乐高创意机器人教程(中级上册10~16岁)变速箱
乐高创意机器人教程(中级下册10~16岁)旋转窗户
狗和人都是恒温动 物。人的身体表面有汗腺， 温度高时，人可以通过出 汗降温，从而保持恒定的 体温。而狗的身体表面没 有汗腺，它的汗腺长在舌 头上。温度高时，为了维 持正常体温，狗就只能伸 出舌头来散发全身的热量。
惰轮是不做功的齿轮，它有一定的储能作用， 对系统稳定有很大帮助。惰轮在机械中使用非常普 遍，有助于连接远处的轴。第 3 ຫໍສະໝຸດ 页拼装步骤第 4 页
思考与进步
我们完成了旋转窗户的制作。转动摇柄，仔细观察，摇柄转动一圈，窗户 能否完全打开？
同样摇动摇柄，怎样能够使窗户转动得更快些？为什么？ 齿轮传动的速度取决于传动比。改变传动比，就能改变传动速度。增
大主动轮或者减小从动轮，都可以增大传动比。 第 5 页
惰轮的应用
惰轮的应用非常广泛，在机械手表、电机传动 系统、发动机中都有体现。
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旋转窗户的制作
我们经常能见到旋转窗户，它是如何制作的呢？ 使用乐高零件，结合惰轮知识，制作一扇旋转窗户。思考惰轮在窗户开关 过程中的作用。
“头脑风暴”可编程机器人 乐高“头脑风暴”配备了一块“智能砖
头”（Intelligent Brick），可以用它为机器人 编辑各种指令。它将机器人玩具的玩法提升到 一个新高度。
第 1 课 旋 转 窗 户
主要内容 惰轮的概念及应用
知识探索
什么是惰轮？ 惰轮与普通齿轮有什么区别？ 惰轮有什么用处？
百达翡丽
百达翡丽是一家始 于 1839 年的瑞士著名钟 表品牌，是世界十大名表 之 首。 它 是 瑞 士 仅 存 的、 真正的独立制表商之一。 训练一名百达翡丽制表师 需要 10 年时间。
改进与创新
1. 将窗户的开合方式改造成百叶窗的开合方式。
乐高机器人最简单的拼法
乐高机器人最简单的拼法乐高机器人是一种创意教育玩具，它能够帮助孩子们学习基础的编程和机器人控制技能。
在乐高机器人的世界里，有许多不同的拼法可以让孩子们体验到乐趣和学习的乐趣。
下面介绍一种最简单的乐高机器人拼法。
我们需要准备一些乐高积木。
这些积木包括不同形状和尺寸的积木，如长方体、正方体、圆柱体等。
我们还需要一些连接件，如轮胎、齿轮等。
这些积木和连接件可以通过拼插的方式组合在一起，形成不同的机器人结构。
接下来，我们可以开始组装机器人的身体部分。
首先，将两个长方体积木并排放置，作为机器人的主体。
然后，在主体的上方和两侧分别放置两个正方体积木，作为机器人的头部和手臂。
在头部的正方体上方，可以再放置一个正方体积木，作为机器人的头顶。
接着，我们可以为机器人安装一对轮子，使其能够移动。
将两个轮子连接到主体的底部，确保它们可以自由旋转。
此外，还可以在轮子旁边的侧面安装一对小齿轮，以便后续添加电机时可以更好地控制机器人的移动。
现在，我们可以为机器人添加一些感应器，使其能够感知周围的环境。
常见的感应器包括触碰传感器和颜色传感器。
触碰传感器可以用来检测机器人是否碰到了障碍物，而颜色传感器可以用来识别不同颜色的物体。
将感应器连接到机器人的主体上，并确保它们能够准确地感知到周围的环境。
我们可以为机器人添加一些动作和功能。
可以通过添加电机和程序来控制机器人的运动和行为。
电机可以用来驱动轮子和其他机械部件的运动，而程序则可以用来控制机器人按照特定的指令执行相应的动作。
通过编写简单的程序，我们可以让机器人前进、后退、转向等各种动作。
通过以上的步骤，我们就成功地组装了一台最简单的乐高机器人。
这个机器人可以感知周围的环境，并按照我们的指令执行不同的动作。
通过探索和编程这个机器人，孩子们可以培养创造力、逻辑思维和解决问题的能力。
乐高机器人的拼法有很多种，每一种拼法都可以创造出不同的机器人形态和功能。
孩子们可以根据自己的兴趣和想象力，自由组合乐高积木，创造出属于自己的独特机器人。
乐高创意机器人教程(中级下册10~16岁)EV3智能机器人
的最大特点是无须使用计算机就可进行编
配备了一块“智能砖头”，可以用它来对机器人编辑各种指令。
电子积木
电子积木是由电
教授王文渭总结几十年的电子教学经验，根据少儿学生的知识特点设计的专利产品。
该产品是将导线、灯泡、二极管、三极管、电阻、电容、普通开关、振动开关、温控开关、无线发射器、电表、电机、喇叭、集成块等电子元器件固定在塑料片上，用独特的子母扣做成独立可拼装的配件，学生可以在产品配置的安装底板上像拼积木一样拼。
