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乐高机械机器人知识点总结一、硬件构成乐高机械机器人包括中控模块、传感器、电机和乐高积木。
中控模块是机器人的大脑，可以控制机器人的运动和行为。
传感器可以用来感知机器人周围的环境，包括触摸传感器、颜色传感器和超声波传感器等。
电机则用来驱动机器人的运动，包括轮式电机和舵机。
而乐高积木则是搭建机器人外形的材料，可以按照自己想象的方式进行组合。
二、软件编程乐高机械机器人可以通过编程来控制其运动和行为。
乐高公司提供了Mindstorms EV3软件来帮助孩子们学习编程。
该软件采用了图形化编程的方式，让孩子们可以通过拖拽不同的模块来组合成各种不同的程序。
代码块的方式让编程更加直观和易学，即使是小小年纪的孩子也能轻松上手。
三、机器人应用乐高机械机器人可以应用于各种教育和娱乐场景。
在教育方面，它可以帮助孩子们学习科学、技术、工程和数学知识，培养他们的创造力和逻辑思维能力。
机器人编程也可以作为一个趣味教学的方式，激发孩子们对学习的兴趣。
而在娱乐方面，乐高机械机器人可以搭建成各种形态的机器人，让孩子们尽情发挥自己的想象力。
四、机械原理乐高机械机器人涉及到了一些基本的机械原理，比如齿轮传动、杠杆原理等。
孩子们在搭建和编程过程中可以学习到这些原理，并且亲身体验到它们的应用。
乐高公司也推出了一些相关的教育教材，帮助孩子们更深入地理解这些原理。
五、创意与设计乐高机械机器人的搭建过程是一个很好的创意和设计的实践平台。
孩子们可以自己设计机器人的外形和结构，根据自己的想法进行搭建。
他们可以通过尝试不同的方法和结构来优化机器人的功能和性能，这对于培养孩子们的创造力和设计思维有着很大的帮助。
总的来说，乐高机械机器人是一个很不错的教育工具，它结合了机器人科技和乐高积木的乐趣，为孩子们提供了一个全方位的学习平台。
通过搭建和编程机器人，孩子们可以学到很多有用的知识，并且培养自己的创造力和解决问题的能力。
希望更多的孩子们能够通过乐高机械机器人带来的乐趣和启发，从中受益。
乐高机器人巡线基础学习知识原理1.机器人结构：乐高巡线机器人的结构包括车身、车轮、足底传感器和光电感应装置。
车身是乐高积木组成的，在车身上设置两个车轮以及一个或多个足底传感器。
光电感应装置则安装在车体的前端，用于感知线路。
2.巡线原理：乐高巡线机器人的巡线原理可以概括为光电感应+反馈控制。
在指定的线路上，机器人通过光电感应装置感知到不同的光线变化，然后通过反馈控制调整车身的运动方向，以保持机器人在线路上的移动。
3.光电感应装置：光电感应装置是乐高巡线机器人的核心部件，用于感知线路的存在和位置。
它由发射光源和接收光敏元件组成。
光源通常使用红外光发射管，发射出一束红外光，光敏元件则是光电二极管或光电三极管，用于接收红外光的反射信号。
4.巡线算法：乐高巡线机器人的巡线算法一般有两种：二值巡线和灰度巡线。
-二值巡线：机器人通过光电感应装置感知到黑线和白线之间的差异，将巡线任务简化为判断当前传感器所在位置的颜色是黑色还是白色来决定机器人的动作。
例如，当感知到黑线时机器人向前移动，当感知到白线时机器人停止或者改变方向。
-灰度巡线：机器人通过光电感应装置感知到线路上不同位置的灰度值，然后将灰度值映射到具体的动作，以实现机器人在线路上的移动。
通常使用PID控制算法进行反馈控制，使机器人能够更稳定地行进在线路上。
5.编程：乐高巡线机器人需要通过编程来实现巡线算法。
乐高提供了Scratch编程软件和乐高编程环境（EV3 Programming）供学习者使用。
根据具体巡线算法的要求，编程包括设置传感器参数、编写巡线代码、设定反馈控制策略等。
总结：乐高机器人巡线基于光电感应原理，通过感知线路的存在和位置来保持在指定线路上的移动。
巡线算法包括二值巡线和灰度巡线，通过编程实现。
乐高巡线机器人是机器人教育中的基础项目，通过搭建和编程实践，学习者可以掌握机器人编程和感知能力的基本原理。
乐高机器人简介乐高机器人，这一充满创意与智慧的玩具，正逐渐成为孩子们乃至成年人热衷的对象。
它不仅仅是一堆塑料积木的简单组合，更是一个能够激发无限想象力和创造力的神奇工具。
乐高机器人的组成部分丰富多样。
