教你学会乐高机器人1 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　一组机器人套件，做出有趣的作品。乐高机器人课程，最佳入门学习书。

　　只要一组机器人套件，就能轻松做出有趣、好玩的作品。实际操作，保证理解，让孩子拥有最有效的学习。

　　LEGO?机器人，它具备了上述几项优点，刚开始学习以模仿为主，模仿生物特性、生活中机器动作的原理，并且要试着描述自己所要表达的想法。再来则是发现生活中的问题或是可以改善的地方，以积木模拟，寻求改善之道。最后则是发挥自己的想像，想像是无限制的、是可以天马行空的，许多在现实生活中上未实现的也许可以在机器人套件中表现出来。

作者简介

洪文一

　　龙华科技大学电子系毕业（多媒体游戏设计组）

　　方块积因儿童科学创意教室教学主任

专长
　　电脑程式设计
　　电脑动画制作
　　电子合成配乐

许耀铭

　　海洋大学水产养殖系毕业

　　华泰养殖厂厂长（室内超集约养殖系统）

　　桃园县公埔国小教师

专长
　　电脑程式设计
　　自然科学教育

机械之心：结构设计与进阶控制 图书简介 本书旨在为那些对机械结构设计、高级控制理论以及复杂系统集成有浓厚兴趣的读者提供一套深入且实用的技术指南。我们不再拘泥于基础的搭建步骤，而是将焦点完全投向如何将机械系统推向更高的性能极限，并辅以精密的算法实现智能化的行为控制。全书内容侧重于理论与工程实践的深度融合，力求让读者不仅理解“如何做”，更能洞悉“为何如此做”背后的工程学原理。 第一部分：结构力学与高级机械设计 本部分将机械结构的设计提升到工程学科的高度，探讨如何在高负载、高精度或高速运动场景下优化结构刚度、减轻质量并确保长期可靠性。 第一章：材料科学在机器人结构中的应用 我们将系统回顾常用工程塑料、铝合金以及复合材料的力学性能（如屈服强度、弹性模量、疲劳极限）。重点分析不同材料在承受交变载荷和冲击载荷时的失效模式。讨论如何根据设计目标（例如，追求轻量化或极致耐用性）进行材料选择和截面优化。涵盖有限元分析（FEA）的基础概念，指导读者如何利用仿真工具验证设计的结构完整性，而非仅仅依靠经验试错。具体案例分析将包括悬臂梁的挠度计算与优化，以及多体系统中的应力集中点识别。 第二章：传动系统的高效能设计 齿轮系统是实现精确运动控制的核心。本章深入探讨传动比的优化，不仅仅是简单的乘法关系，而是要考虑传动效率、背隙（Backlash）控制和噪声抑制。我们将详述蜗轮蜗杆、行星齿轮组的几何设计原则，并引入摩擦学概念，讲解润滑剂选择对系统寿命和能耗的影响。对于带传动和链传动，我们将计算皮带的张紧度、链条的节距误差对同步性的影响，并讨论如何通过优化啮合角度来减少能量损失，确保驱动力矩的平稳传递。 第三章：运动机构的自由度分析与约束设计 深入解析自由度（DOF）的概念，从理论上确定复杂机械手或移动平台的运动能力。本章重点介绍如何通过有效的约束设计，消除冗余自由度，或是在必要时引入特殊的约束机制（如约束平面、万向节的应用）。讨论平面连杆机构（如曲柄滑块、齿轮曲柄机构）的运动学分析，包括瞬心法和速度多边形法，指导读者设计出具有特定运动轨迹（如等速直线运动或平稳加减速曲线）的驱动结构。 