创意实作7:LEGO运用于多旋翼

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具体描述

在现今的社会,网路的全球化趋势,使得国际竞争力不再是技术之间的相互竞技,而是在于你能创造出多少的创新能量。当我们思考该如何在这样的创新世代趋势中去培养创新能力时,最大的影响力,就是从校园开始向下扎根。透过学校的教育翻转,让学生学会思考、学会分享、学会自己发掘问题,更重要的是,学会自己动手实作的态度。

  国立高雄第一科技大学率先在2010年宣示转型为「创业型大学」,致力于培育学生「具备创新的特质,以及创业家的精神」,透过课程来落实培育学生具备「创意思维、跨域合作、数位制造、创业实践」,并于2016年8月出版了《方法对了,人人都可以是设计师》一书,透过课程的设计来培养学生达到创意思维及跨领域的合作。有鑑于学生在数位制造及创业实践方面,较缺少动手实作的经验,本校陈振远校长集结了9位来自不同专业背景的学者专家,透过跨科系、跨专业的方式,共同编撰出以创梦工场的场域设备为主,教你如何动手实作的《创意实作》,书中有9个操作单元,包括风靡全球的创客运动、材质色彩资料库、木工机具操作轻松学、基础金属工艺、3D列印绘图与操作、CNC控制金属减法加工、LEGO运用于多旋翼、游戏APP开发入门,以及在地文化资源的调查方法与应用。9个单元皆透过由浅入深的介绍,让读者可以更轻松入门。单元从风靡全球的创客运动开始作介绍,接着进入手工具的手工制作,其中包含了木工机具的操作及金属工艺的认识,以便了解手作精神的重要性。在学习手作单元之后,才可以进入自动化设备的学习。

  了解手工设备的制作后,再开始进行机械自动化的3D列印加法加工及CNC减法加工的软体及设备操作。透过前面所包含的手工工艺制作及3D加工制作,之后就可以开始强调如何透过控制化程式来驱动动力进行加工。前7组单元从造型、结构、机构、逻辑、组装等动手实作练习之后,第8单元也透过现今APP市场爆炸性的发展,从中学习如何开发出易上手的APP游戏。

  课程透过风靡全球的创客运动、手工具的操作、自动化机械设备加工、程式控制带动马达、APP游戏过程操作,以及在地文化资源的调查方法与应用等9个单元,来达到玩中学、学中做的教育翻转,俾能符应我国技职转型高教创新的精神,亦能切合本校创业型大学愿景培育学生具备创新的特质及热忱、投入与分享的创业家精神。

  本书希望能培养更多想成为自造者的年轻学子,透过《创意实作》中所介绍的9个由浅入深的实作课程操作练习,让你我都可以成为这个产业趋势中的全能自造者,并且训练自己能拥有更多的技能专长!

