乐高机器人搭建技术
乐高机器人简单讲义[宝典]
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乐高机器人简单讲义[宝典] 机器人组装第一步:第二步:第三步:第四步:第五步:第六步:第七步:第九步:第十步:NXT控制器A B CNXT智能积木块有三个输出端口，分别为A、B、C，可以连接电机和灯泡。
NXT有四个输入端口1、2、3、4，连接不同的传感器，通过转换器可连接RCX系列传感器。
1 2 3 4 软件面板:菜单栏工具栏程序名字2.编程区面板3.控制面板1.模块面板基本面版完整面板自定义面板 4.参数设置面板常用面板介绍通过程序下载声音文可以设置A、B、C三个输出端口连接方式，电机输出方向、能量级别和延续时间等。
件到NXT，并保存在记录A、B、C三个端口输出动作、可以设置记录时间，然后通过“播放”功能，将刚才NXT“sound files”文件执行的动作复制出来。
中，可以选择软件自带的文件，也可以自可以显示图像和文本，我们可以通过将“数字转换为文本”功能，将电机和传感器的数据实时己来编写。
显示在NXT屏幕上。
有时间和传感器等待，包括触动传感器、声音传感器、光电传感器和超声波传感器等待。
分支条件有传感器和参数值判断，传感器包括“无限循环、时间循环、传感器循环、次数循环和逻辑判断循环”。
分支包括“触动、声音、光电等”，参数值分支包括“数字判断、逻辑判断和文本判断”。
完整面板介绍包含“常用面板”里所有的功能模块。
输出功能模块，包括单电机、灯泡、发送信息(通过蓝牙)、声音和NXT显示器输出模块。
可以设置NXT传感器，RCX传感器、计时器传感器、NXT按钮和接收信息。
包括“等待、循环、分支”结构功能模块和停止输出模块。
可以定义变量，能进行数据运算，包括加、减、乘、除、大小、范围和逻辑判断。
包括文本模块、数字转换文本模块、保持激活模块、文件存储模块、校准模块、重置电机模块。
自定义面板:可以自己设计模块，根据需求可以设机成不同的图标，能进行个性化命名将一段程序模块化可以把任务分解成若干个小任务来单独完成，方便阅读。
乐高机器人用户手册NXTUserGuide
超声波传感器
通过超声波测量距离，常用于 避障、定位等场景。
触碰传感器
检测物体的接触或按压，常用 于触发特定动作或反应。
声音传感器
检测声音信号，可用于声控操 作或实现声音交互功能。
温度传感器
检测环境温度，可用于温度控 制或环境感知。
传感器连接与配置方法
连接步骤
将传感器线缆插入NXT主控器对 应的传感器端口，确保连接稳固。
组装前准备工作
01
02
03
04
仔细阅读说明书
了解套件内容、组装步骤和注 意事项。
准备工具
需要一把小十字螺丝刀和一把 平口螺丝刀，用于拧紧螺丝和
拆卸部件。
安排工作空间
确保组装过程中有足够的空间 摆放零件和工具，并保持整洁。
检查电源
确认电池盒已安装好电池，并 确保电池极性正确。
逐步组装指南
构建机器人底盘
乐高机器人用户手册 NXTUserGuide
目录
• 开箱与组装 • 编程与软件安装 • 传感器与输入设备应用 • 马达与输出设备控制 • 常见问题排查与解决方案 • 进阶技巧与拓展应用
01
开箱与组装
NXT乐高机器人套件内容
NXT智能砖
控制机器人的大脑，具备强大的计算能力和多 种传感器接口。
伺服马达
创意项目设计思路展示
自动寻迹小车
利用光线传感器和电机控制，实现小车自动寻迹 行驶。
智能搬运机器人
通过编程和传感器控制，实现机器人自动搬运物 品和避障功能。
人形机器人
利用NXT机器人的灵活性和可编程性，设计人形 机器人，实现各种动作和语音交互功能。
参加比赛和展示活动建议
了解比赛规则和评分标准 在参加比赛前，需要了解比赛规则和评
机器人技术搭建技巧
机器人技术搭建技巧机器人技术搭建技巧（1）作者：佚名文章来源：西觅亚科技有限公司点击数：DEI 943更新时间：2005-4-7内容简介:■固定层■模块最大化■载重结构■组装：底盘、模块、负载1.简介前面介绍了马达与传感器，几何结构与传动装置，现在该将这些组件结合起来，搭建一些更复杂的东西。