首先，乐高积木是基础，它们形状各异、颜色缤纷，有长条状、方块状、片状等等。
这些积木通过巧妙的拼接，可以构建出各种形状和结构。
而在机器人的核心部分，通常包含有电机、传感器、控制器等组件。
电机为机器人的运动提供动力，让它能够行走、转动；传感器则像是机器人的“眼睛”和“耳朵”，能够感知周围的环境，例如光线、声音、距离等；控制器则如同机器人的“大脑”，负责处理来自传感器的信息，并指挥电机做出相应的动作。
乐高机器人的魅力在于它赋予了玩家极大的自由创作空间。
无论是小朋友还是成年人，都可以根据自己的想法和创意来设计和搭建机器人。
你可以打造一个能够自动避障的小车，也可以构建一个会按照特定路线行走的机器人，甚至可以创造出一个能够完成复杂任务的智能机械臂。
这种自由创作的过程，不仅能够锻炼玩家的动手能力，还能培养他们的逻辑思维和解决问题的能力。
在教育领域，乐高机器人也发挥着重要的作用。
许多学校和教育机构将乐高机器人引入课堂，作为一种创新的教育工具。
通过参与乐高机器人的搭建和编程，学生们能够更加直观地理解科学、技术、工程和数学（STEM）等学科的知识。
比如，在搭建过程中，学生们需要运用物理知识来确保结构的稳定性；在编程环节，他们需要运用数学和逻辑思维来设计机器人的动作流程。
这种寓教于乐的方式，让学习变得更加有趣和生动，激发了学生对知识的探索欲望。
乐高机器人的编程环节也是其重要的组成部分。
编程可以通过专门的软件来完成，这些软件通常具有简单易懂的图形化界面，即使是初学者也能够轻松上手。
通过拖拽和组合各种编程模块，玩家可以为机器人设定不同的行为和动作。
编程的过程中，玩家需要思考如何让机器人按照自己的预期行动，这培养了他们的逻辑思维和算法设计能力。
乐高机器人设计理念是乐高机器人设计理念乐高机器人是一种用乐高积木搭建的机器人工具，旨在帮助孩子们通过动手创建和编程机器人来培养创造力、解决问题、逻辑思维和团队合作的能力。
乐高机器人的设计理念基于以下几个方面：1. 创造和想象力：乐高机器人提供了丰富的积木组件，孩子们可以按照自己的想法和创造力来构建机器人。
无论是一台走路的机器人，还是一台能够完成特殊任务的机器人，孩子们都可以通过自己的创造力来设计和制作。
2. 编程和逻辑思维：乐高机器人还提供了编程软件，孩子们可以通过图形化编程界面将机器人指令编写进去。
这样，他们可以学习掌握逻辑思维和编程概念，培养解决问题的能力。
3. 手脑协调：乐高机器人不仅需要创造和构建机器人，还需要编程和测试机器人的功能。
这就需要孩子们运用手脑协调能力，将自己的设计和编程想法转化为实际操作。
4. 团队合作：乐高机器人设计也鼓励团队合作。
在学校或课外活动中，孩子们经常分组合作来完成一个机器人项目。
通过与其他孩子合作，他们可以学会与人合作、沟通和协调，从而培养团队合作和协作能力。
5. 反馈和调试：乐高机器人的设计过程中，孩子们经常需要根据机器人的行动结果进行反馈和调试。
他们可以观察机器人的行为，发现问题，并通过改进程序或调整机器人的构造来解决问题。
这种反馈和调试的过程帮助孩子们培养问题解决和改进的能力。
综上所述，乐高机器人设计理念注重培养孩子们的创造力、解决问题、逻辑思维和团队合作的能力。
通过创造、编程、测试和反馈的过程，孩子们可以在乐趣中学习，并逐渐培养出创造性思维、自主学习和解决问题的能力。
乐高机器人的设计理念有助于培养未来社会需要的创新思维和科学技术能力，使孩子们成为未来的创造者和领袖。
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。
乐高机器人编程乐高，这个起源于丹麦的玩具品牌，自1932年以来，一直以其独特的设计理念和广泛的产品线，为全世界的孩子们带来了无尽的乐趣。
其中，乐高机器人编程系列更是将玩具与教育完美结合，让孩子们在玩耍中学习，培养创新思维和解决问题的能力。
乐高机器人编程以其模块化的设计理念为基础，让孩子们能够通过组合、拼装和编程，创造出各种各样的机器人。
这种编程方式不仅易于上手，而且能够激发孩子们对科技和编程的兴趣。
通过乐高机器人编程，孩子们可以学习到基础的编程知识，如序列、循环、条件语句等，同时还可以锻炼到他们的逻辑思维能力、创新能力和团队协作能力。
