编程软件 NXT程序用软件“ROBOLAB ver.2.9”,跟ROBOLAB原来的版本一样,是基于NI LabVIEW开发的。
该软件不仅可以制作NXT用的程序,也可以完成RCX用的程序。
此前要操作接近400个图标进行编程,这次减少为约40个,从而使得编程更为简单。
OS为“Windows2000”以上和“Mac OS X”。
图5:乐高网站给出的ROBOLAB 2.9的样图,跟以前版本相比,变化较大二、快速认识NXT1、按钮NXT正面有四个按钮,它们分别是开关、运行;导航和返回。
2、NXT显示器上各图标的意义最上一行,相当于状态栏,从左到右依次表示了:蓝牙、USB、NXT控制器名、运行状态、电池电量以及声音音量的情况。
状态栏的下面是六个主控操作面板,相当于主菜单,它们依次是:“My Files 我的文件”、“Try me测试”、“Settings设置”、“Bluetooth蓝牙”、“View 查看”、“NXT Program NXT程序”。
乐高机器人教案
乐高机器人教案
乐高机器人教案
一、教学目标:
1.使学生了解乐高机器人的基本组成和工作原理。
2.培养学生动手能力和创新思维。
3.让学生学会使用乐高机器人编程。
二、教学内容:
1.乐高机器人的基本组成部分和用途。
2.乐高机器人的基本编程知识。
三、教学过程:
一、乐高机器人的基本组成部分和用途:
1.介绍乐高机器人的基本组成部分,如控制器、传感器、电机等。
2.讲解乐高机器人的用途,如模拟真实机器人动作、探索科学原理等。
二、乐高机器人的基本编程知识:
1.讲解乐高机器人编程的基本概念,如指令、循环、条件等。
2.使用乐高机器人编程软件进行操作,了解基本编程界面和编程步骤。
3.引导学生进行简单的乐高机器人编程实践,如让机器人按照指定路径行走、避开障碍物等。
四、教学评价:
1.通过观察学生的互动和操作,评价学生对乐高机器人的理解和掌握程度。
2.评价学生的创新思维和解决问题的能力。
五、教学资源:
1.乐高机器人教具。
2.乐高机器人编程软件。
六、教学延伸:
1.引导学生设计自己的乐高机器人作品,并进行编程实践。
2.组织乐高机器人编程比赛,让学生展示他们的作品和编程能力。
03乐高机器人入门2班教案
03乐高机器人入门2班教案教案名称:乐高机器人入门2班教学目标:1.学生理解乐高机器人的基本原理和组成部分;2.学生掌握乐高机器人编程的基本操作方法;3.学生能够利用乐高机器人完成简单的编程任务;4.学生培养创造力和解决问题的能力。
教学重点:1.乐高机器人的基本原理和组成部分;2.乐高机器人编程的基本操作方法。
教学难点:1.学生能够利用乐高机器人完成简单的编程任务;2.学生培养创造力和解决问题的能力。
教学准备:1.乐高机器人套装;2.编程软件;3.教学投影仪。
教学过程:第一节课:乐高机器人基本原理1.利用教学投影仪展示乐高机器人的基本组成部分,包括主控模块、传感器和执行模块。
解释它们的作用和重要性。
2.让学生分组进行小组讨论,归纳总结乐高机器人的组成部分并向全班进行汇报。
3.老师演示如何组装乐高机器人,并分发乐高机器人套装让学生进行实际操作。
学生按照指示进行组装,并互相交流沟通,解决可能出现的问题。
第二节课:乐高机器人编程基础1.介绍乐高机器人编程软件的界面和基本功能。
解释编程语言的作用和意义。
2.示范如何编程乐高机器人完成简单的任务,例如行走和转弯。
让学生进行实际操作,并在编程过程中出现问题时进行解答和指导。
3.学生自主编程完成乐高机器人行走和转弯的任务,并在小组内进行演示和分享。
鼓励学生互相交流和学习。