我们倡导制作机器人要有创意，所以，本书不介绍什么通用规则与风格指南，因为根本就没法介绍。
本章将简要介绍一些搭建技巧，在你设计自己的机器人或机器人系统时可能会有所启发，2.固定层我们在第一章中已经介绍过积木标准，水平与垂直梁之间的互锁是如何实现的，其顺序是：1根梁，2块板子，再一根梁，再2块板子……我们可以利用两根梁之间加一层板的方式，将两组梁叠在一起，这样就可以得到一个很简单的底盘，如图1. 所示。
虽然简单，但结构非常结实。
这也证明了第1章介绍用垂直梁锁定水平梁的重要性了，如果拿走4个1x6 要垂直梁，结构就很容易松散掉。
图1. 一个简单的底盘我们不必将所有的梁都沿同一方向摆放，而将板子沿另一方向摆放。
可能你需要两边都需要摆梁，如图2所示结构，即在中间使用了梁。
图2.梁与板子交叉摆放注意：请用黑色的销连接梁。
因为黑销比灰色的销有更大摩擦力，与梁的孔配合更紧密。
而灰色的锁子，适合于做可移动连接时使用，如杠杆与臂。
有时，你想用某个部件在水平梁高度内固定层，可能因为需要将板或梁嵌在水平梁上面或者下面。
但垂直固定的梁可能会稍微超出水平梁结构上面或下面。
此时，连接臂便显得非常有用，如图 5.3所示的三个例子。
连接臂a:两个1x5的连接板及两个标准单位的黑色锁子连接臂b: 1个1x5的连接板及0.75标准的灰色锁子连接臂c:两个1x3的连接板及一端有轴的锁子注意：让每个乐高积木都有一个名字并不是件容易的事，一些人将连接板称为半梁，因为它只有梁的高度的一半。
因此，我们选择了被大多数人接受的术语：请参考LUGNET LEGO 组件表（附录A中有该网站的网址）图3.使用liftarm固定梁尽管我们强调固定梁的重要性，但我们也要用最少的部件搭岀稳定的结构。
乐高人形机器人搭建
机器人(Machine Robots)解析:这次NXT所要表现出最高的技术境界,就是做出一台机器人,要将所有的感应器充分应用,发挥视觉,听觉,触觉等类似人类的五感机能并且透过程序让机器人从一个静态的模型转变成很像活生生有生命的机械体开始第一部分的组装介绍先组装脚的骨架组合成两只脚再连起来加上服务器马达利用很多技术零件来作为连动机构另一只脚再加上一个服务器马达跟NXT主机联机,这样就完成一段落了组合到这边可以感受到复杂度比之前的几个作品都要高许多依照教学编辑了简单的程序NXT主机会显示爱心的图案机器人的脚会开始行走来看看动态拍摄走起来还满生动的不过机器人好像是因为重量不足或者是抓地力不够,所以步幅不是很大动作有做到了,但是走的距离不是很远接下来是第二部分的组装先从一个服务器马达开始组装做成一个平台接着就要把NXT主机组合在中间侧面利用杆子当连动机构...这个零件扮演很重要的连动角色另一边的组合方式也是一样在和脚部结合起来,这样第二部分就完成了越来越有机器人的样子侧面的连动机构,看起来很复杂再来看看后面的连接线,已经接了三条依照教学编辑好程序机器人就会开始行走,中间的NXT主机屏幕一样会显示爱心这次走得更好了,因为重量加重,而且机器人行走时,身体的重心还会左右摆动....第三部分的组装就是将头部加上去加上头部之后十分好看接下来程序要利用两个循环一起运作派出暴龙来实验暴龙开始接近机械人到了一定的距离,机器人侦测到,就会发出语音"Hello"将暴龙往后移动,机器人侦测到物体距离变远,就会发出语音"Good Bye"真是有趣的互动小程序第四部份,要开始组装手臂先将一只手组装好将两只手都组好连接在机器人的身体,这样机器人就完成了质感,各方面的搭配,让外型十分好看后方特写,虽然背后几乎都是连接线,不过说明书上还是有教你做一些收纳,所以看起来不会太乱接下来要编辑的是更复杂的程序开始利用两个触控功能的循环,并且利用声音来驱动马达运转启动程序之后,只要按右手的触控装置,机器人就会显示爱心图案然后脚会不停在原地跳舞.....如果接收到一定的音量,机器人的上半身也会开始摆动,头和两只手都会摆动!!不过声音如果停止,机器人上半身也会跟着不动..