乐高机器人编程的另一个优点是它的开放性和可扩展性。
乐高提供了丰富的机器人套件和编程软件，让孩子们可以根据自己的想法和需求进行定制。
同时，乐高还鼓励孩子们分享自己的作品和经验，这无疑也为孩子们提供了一个学习和交流的平台。
乐高机器人编程对于家长和教育者来说也是一种很好的资源。
它不仅可以激发孩子们的学习兴趣，还可以作为教学工具，帮助孩子们学习编程和其他科学知识。
通过参与乐高机器人编程的活动，孩子们可以锻炼自己的演讲技巧、社交能力和解决问题的能力，这些都是未来社会所需的重要技能。
乐高机器人编程是一种寓教于乐的学习方式，它让孩子们在玩耍中学习，培养了他们的创新思维和解决问题的能力。
随着科技的不断发展，我们相信乐高机器人编程将会在培养下一代的科技人才中发挥更大的作用。
乐高机器人简介乐高机器人是由丹麦的乐高公司所生产的，是一种儿童和成人都可以玩的玩具机器人。
乐高公司以其高质量和创新性的玩具产品而闻名于世，其中乐高机器人在全球范围内都受到了极大的欢迎。
乐高机器人通常是由塑料积木和电子元件组成的。
用户可以通过组合和拼装这些积木来创造出各种各样的机器人，包括人形机器人、动物形机器人、车辆形机器人等等。
这些机器人具有高度的灵活性和可编程性，可以通过编程来实现各种不同的功能和动作。
乐高机器人的出现可以追溯到1998年，当时乐高公司推出了一款名为“RoBOTS”的玩具机器人系列。
乐高推车机器人知识点总结乐高推车机器人是一种使用乐高积木搭建而成的机器人，可以实现一系列功能，如遥控行驶、自动避障、传感器感知等。
它不仅能够锻炼孩子的动手能力和创造力，还能够让孩子在搭建和编程机器人的过程中学习到科学知识和逻辑思维能力。
下面将从机器人的搭建原理、基本构件、传感器的应用、编程控制等几个方面对乐高推车机器人的知识点进行总结。
一、机器人的搭建原理乐高推车机器人的搭建原理是基于乐高积木的砌块连接，通过将各种不同功能的积木组合在一起，可以构建出不同形态和功能的机器人。
在搭建机器人的过程中，需要考虑积木的连接方式、稳定性以及承载能力等因素，以确保机器人能够正常运行和完成设计的功能。
二、基本构件乐高推车机器人的基本构件包括主体结构、电机、轮子、转向舵机、麦克风、传感器等。
主体结构是由各种不同形状和功能的积木拼接而成，用于支撑和固定其他构件。
电机是机器人的动力来源，通过接通电源来驱动机器人的运动和功能执行。
轮子是用来支撑和推动机器人的移动，通常通过电机的转动来驱动轮子的运动。
转向舵机则是用来控制机器人的转弯运动，通过控制转向舵机的角度来改变机器人的行进方向。
麦克风和传感器可以用来感知外界环境，从而实现避障、声音识别等功能。
三、传感器的应用在乐高推车机器人中，传感器的应用是非常重要的，它可以使机器人具有更强的智能化和自主性。
常用的传感器有触摸传感器、声音传感器、颜色传感器、红外传感器等。
触摸传感器可以用来检测机器人与外界物体的接触情况，从而实现避障和停止等功能；声音传感器可以用来识别声音指令，实现声控功能；颜色传感器可以用来识别不同颜色的物体，实现颜色辨识功能；红外传感器可以用来感知周围的环境和物体，从而实现自主导航和避障功能等。
四、编程控制乐高推车机器人可以通过编程来控制其运动和功能执行。
乐高的编程软件包括乐高EV3软件和乐高Spike编程软件等。
通过编程软件，可以为机器人设定不同的行为指令和逻辑控制，实现各种复杂的功能。
乐高机器人编程寻路小狗的原理
乐高机器人编程中的寻路小狗是基于乐高MindstormsEV3套装实现的。
MindstormsEV3是一套教育机器人编程套装，其中包括了一个可编程的EV3主控模块、各种传感器和执行器组件。
寻路小狗的原理如下：
1.硬件部分：
主控模块：EV3主控模块是寻路小狗的大脑，它负责接收程序指令并控制各个部件的运动。
色彩传感器：该传感器可以通过感知地面颜色的变化来判断小狗运动的方向。
触碰传感器：该传感器可以检测小狗是否撞到障碍物，使得小狗能够避免碰撞。
轮子和电机：小狗通过两个电机驱动两个轮子的运动，使得小狗能够前进、后退、转向。
2.软件部分：
编程控制：使用乐高MindstormsEV3软件来编写程序，控制小狗的运动。
可以使用图形化编程界面，将编程块拖拽到工作区域来实现功能。