第三节课:乐高机器人编程进阶1.引导学生思考更复杂的乐高机器人编程任务,例如根据传感器的反馈来调整机器人的行动。
让学生展示他们对乐高机器人进行编程的创意和创造力。
2.学生进行小组合作,分析和解决乐高机器人编程任务中可能遇到的问题。
让学生独立思考和提出解决方案。
3.学生进行自主编程并实现他们的设计,最后在全班进行演示和交流。
第四节课:乐高机器人编程实践1.提出一个实际问题或挑战,要求学生合作利用乐高机器人完成任务。
例如,利用机器人设计和构建一个能够自动清扫教室的装置。
2.学生进行小组合作,分工合作完成任务。
乐高机器人教案完整版
乐高机器人教案完整版一、引言乐高机器人教案是指以乐高机器人教育为基础,设计的一套教学计划,旨在帮助学生通过搭建和编程乐高机器人的过程,培养他们的创造力、问题解决能力以及团队合作精神。
本文将介绍一份完整版的乐高机器人教案,具体包括教学目标、教学内容、教学方法以及评估方式等。
二、教学目标1. 培养学生的科学思维:通过乐高机器人教学,激发学生对科学和技术的兴趣,培养他们的科学思维能力,包括观察、分析、推理和实验能力。
2. 提高学生的创造力和创新精神:通过乐高机器人的搭建和编程过程,培养学生的创造力,让他们能够从自己的想法中设计出独特的机器人,并通过不断改进和创新提升机器人的性能。
3. 培养学生的团队合作意识:乐高机器人教学强调团队合作,学生需要分工合作,共同解决问题,培养他们的团队合作精神和沟通能力。
4. 发展学生的解决问题能力:乐高机器人教学通过让学生面临各种挑战和问题,培养他们的解决问题的能力,包括分析问题、制定方案和实施方案的能力。
三、教学内容1. 乐高机器人基础知识介绍:通过简要介绍乐高机器人的组成部分和主要功能,让学生了解乐高机器人的基础知识。
2. 机器人搭建:学生根据给定的图纸和乐高积木,按照指导进行机器人的搭建,培养他们的空间想象和动手操作能力。
3. 机器人编程:学生使用乐高机器人编程软件,学习基本的编程语言和编程思维,将机器人与电脑连接,并编写简单的程序来控制机器人的动作。
4. 机器人应用拓展:学生通过设计和改进机器人的结构和功能,将乐高机器人应用到不同的领域,如环境清洁、自动化控制等,培养他们的创新能力。
四、教学方法1. 探究式学习:开展实践探究活动,让学生亲自动手搭建和编程乐高机器人,通过实际操作来发现和解决问题。
2. 合作学习:组织学生进行小组合作,分工合作完成机器人的搭建和编程任务,培养他们的团队合作精神。
3. 项目驱动学习:提供真实的问题场景,让学生根据需要设计和改进乐高机器人,在解决问题的过程中提高他们的解决问题能力。
乐高机器人教案
乐高机器人教案教案:课时目标:1.了解乐高机器人的基本原理和组装方法;2.学习使用乐高编程软件进行编程操作;3.掌握基本的乐高机器人编程技巧;4.培养创造性思维和团队合作精神。
教学过程:一、导入1.引入乐高机器人的概念,让学生展示对乐高的认识和理解。
2.激发学生学习乐高机器人的兴趣,介绍乐高机器人的应用领域。
二、讲解原理1.介绍乐高机器人的组装方式和构件功能,引导学生进行实际操作。
2.讲解乐高机器人的传感器和执行器的作用及使用方法。
三、乐高编程1.介绍乐高编程软件的界面和基本操作方法。
2.引导学生进行乐高机器人的编程实践,如编写控制机器人前进、转弯等基本动作的程序。
四、编程挑战1.设置编程挑战任务,如穿越障碍物、完成赛道等,要求学生利用所学的编程技巧设计和实现程序。
2.鼓励学生进行创新思考,提供多个挑战关卡,让学生逐步提高编程能力和解决问题的能力。