乐高创意机器人教程(中级下册10~16岁)测距小车
多级传动具有同轴齿轮。
同轴上，上一级的从动轮与下一级的主动轮转速一样，因此相邻两级的齿轮传动比是累积的。
惰轮传动与多级传动都属于多齿轮传动，但它们具有本质区别，最重要的在于多级传动具有同轴齿轮，而惰轮传动没有。
卫星地图
卫星地图是卫星拍摄的真实的地理面貌，所以卫星地图可用来检测地面的信息，以便人们了解地理位置、地形等。
这些信息可以应用于城乡规划。
通过卫星地图的GPS导航系统，可以告诉人们现在身处何方，将前往的地方怎么走等信息。
如果是实时监测的卫星地图，可以用于军事指挥部署、抗灾救灾部署、监控火灾及各类自然灾害，还可以应用于警察追捕通缉犯等。
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第 页。
乐高创意机器人教程(中级下册10~16岁)惯性车
主要内容惯性与飞轮机构知识探索什么是惯性？什么是飞轮机构？飞轮机构与惯性有什么关系？惯性物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质称为惯性。
惯性是物体的一种固有属性，表现为物体对其运动状态变化的一种阻抗程度。
质量是对物体惯性大小的量度。
发条玩具发条玩具是以发条为动力装置的机动玩具的总称。
在18世纪，欧洲的一些钟表制造商把钟表设计成各种形象，并使机芯带动某些附件，使钟表除了走时外，还可以做出一些有趣的动作。
例如，猫头鹰挂钟上的“猫头鹰”眼睛能不断睁、闭，并定时发出鸣叫声。
第6课惯 性 车飞轮机构飞轮机构类似于发条机构，其作用如同一个能量储存器。
通过转动飞轮来给装置充能。
当放开装置以后，飞轮释放能量，从而带动装置运动。
飞轮与惯性飞轮又叫惯性轮，即在一个轮轴上加装较重的轮（或在普通轮上加载重物），当轮转动起来之后，因质量较大，转动惯量大，转动不易停止，可以驱动车辆持续前进一段时间。
银河系银河系古称银河、天河、星河、天汉、银汉等，是太阳系所在的星系，属于棒旋星系。
银河系包括1000亿~ 4000亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃。
它的直径约为12万光年，中心厚度约为1.2万光年，可见物质总质量大约是太阳质量的1400亿倍。
惯性车的制作选用乐高零件来制作一辆飞轮车。
制作完成后，用手推动小车，看能否通过蓄能让其自主前行。
NXT的功能接口NXT有四个输入端口及三个输出端口，可外接马达、传感器等组件，如伺服马达、光电（颜色）传感器、声音传感器、触动传感器、超声波传感器和温度传感器。
拼装步骤思考与进步我们完成了飞轮车的制作。
用手推动飞轮车，观察飞轮车能走多远。
不加飞轮与加上飞轮，小车行驶有什么区别？哪种情况下，小车跑得更远？为什么装上飞轮后，小车能跑得更远？ 车的动力是由上面的两个飞轮提供的。
由于飞轮具有惯性，转动起来会保持该状态，为轮子提供动力。
飞轮质量越大，转动时间越长，车子走得越远。
乐高创意机器人教程(初级上册6-12岁)认识机器人
小启发
机器人怎样才能 自动完成各种各样的工 作呢？
演奏机器人
战斗机器人
机器人与生活
你想不想家里有个机器人，来帮助你打扫卫生、 做饭、洗衣服呢？
要想让你的机器人 会思考、会学习，必须给 它安装“大脑”才行。上 图就是机器人的“大脑”， 也就是机器人的中央控 制器。
机 器 人 的“ 大 脑 ” 可以通过传感器感知周围 环境，并做出相应的动作。
挑战项目公布后，参赛队员将在比赛规定时间内使用乐高机器人技术组件 和软件加传感器、马达、齿轮及各种乐高技术积木件等制作全智能机器人，参 加比赛！队员需要在网上查找资料、向科学家请教、查阅图书馆资料，完成一 份 FLL 要求的调查报告。报告的内容通常与当今世界面临的问题紧密相联。
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制作工具
程软件，专门针对中、小 学生开发，功能强大，易 学易用。
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做一做
想要完成你的机器人，首先要熟悉制作零件。 下面是几种最基本的乐高零件。
砖 建筑物的基本构造材料是砖。 乐高积木中有两种“砖”，黑色的较重。
板 板是成片的、较硬的物体。 乐高积木中的板长度各异，适合不同
情况。
