机器人技术等级考试MIOS课程（一二级）理论+搭建.doc

第一章 基本结构 1.1结构体 在远古的时候，人们遇上河流又想到对岸去的时候，会在和的两岸搭一根的树干。但单纯树干搭建的“桥”并不结实，如果树干不够粗，承载的重量超出一定值时，很容易从中断裂。 图1.1 木桥 当人们需要躲避风雨等恶劣天气时，经常会选择躲避在洞穴当中，但洞穴也不安全，里面通常住着各种各样的怪兽。 图1.2 洞穴 于是后来人们在生活中开始搭建一些结构，由多个物品连接，可实现某种功能而建造的物体叫做结构体。 图1.3 房屋 1.2 钉子 钉子是生活中最常见的连接零件，指的是尖头状的圆柱形硬金属，作为固定木头等物用途，如图1.4。 图1.4 钉子 钉子之所以能稳固物品，主要是依靠自身的变形而钩挂在上面，并且依靠钉入部分的摩擦力。 钉钉子的工具叫锤子，是敲打物体使其移动或变形的工具。锤子的样式有很多种，最常见的为一柄把手以及顶部。顶部的一侧是平坦的方便敲击，另一侧通常为羊角型，其功能为拔出钉子。 注意：钉钉子时，先小心用力将钉子在需要位置轻轻钉入，让钉子能稍微立在木板上即可，然后将扶钉子的手拿开，再用力将钉子钉入，以防砸手。 1.3 螺丝 螺丝是生活中必不可少的连接零件，指有斜面旋转纹路的钉子，也称“螺钉”或“螺杆”。 螺丝是利用物体的斜面旋转纹路，通过旋转的方式进入被固定件中的。因为其斜面旋转纹路，相比通长度钉子，与被固定件接触更多，摩擦力更大。 螺丝是一种统称，可大体分为“螺丝钉”和“螺丝杆”。螺丝钉一般叫木螺丝，前端有尖头，螺距较大，用于紧固木制件、塑料件等，如图1.5。 图1.5 螺丝钉 螺丝杆也成为机螺丝，是指前端为平头，螺距较小，均匀，一般用于紧固金属、机器部件，如图1.6。 图1.6 螺丝杆 图中六边形的零件为螺母，其内部有螺旋状的纹路，与螺杆拧在一起用来起紧固作用的零件。 1.4 楔和螺旋 钉子和螺丝其根本上是分别利用了两种最基本的结构——楔和螺旋。 图1.7 楔形 图1.7就是楔形，楔是斜面的简单应用，指上后下薄的木头，结构中表示为一头尖一头粗的物品。而钉子相当于是圆柱形的楔形，最早的记录出现在15世纪，当时的木匠使用木钉或金属钉子来把家具和木结构的建筑物连接起来。16世纪时，欧洲最早出现了金属螺母和螺丝，这些钉子能够更牢固地连接东西。 图1.8 阿基米德螺旋 钉子上这种纹路叫做螺旋，螺旋也属于斜面的简单应用，第一个描述螺旋物的人是希腊科学家阿基米德。阿基米德螺旋是为解决用尼罗河水灌溉土地的难题而发明的圆筒状螺旋扬水器，指一个装在木制圆筒里的巨大螺旋状物，如图1.8所示。用来把水从一个水平面提升到另一个水平面，对田地进行灌溉。这个东西的发明者并非阿基米德，他知识描述了这种已经存在的东西。 1.5 螺丝刀与扳手 当尝试将螺丝拧紧时，会发现拧到最后时会非常废力，要想将螺丝和螺母固定紧，必须依靠工具。钉钉子时使用的工具是锤子，拧螺丝时使用的工具叫做螺丝刀，螺丝刀在1780年左右出现于伦敦。当时木匠们发现用螺丝刀拧紧螺丝比用锤子敲击，能把东西固定的更好，尤其使用细纹螺丝钉时。 图1.9 螺丝刀和扳手 螺丝刀用来拧螺丝时利用了轮轴的原理，当轮越大时越省力，所以使用粗把的改锥比使用细把的改锥拧螺丝时更省力。 最开始的螺丝刀都是一字螺丝刀，上世纪三十年代时，亨利飞利浦发明了十字螺丝和十字螺丝刀并被使用到汽车的装配线上。与传统的一字槽钉头螺丝不同，十字螺钉头的螺丝在使用螺丝刀时会自动居中，不易滑脱，因此深受欢迎。 说明：目前的螺丝除了一字螺丝、十字螺丝外，还有内六角、六角头等多种螺丝头的螺丝。 固定螺母的工具叫做扳手。扳手通常在柄部的一端或两端有夹持螺栓或螺母的开口或套孔，使用时沿螺纹旋转方向在柄部施加外力，就能拧转螺栓或螺母。扳手利用的原理是利用杠杆原理。 说明：固定螺母时还可以使用钳子，但使用钳子的方法比较麻烦，并且比较费力。 第二章 秋千 秋千是一种游戏用具，将长绳系在架子上，下挂蹬板，人随蹬板来回摆动。在公园，学校或者社区都能见到。 2.1 秋千的起源 秋千的起源，可追溯到几十万年前的上古时代。那时，我们的祖先为了谋生，需要上树采摘野果或猎取野兽。在攀缘和奔跑中，他们往往抓住粗壮的蔓生植物，依靠藤条的摇荡摆动，上树或跨越沟涧，这就是秋千最原始的雏形。 图2.1 荡秋千 至于后来绳索悬挂于木架、下栓踏板的秋千，春秋时期在我国北方就有了。《艺文类聚》中就有“北方山戎，寒食日用秋千为戏”的记载。当时拴秋千的绳索为结实起见，通常多以兽皮制成，故秋千两字繁写均以“革”字为偏旁。 如今，我们常见的秋千，认真发现会察觉到，一般秋千的支架两边都是由三角形构成，如图2.2。 图2.2 秋千 为什么要使用三角形构成支架呢？ 我们用套装中的零件分别制作出三角形和四边形，如图2.3，用手推动任意一角，会有怎样的变化？ 图2.3 三