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乐高创意机器人教程(中级 下册 10~16岁)pdf/doc/txt格式电子书下载

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书名:乐高创意机器人教程(中级 下册 10~16岁)pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语:

作者:隋金雪,邢建平

出版社:清华大学出版社

出版时间:2016-04-01

书籍编号:30293886

ISBN:9787302431688

正文语种:中文

字数:100000

版次:1

所属分类:互联网+-人工智能

全书内容:

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内容简介


本书为青少年机器人创新教育课程,以乐高机器人套件为教具,围绕机械结构展开,并辅以最初的编程思想和知识,给孩子最初的科学创新启蒙教育。主要内容包括旋转窗户、折叠椅子、挖掘机、机械蝴蝶、打桩机、惯性车、测距小车、搅拌器、扫地车、EV3智能机器人、电动机、程序设计、传感器、逻辑思维、综合编程,共15课。


本书适用于初中(10~16岁)机器人创新教育,也适用于社会机器人创新教育培训机构选用,更适合作为广大家长朋友给孩子进行创新教育的指导用书。


青少年iCAN+创新创意实践指导丛书
编写委员会


主 编:邢建平


副主编:隋金雪 陈言俊


编 委:朱瑞富 刘传河 陈桂友 朱振成 王 军 刘其彬 于文越


本书编写人员:隋金雪 邢建平


本书其他编写人员:王志翔 韩 冰 邓鸿宇 刘海锐 田南南 雷友凤 任宪华

序 iCAN+梦想的力量


2006年夏天,我从美国回到北京大学,为了解决高科技专业学生的就业问题,机缘巧合在无锡与企业一起发起了国际大学生iCAN创新创业大赛,致力于探索以物联网为代表的高科技领域的创新,并促成了温家宝总理2009年提出的“感知中国”物联网中心落户无锡。iCAN还引领成就了中国物联网领域发展的许多人和故事。目前,国际大学生iCAN创新创业大赛已成为国际iCAN联合会、教育部创新教学方法指导委员会、全球华人微纳米分子系统学会联合主办的一项国际范围年度创新赛事,是教育部质量工程支持项目。从诞生于中国的一个区域性、地方性赛事发展成为国际性比赛,并成为最具影响力的全球消费类电子展CES的官方合作展评活动,每年全球有数以万计的大学生、教师、志愿者曾经参与到iCAN活动中,通过iCAN赛场,传递Yes,iCAN的精神,让每个人找到内心深处的自信,从心底迸发出一股强大的力量,让更多年轻人做出自己的原创性作品,走上创新创业之路!


2015年,iCAN走过了八年创新创业的历程,进入iCAN 2.0时代,恰逢李克强总理提出“大众创业,万众创新”,中国迎来了创新创业的大浪潮,无数人在创新创业的路上挥洒着汗水,编织着梦想。无意之中,我们iCAN创新创业又成为走在总理工作前面的事业,得到了国家领导人的重视,刘延东副总理曾2次莅临iCAN活动现场,对大赛进行指导,数十位国内外院士、知名学者,数百家著名企业、专家、投资人成为iCAN活动的志愿者和赞助方,在数以万计的iCAN支持和志愿者中,有一位教授非常重要,他就是山东大学的邢建平老师。


认识邢建平老师,纯属偶然。七年前的一个深夜,意外收到了来自山东大学的一封邮件,邢老师在信中谈到他对中国当今教育的一些思考以及愿意承担iCAN创新竞赛山东赛区工作的想法。不久我去了趟济南,从此我与邢建平老师成为iCAN志同道合的同路人、iCAN事业合作伙伴。邢老师积极工作、善于思考和善于组织的特点成就了山东大学、山东赛区的发展,很快邢老师被推选为iCAN全国组委会执行副主席,成为我最好的搭档和帮手。我们也一起努力,辗转于国内、国外的企业和学校,共同打造堪比“中国好声音”的中国乃至世界最公平、最富创造性的创新创业比赛。


隋金雪老师则是三年前通过其指导带领山东工商学院的大学生队伍参加iCAN创新创业大赛时结识的,大家有着共同的教育理念和价值观,如今也成为iCAN同一个战壕里的老友了。“上下同欲者胜”,事实上,在邢老师、隋老师的带领下,iCAN山东赛区连续几年成为发展最迅速、参加人数和队伍最多、取得成绩最好的赛区了。


两年前的一天,邢老师提出了iCAN+青少年创新创意大赛的设想,青少年是国家的未来,青少年的创新就是万众创新之本,良好的综合创新能力培养必须从青少年开始。如何能够将iCAN这种理性且富有创造力的思维、活动模式向大众普及,更希望发挥高等教育的优势,与中小学校和青少年“手拉手”,从教育的源头培养、引导、改变中国的基础教育生态现状和环境,青少年需要“北斗”星光指引其理想之梦的拓展实施。尽早学习、实践和掌握了科学创新思维和系统科研方法的青少年,才是灵动的未来中国和世界的创新领导者。