梁 梁是架在墙上或柱子上支撑房顶的横木，
FIRST 机构 (For Inspiration and Recognition of Science and Technology) 是发 明家 Dean Kamen 创立的，目的是激发青少年对科学与技术的兴趣。
参赛队伍由 10 名队员组成，队员们需要建设团队、解决问题和分析思考。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ每年 9 月，由教育专家及科学家们精心设计的 FLL 挑战内容，将通过网络向全 球公布。
第 1 课 认识机器人
主要内容 了解机器人。
机器人乐高EV3变速车教案
机器人乐高EV3变速车教案乐高EV3是一款非常受欢迎的机器人教育套装，它可以用来打造各种有趣的机器人，包括变速车。
变速车是一款能够自主调节行驶速度的机器人车辆，可以根据不同的场景和需要实现快速前进或者缓慢行驶的功能。
下面是一份关于乐高EV3变速车的教案，帮助你了解如何构建和编程变速车。
一、教学目标通过本节课的学习，学生将达到以下目标：1.了解乐高EV3的基本组件和连接方式；2.学会构建乐高EV3变速车的模型；3.掌握编程技巧，实现变速车的自主控制和速度调节。
二、教学准备1.乐高EV3教育套装；2.电脑、乐高EV3软件和USB线。
三、教学步骤步骤一：介绍乐高EV3的基本组件和连接方式（10分钟）1.向学生展示乐高EV3教育套装中的各个组件，如电机、传感器、齿轮等，并解释它们的作用和用途。
2.教学演示如何将电机、传感器等组件连接到乐高EV3控制器上，并让学生进行实际操作。
步骤二：构建乐高EV3变速车的模型（30分钟）1.向学生展示乐高EV3变速车的模型构建指南，并讲解构建步骤和注意事项。
2.提醒学生按照指南逐步构建模型，并在需要时进行调整和修正。
3.鼓励学生在模型构建过程中发挥自己的创造力和想象力，自由改变模型的外观或功能。
步骤三：编程变速车的控制和速度调节（40分钟）1.向学生介绍乐高EV3软件的基本操作和编程界面。
2.讲解如何编程实现变速车的自主控制和速度调节功能，并提供一些编程示例和技巧。
3.鼓励学生尝试编写自己的程序，实现不同的行驶方式或速度调节方法。
4.组织学生进行实际编程操作，并检查他们的编程结果。
步骤四：交流和展示（20分钟）1.鼓励学生分享他们编程的经验和学习成果，互相学习和交流。
2.组织学生进行变速车的比赛或展示，并评选出最佳设计和最出色的编程程序。
3.总结今天的学习内容，展望下一步的学习计划。
四、教学延伸1.学生可以继续进行编程实践，进一步提高乐高EV3变速车的性能和功能。
2.学生可以尝试使用其他传感器，如颜色传感器或陀螺仪传感器，实现更多的控制和调节功能。
乐高创意机器人教程(中级上册10~16岁)机器人与科技
门针对中小学生开发。它功能强大， 易学易用。
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机器人可以帮助人们完成很多繁重的工作，还 可以陪伴人们娱乐。
想一想，怎样才能自己制作一个机器人呢？
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从 RoboCup 看机器人发展 ：未来就在眼前
RoboCup(Robot World Cup）是指机器人世界杯赛，是当前国际上级别最 高、规模最大、影响最广泛的机器人赛事，由 RoboCup 国际联合会主办（总 部设在日本东京，正式注册在瑞士伯尔尼，是一个国际性的研究和教育组织）。 其主要目的是通过提供一个标准的、易于评价的比赛平台，促进 MAS(MultiAgent System）和 DAI(Distributed Artificial Intelligence）的研究与发展，最终目 标是经过 50 年左右的研究，使机器人足球队能够战胜人类足球冠军队。
工业机器人在经历诞生、成长、成熟期后，已 成为制造业中不可缺少的核心装备。约 75 万台机 器人正与工人朋友并肩战斗在各条战线上。
Baxter 是 机 器 人 大 师鲁尼· 布鲁克斯的又 一 件 作 品。 它 是 有 两 条 能够自由活动的手臂的 机 器 人， 长 着 一 张 平 板 的 脸， 脸 上 的 卡 通 眼 睛 还会转动。