五、团队合作1.组织学生分组,进行团队合作,共同完成编程挑战任务。
2.培养学生合作、沟通和协调能力,鼓励他们相互交流思路和经验。
六、展示与总结1.要求每个小组展示他们的编程作品,并分享编程中的心得和体会。
2.对学生的表现进行评价和总结,强调乐高机器人编程的重要性和应用前景。
七、课后拓展1.鼓励学生自主探索乐高机器人的更多功能和应用。
2.推荐相关的乐高编程教程和参考资料,拓宽学生的知识和技能。
这样设计的教案可以帮助学生系统地学习乐高机器人的原理和编程方法,培养他们的创造性思维和团队合作精神。
同时,通过编程挑战和团队合作的方式,激发学生的学习兴趣和动力,提高他们的实际操作能力和问题解决能力。
幼儿园乐高机器人教育教案
幼儿园乐高机器人教育教案一、教学主题:幼儿园乐高机器人教育二、教学目标:1. 了解乐高机器人的基本知识和原理。
2. 学会使用乐高机器人编程软件。
3. 能够制作简单的乐高机器人。
4. 能够使用编程软件对乐高机器人进行编程操作。
5. 培养幼儿的动手能力和创新思维。
三、教学内容:1. 介绍乐高机器人的基本知识和原理。
2. 学习乐高机器人编程软件的使用方法。
3. 制作简单的乐高机器人。
4. 使用编程软件对乐高机器人进行编程操作。
四、教学步骤:1. 知识导入1.1. 引入乐高机器人的概念和基本部件,向幼儿讲解乐高机器人的原理和作用。
1.2. 展示乐高机器人的实物和制作过程,引导幼儿对乐高机器人的兴趣,并向幼儿说明乐高机器人能完成功能的原理。
2. 学习乐高机器人编程软件的使用方法2.1. 展示乐高机器人编程软件并介绍软件的基本界面和功能区域。
2.2. 对软件的操作进行讲解,演示如何将动作添加到块中,并将其拖入程序区域以控制机器人。
3. 制作简单的乐高机器人3.1. 分发乐高机器人部件和说明书,并指导幼儿根据说明书一步步地搭建乐高机器人。
3.2. 引导幼儿运用想象力利用搭建好的部件进行自由组合,创造出自己的独特机器人。
4. 使用编程软件对乐高机器人进行编程操作4.1. 引导幼儿将机器人与电脑相连,并打开乐高机器人编程软件。
4.2. 通过选择要改变的动作和参数,帮助幼儿编写机器人的程序代码。
4.3. 指导幼儿进行编程实验,检验机器人的运动与编程代码是否一致。
五、教学方法:1. 演示法2. 讲解法3. 实践法六、教学评价:1. 学生问答环节2. 组织幼儿进行讨论和展示自己的乐高机器人创作成果。
七、教学过程中的心得体会:乐高机器人教育是培养幼儿动手能力和创新思维的有趣教材,也是一种基于STEM的综合性学科。
在教学过程中,要注意兼顾教育和娱乐,开拓幼儿的思维能力,同时也要保证幼儿的安全。
因此,在教学过程中,要引导幼儿理性操作,安全使用乐高机器人的零件,并按照教学步骤一步步进行,培养幼儿的动手能力和创新思维。
乐高机器人教案模板
---一、课程基本信息课程名称:乐高机器人编程与设计适用年级:小学高年级至初中课时安排:2课时教学目标:1. 了解乐高机器人的基本组成及使用规则。
2. 学习使用乐高机器人软件,编写简单的指令程序。
3. 学习基本的乐高机器人传感器的使用方法。
4. 培养学生的创新思维、团队合作和解决问题的能力。
二、教学准备材料准备:1. 乐高机器人套装(包括积木、电机、传感器等)。
2. 电脑及配套软件(如LEGO MINDSTORMS EV3软件)。
3. 相关辅助工具(如螺丝刀、电池等)。
教学环境:1. 教室环境整洁,桌椅摆放整齐。
2. 提供足够的空间供学生进行操作和展示。
三、教学流程第一课时1. 导入(5分钟)通过视频或图片展示乐高机器人的应用场景,激发学生的兴趣。