前进和转向：根据色彩传感器读取到的地面颜色信息，控制
电机的转动以实现小狗的前进、后退和转向。
避障功能：通过触碰传感器来检测是否撞到障碍物，如果撞
到障碍物，则控制小狗停止或改变方向，以避免进一步的碰撞。
整体原理是基于传感器读取环境信息，通过编程控制电机的
运动，实现小狗的寻路功能。
编写程序时，可以根据具体需求设计算法，例如使用逻辑判断、循环控制等，使得小狗能够根据环境中的信息作出相应的
运动决策。
可以通过调试程序和不断优化算法来提高小狗寻路
的效果。
这样，乐高机器人编程中的寻路小狗就能够根据传感器获取
的环境信息，通过程序控制电机的运动，实现基本的寻路功能。
乐高EV3：斗牛士乐高EV3：斗牛士1、简介1.1 乐高EV3介绍1.2 斗牛士项目概述2、所需材料2.1 乐高EV3套件2.2 附件所需材料3、组装乐高EV33.1 按照说明书组装EV3套件3.2 确保正确连接各个部件4、编程环境设置4.1 并安装乐高官方编程软件4.2 连接乐高EV3与计算机4.3 设置编程环境参数5、代码编写5.1 确定斗牛士的功能需求5.2 设计代码的结构和算法5.3 使用乐高官方编程软件编写代码6、控制程序6.1 设计的运动控制程序6.2 程序中使用传感器来检测斗牛士的位置6.3 控制按照规定的动作应对斗牛士7、调试和测试7.1 运行程序进行调试7.2 测试的功能和性能8、附件8.1 附件1：乐高EV3组装说明书8.2 附件2：乐高官方编程软件附录：法律名词及注释：1、版权：对于创作的作品享有法律保护的权利，包括文字、音乐、图片等创作。
2、侵权：未经著作权人同意，擅自使用、复制、传播等侵犯著作权的行为。
3、乐高：一家丹麦玩具公司，专门生产乐高积木和套件。
4、EV3：乐高EV3是乐高公司生产的一款可编程套件，适用于教育和娱乐。
本文档涉及附件：附件1：乐高EV3组装说明书附件2：乐高官方编程软件本文所涉及的法律名词及注释：1、版权：对于创作的作品享有法律保护的权利，包括文字、音乐、图片等创作。
2、侵权：未经著作权人同意，擅自使用、复制、传播等侵犯著作权的行为。
3、乐高：一家丹麦玩具公司，专门生产乐高积木和套件。
4、EV3：乐高EV3是乐高公司生产的一款可编程套件，适用于教育和娱乐。
乐高机器人编程简介乐高机器人编程是一种基于乐高积木系统的编程教育方式。
通过搭建乐高积木机器人并使用编程语言进行编程，学生可以学习编码、问题解决、逻辑思维和团队合作等重要技能。
乐高机器人编程教育旨在培养学生的创造力、创新思维和科学精神，帮助他们在现实世界中应对日益复杂的问题和挑战。
乐高机器人编程套件乐高机器人编程套件是用于乐高机器人编程的教学工具。
它包括乐高积木、传感器、电机和编程软件等组件，能够帮助学生构建各种不同类型的机器人，并且通过编程给机器人赋予不同的功能。
乐高机器人编程套件提供了不同级别的套件，适用于不同年龄段的学生。
其中包括入门级套件，适合初学者，提供了基础的编程和机器人构建知识；进阶级套件，适合有一定经验的学生，提供了更多的编程和机器人构建挑战；高级级套件，适合有较高水平的学生，提供了更复杂的编程和机器人构建项目。
乐高机器人编程软件是用于编写和上传程序到乐高机器人的工具。
乐高提供了不同的编程软件，适用于不同级别的学生。
乐高EV3编程软件乐高EV3编程软件是一个基于图形化编程界面的软件，适用于初学者和年轻学生。
使用该软件，学生可以使用简单的拖放和连接模块的方式编写程序。
该软件还提供了一系列预定义的编程模块，学生只需要将它们拖放到工作区中，然后连接它们，即可创建功能强大的程序，控制乐高机器人实现各种动作。
乐高Mindstorms编程软件乐高Mindstorms编程软件是一个更高级的编程工具，适用于有一定经验的学生。
该软件提供了更多的编程功能和选项，如条件语句、循环和传感器反馈等。
学生可以使用该软件编写更复杂的程序，并通过传感器获取机器人周围环境的信息，并根据这些信息做出相应的动作。
乐高Spike编程软件是一个基于文本编程的工具，适用于有较高水平的学生。
使用该软件，学生可以编写更复杂和灵活的程序，并使用高级编程概念，如函数、变量和对象等。
乐高Spike编程软件提供了更大的灵活性和自由度，让学生可以更深入地探索和实验不同的编程概念。