最重要的是，Baxter 内置了一套开源机器人 操作系统 ROS 。这是硅 谷全面提供机器人应用 开 发 包 的 公 司“ 柳 树 车 库 ” 开 发 的 系 统。 你 既 可 以 给 它 编 程， 也 可 以 像 教 孩 子 做 事 一 样， 通 过动作和语言教机器人 完成任务。
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机器人的类型
现实版“瓦力”——Jibo
仿人形机器人、农业机器人、服务机器人、水 下机器人、医疗机器人、军用机器人、娱乐机器人 等不同用途的特种机器人纷纷面世，而且以飞快的 速度向实用化迈进。
乐高创意机器人教程(中级下册10~16岁)程序设计
主要内容 概念、语句、流程
高级程序设计语言
知识探索
程序是怎么组成的？ 程序应该如何设计？ 什么样的程序是高效的？
程序设计的概念
程序设计是指给出解决特定问题程序的过程， 是软件构造活动中的重要组成部分。
程序设计往往以某种程序设计语言为工具，给 出这种语言下的程序。
程序设计过程包括分析、设计、编码、测试、 排错等阶段。
任务 1 ：在控制器屏幕上显示一串文字。
任务 2 ：让控制器发出一段声音。
任务 3 ：让控制器的 LED 灯依次循环闪烁。
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思维拓展
流程图可以表现任务的思路与实现过程。那么，执行语句是流 程图中的哪一部分？在正确的图形上画“√”。
写出“做菜”这项任务的流程图。
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图形化编程语言
图形化编程是基于图标的直观编程，易学、易 用、易理解。它是一种拖放式编程，操作直观，从 简单到复杂的程序均可编制。
图形化编程为青少年提供了一个更有利的平 台，便于学生理解编程的相关概念。
2. 具 有 特 殊 的 身 体 技巧，如平衡、协调、敏捷、 力量、弹性和速度，以及 由触觉引起执行方式
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机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。 它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程 序，还可以根据以人工智能技术制定的原则纲领采 取行动。它的任务是协助或取代人类来工作。
程序的组成
执行语句 执行语句是实现某种动作的语句，包括使电机转动、显示文字、控制
灯的亮灭以及发出声音等。
控制语句 控制语句是实现程序控制流程的语句，包括等待、判断、循环等。
数据语句 数据语句是实现程序数据处理的语句，包括存储、调用及实现相关运
乐高创意机器人教程(中级上册10~16岁)高级天平
等臂杠杆在应用时，既不省力也不费力，既不 省距离也不费距离。不等臂杠杆分为两类 ：当动力 臂大于阻力臂时，称为省力杠杆 ；当阻力臂大于动 力臂时，称为费力杠杆。
阅读与思考
机械手需要有很多 结 构 配 合 工 作， 杠 杆 能 使它完成各个方向的变 形动作。
关于杠杆的工作原理，在中国历史上也有记载。 战国时代的墨家总结过这方面的规律，在《墨经》 中有关于天平平衡的记载 ：“衡木 ：加重于其一旁， 必锤——重相若也。”这句话的意思是 ：天平衡器 的一臂加重物时，另一臂要加砝码，且两者必须等 重，天平才能平衡。
第 4 课 高 级 天 平
主要内容 杠杆原理
知识探索
杠杆可以省力吗？ 什么样的杠杆可以省力？ 力臂的长短与杠杆省力或费力的关系是怎 样的？
指甲刀
指甲刀是 20 世纪外 国人发明的。它结合了剪 刀和锉刀的功能，体现了 最基本的杠杆原理。
杠杆的原理
杠杆原理也称为杠杆平衡条件。要使杠杆平衡， 作用在杠杆上的两个力矩（力与力臂的乘积）的大 小必须相等，即
在抓取—释放的过 程 中， 还 需 要 用 到 齿 轮 传动。
利 用 杠 杆 原 理， 解 释 一 下 为 什 么 天 平 能 够 平衡？
第 18 页
天平的制作
使用乐高零件制作一个天平。参照下面的材料图和步骤图搭建，也可以自 由发挥。
RCX的功能 RCX可以与红外收发器或其他RCX通信，
还能通过互联网通信，再配合丰富多彩的乐高 积木和乐高传感器或第三方的仪器设备，适合 中小学生的机器人课程学习。
动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂
杠杆原理的应用有 三种类型：第一类是天平、 剪刀、钳子等 ；第二类是 开瓶器、胡桃夹 ；第三类 是 锤 子、镊 子 等。 以 前 没有指甲刀的时候，人的 指甲长了，都是用剪刀剪， 或用硬物磨。指甲刀是一 项造福人类、方便生活的 发明。
乐高创意机器人教程(中级下册10~16岁)搅拌器
多肉植物是指植物 营养器官肥大的高等植 物。 通 常， 它 具 有 根、 茎、叶三种营养器官和 花、果实、种子三种繁 殖器官。
汽车变速器
多肉植物作为盆栽， 在世界各地广受欢迎，目 前常见的种类大多属于景 天科和仙人掌科。南非和 墨西哥是世界上多肉植物 最多的国家。
汽车变速器是一套用于协调发动机转速和车轮 实际行驶速度的变速装置，从而发挥发动机的最佳 性能。
第 48 页
现代汽车常用的是无级变速。无级变速是指可 以连续获得变速范围内任何传动比的变速系统。通 过无级变速，可以得到传动系统与发动机工况的最 佳匹配。
小摆钟的制作
使用乐高零件制作一个搅拌器。制作完成后仔细观察，更换挡位能否改变 搅拌器的速度？
第三代——EV3机器人 Wedo套装支持在计算机上直接编程和连
改变了齿轮的传动比，使得速度发生变化。 变速箱分为手动和自动两种。 第 51 页
改进与创新
1. 更改搅拌器的搅拌头，制作一对最实用的搅拌头。 2. 应用所学的齿轮知识，制作一个多级变速箱。
3. 根据所学内容，自由发挥，制作一件作品。
第 52 页
线控制机器人，它包括150多个积木组件、1个 马达、1个运动传感器、1个位移传感器和1个 乐高USB Hub。配合教学光盘中的12个趣味活 动，让学生轻松理解机器人控制原理。
第 49 页
拼装步骤
第 50 页
思考与进步
我们完成了搅拌器的制作。打开电池盒的开关，观察搅拌头的转动方向。
变速箱是怎样实现速度改变的？分为哪几种？ 变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩，即
第 8 课 搅 拌 器
主要内容 齿轮变速装置
知识探索
你见过变速装置吗？ 怎样实现齿轮的变速？ 变速的方式有哪些？
机器人乐高EV3变速车教案
机器人乐高EV3变速车教案第12课变速车【目标】1．电机旋转传感器2．测量距离3．计程车4．变速车【物品】乐高45544【授课】一．引入出租车是按里程计费的，假设你的小车是出租车，你怎么知道它跑了多远？有一样东西能知道，它叫电机旋转传感器。
二．新课1．电机旋转传感器①传感器是一类电子器件，它能知道外部的变化。
我们这里说的电机旋转传感器，它就能知道电机旋转了几圈或多少度。
在我们的零件箱子里，你找不到它，其实它藏在电机里面。
大型电机和中型电机里面都有旋转传感器。
②通过主机查看电机转了几圈或多少度。
EV3程序块→第3个选项卡→第1 个选项→B选项卡。
转动B口电机上的轮子，屏幕数字会变化。
压中间按钮可以设置是测量圈数还是度数，1圈＝360度。
2．测量距离①用电机旋转传感器测量从甲地到乙地有多少圈或多少度，然后再编程验证。
②如，测量两地是500度，可以用如下程序验证你的测量是否正确。
3．计程车①让小车跑一段距离，屏幕上显示出跑了多远？②电机旋转传感器从开始计程的位置初始化。
明确是测量的圈数，还是度数。
显示模块要用“文本—网格”模式。
程序如下：4．变速车①通过手柄在小车运行时控制速度②拼装③程序a．直行变速车b．转圈变速车三．总结这节课我们学习了电机旋转传感器，它能知道电机转了多少圈或度。
利用这个特性，我们测量了两地的距离，实现了计程车和变速车的功能。
【后记】写下你的补遗、改进、创意和感想等。
乐高创意机器人教程(中级上册10~16岁)冠状齿轮
第 36 页
旋转飞椅的制作
你去过游乐场吗？玩过旋转飞椅吗？ 使用乐高零件制作一个旋转飞椅。参照下面的材料图和步骤图搭建，也可 以自由发挥。
EV3的功能 乐高超强Mindstorm EV3智能机器人曾亮相
2013 CES，吸引了所有人的眼球。EV3完全不 需要计算机，编程更加人性化。EV3还支持与 iPhone 等苹果设备连接使用。
第 37 页Biblioteka 拼装步骤第 38 页
思考与进步
我们完成了旋转飞椅的制作。用手转动摇柄，飞椅将怎样转动？
怎样让飞椅飞得更高？转得更快？ 在中间的轴顶端加一个联轴器，再连接一根新轴，就能使飞椅飞得更
高。要想使飞椅转得更快，要利用齿轮加速原理，把大齿轮和中齿轮交换 位置。
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课后作业