第二部分：进阶控制理论与算法实现 本部分从硬件层面的精确结构出发，转向软件层面的智能决策与精确控制。我们关注如何建立精确的数学模型，并基于此模型设计出鲁棒的控制器。 第四章：系统辨识与精确建模 高质量的控制依赖于对被控对象的准确理解。本章教授如何进行系统辨识，即从实际的输入/输出数据中反演出系统的传递函数或状态空间模型。涵盖时域（如阶跃响应分析）和频域（如Bode图分析）的辨识方法。重点讲解如何处理系统中的非线性特性，例如摩擦力（库仑摩擦和静摩擦）和饱和效应，并引入辨识算法，如最小二乘法在参数估计中的应用。 第五章：经典与现代控制器的设计与调试 详细解析比例-积分-微分（PID）控制器的饱和、积分抗饱和、微分滤波等高级调参技巧，超越基础的Ziegler-Nichols法。随后，转向现代控制理论，深入讲解状态空间表示法。重点介绍LQR（线性二次型调节器）的设计流程，如何根据性能指标矩阵Q和R来平衡状态的调节速度和控制输入的幅度。对于欠驱动系统，介绍反步法（Backstepping）或滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）的基本思想，以应对模型不确定性和外部扰动。 第六章：传感器融合与状态估计 在复杂的环境中，单一传感器信息往往不足以提供可靠的状态估计。本章聚焦于传感器数据融合技术。详细介绍卡尔曼滤波（Kalman Filter）的递推原理，如何融合来自编码器、惯性测量单元（IMU）以及视觉系统的数据，以获得高精度的位置、速度和姿态估计。讨论扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在处理非线性系统状态估计中的优势与局限。 第三部分：高性能驱动与电源管理 本部分关注如何为高精度结构提供稳定、高效的动力源，并确保整个系统的能源效率。 第七章：直流无刷电机（BLDC）驱动与场定向控制（FOC） 深入探讨BLDC电机的工作原理及其相比有刷电机的优势。重点解析FOC算法的数学基础，包括Clarke和Park变换，如何将三相静止坐标系下的电流矢量精确投影到旋转的两相同步旋转坐标系中。详细阐述如何通过精确控制d轴和q轴电流，实现对电机转矩和磁场通量的独立控制，从而获得平滑且高动态范围的驱动性能。 第八章：功率电子与能效优化 探讨电源转换电路的设计，特别是高效率的DC-DC转换器拓扑（如Buck, Boost, LLC谐振转换器）。分析开关频率对效率和EMI（电磁干扰）的影响。在系统层面，介绍休眠模式和能量回收机制的设计，如何通过预测性控制策略，在满足任务需求的前提下，最大程度地降低系统功耗，延长电池续航能力。 附录：专业工具链与编程范例 提供基于特定微控制器（如高性能DSP或FPGA）的实时控制程序结构示例，并附带使用MATLAB/Simulink进行模型构建、仿真和代码生成的工作流程指导。侧重于如何将理论控制律高效地移植到嵌入式硬件上运行。 本书的受众是具有一定基础的工程师、高级爱好者或从事相关专业学习的学生，他们希望从“能动起来”的阶段，跨越到“精确、高效、智能地运行”的工程实践阶段。本书提供的知识体系是构建高性能、自主化系统的基石。