提问:你们对乐高机器人有什么了解?你们想了解乐高机器人吗?2. 乐高机器人基础知识(10分钟)介绍乐高机器人的基本组成,包括积木、电机、传感器等。
解释各个组件的功能和作用。
3. 搭建机器人(20分钟)分组进行,每组学生根据所学知识,利用乐高积木搭建一个简单的机器人。
指导学生如何正确使用工具,确保搭建过程安全。
4. 软件操作(10分钟)引导学生使用LEGO MINDSTORMS EV3软件进行编程。
介绍软件的基本操作和编程方法。
5. 总结(5分钟)回顾本节课所学内容,强调乐高机器人的基本组成和编程方法。
鼓励学生在课后继续探索和学习。
第二课时1. 复习(5分钟)回顾上节课所学内容,检查学生对乐高机器人基础知识的掌握情况。
2. 编程实践(30分钟)学生根据所学知识,利用LEGO MINDSTORMS EV3软件编写程序,控制机器人完成特定任务。
例如:让机器人按照预设路径移动、避开障碍物、搬运物品等。
3. 展示与交流(10分钟)学生分组展示自己的机器人作品和编程成果。
各组之间进行交流和讨论,分享学习心得。
4. 总结(5分钟)回顾本节课所学内容,强调编程实践的重要性。
幼儿园乐高机器人教案
幼儿园乐高机器人教案一、教学目标:1.了解乐高机器人的构造和原理,培养幼儿的创造力、动手能力和合作意识;2.学会拼装乐高机器人,并编写简单的程序让乐高机器人完成不同的动作;3.激发幼儿对科学技术的兴趣,培养幼儿的科学探究精神和实践能力。
二、教学准备:1.准备乐高机器人套装和电脑;2.提前下载好 Mindstorms教育版软件;3.在教室内准备好相关工具和材料,如螺丝刀、电池等。
三、教学流程:1.引入(5分钟)老师向幼儿展示乐高机器人,引导幼儿回忆和总结在生活中能够用到的机器人。
2.介绍乐高机器人(10分钟)老师简单介绍乐高机器人包括其构造和原理,并且配合乐高图片让幼儿根据图纸拼装构建基础模型。
3.操作乐高机器人(20分钟)第一步,老师向幼儿简单介绍编程,并示范使用 Mindstorms 软件新建工程的过程介绍数据传输。
注:Mindstorms 软件功能强大,可为学生提供乐高机器人的编程控制面板。
它包括编程模块、传感器和动画等,方便学生使用乐高机器人进行编程。
第二步,给幼儿一些编程小任务,比如:让机器人向前走五步、左转右转、玩转灯光等。
通过这个任务,幼儿能够了解乐高机器人编程的过程,体会编程对机器人控制的重要性;第三步,让幼儿分组,每组选择一种模型进行编程控制。
鼓励幼儿思考:如何让机器人爬坡、穿过障碍物等。
为了培养幼儿的合作意识和创造力,可以让孩子们一起动手尝试解决问题。
四、提高(10分钟)老师可以向幼儿展示更高级的机器人,同时鼓励大家对乐高机器人进行讨论和分享,以及探索新的编程能力。
五、总结(5分钟)老师引导幼儿对本次活动进行总结,回顾学习的内容,以及感悟到的知识积累。
四、教学重点和难点1.学生在线操作机器人,做到异步性教学;2.培养幼儿观察能力和动手能力,提高幼儿的专注力,激发幼儿的学习兴趣。
难点:引导幼儿对乐高机器人进行实际操作,能够体验到编程和机器人遥控器的掌控,接触到科技探索和创新的世界。
乐高机器人教案
乐高机器人教案一、引言乐高机器人教案旨在通过引入乐高机器人教育项目,培养学生的逻辑思维、创新意识和团队协作能力。
本教案将引导学生从简单的机械原理到编程技能的学习,通过乐趣与挑战相结合的方式,激发学生对科学、技术、工程和数学领域的兴趣。
二、教学目标1. 学习乐高机器人的组装和基本操作方法;2. 培养学生逻辑思考和解决问题的能力;3. 促进学生的团队协作和沟通技巧;4. 引导学生在编程过程中体验创新和想象力;5. 培养学生对科学、技术、工程和数学的兴趣。
