教案-简易物体结构模型(慧鱼创意组合模型)

慧鱼创意组合设计实验指导书《慧鱼创意组合设计实验》课程实验指导书江西理工大学机械基础实验室慧鱼创意组合设计实验指导书一、实验目的本实验主要基于慧鱼创意模型系统（fischertechnik）。

实验的目的是经过让学生学习动手组装模型机器人和建造自己设计的有一定功能的机器人模型产品，使学生体会创意设计的方法和意义；同时经过创意实验，使学生了解一些计算机控制、软件编程、机电一体化等方面的基础知识，加深对专业课学习的理解，为后续课的学习做一个很好地铺垫。

二、实验设备介绍1．慧鱼创意模型系统的组成：慧鱼创意模型系统（fischertechnik）硬件主要包括：1000多种的拼插构件单元、驱动源、传感器、接口板等。

拼插构件单元：系统提供的构件主料均采用优质的尼龙塑胶，辅料采用不锈钢芯铝合金架等，采用燕尾槽插接方式连接，可实现六面拼接，多次拆装。

系统提供的技术组合包中机械构件主要包括：齿轮、联杆、链条、齿轮（普通齿轮、锥齿轮、斜齿轮、内啮合齿轮、外啮合齿轮）、齿轴、齿条、涡轮、涡杆、凸轮、弹簧、曲轴、万向节、差速器、齿轮箱、铰链等。

驱动源：①直流电机驱动（9V、最大功率1.1W、转速7000 prn），由于模型系统需求功率比较低（系统载荷小，需求功率只克服传动中的摩擦阻力），因此它兼顾驱动和控制两种功能。

②减速直流电机驱动（9V、最大功率1.1瓦，减速比50：1/20:1）。

③气动驱动包括：储气罐、气缸、活塞、电磁阀、气管等元件。

传感器：在搭接模型时，你能够把传感器提供的信息（如亮/暗、通/断，温度值等）经过接口板传给计算机。

系统提供的传感器做为控制系统的输入信号包括：①感光传感器Brightness sensor （光电管）：对亮度有反应，它和聚焦灯泡配合使用，当有光（或无光）照在上面时，光电管 产生不同的电阻值，引发不同信号。

②接触传感器Contact sensor （触动开关）：如图1所示，当红色按钮按下，接触点1、3接通，同时接触点1、2 断开，因此有两种使用方法：常开：使用接触点1、3，按下按钮＝导通；松开按钮＝断开；常闭：使用接触点1、2，按下按钮＝断开；松开按钮＝导通。

慧鱼创意组合模型设计报告范文书慧鱼创意组合模型设计报告书目录1模型设计及简介21.1测量机器人组合说明21.1.1测量机器人组合简介21.1.2实验步骤21.1.3实验注意事项81.2其它组合简介82创新设计及详细说明142.1创意142.2模型搭建142.3组装142.4控制程序162.5试验183遇到的问题194结语201模型设计及简介十一个示例模型有：通信号灯、洗碗机、温度调节器、基础标准型小车、电梯、干手机、寻踪车、测量机器人、足球机器人、割草机和叉车。

1.1测量机器人组合说明1.1.1测量机器人组合简介在测量温度很高的物体时，由于温度太高人无法靠近，因此需要机器人代替人类去进行测试。

测量机器人右侧安装可以伸出的手臂，手臂前方有温度传感器，如果温度高于设定值，可以通过程序设定使机器人收回手臂或者使机器人停止前进。

这样减小人员因温度过高受伤的事件，也提高了可测量温度的范围，大大方便我们测量高温物体。

机器人下方有传感器，可以自动寻迹行走；也可以按照设定的程序行走，非常方便。

测量机器人的大概原理如下：测量机器人按照预定程序或寻线行走，机器人手臂伸出以测量温度。

若温度低于设定值则绿灯亮，机器人继续行走；若温度高于设定值则红灯亮，且机器人手臂退回，机器人停止运动。

1.1.2实验步骤（1）准备工作按照所给测量机器人的视图，了解并熟悉组装模型所要实现的功能和其用途，观察分析所给样图，从慧鱼提供的所有部件中找出该模型需要的机械构件和电气元件。

