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武汉科技大学机械自动化学院

机械基础实验示范中心

2004.10

乐高机器人创新设计实验指导书

一、 实验目的

1、培养学生用创造性思维方法，设计、搭建新型的机构或装置；

2、引导学生运用乐高机器人套件，设计、制作智能机器人，提高学生的观察分析、动手、创造能力，培养学生的参与、竞争、实践与协作意识；

3、加强学生对机电一体化的实践认识，培养学生的创新意识及综合设计能力。

二、 实验原理

乐高机器人由机械结构件、控制器、电机、传感器等多个模块组成，采用搭积木方式搭建，硬件――就是积木，软件――采用图形化编程语言，不涉及单片机汇编语言与机器码编程。这就使系统理论教学摆脱了单片机语言、电路结构、微机接口等分支学科的束缚，可以直接根据系统要求，组态并展示系统功能。让学生主动体现设计思想，理解系统设计原理，更好地关注于创新机构设计以及机电一体化系统集成。

三、 实验仪器与设备

1. 乐高机器人模型组合包； 主要部件说明： （1）支承元件

（2）传动元件

2

（3）动力元件

（4）传感器

触动传感器 光电传感器 角度传感器

（5）RCX微型电脑与IR红外发射仪

（6）连接导线、轴套类零件与其它辅助元件

3

2. 乐高机器人专用电源；

3. 安装MindStorms Robolab软件的电脑； 4. 乐高专用智能接口板；

5. 连接电线，摄子、螺丝刀等常用工具。 四、 实验前的准备工作

1. 按模型组合包设备清单清点模型零件，并按类型分类置放于装料盘中； 2. 认真阅读模型组合包操作手册；

3. 按组装指导图搭接模型，掌握组合模型的拼接方法； 4. 熟悉动力元器件的装配、连接方法；

包括：电动机、传感器、变压器、气动元件、各种开关等；

5. 熟悉组合包配备的软件Robolab及接口。

五、 实验内容与步骤

1. 乐高机器人套件认知、观察，了解其种类、作用等相关信息。

主要部件包括：①拼插套件（电路积木）②RCX（微电脑芯片，可接收并存储通过红外发射仪传出的电脑程序，从而支配机器人完成指令）③软件编程ROBOLAB平台 ④结合展示的展品介绍各种输入输出设备（光电传感器、触动传感器、马达、导线等）。

2. 选题，确定设计目标，制定设计方案，进行任务分工。

3. 运用乐高机器人套件，组装智能机器人，并编写程序进行控制。

4. 写出实验报告：说明模型的工作原理，画出机构结构简图，说明程序的设计思路，并论述设计的创新性与实用性。

六、 实验报告

1. 实验目的； 2. 实验内容；

3. 实验结果，包括所建模型的工作原理，机构简图，所编写的控制程序，设计体会等。

七、 思考题

1. 将转动变为移动有几种方法？各用多少种构件？如何实现？

2. 控制物体转动到一定角度后停止有几种方法？用什么构件? 如何实现？ 3. 控制物体移动一定距离后停止有几种方法？用什么构件? 如何实现？ 4. 如何实现机构的协同工作？

5. 如何实现用光控制小车停止、运动，用什么构件?

附： 评分标准：

4

创新性 30分 工作原理 30分 外观造型 10分 动作控制 20分

回答问题 10分

5

乐高机器人创新设计实验报告

姓名 题目 同组成员 班级 学号 一、机构结构简图及原理图 二、机器人图片（照片） 6