三、教学内容1. 乐高机器人的简介- 介绍乐高机器人的基本组成部分和组装方法;- 展示乐高机器人在不同领域的应用案例。
2. 乐高机器人的基本操作- 演示乐高机器人的遥控操作;- 指导学生进行简单动作控制的实践。
3. 乐高机器人的编程- 学习乐高机器人编程软件的基本界面和功能;- 引导学生通过编程实现乐高机器人的移动和动作控制。
4. 团队合作项目- 将学生分组,每个小组设计一个乐高机器人项目;- 学生通过团队合作,完成机器人设计、编程和测试。
五、教学方法1. 演示法:通过演示乐高机器人的组装、操作和编程流程,激发学生学习的兴趣和动力。
2. 实践法:为学生提供乐高机器人组装和编程的实践机会,让学生在实际操作中掌握技能和理解原理。
3. 合作学习:通过小组合作,培养学生的团队协作和沟通能力,实现知识的共享和互补。
六、教学评估1. 观察学生的学习动态,包括参与度、合作表现和实践操作的成果;2. 设计乐高机器人相关问题的测验,测试学生的知识掌握程度;3. 对团队合作项目的设计和成果进行评估,考察学生的创新思维和团队协作能力。
七、教学扩展1. 组织学生参加乐高机器人竞赛,锻炼学生的竞争意识和解决实际问题的能力;2. 引导学生拓展乐高机器人的应用领域,如智能交通、环境保护等;3. 鼓励学生学习其他编程语言和机器人技术,拓宽技能和知识的广度。
八、总结通过乐高机器人教育项目的引入,学生将在学习中培养逻辑思维、创新意识和团队合作能力。
幼儿园乐高机器人教学教案
幼儿园乐高机器人教学教案教学主题:幼儿园乐高机器人教学教学目标:1. 了解乐高机器人的基本组成部分和使用方法;2. 培养幼儿对科技和机器人的兴趣和好奇心;3. 培养幼儿的动手能力和团队合作精神。
教学内容:1. 乐高机器人的基本组成部分和使用方法;2. 将乐高机器人组装成简单的机器人模型;3. 通过有趣的任务游戏,掌握基本的编程思想。
教学方法:1. 教师讲解和示范:教师先向学生展示乐高机器人的基本组成部分和使用方法,然后演示如何组装机器人模型,并带领学生一起完成组装。
2. 学生练习和合作:学生按照教师的示范进行操作,如果有遇到问题,可与同伴、教师交流,互相帮助。
在完成基本的机器人模型组装后,学生可以组成小组,一起完成基于任务的游戏,提高团队合作和编程能力。
3. 游戏趣味教学:在教学过程中,教师可以通过趣味游戏的方式,如小车比赛、寻宝等,让学生更加深入了解乐高机器人,也能够提升学生的兴趣和好奇心。
教学过程:1. 教师讲解乐高机器人的基本组成部分和使用方法,如乐高积木、电机、传感器等。
2. 老师示范如何组装机器人模型,再让学生自己组装,学生如果出现问题可以向老师或同伴寻求帮助。
3. 学生小组合作,按照给定的任务游戏进行编程,比如小车比赛、寻宝等。
4. 教师根据学生完成的情况,及时给予鼓励和指导,并让学生分享彼此的学习成果。
教学效果及评估方式:1. 通过学生之间的互动及教师的指导,学生能够熟练掌握乐高机器人的基本组成部分和使用方法,能够完成基本的机器人模型组装。
2. 学生能够合作完成基于任务的游戏,提高团队合作和编程能力。
3. 学生对机器人和科技产生兴趣,能够主动探究、研究。
评估方式:1. 考察学生乐高机器人的基本组成部分和使用方法的理解程度。
2. 考察学生团队合作和编程能力的提升情况,以及对任务游戏的完成情况。
3. 通过学生的表现和反馈,了解教学效果及学生学习的兴趣和动力。
教学反思:1. 在教学之前,应该根据学生的年龄和能力制定相应的教学计划,确保教学内容的合理性和可行性。