接这还有第五部分将光感应器结合到机器人的背上编辑一个以光感应为循环的程序只要将手由上往下遮住光感应器,机器人就会说Good Night并且屏幕显示ZZZZZ如果将手移开,光感应器接收到光亮,屏幕就会显示笑脸,并且发出语音Good Morning终于将所有的教学程序测试完毕,接下来就要靠各为自己来创作应用这些功能来个上半身特写比例非常好,配色很漂亮侧面特写有令人佩服的连动机械感头部后方特写头部也是利用齿轮和横杆连动的来一张和R2D2的特写接下来和最新的SONY AIBO电子狗ERS-7来一张合照两个最先进的量产型机器人开始第一次接触....AIBO vs NXT 功能大比较可以发觉具备全方位行动能力的AIBO电子狗所具备的很多感应装置在NXT上面都可以找得到,所以两者仅是配备复杂度的差异而已,机能上都可以找到很多共通点,如果NXT能再搭配更多的服务器马达,也许真的可以做成电子狗....AIBO的步进马达总共用了23个在来一张互动特写,彼此在互相问好最后再来张合照,画下句点,谢谢各位的观赏。
2024版nxt机器人(乐高)中文教程
获奖经验分享及心得体会交流
分享获奖经验
与团队成员分享获奖经验， 包括比赛技巧、团队协作 等方面的经验。
交流心得体会
鼓励团队成员交流比赛过 程中的心得体会，共同总 结经验和教训。
激励团队成员
通过获奖经验分享和心得 体会交流，激励团队成员 继续努力，争取更好的成 绩。
06 常见问题解答与 故障排除
硬件故障识别及排除方法论述
维护保养知识普及和注意事项提醒
01
定期清洁
定期使用干布擦拭机器人表面，保 持清洁，避免灰尘和污垢堆积。
03
存储环境
将机器人存放在干燥、通风、无阳 光直射的地方，避免潮湿和高温环
境。
02
电池保养
遵循电池使用说明，避免过度放电 和充电，以延长电池使用寿命。
04
使用注意事项
在使用过程中，避免将机器人暴露 在强磁场、高压电场等有害环境中，
NXT机器人通过蓝牙或USB接口与电脑进行连接，使用乐高MINDSTORMS软件进 行编程和控制。
NXT机器人发展历程
第一代乐高MINDSTORMS机器人于 1998年推出，基于RCX微控制器；
NXT机器人在教育、科研、竞赛等领 域得到了广泛应用；
2006年，乐高公司推出了第二代 MINDSTORMS NXT机器人，使用更 强大的NXT微控制器；
硬件需求
NXT主机、电机、机械臂、抓取器、传感பைடு நூலகம் 等。
软件编程
编写物品识别、机械臂控制、分拣逻辑等程 序。
调试与优化
调整机械臂动作、传感器位置等提高系统效 率与准确性。
其他创意项目展示
01
创意项目1
智能巡逻机器人，能够自主巡逻并 检测异常情况。
乐高机器人教程1
乐高机器人教程1第一章:理解乐高中的几何学乐高积木的几何原理:我看到过很多同学刚刚设计机器人小车，他们首先会选择最有用的少许积木把小车搭好，兴致勃勃地编写好程序、下载，可是一松手，小车散了…但这并不影响他们的热情，他们会不停地改进，直到小车能轻松跑完全程…在这个过程中，他们已经开始根据乐高积木的各种特点，运用结构、机械原理来完善模型的结构，虽然他们并不是很清楚乐高积木的何学原理，也没有被指导过怎么做。
乐高积木为什么能够很紧密地接合在一起?能完美地实现实验仿真?这不仅在于它有两千多个各种形状的积木组件，有足够的零件让你完成你的设想，更重要的是，这些积木组件都按同一标准严格设计、生产，所有积木都是可兼容的。
它依据的标准就是乐高单位，而且积木有严格的质量保持，乐高积木模具公差仅为0.000005米。
怎样巧妙地利用乐高积木的特点--梁、块、板和孔之间的关系--完善你的结构，完成你独一无二的设计?本章包含的内容:尺寸和单位的表示方形的乐高世界垂直支撑倾斜的乐高世界斜支撑水平方向的尺寸和单位的表示铰链的支撑1.1简介在你进入乐高机器人世界之前，希望你能先掌握那些乐高积木中涉及的基本几何学原理。
不用担心，我们并不是要对你进行复杂的方程式和三角法则的测试，仅讨论一些非常简单的概念和解释一些常用的术语，这样，在入门阶段就可以更容易地搭建出实际的模型。
在本章，你将会发现乐高爱好者使用什么单位来表示尺寸，如何来表示积木的面积，如何将积木从不同的方位连接组合起来。
我们鼓励你使用手里的乐高组件对照本章的例子自己搭建一遍。