乐高机器人编程课程乐高机器人编程课程是一种基于乐高积木和编程技术的教育内容，旨在培养学生的创造力、逻辑思维和解决问题的能力。
本文将介绍乐高机器人编程课程的内容、学习方法以及对学生的益处等方面进行论述。
一、乐高机器人编程课程的内容乐高机器人编程课程的内容主要分为硬件和软件两个方面。
在硬件方面，学生将使用乐高积木搭建机器人模型，包括机器人的结构和机械传动。
在软件方面，学生将学习使用乐高专门开发的编程软件，通过编写程序来控制机器人的运动和执行任务。
乐高机器人编程课程通常采用项目驱动的学习方法，每个项目都有特定的目标和任务。
学生需要通过分析问题、设计解决方案、编写程序来完成任务。
通过这种实践的学习方式，学生不仅可以掌握编程技术，还能培养解决问题的能力和团队合作精神。
二、乐高机器人编程课程的学习方法乐高机器人编程课程的学习方法注重学生的主动参与和实践操作。
学生在教师的指导下，通过模型搭建和程序编写来实现机器人的功能和任务。
学生可以通过自主学习和小组合作的方式来完成任务，培养自主学习和团队合作的能力。
在乐高机器人编程课程中，学生还可以参加比赛和项目展示等活动，通过与其他学生的交流和竞争来提高自己的技能和能力。
这些活动不仅能够激发学生的学习兴趣，还能够增强学生的自信心和表达能力。
三、乐高机器人编程课程对学生的益处乐高机器人编程课程对学生具有多重益处。
首先，通过乐高机器人编程课程的学习，学生可以培养创造力和逻辑思维能力。
在解决问题和设计方案的过程中，学生需要思考和分析各种可能性，培养了他们的逻辑思维和创造力。
其次，乐高机器人编程课程可以帮助学生培养解决问题的能力。
在项目驱动的学习过程中，学生需要面临各种难题和挑战，通过不断调试和改进来解决问题。
这种解决问题的能力在学生的学习和未来的职业发展中都具有重要意义。
此外，乐高机器人编程课程还可以培养学生的团队合作精神。
在解决问题和完成任务的过程中，学生需要与其他同学进行合作和协商，共同完成项目。
乐高机器人比赛介绍1. 引言乐高机器人比赛是一个面向学生的创新教育活动，旨在培养学生的创造力、团队合作精神和解决问题的能力。
在这项比赛中，学生们使用乐高机器人套件组装机器人，并通过编程控制机器人完成各种任务和挑战。
乐高机器人比赛已经成为了全球范围内广受欢迎的科技竞赛项目，吸引了来自各个年龄段的学生参与。
2. 比赛类型乐高机器人比赛通常分为以下几种类型：2.1. 拼图式比赛拼图式比赛是乐高机器人比赛中最基础的类型之一。
参赛者需要根据给定的拼图，使用乐高积木组装机器人，并通过编程控制机器人按照拼图的要求完成任务。
这种类型的比赛旨在培养学生的机械组装和编程能力。
2.2. 追踪式比赛追踪式比赛是一种更高级的乐高机器人比赛类型。
参赛者需要使用传感器来检测比赛场地上的标记，并通过编程控制机器人按照标记的路径行走。
这种类型的比赛要求参赛者具备较强的传感器应用和编程能力。
2.3. 任务式比赛任务式比赛是乐高机器人比赛中最具挑战性的类型之一。
参赛者需要根据比赛规则，在规定的时间内完成一系列任务。
这些任务可能涉及到机器人的运动、传感器的应用、复杂的编程逻辑等。
任务式比赛旨在培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
3. 参赛条件乐高机器人比赛通常面向学生群体开放，参赛条件通常如下：•年龄范围：从小学生到高中生。
•参赛人数：通常要求每个团队由3-5名学生组成。
•队长要求：每个团队需要指定一名队长负责与组织方进行协调沟通。
•装备要求：每个团队需要购买乐高机器人套件，并按照比赛要求进行组装和编程。
4. 比赛流程乐高机器人比赛的流程通常如下：4.1. 报名阶段•学校或个人团队向组织方进行报名，并提交参赛申请。
•组织方审核报名信息，并通知是否成功通过。
4.2. 准备阶段•参赛团队购买乐高机器人套件，并进行组装和编程。
•学生们积极学习相关知识和技能。
4.3. 训练阶段•参赛团队进行训练和实践，熟悉比赛规则和要求。
•学生们互相合作，提高团队协作能力。
乐高机器人—齿轮篇在机器人的设计中，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。