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乐高机器人教案文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]乐高机器人—齿轮篇教案在机器人的设计中,机械结构是完善系统的一个重要因素。
要认识各种各样的传动机构,了解其工作原理及其优缺点,什么时候用哪种传动系统最有效等,从而设计出出色的机器人系统。
简介齿轮是机器中很重要的部件,它几乎是机器的象征。
探索齿轮的一种非常有用的特性:将一种力魔法般的转换成另外一种力。
介绍一些新的概念——速度、力、扭矩、摩擦力;还有一些简单的机械理论基础。
认识齿轮和简单杠杆之间的相似点。
齿数的计算一般用中至少需要两个齿轮,如图所示,为两个普通的乐高齿轮:左边是8齿齿轮,右边是24齿齿轮。
齿轮的最重要属性就是它的齿数。
齿轮是根据齿数分类的:它的英文缩写就代表它的名字,例如24齿的齿轮可以表示为24t 。
图一个8齿和24齿的齿轮例子中使用了8齿和24齿的两个齿轮,分别固定在一根轴上。
两轴与一带孔梁相配合,两孔间距两个乐高单位(一个乐高单位就相当于相邻两孔间距),现在一手拿住梁,另一手轻轻地转动其中一根轴,注意到的第一个特性:当转动其中一根轴时,另一轴也同时转动,因此,齿轮的基本属性就是可以将运动从一根轴传到其它轴上。
第二个特点是你不需要用很大的力去转动它们,因为齿轮间配合相当紧凑,摩擦力很小,这也是乐高工艺系统大特性之一:部件之间配合精度高。
第三个特点是两根轴反向转动:一个顺时针,一个逆时针。
第四个特点:也是最重要的特性,就是两根轴的旋转速度不同。
当转动8齿齿轮时,24齿齿轮转动得很慢;而24齿的齿轮转动时,8齿齿轮转动得很快。
加速和减速传动先转动大齿轮(24齿),它的每一个齿都与8齿的两个齿啮合的很好。
当转动24齿,每一次在齿轮的接触面一个新齿取代前一个齿时,8齿也刚好转过一个齿,因此,大齿轮转过8个齿(24齿的齿轮)就可以让小齿轮转过一圈(360度)。
当大齿轮再转过8个齿时,小齿轮又转了一圈。
在你转动24齿齿轮的最后8个齿时,8齿齿轮转过第三圈。
这也是两轴产生不同速度的原因:24齿齿轮转动一圈,8齿齿轮转动了三圈!我们用两个齿轮齿数之比来表示两者的关系:24比8。
经过简化,得到3:1。
从数字来看,24齿齿轮1转就相当与8齿齿轮的3转。
由此,我们得到一种加速的方法(从技术角度来将应称为角速度,而不是速度)。
这时候你可能会想到在竞速小车上使用巨大的传动比。
遗憾的是,在力学中有得必有失,获得了速度,同时就减少了扭矩,简单的说,就是在力量上的损失会转化为速度——速度越快,扭矩就越小。
比率也相同:如果获得了三倍的角速度,你的扭矩会减小到原来的1/3。
齿轮有一个有趣的特性:扭矩和速度的转换是对称的,你可以将扭矩转换成速度,反之亦然。
当系统增加速度而减小扭矩时,我们称为加速,反之我们称为减速。
什么时候应当加速或减速传动,经验会告诉你。
总的来说,减速传动用的比加速传动要多,因为马达会产生很高的速度,但扭矩很小。
在多数时候,常减小速度来提高扭矩,让小车能爬上斜坡,或者让机器人的手臂举起物体。
在你不需要大扭矩时,可以减小速度来精确定位。
力学中能量转换是有损耗的。
在上面的例子中,它的损耗是由摩擦力引起的,尽管摩擦力是无法避免的,但我们应尽量减小摩擦力,因为摩擦力在转换过程中会抵消一部分扭矩。
齿轮传动机构最大的乐高齿轮是40齿的,而最小的是8齿的。
这样,使用两个齿轮传动时,最大可以得到1:5的传动比。