评分☆☆☆☆☆

這本《教你學會樂高機器人1》的內容，讓我重新燃起了對動手做的熱情，我發現原來學習新東西可以這麼有趣！書裡最吸引我的地方，是它沒有設定太多死板的規則，而是鼓勵你去發揮創意，去實驗。我印象最深刻的是有一段提到如何利用槓桿原理，讓一個小小的樂高零件，可以舉起比它重很多的物品。書裡的解說非常清晰，而且附帶了許多示意圖，讓我很容易就能理解其中的奧妙。我跟著書裡的提示，自己動手做了一個可以調整高度的升降平台，過程充滿了挑戰，但每次成功克服一個難關，都讓我感到無比的滿足。而且，這本書還很貼心地介紹了一些簡單的程式編寫概念，讓我在搭建好機器人之後，還能為它注入「生命」，讓它能夠執行更複雜的任務。我已經迫不及待想把書裡的內容全部學會，然後自己設計出更多獨一無二的樂高機器人，讓我的生活充滿更多樂趣和驚喜！

评分☆☆☆☆☆

說實話，我對3C產品和新科技其實不太靈光，所以當我的兒子拿到這本《教你學會樂高機器人1》的時候，我還擔心他會不會看不懂。沒想到，這本書的編排方式真的很棒，它從最基礎的零件介紹開始，一步一步引導，就像是在說故事一樣。我常常看到他捧著書，一邊看一邊動手操作，而且過程中很少會出現卡關的狀況，這讓我對這本書的編寫品質感到非常佩服。書裡介紹的許多小裝置，都非常貼近生活，像是如何用樂高做出一個可以自動開關的門，或是如何製作一個簡單的遙控汽車。兒子最喜歡的部分，是書裡教他如何利用感測器，讓機器人可以辨識顏色，然後做出不同的反應。他常常興奮地跑來跟我說，他的機器人「學會」分辨紅色和藍色了！看著他因為學習而展現出的喜悅和自信，我真的覺得這本書買得太值了。它不只是一本教你玩樂高的書，更是一本引導孩子探索科學、培養解決問題能力的啟蒙讀物。

评分☆☆☆☆☆

這本《教你學會樂高機器人1》真的是讓我大開眼界！我一直對樂高很有興趣，但總覺得只是拼拼湊湊，不太了解背後的一些原理。看了這本書，我才發現原來樂高機器人這麼有趣，而且可以玩出這麼多花樣。書裡從最基礎的搭建技巧開始，一步一步教你認識各種零件，怎麼組裝出穩固又有趣的結構。我記得有一章在講如何做出可以移動的機械手臂，那個步驟解說得非常清楚，我跟著做，第一次就成功了，那種成就感真的無與倫比！而且書裡還會穿插一些小知識，像是為什麼某些結構比較穩，或是齒輪傳動的原理，讓我在玩樂的同時，也能學到一些科學的知識，感覺非常扎實。最重要的是，這本書不是那種死板板的說明書，它充滿了創意和想像空間，你會發現書裡的範例只是個開始，很多時候你會忍不住想，如果我把這裡改一改，是不是會有新的玩法？這本書真的激發了我對動手做的熱情，也讓我對樂高機器人的世界有了更深的認識，我已經迫不及待想挑戰下一個更複雜的項目了！

评分☆☆☆☆☆

我一直以來都對工程和科學領域充滿好奇，但苦於沒有太多的實踐機會。偶然間在書店看到這本《教你學會樂高機器人1》，書名雖然聽起來像是給初學者的，但我翻了一下目錄，發現它的內容涵蓋了從基礎搭建到初步程式控制的完整流程，讓我眼睛一亮。這本書的優點在於它將複雜的工程概念，透過樂高積木這個大家熟悉的媒介，變得非常親民。書中詳細介紹了各種機械結構的原理，像是如何利用齒輪來改變速度和扭力，如何設計懸吊系統來應對不同的地形，以及如何利用各種馬達和感測器來實現機器人的自主運動。我最喜歡的一章是關於如何設計一個可以自動搬運物品的機器人，書裡不僅提供了範例，還引導讀者思考如何優化結構、提升效率，這個過程讓我受益匪淺。而且，它還結合了程式設計的部分，用圖形化的介面，讓即使是完全沒有程式基礎的人，也能輕鬆上手，學會如何控制機器人的行為。這本書就像一座寶庫，它不僅讓我學會了如何搭建樂高機器人，更重要的是，它啟發了我對工程原理的理解，並激發了我深入探究的慾望。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我本來以為樂高機器人這種東西，應該是給小朋友玩的，或是那種高階玩家才會碰的。但因為身邊的朋友很推薦這本《教你學會樂高機器人1》，加上最近工作有點悶，想找點事情來轉移注意力，就抱著姑且一試的心態買了。沒想到，這本書徹底顛覆了我的想法！它的內容編排得很用心，從最簡單的零件組合，到如何設計出有基本功能的機器人，都解說得非常到位。最讓我驚豔的是，它並沒有預設一個固定的玩法，而是鼓勵讀者去探索和實驗。書中提供了很多讓我覺得「哇！原來可以這樣！」的靈感，像是如何利用感測器讓機器人避開障礙物，或是如何編寫簡單的程式碼讓機器人做出特定的動作。我以前總覺得程式設計很難，但書裡用樂高的模組化方式呈現，讓我覺得好像在玩積木一樣，一點都不嚇人。我花了一個週末的時間，跟著書裡的步驟，做了一個可以跟著音樂跳舞的小機器人，雖然很陽春，但看到它動起來的時候，心裡那份喜悅是無法言喻的。這本書不僅讓我學到了搭建和程式設計的入門知識，更重要的是，它讓我找回了那種純粹的玩樂精神。