1. 仔细观察下面三幅图。哪一幅图中的装置需要用到冠状齿轮？为 什么？
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特殊齿轮
特殊齿轮是指除圆柱齿轮以外的齿轮。锥齿轮、 冠状齿轮、齿条、蜗杆蜗轮等都属于特殊齿轮。
冠状齿轮
冠状齿轮是齿偏向一侧的一种特殊齿轮。它一 般和圆柱齿轮或者其他冠状齿轮一起使用。
冠状齿轮的作用是改变轴的传动方向。
乘坐在吊椅上的乘 客犹如在蓝天飞舞，体验 刺激，收获快乐。当伞形 转盘和中间转台反向旋转 启 动 时， 塔 身 徐 徐 上 升， 并且转盘摇摆，飞椅起伏 荡漾，乘客犹如在空中飞 翔、飘荡。
图1
图2
图3
乐高创意机器人教程(中级下册10~16岁)机械蝴蝶
第 21 页
往复运动的应用
直线运动与曲线运动都可以实现往复运动。
北斗卫星导航系统
中国北斗卫星导航 系统是中国自行研制的全 球卫星导航系统。
直线运动
机械应用
曲线运动
活塞运动是一种典型的往复运动，用于汽车发 动机。
北斗卫星导航系统 由空间段、地面段和用户 段三部分组成，可在全球 范围内全天候、全天时为 各类用户提供高精度、高 可靠定位、导航、授时服 务， 并 具 备 短 报 文 通 信 能力 。
第 4 课 机 械 蝴 蝶
主要内容 往复运动
知识探索
什么是往复运动？ 你在哪里见过往复运动？ 往复运动有什么好处？
带式传送机
带 式 输 送 机 (Belt Conveyor) 又称胶带输送 机，广泛应用于电子、机 械、烟草、注塑、通信 、 印刷、食品等行业，以及 物 件 组 装、 检 测、 调 试、 包装及运输等领域。
翅膀销的位置，翅膀摆动幅度越大 ；反之，幅度越小。更改连杆的长度， 也可以增大翅膀的摆动幅度。
第 25 页
改进与创新
1. 为蝴蝶再加上一对翅膀。 2. 利用连杆机构及往复运动的原理，制作一个单缸简易发动机模型。
3. 根据所学内容，自由发挥，制作一件作品。
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压缩
进气
燃烧
排气
活塞发动机也叫作往复式发动机，是一种利 用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能的发 动机。
活塞发动机是热机的一种，靠汽油、柴油等燃 料提供动力。每个活塞都在汽缸内，通过点燃燃料， 热气膨胀，推动活塞向后运动。
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机械蝴蝶的制作
你见过蝴蝶吗？蝴蝶飞舞时，它的翅膀是不是往复运动？ 使用乐高零件制作一个机械蝴蝶，并通过结构实现往复运动。
乐高创意机器人教程(中级下册10~16岁)折叠椅子
结构稳定性是指结构在负载的作用下，维持其 原有平衡状态的一种能力。
稳定性是结构的重要性质之一。
三峡水电站是世界 上规模最大的水电站，也 是中国有史以来建设的最 大型的工程项目。
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稳定性的影响因素及其提高方法
几何形状
近地小行星
结构的几何形状不同，其稳定性也不同。最稳 定的形状是三角形，因此，在设计结构时尽量采用 三角形或斜拉结构。
第一代——RCX机器人 RCX是一块可编程积木，即课堂机器人（机
器人指令系统）的大脑。它是用乐高积木、马 达、传感器等组件搭建的整个机器人系统的中 枢，就像大脑一样控制、指挥机器人的行为。
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拼装步骤（1）
第 10 页
拼装步骤（2）
第 11 页
思考与进步
我们完成了折叠椅的制作。打开和收起它，并观察椅子能否稳定、安全地 立于平面上？
重心位置
重心的垂线要落在结构支撑面的范围内。
稳定性的实际应用
利用稳定的结构实现某些功能，可以降低重心、 增大支撑面积、改变形状等。
利用不稳定的结构实现某些功能，可以升高重 心、减小支撑面积、改变形状等。
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稳定结构 不稳定结构
折叠椅子的制作
使用乐高零件制作一把椅子。制作完成后仔细观察椅子的稳定性如何，能 不能在此基础上提高椅子的稳定性。
椅子的稳定性如何？能否在此基础上提高它的稳定性？ 想要变得更加稳定，可以增大椅子的支撑面积，增加连杆，或降低重