把机器人套装放在手边，以便随时挑选必要的积木，不过这一章节中的例子多数都只用到一些块和板。
如果由于某种原因，这部分材料对你来说过于复杂，你不必强求自己掌握，可以跳过这一章直接进入到其它部分。
在你需要的时候，你都可以回过来将这一章节当作术语表来使用。
1.2尺寸和单位乐高爱好者通常按顺序用3个数字表示乐高积木的尺寸:宽度、长度和厚度。
积木拼机器人最简单的方法
积木拼机器人最简单的方法积木拼机器人是一项有趣的活动，不仅能培养孩子的动手能力和创造力，还能让他们了解到机器人的原理和工作方式。
下面我将介绍一种简单的方法，让孩子们轻松地拼装出一个机器人。
我们需要准备一些积木。
这些积木可以是乐高积木，也可以是其他品牌的积木，只要能够连接起来就可以。
为了拼装出一个机器人，我们需要分别准备好头部、身体、手臂、腿部和底座等部件的积木。
第一步，我们从头部开始拼装。
首先，选择一个适合的积木作为头部，通常是一个长方体形状的积木。
然后，根据需要，可以在头部上添加一些眼睛、鼻子和嘴巴等特征，使机器人看起来更加生动。
第二步，我们继续拼装身体部分。
选择一个合适的积木作为身体，通常是一个长方形或正方形的积木。
然后，将头部和身体通过连接件连接起来。
确保连接牢固，不易松动。
第三步，我们开始拼装手臂。
手臂通常由两个部分组成，上臂和下臂。
选择合适的积木作为上臂，然后连接一个弯曲的积木作为下臂。
将手臂连接到身体上，使机器人能够伸展和抓取物品。
第四步，我们继续拼装腿部。
腿部通常由两个部分组成，大腿和小腿。
选择合适的积木作为大腿，然后连接一个弯曲的积木作为小腿。
将腿部连接到身体上，使机器人能够行走和站立稳定。
我们需要一个底座来支撑整个机器人。
选择一个稳定的积木作为底座，然后将身体连接到底座上。
确保连接紧密，使机器人能够稳定地站立在地面上。
通过以上简单的步骤，我们就成功地拼装出了一个机器人。
当然，这只是一个基础的模型，孩子们可以根据自己的想象力和创造力，添加更多的部件和功能，使机器人变得更加丰富多样。
拼装机器人不仅仅是一项游戏，它还能培养孩子们的逻辑思维能力和空间想象力。
通过拼装积木，孩子们可以学习到如何将不同的部件组合在一起，形成一个完整的机器人。
同时，他们还可以通过调整和改变部件的位置和角度，了解到机器人的运动原理和工作方式。
积木拼机器人是一项有趣而具有教育意义的活动。
通过简单的拼装步骤，孩子们可以轻松地拼装出一个机器人，并且在这个过程中培养动手能力、创造力和逻辑思维能力。
乐高机器人编程课程
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。
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突点与孔的连接
西 觅 亚 教 育 资 源
• 利用这种连接方法可以扩展乐高积木的搭建方 式和方向
凹槽与孔的连接
西 觅 亚 教 育 资 源
带突点的销
• 凹槽与突点连接时必须使用带突点的销
乐高传动系统的组成
西
• 动力源：马达
觅
亚
教
• 传动结构：齿轮、
乐高机器人的基本搭建技巧
西
——乐高机器人搭建技术（一）
觅
亚
教
育
资
源
基本内容
西
觅 1. 乐高基本单位 亚 2. 基本连接方法 教 3. 传动结构的搭建 育 4. 电子元件的固定技巧
资 源
乐高积木的尺寸
西 觅 亚 教 育 资 源
• 乐高积木的公制单位比较特殊
乐高基本单位
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• 带轴套的长销：边缘带有突 起，一头为轴套，便于插拔
垂直方向的固定
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• 梁采用突点与凹槽的连接在侧向产生的拉力很小 ，垂直方向的拉力也很小，结构很容易被破坏
平板的作用
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• 平板除了固定的作用外，还有可以调节垂直方 向上孔的间距的作用
标准结构