 
创意实作7:LEGO运用于多旋翼 图书简介 本书聚焦于LEGO积木系统在多旋翼无人机(UAV)设计、制造与创新应用中的潜力与实践。 本书并非简单地介绍LEGO积木的搭建技巧,而是深入探讨如何将这种普及、灵活且易于获取的模块化系统,作为一种强大的工程工具,融入到现代多旋翼飞行器的研发流程中。我们将超越传统的玩具范畴,将LEGO视为一种快速原型构建(Rapid Prototyping)的媒介,用以探索复杂的空气动力学结构、创新的机械集成以及独特的任务载荷平台。 本书的读者对象涵盖了从高级业余爱好者、STEM教育工作者,到对快速原型设计和低成本无人机开发感兴趣的工程师和学生。我们假设读者对基本的无人机原理(如控制、动力系统)有初步了解,但本书将重点放在如何“结构化”这些组件,并利用LEGO的特性来解决实际设计中的挑战。 第一部分:LEGO作为工程基石——理论与工具的融合 本部分旨在为读者打下坚实的理论基础,说明为何LEGO系统能够胜任严肃的工程设计工作。 第一章:模块化思维与无人机设计哲学 无人机设计往往受限于昂贵的定制模具和较长的生产周期。本章将阐述模块化设计在降低研发成本和提高迭代速度上的优势。我们将分析LEGO Technic和Mindstorms系列提供的连接件、梁、销钉和齿轮系统如何完美对应无人机结构设计中的受力点、刚性需求和连接便利性。重点讨论“功能驱动的结构设计”,即如何通过预设的LEGO连接标准,反向指导飞行器各个功能模块(如电池仓、飞控安装位、电机臂)的几何布局。 第二章:材料特性分析与结构优化 LEGO积木主要由ABS塑料制成。本章将详细分析ABS在无人机应用中的局限性(如刚性、热稳定性和冲击吸收能力)与优势(如低密度、易于切割和再利用性)。我们将介绍如何通过LEGO结构设计中的桁架(Truss)结构、交叉支撑(Cross-bracing)以及厚度变化来弥补单一塑料件的结构弱点,以达到满足特定载荷要求的结构强度。书中将包含具体的应力分布案例分析,演示如何利用LEGO的几何特性进行初步的结构有限元分析(FEA)的概念性模拟。 第三章:电子与机械的无缝集成 现代无人机是机电一体化的产物。本章的核心是如何在不使用胶水或焊接的情况下,将标准化的飞控板(如Pixhawk、Betaflight兼容板)、ESC(电子调速器)和GPS模块,牢固且有效地集成到LEGO框架中。我们将详细介绍使用定制的LEGO砖块(或通过3D打印技术快速制造的适配件)来构建减震悬挂系统,以保护敏感电子元件免受飞行震动的影响。内容将涵盖线缆管理和电磁兼容性(EMC)的初步考量。 第二部分:快速原型与迭代——从概念到飞行平台 本部分侧重于实践操作,指导读者如何利用LEGO快速实现多旋翼的物理模型,并进行迭代测试。 第四章:多旋翼构型与LEGO框架构建 本书将详细解析四旋翼(Quadcopter)、六旋翼(Hexacopter)及八旋翼(Octocopter)等不同构型的结构特点。针对每种构型,我们提供基于LEGO Technic系统的标准设计模板。例如,如何使用长梁和销钉构建具有特定臂展长度和刚性的机臂;如何利用角度连接件确保电机安装角度的精确性。我们将展示如何通过改变机臂的连接方式(如“X”型、"+"型)来评估对飞行稳定性的影响。 第五章:动力系统集成与转速效率评估 电机和螺旋桨的选择是关键。本章将指导读者如何精确安装标准尺寸的无刷电机,并讨论如何利用LEGO齿轮系统(而非电子调速器直接驱动)在特定低速应用中(如仿生飞行或特定测试平台)实现动力传动。更重要的是,我们将介绍如何搭建一个可拆卸的测试平台,用于测量不同LEGO机架在相同动力配置下产生的振动模式和结构共振频率。 第六章:载荷平台与任务模块化设计 无人机的价值在于其携带的载荷。本章探讨如何利用LEGO的兼容性,设计可快速更换的任务模块。这包括但不限于: 1. 视觉传感模块:如何设计具有俯仰/横滚角度调整能力的LEGO云台结构,以适应不同类型的相机或LiDAR传感器。 2. 环境采样模块:设计一个基于LEGO机械结构驱动的“抓取”或“释放”机构,用于收集特定环境样本。 3. 模块化电池管理系统:利用LEGO的连接孔位,设计可快速增减电池容量的串联/并联结构。 第三部分:高级应用与创新实践 本书的最后部分将探索LEGO在更前沿的无人机研究和教育中的潜力。 第七章:空气动力学造型与阻力测试 传统的无人机机身设计往往是流线型的,但LEGO的“方块”特性限制了这一点。本章将引导读者如何利用LEGO的平滑砖块(Tiles)和斜坡件(Slopes)来“伪流线化”机身,并测试这种造型对悬停效率和抗风性的实际影响。书中包含如何搭建一个简易的风洞测试装置(同样基于LEGO框架),用于直观观察气流在不同机身截面上的表现。 第八章:自适应与可重构机体探索 利用LEGO的可拆卸特性,我们进入“软结构”或“变体结构”的探索。本章提出概念:是否可以设计一个在飞行中能通过内部或外部激励(如小型线性执行器)改变机臂角度或机身刚度的无人机?虽然这需要结合非LEGO的电子控制元件,但LEGO提供了快速验证机械变换结构的理想平台。我们将展示一个简单的案例:通过改变中心机体与机臂的连接角度,观察对六旋翼飞行稳定性的即时影响。 第九章:教育性模型与设计思维培养 本书的最终目标是促进创新教育。本章总结了LEGO在STEM教育中作为无人机平台设计的优势:低失败成本、高可见度的搭建过程、即时反馈的物理模型。我们将提供一系列循序渐进的教学活动方案,鼓励学生超越“照着说明书搭建”,转而思考“如何用现有的LEGO件来解决一个特定的飞行稳定性问题”。这包括故障排除、结构优化竞赛等。 总结 《创意实作7:LEGO运用于多旋翼》不是一本关于遥控玩具的指南,而是一本关于快速工程实现、系统集成和创新原型构建的实用手册。它揭示了看似简单的塑料积木,在严肃的无人机工程领域中,所能提供的无与伦比的灵活性和实验潜力。通过本书,读者将学会如何像设计师一样思考,将抽象的工程需求转化为具体的、可触摸、可测试的物理结构。