心（椅子增加重量，可以降低其重心位置）。
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支撑面积
支撑面积与接触面积是有区别的。支撑面积指的 是结构垂直投影的最大面积，支撑面积越大越稳定。
近地小行星指的是那 些轨道与地球轨道相交的 小行星。这类小行星可能 有与地球撞击的危险。截 至 2011 年 9 月，人类发 现中等体积大小的近地小 行星数量约为 19500 颗。 其 中， 有 500 多 颗 小 行 星 的 直 径 超 过 1km。 这 些小行星中的任何一颗一 旦撞击地球，都将带来毁 灭性破坏。
乐高创意机器人教程(中级上册10~16岁)杠杆的应用
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杠杆的特点
杠杆是绕支点旋转的硬棒。当外力作用于 杠杆内部任何位置时，杠杆都会做出相应的 反应。
小启发 你想不想制造一把
能弹奏音乐的吉他？
杠杆的五要素
上图是由乐高组件 拼砌而成的吉他！你可以 像弹奏真正的吉他那样进 行 表 演， 比 如 拨 动 单 根 弦，或在无品琴颈上滑动 手指。
2. 人们使用杠杆有什么好处？为什么？
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当 然， 你 也 可 以 制 造一把电吉他，体验一下 利用摇把压音的感觉！
最简单的杠杆就是撬石头时用的撬棒。我 们 小 时 候 玩 的 跷 跷 板 ，还 有 天 平 秤 ，也 属 于 杠 杆 。 想一想，应用杠杆原理的这些机械都有什么共 同点？
组成杠杆的五要素：支点、动力、动力臂、阻力、 阻力臂。
上图是一把采用 EV3 配件制造的电吉他。
拼装步骤
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思考与进步
我们完成了投石器的制作。用手压下投石器的一端，让其保持平衡 ；然后， 更改支点位置，再次让它平衡。感受一下两次各用了多大的力气。
两次用的力气一样大吗？如果不一样，哪次力气大？为什么？ 如果支点离重物比较近，用的力气比较小 ；如果支点离手比较近，用
的力气比较大。因为动力臂与阻力臂的大小关系不同，所以平衡时的动力 不一样。
改进与创新
通过上述实验，调节投石器的支点位置，使其能够把小轮子投掷得 最远。
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乐高创意机器人教程(中级上册10~16岁)蜗杆
思考与进步
我们完成了道闸的制作。用手转动摇柄，仔细观察蓝色梁的变化。这是一 个什么样的运动？
为什么制作道闸时要用到蜗杆？能否换成普通齿轮？ 根据杠杆原理，打开道闸需要不小的力气。使用蜗杆，虽然传动比很小，
但是力量大。蜗杆还有一个重要特点，即自动锁定，可以使举起的杆停到 任意位置。
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2. 蜗杆传动时，两个齿轮上的轴是什么位置关系？
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第9课
蜗 杆
主要内容 蜗杆认识及应用
知识探索
你所见过的螺旋状物体都有哪些？ 蜗杆的作用是什么？ 蜗杆有多少个齿？
面条机
面条机是生产面条 的设备，分为简易型面条 机、自动挑条一次成型面 条机、流水线面条机、自 动撒粉面条机等几类。
什么是蜗杆
蜗杆是指具有一个或几个螺旋齿，并且与齿轮 啮合而组成交错轴的齿轮。
小启发
机器人能否完成超 市的搬运工作呢？
蜗杆的特点
从外形上看，蜗杆类似螺栓，蜗轮很像斜齿圆 柱齿轮。工作时，蜗轮轮沿着蜗杆的螺旋面滑动 和滚动。
蜗杆传动是螺旋传动，具有自锁的特点，即蜗 杆只能带动齿轮转动。
上图所示的机器人 装备了一个升降架，帮助 人们轻松抬高货物，广泛 应用在超市等场合。
上图是一款颜色传 感器，用于感知物体的颜 色，以便分类搬运。
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道闸的制作
你见过道闸吗？它是做什么用的？ 使用乐高零件制作一个道闸。参照下面的材料图和步骤图搭建，也可以自 由发挥。
乐高创意机器人教程(中级上册10~16岁)挤压机
才能让挤压机顺利工作 ；反之，物体将不能通过机器。