2.1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。
2.2齿数的计算一般用中至少需要两个齿轮，如图2.1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2.1 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。
2.3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。
什么是扭矩？当你用扳手转动螺钉上的螺母时，即产生扭矩。
扳手动时，螺母产生抵阻力，你握手柄的地方离螺母越远，你需要施加的力就越小。
实际上，力矩是两个参数的乘积：距离和力。
增加其中一个量，就可以增加扭矩。
力矩的度量单位就是力的单位和距离的单位，国际单位表示为牛顿米（Nm）或者是牛顿厘米（Ncm）。
如果熟悉杠杆，你会认识到它们之间的相似性。
对于杠杆，合力的大小依赖施力点和支点的距离，距离越大，力就越大。
你可以把齿轮当作杠杆，它的支点就在轴上，施力点在齿轮的齿上，将同样的力施加到更大的齿轮上，扭矩就增加了。
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。
2.4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2.2)图2.2 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2.3。
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2.3 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。
选择合适的传动比在选择传动比之前先做一些实验，不要等到搭好机器人的时候才发觉传动机构没有正确地工作。
先搭建一个粗糙的模型或者是一个特殊的子模型，调试传动比，直到你满意为止，搭建的模型不需要很牢固，也不需要很完整，关键是能否正确地模拟某一个具体的动作以及能处理实际的载重。
例如，如果你准备搭建一个爬斜坡（50%坡度）的机器人，首先必须计算模型所要承受的所有重量：执行其它任务的马达、RCX、额外的组件等。
不能无负载测试，否则机器人将无法正常工作。
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。
2.5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2.4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2.4 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2.4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。
2.6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2.5），它的名字叫做离合齿轮，在接下来讨论它是如何工作的。
图2.5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2.5-5Ncm（Ncm代表牛顿厘米，扭矩的单位）表示这个齿轮可以传输大约2.5-5Ncm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1.67：1。
最大的扭矩是1.67×5，即8.35Ncm。
图2.6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2.6 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。
2.7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0.5、1.5、2.5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2.7所示）。