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光电传感器的固定
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• 光电传感器的安装比触动传感器容易，但是有 时需要使用一些防干扰结构
光电传感器的防干扰结构
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• 采用防干扰结构的光电传感器效果更好
西
练习项目
觅
1. 按照搭建手册搭建各种基本结构，熟习各种 零件的用法
亚
教
育
资
源
参考文献：
• 《乐高技术手册》
育 资
滑轮、齿条、蜗杆 、等
源
• 动力输出：轮子、 履带、等
齿轮传动的特点
西 觅 亚 教 育 资 源
• 齿轮传动的特点：传动精确，传递的扭力大
齿轮传动的配合形式
西 觅 亚 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 育 资 源
• 齿轮的配合效果受孔的间距和齿轮半径的影响
16齿齿轮的传动
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• 通常没有特殊的传动比要求，是不需要使用16 齿的齿轮进行传动
利用带导轨的平板固定马达
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• 利用带导轨的平板固定马达同样很牢固，并且很 容易拆卸
增大触动传感器的接触面积
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• 触动传感器经常受到冲击将影响触点的灵敏性 和使用寿命
触动传感器的防冲击结构
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常开结构
常闭结构
• 触动传感器采用常闭结构比常开结构具有更高 的灵敏性
• FLU=Fundamental LEGO Unit
乐高平板的尺寸
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• 乐高平板的厚度为普通块状积木厚度的 1/3是乐高机器人搭建过程中非常重要 的一个关系
乐高积木最基本的连接方法 西 ——突点与凹槽的连接
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• 这种搭建方法是乐高积木的存在根本
西 孔与孔的连接
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• 梁是乐高机器人搭建过程中使用最多的零件，梁 除了可以采用突点与凹槽连接，更多的时候是用 销进行孔与孔的连接
西 常用的销
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• 灰销：光滑，连接在一起的 梁彼此可以自由转动
• 黑销：边缘带有突起，连接 在一起的梁很难转动
• 长销：边缘带有突起，可以 连接三根梁
复合齿轮传动
西 觅 亚 教 育 资 源
搭建复合传动的时候 需要注意齿轮的分布
• 注意：每一级齿轮配合都会消耗系统的部分功 率（3％～5%),因此复合传动的级数不宜过多
蜗轮蜗杆传动
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• 自锁特性在某些场合非常的有用
不同平面上的传动
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冠齿轮
锥齿轮
• 随着机器人制作的复杂，这种传动形式会 经常出现
滑轮传动
西 觅 亚 教 育 资 源
滑轮传动时传 动比不能完全 按照滑轮的半 径进行计算
• 滑轮传动的特点：噪声小，容易安装，传 动大扭矩时容易打滑
链条传动
西 觅 亚 教 育 资 源
• 链条传动结合了齿轮传动和滑轮传动的优点
乐高马达的固定
西 觅 亚 教 育 资 源
• 利用类似于标准结构的搭建方法固定马达