(如图图 1:5传动比如果还想得到更高的传动比,应该使用多级变速系统(加速或减速),我们称它为齿轮传动链,如图。
在这个装置中,第一级传动比为3:1,第二级传动比为3:1,这样,总的传动比就为9:1。
图 9:1的传动比齿轮传动链可能会产生让你难以置信的能量,因为它能将扭矩转化为角速度,两个1:5的传动比产生1:25的传动比,3个1:5的传动比产生1:125的传动比。
但必须小心使用,因为乐高组件可能因为机器人不能产生某种动作而损坏。
换句话说,如果某一样组件卡住了,乐高马达的速度乘上125产生的速度足以扭曲梁,扭断轴或者打破齿轮的齿。
注意:记住,在多级减速过程中,每增加一级就会产生更大的摩擦力,因此,如果想得到最大的传动效率,应该尽可能地降低传动级来达到你所需的传动比。
涡轮在机器人套装中,你会发现另外一种奇怪的黑色齿轮,类似带有螺旋线的圆柱体。
它也是一种齿轮。
在图中,涡轮与常用的24齿齿轮啮合,通过搭建这个简单的装置,可以发现涡轮的很多特点。
用手试着去转动齿轮,你能轻易的转动与涡轮相连接的轴,但不能转动与24齿相连接的的轴。
因此涡轮的第一个重要的属性是:它能产生单向传动系统。
也就是说,你能用涡轮带动其它齿轮,但不能被其它齿轮带动,产生这个现象的原因又是摩擦力引起的。
这个属性可以用于特殊的用途。
图涡轮装置你可能也注意到了另外一种情况:两根轴是正交的,使用涡轮时,传动方向必然会改变。
现在再来回到齿轮:我们已经很熟悉如何计算普通齿轮的传动比。
你是否想知道涡轮所产生的传动比呢先做一个实验:搭建图中的装置,缓慢转动涡轮轴一圈,同时观察24齿齿轮。
可以观察到涡轮每转过一圈,24齿齿轮刚好转过一个齿,我们得到一个结论:涡轮是1齿齿轮,我们在装置中使用了一级传动就得到了24:1的传动比。
使用40齿的齿轮可以将传动比提高到40:1。
这个不对称的涡轮装置主要应用在减速和增加扭矩,这个特殊的装置的摩擦力极大以至无法被其它齿轮带动。
同样,这么大的摩擦力也会使它的效率大大降低,因为在这过程中会损耗许多扭矩。
这一特殊并不代表它不好。
在某些情况下,我们非常需要这种不对称的装置。
例如,我们设计的机器人用手臂提起物体。
如果使用标准齿轮产生25:1的传动比:当手臂提起物体并停止时会发生什么情况呢这个对称装置把物体的重量(势能)转变成扭矩,扭矩转变成角速度,马达就自行回转使得手臂回落下来。
在类似这种情况中,就可以使用涡轮来解决这一问题。
涡轮的自锁功能使马达不能回转。
由此当你希望带有负载的装置准确、稳定地定位时,或是想获得一个很高的减速传动比,涡轮会非常有用。
离合齿轮接下来,介绍另一个特殊组件:白色的24齿厚齿轮,在它的表面山上有奇怪的斑纹(如图),它的名字叫做离合齿轮,在接下来讨论它是如何工作的。
图离合齿轮实验很简单:将轴的一端插入离合齿轮,将另一端插入24齿齿轮用作旋钮。
用手让后者保持适当的位置,缓慢转动离合齿轮,尽管阻力很大,但还是转动了。
这就是它的作用:当扭矩大于额定值时,将产生打滑来保护结构。
离合齿轮通过限制传动系统中的力来保护马达、组件并解决某些困难的情况。
刻在上面的(Ncm代表牛顿厘米,扭矩的单位)表示这个齿轮可以传输大约的扭矩,超出这个范围,它内部的离合结构就开始打滑。
离合有什么用处呢我们知道,在减速传动中系统会产生很大的扭矩,出现意外时,这个力足以毁坏机构,离合齿轮可以避免这种情况的发生:将传输的力限制到某个值内。
还有一种情况:齿轮降速很小,且扭矩不足以毁坏乐高组件。
但如果机构卡住,马达停转,这种情况很麻烦,因为这时马达有电流流过,可能会造成马达永久损坏。