然后将所找的零件分类。

具体准备工作如下：电机两个，慧鱼智能接口板一个，电源，以及下图中的零件。

（2）组装a组装第一个零件，即车轴支架。

b安装车轮C进一步安装小车底座d加固小车底架e安装电动机f安装另一个车轮g将两个车轮和电动机组合在一起，并且加固底架。

h安装辅助小车轮。

i安装小车尾座底架j安装小车手臂k将手臂安装到小车上。

l安装尾座m加固小车前部n安装小车前部，并且连接电路。

慧鱼实验21世纪将是个全面创新的时代,如何培养、提升现代学生的创造力、想象力与科学技能，来迎接这个竞争的时代微型组合机器人能实现多种控制方式及多种模型设计，适合于机电一体化、工业自动控制、机械创新等课程，推荐采用PLC控制技术。

微型组合机器人配有教材，图文并茂、浅显易懂，对每一个模型都作深入浅出的原理说明、功能解释，鼓励学生举一反三、活学活用，让他们不断发展创新。

微型组合机器人是通过各种各样的构件(功能模块)组合拼装而成，因此，“构件”是模型的最小组成部分。

实验一计算机组合包创意实验设计一实验目的:1、熟悉慧鱼模型的各个模块。

2、了解三自由度机器人的基本结构。

3、能够运用计算机编程，合理控制机器人的运动。

4、能进行简单创意实验设计。

二实验器材:慧鱼计算机组合包一套慧鱼专用电源一套PC机一台LLWIN软件一套接口电路板一块三实验原理:如图所示(见附图):为一三自由度机器人，能够实现搬运工件的作用，三自由度机器人包括腰部、大臂以及夹钳。

腰部能够实现左右旋转运动，大臂能够实现上下的俯仰运动，夹钳则能够实现夹取物体。

该三自由度机械人总共涉及到6个行程开关以及3个电动机，其中M1驱动腰部旋转，M2驱动大臂俯仰，M3驱动夹钳的关闭。

E1用于限定夹钳的开闭位置，E2用于腰部旋转进行计数，E3限定了大仰起后的极限位置，E4用于夹钳的驱动轴旋转次数进行计数，E5对大臂处的蜗杆旋转次数进行统计，E6限制腰部旋转的极限一些置。

四实验内容1、按照装置图组装出机器人。

2、按照连线图将机器人各部与计算机数据线连好。

3、用计算机中的软件(LLWIN)对机器人进行控制操作。

(1)对各个部分进行检测:M1M2M3E1E2E3E4E5E6全部测试通过后再进行以下实验内容。

(2)调试出控制程度，进行连续操作。

4、对软件进行改编，使机器人实现更多的功能。

(1)实现夹取与放置的换位。

(2)改变大臂运动轨迹。

五实验思考题1、单个测试腰部可旋转，但整体测试时腰部却不按程序规定的运行，可能是什么原因2、大臂可以俯仰，但程序并不向下运行，会是什么原因3、夹钳不能开闭，会是什么原因4、如何实现运动轨迹投射到平面后为非矩形实验二移动机器人创意实验设计一实验目的:1、了解移动机器人的基本结构2、能够运用计算机编程，控制移动机器人的运动3、进行创意实验设计二实验器材:慧鱼移动机器人组合包一套慧鱼专用电池盒一个或专用电源一套PC机一台(要求:486、66以上，8M以上内存，空闲的LPT2口)LLWIN专用软件一套，(WINDOS3、1以上或WINDOWS95)接口电路板一块电缆若干三实验原理如图所地：为一跟踪光源移动机器人，能够跟踪光源而运动。

设计性实验指导书实验名称：机械设计模型拼装实验实验简介：“慧鱼教具及创意组合模型”，又称为“工程积木”，“智慧魔方”。

它集教具和仿真模型于一身，是科技知识启蒙、创造性思维训练及创造力开发的最佳载体。

“慧鱼教具及创意组合模型”是由德国发明家、企业家、当今世界拥有专利最多（5000 项）的Artur Fischer 博士于1964 年发明问世的。

菲舍尔博士因此还荣获了德国诺贝尔工程奖。

“慧鱼”的技术含量极高。

目前，国际最前沿的工程技术，如仿生技术、气动技术、传感技术、计算机技术以及机器人技术等，在“慧鱼”中都实现了微型仿真替代。

“慧鱼”有各种型号和规格的零件近千种，一般工程机械制造所需要的零部件如连杆、齿轮、马达、蜗轮，以及汽缸、压缩机、发动机、离合器，甚至热（光、触、磁）敏传感器、信号转换开关、计算机接口等等，在“慧鱼”中都可以找到。