习近平总书记说:“创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力,也是中华民族最深沉的民族禀赋。在激烈的国际竞争中,唯创新者进,唯创新者强,唯创新者胜。”“少年智则国智,少年强则国强。”为此,邢老师和隋老师在山东几年前就开始进行探索和尝试,他们在大学里率先开设了创新通识核心课程,例如科研方法与训练导论、物联网创新课程设计、单片机创新设计等,大胆进行课程改革,摒弃“一本书”主义,开展与赛训相结合、启发式教学、方法式引导、过程化实战、项目团队制、导师小组制、校企间互动、一张纸考试等,收到了很好的效果,学生们的学习兴趣和效果均有很大改观,很多学生明确了目标、发现了兴趣、找到了方法、塑造了自信。为加强创新教育科普工作,两位老师在济南、烟台举办了多期面向青少年的科技夏令营、特训营活动,自己设计课程,并亲自授课和指导学生们的实践活动,指导孩子们画简历、查资料、读论文、做实物、编软件、写专利、微视频、路演秀等,谆谆教导、耐心细致,反映出他们是极具博爱之心的好老师,真正引导孩子们去掌握和运用创新式解决问题的方法论和工具集,还具体启发、指导了10多支青少年队伍参加活动和比赛,最终推选了5支队伍参加当年大学生国赛,其中邢老师作为指导老师的1组青少年队伍项目“远程宠物喂食器”获得了大学生组全国二等奖的好成绩,让我们看到了中国青少年灵动的希望,也日渐明确了青少年素质教育改革的方向、内容和策略。十分巧合的是,当年度国际大学生iCAN创新创业大赛全球总决赛中,获得全球总冠军的也是日本的一支中学生青少年队伍(2015年该项目获得了日本首相奖),他们战胜了来自全球二十多个国家的大学生队伍。这更加深了我们对于青少年创新创业教育的思考和关注,为了国家和民族的进步,我们决定作为iCAN 2.0时代的重要举措,开始筹备中国(国际)青少年iCAN+创新创意大赛,由我担任名誉主席,邢老师担任主席,希望他成为青少年喜欢的iCAN+“董浩叔叔”,旨在为青少年提供一个全方位展示自己创新能力的平台,让更多的青少年在iCAN的舞台上相互交流、共同进步。

前言


机器人课程是一门综合性学科,包括机械结构、能源动力、智能控制三大方面的知识,适合青少年学习。本书注重理论知识与动手实践相结合,强调创新性和趣味性。以主题活动为主线,并将其贯穿于整个理论教学和实践过程中;以机械结构为主要内容,构建反思、延续生活,用有限的零件创造无限的可能。


机器人课程旨在开拓学生思维,培养学生的探索精神,让大脑动起来,充分发掘青少年的创造潜能,提高解决实际问题的综合能力。本书的课程以风靡世界的乐高机器人套件为教具,为课程的开展提供了强劲的动力,给课堂带来无限的可能。只要你有想法,就可以动手实现。


本书独创的青少年机器人创新教育体系,让孩子们在玩乐中学习,开拓思路,动手动脑;在接触知识的同时,动手搭建积木,并且亲身探究、验证所学的知识,保证每节课的知识当堂吸收,并能举一反三。经过本书创新教育体系的学习,学生的动手能力、自主学习能力、合作探究能力会大幅提高,并且具备参加青少年科技竞赛的能力。机器人创新教育课程可以帮助每一个孩子激发兴趣、启迪思维、点燃智慧火花,并提供成长动力。


目前,全国百万青少年机器人爱好者通过各种形式进行机器人的高科技竞技和工程研究活动。青少年机器人活动已经成为一项综合多种学科知识和技能的科技活动。孩子们通过计算机编程、工程设计、动手制作与技术构建,结合自己的日常观察、积累,寻求最完美的解决方案,发展创造力。通过本书的学习,让孩子们认识到:任何问题都不是只有一种解决方法,灵活的思维方式才是解决问题的关键。

第1课 旋转窗户

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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?


惰轮


惰轮是在两个不互相接触的齿轮中间起传递作用的齿轮。它同时和两个齿轮啮合,所以又被称作过桥齿轮。

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惰轮的作用

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惰轮的作用是改变它前、后两个齿轮的转动方向,而不改变传动比。不管它的齿数是多还是少,不可改变位置。

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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。


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。

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“头脑风暴”可编程机器人

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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。

拼装步骤

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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?

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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。

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。

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2.利用惰轮的原理,制作一个多级传动的电锯。

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3.利用所学的齿轮知识,自由发挥,制作一件作品。

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。

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钟表爱好者及贵族身份的标志是拥有一块百达翡丽表。其高贵的艺术境界与昂贵的制作材料,塑造了百达翡丽经久不衰的品牌效应。

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为什么狗在热天爱伸出舌头?

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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。

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第2课 折叠椅子

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主要内容 稳定性的含义及作用


知识探索


折叠椅子中使用了哪些结构?


折叠椅子有什么好处?


如何提高折叠椅子的稳定性?


结构稳定性


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。

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稳定性的影响因素及其提高方法

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几何形状


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。


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。


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。

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第一代——RCX机器人

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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。

拼装步骤(1)

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拼装步骤(2)

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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?

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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)。

三峡大坝
三峡大坝位于中国湖北省宜昌市境内。大坝包括主体建筑物及导流工程两部分,全长约2309m,坝高185m,工程总投资954.6亿元人民币,于1997年12月14日正式动工修建,2006年5月20日全线修建成功。

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。

近地小行星

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

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