离合齿轮避免了这种损坏:当扭矩变大时,齿轮就脱离马达。
在某些情况下,离合齿轮甚至可以减少传感器的使用。
假设你搭建一个能够完成某些动作的动力装置,比如使某个子机构(手臂、控制杆、传动装置)处于两种状态:打开或关闭,向右或向左,啮合或脱离啮合,你需要打开马达一定时间,将机构从一种状态变到另一种状态。
但不幸的是,很难精确控制马达执行某个动作的时间(更坏的是,如果负载变化,时间也要随之改变),如果时间太短,系统就会产生中间状态,如果时间太长,马达就有可能损坏。
此时,你可以使用一个传感器来检查装置的状态是否达到;然而,如果你在传动链的某处使用一个离合齿轮,你可以大概设置一个时间,使你的马达转动到最大负载位置时,即使设置时间稍长,离合齿轮打滑,会保护你的机器人和马达。
现在,讨论最后一个问题:在传动链的哪个地方放入离合齿轮。
我们知道,离合齿轮有24齿且能传递5Ncm的最大扭矩,因此你可以应用学过的齿轮传动比计算方法。
如果你在40齿的齿轮前面放一个离合齿轮,传动比是40:24,大约是:1。
最大的扭矩是×5,即。
图中比较复杂的传动链中,传动比分别是3:5和1:3,则总传动比为5:1,那么最大扭矩是25Ncm;一个有25Ncm扭矩输出的系统能够产生的力是5Ncm所产生力的5倍,换句话说,它能提起一个5倍于它的重物重量。
图传动链中的离合齿轮从这些例子可以推断出与混合有离合齿轮的传动系统产生的最大的扭矩是由离合齿轮的最大的扭矩乘上它后面传动级的传动比。
当减速时,输出的扭矩越大,在传动链中离合齿轮离动力源就必须越近。
相反的,当你减小角速度时,不是得到扭矩而是想得到更精确的定位,你要把离合齿轮放在传动链的最后一级,这样会让最后的扭矩最小化。
搭建模型是一个很好的学习过程。
搭建一些简单的模型,试验离合齿轮在不同位置时的传动效果。
齿轮的配合乐高齿轮组件包含许多不同类型的齿轮,前面已介绍了8齿、24齿、40齿的齿轮,现在我们了解其它类型的齿轮,讨论如何根据它们的尺寸和形状来使用。
8齿、24齿、40齿的齿轮的半径分别为、、个乐高单位(从齿心到半齿的距离),当两者配合时,连接两齿轮轴的距离就等于它们半径之和,可以看到这三种齿轮之间配合的距离都是整数倍,这样可以配合得很好。
8齿与24齿齿轮的距离是2个乐高单位,8齿与40齿齿轮的距离是3个乐高单位,24齿与40齿齿轮的距离是4个乐高单位,这种配合很容易与标准栅格结构上的其它组件连接,因为每一层为两个乐高单位(图所示)。
图垂直齿轮配合另一个普通齿轮是16齿齿轮(如图,它的半径是1个乐高单位,两个这样的齿轮以两个乐高单位的距离可以配合地很好。
但与其它齿轮配合会有一点问题,因为它与其它齿轮的配合距离会产生半个乐高单位,不过有一种特殊的梁(1×1带孔梁,1×2带孔梁)可以解决这个问题(如图)。
标准栅格的使用非常灵活,可以用多种方式解决问题,而不需求助于特殊部件。
如图所示图对角线配合当我们使用一对16齿齿轮时,传动比是1:1。
对角速度或扭矩都不会有影响(除一小部分被转换摩擦力外),但在某些应用中的确需要使用一对16齿齿轮,例如,当你只需要把运动从一根轴传到另一根轴上时,这也是齿轮常用功能。
还有一种特殊的齿轮,可以把运动从一根轴传到与之垂直的轴上,这种齿轮称为斜齿轮。
齿轮家族中最普通的成员是12齿的斜齿轮,而且只有一种使用方式,如图。
它不能与我们前面讨论过的标准齿轮配合。
但是它有一个非常有用的功能——改变传动方向,战用空间很少。
还有一种与这种齿轮相同设计的20齿伞齿轮(如图)。
这两种斜齿轮的厚度是半个乐高单位,其它的都是1个乐高单位。