因此，“慧鱼教具及创意组合模型”零部件的仿真度，几乎能够实现任何复杂技术过程和大型设计的模型，使之真实地“再现”。

该实验设备能够组装各种机械及设备，将其用于辅助理论教学，将使学生获得很强的感性认识，并且能发挥其无限的创造力。

适用课程：机械设计专业综合实验实验目的：A 通过对动手组建模型，连线，控制模型等各阶段学习后，对慧鱼创意组合模型的运作方法有一个初步的熟悉；B 了解基本的机械结构和特点掌握电气动控制工业技术的基本概念、分类及特点；C 了解电气动元件的工作原理、种类和实际应用方式，电气动控制系统的组成和结构掌握基本的电气动控制技术的应用，了解现代自动化控制系统的结构和特点。

面向专业：机类实验项目性质：设计性实验地点：图书馆——506 室（机械系统创新实验室）开放办法：先登陆网站进行网上预约或到S403填写预约表进行预约，根据预约时间提前预习写出预习报告、进行实验。

实验分组： 5-6 人/组《机械设计专业综合实验》课程实验机械设计慧鱼模型拼装实验“慧鱼教具及创意组合模型”，又称为“工程积木”，“智慧魔方”。

慧鱼模型创新组合实验报告书题目：缠树机学院（系）：机械工程与自动化学院专业班级：机设122班学号：学生姓名：指导教师：目录一、实验项目 ...................................................... - 2 -二、实验目的 ...................................................... - 2 -三、组合模型的方案拟定....................................... - 2 -四、组合模型功能 ................................................ - 3 -五、模型控制线路 ................................................ - 8 -六、模型的设计意义 ........................................... - 10 -七、实验小组成员 .............................................. - 10 -一、实验项目慧鱼模型创新组合实验——缠树机。

二、实验目的慧鱼模型创新组合实验是学生理论联系实际的实践教学环节，是对学生进行的一次专业设计训练。

本实验的任务是应用慧鱼模型进行工业产品的组合与设计，通过本次实验使学生获得以下几方面能力：1、进一步巩固和加深学生所学的专业理论知识。

2、培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力。

3、培养计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能。

4、培养学生的团队协作精神、严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风。

三、创新组合模型的方案拟定1、模型的名称：缠树机。

2、模型的工艺路线：开关——电机——执行机构转动。

3、创意模型的执行机构方案：电机——啮合齿轮运动。

4、模型的驱动方式：电动驱动。

5、模型的传动方案：电机——齿轮啮合——执行机构转动。

《慧鱼创意组合设计实验》课程实验指导书江西理工大学机械基础实验室慧鱼创意组合设计实验指导书一、实验目的本实验主要基于慧鱼创意模型系统（fischertechnik）。

实验的目的是通过让学生学习动手组装模型机器人和建造自己设计的有一定功能的机器人模型产品，使学生体会创意设计的方法和意义；同时通过创意实验，使学生了解一些计算机控制、软件编程、机电一体化等方面的基础知识，加深对专业课学习的理解，为后续课的学习做一个很好地铺垫。

二、实验设备介绍1．慧鱼创意模型系统的组成：慧鱼创意模型系统（fischertechnik）硬件主要包括：1000多种的拼插构件单元、驱动源、传感器、接口板等。

拼插构件单元：系统提供的构件主料均采用优质的尼龙塑胶，辅料采用不锈钢芯铝合金架等，采用燕尾槽插接方式连接，可实现六面拼接，多次拆装。

系统提供的技术组合包中机械构件主要包括：齿轮、联杆、链条、齿轮（普通齿轮、锥齿轮、斜齿轮、内啮合齿轮、外啮合齿轮）、齿轴、齿条、涡轮、涡杆、凸轮、弹簧、曲轴、万向节、差速器、齿轮箱、铰链等。

驱动源：①直流电机驱动（9V、最大功率1.1W、转速7000 prn），由于模型系统需求功率比较低（系统载荷小，需求功率只克服传动中的摩擦阻力），所以它兼顾驱动和控制两种功能。

②减速直流电机驱动（9V、最大功率1.1瓦，减速比50：1/20:1）。

③气动驱动包括：储气罐、气缸、活塞、电磁阀、气管等元件。

传感器：在搭接模型时，你可以把传感器提供的信息（如亮/暗、通/断，温度值等）通过接口板传给计算机。

系统提供的传感器做为控制系统的输入信号包括：①感光传感器Brightness sensor （光电管）：对亮度有反应，它和聚焦灯泡配合使用，当有光（或无光）照在上面时，光电管 产生不同的电阻值，引发不同信号。

②接触传感器Contact sensor （触动开关）：如图1所示，当红色按钮按下，接触点1、3接通，同时接触点1、2断开，所以有两种使用方法：常开：使用接触点1、3，按下按钮＝导通；松开按钮＝断开；常闭：使用接触点1、2，按下按钮＝断开；松开按钮＝导通。