改进与创新
将手动挤压机改造成电动挤压机。
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课后作业
1. 下面两幅图中的物体，谁的惯性大？ 为什么？
图1
图2
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擀面杖
挤压在工厂里更常见，很多产品都是通过挤压 生产出来的。
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三合板
建筑型材
小启发 你能不能设计出一
个家庭小帮手？
上图是一款家庭服 务机器人，它能够帮助人 们拿取物品、倒垃圾、搬 运货物等。
挤压机
挤压机分为金属挤压机和塑料挤压机。 挤压机的应用非常广泛，不管是大厦的装修 材料，还是飞越大洲的飞机、让人类探索外层空 间的宇宙飞船，或是铁路、地铁、磁悬浮列车等 各个领域所使用的骨干材料，都与挤压机的加工 密切相关。
生活中有很多关于挤压的例子。
这些能量可以存储 在自行车框架中的锂电池 中，然后通过电动机驱动 后轮，再次转变成动能。
像当前的多数汽车 一样，无链条机车拥有一 个 电 子 控 制 装 置 (ECU)， 在传感器的配合下监控地 形，一个自动齿轮变换器 将调节、匹配发动机的电 能输出量。
橡皮泥挤压器
2. 举例说明何种情况惯性大了好？何种情况惯性小了好？为什么？
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齿轮可以应用在一切要求实现变速的机械（设 备）中。
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齿轮的传动比
齿轮可以传递运动与动力，但是如何知道传递 得有多快呢？这就需要用到齿轮的传动比。
两个齿轮工作时都在转动，但转动速度可能不 一样。这两个齿轮转动速度的比值称为传动比，也 叫速比。
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小启发 机器人能不能画出
漂亮的图画？
上图是一款绘图仪， 它能够按照人的要求自动 绘制图形。
传动比的计算
传动比可以通பைடு நூலகம்齿轮数来计算。
你还可以给绘图仪 装 备 一 款 红 外 遥 控 器， 以便在远处控制其工作。
上图中有两个相互啮合的齿轮，每个齿轮都有 24 个齿。假如现在第一个齿轮带动第二个齿轮转 动，那么，两个齿轮的传动比就是 24÷24 = 1。
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拼装步骤
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思考与进步
我们完成了变速箱的制作。转动摇柄，仔细观察一下，哪个挡位速度快， 哪个挡位速度慢？
为什么两个挡位的输出速度不一样？速度差多少？ 合理设计齿轮组，可以获得合适的传动比，从而控制传输速度。通过
每一级传动比的大小，可以综合计算出齿轮组的传动比。 第 33 页
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变速箱的制作
你听说过变速箱吗？知道变速箱一般用在什么地方吗？ 使用乐高零件制作一个变速箱。参照下面的材料图和步骤图搭建，也可以 自由发挥。
“头脑风暴”可编程机器人 乐高“头脑风暴”配备了一块“智能砖
头”（Intelligent Brick），可以用它来对机器 人编辑各种指令。它将机器人玩具的玩法提升 到一个新高度。
课后作业
1. 仔细观察下面两幅图。图中的变速箱是几级的？有什么功能？
图1
图2
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2. 简单描述汽车变速箱的工作原理。
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第 6 课 变 速 箱
主要内容 理解并计算齿轮传动比
知识探索
什么是齿轮速度？ 齿轮速度与什么有关？ 齿轮速度快好还是慢好？
变速箱
变速箱主要是指汽 车的变速箱，它分为手动 和自动两种。
齿轮的主动与从动
根据传动的方向，将齿轮分为主动轮与从动轮。 主动轮提供动力，从动轮被动运行。
手动变速箱主要由 齿 轮 和 轴 组 成， 通 过 不 同的齿轮组合产生变速 变矩。