著者信息

图书目录

图书序言

图书试读

用户评价

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哇,看到這本書名《創意實作7:LEGO運用於多旋翼》真的讓我眼睛一亮!身為一個從小就在LEGO堆裡長大的台灣人,對於這種結合童年回憶與科技創新的主題,簡直是無法抗拒。想像一下,那些繽紛的積木,不再只是搭建城堡或交通工具,而是能組裝成能在空中飛翔的精巧裝置!光是這個概念,就足以讓人充滿好奇。我腦中已經開始浮現各種畫面:用經典的LEGO Technic零件,搭配上微型的馬達、電池和遙控裝置,會不會就這樣組出一台迷你又酷炫的四軸飛行器?書裡會不會有詳細的組裝步驟圖,教我們如何巧妙地運用LEGO的連接方式,讓結構既穩固又能減輕重量?甚至,會不會有關於空氣動力學的基礎介紹,讓我們理解LEGO積木的形狀如何影響飛行?我對這本書的期待,不單純是想學會怎麼組裝,更希望它能激發我對機械原理和工程設計的興趣,讓我知道原來LEGO不只是一個玩具,更是一個充滿無限可能的學習平台。光憑書名,就覺得這是一趟充滿驚喜的知識探索之旅,我迫不及待想翻開它,看看裡面到底藏著多少令人驚嘆的創意!

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這本《創意實作7:LEGO運用於多旋翼》的出現,對我這個有點年紀但仍保有童心和對新事物好奇心的人來說,簡直是意外的驚喜!我從小就喜歡玩LEGO,長大後也對遙控飛機、無人機這類的科技產品很感興趣,但總覺得自己動手組裝的門檻有點高,需要很多專業的工具和知識。這本書名讓我聯想到,也許可以用LEGO這種大家都很熟悉的素材,來降低進入多旋翼飛行器領域的難度。我期待書裡能提供一些循序漸進的教學,從簡單的入門款開始,逐步挑戰更複雜的設計。我特別想知道,書中會不會分享一些利用LEGO的齒輪、連桿等特殊零件,來製作更精巧的飛行控制結構的技巧。或者,有沒有可能利用LEGO的積木,設計出一些具備特殊功能的飛行載具,例如載運小物品,或是進行簡單的空中攝影。這本書讓我感覺,原來科技的學習,也可以是這麼有趣、這麼有想像力的。

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這本《創意實作7:LEGO運用於多旋翼》聽起來就很有意思!我是個對DIY充滿熱情的工程師,平時就喜歡動手做一些小玩意兒。最近對無人機(多旋翼飛行器)的技術很感興趣,但市面上的套件通常都比較制式,感覺少了點個人發揮的空間。這本書的出現,簡直是為我量身打造的!LEGO的模組化特性,加上其高度的可塑性,讓我在組裝飛行器時,可以更自由地進行外型設計,甚至能針對不同的功能需求,設計出獨特的機身結構。我特別好奇書中會不會分享一些利用LEGO零件來達成特殊功能的技巧,例如,如何利用LEGO的結構來固定鏡頭,或是如何設計出更具空氣動力學效率的機翼。另外,我也很想知道,書中會不會探討如何巧妙地將電子元件整合到LEGO的結構中,例如如何藏線、如何固定電池,以及如何確保整體結構的穩定性和耐用性。我預期這本書會提供一些非常有價值的實踐建議,甚至可能會提供一些開源的設計藍圖,讓讀者可以直接參考或進行改良。這不僅僅是一本組裝指南,更像是一個激發創客精神的寶庫。

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老實說,一開始看到《創意實作7:LEGO運用於多旋翼》這個標題,我有點驚訝。LEGO?跟多旋翼飛行器?這兩個東西怎麼結合在一起?我以前對LEGO的印象就是色彩繽紛的積木,適合小朋友玩。而多旋翼飛行器聽起來就很專業、很科技。但仔細想想,LEGO的優點就是它的組合性強,可以自由發揮創意。而多旋翼飛行器,如果能用LEGO來實現,那不是更能讓更多人,尤其是年輕人,對飛行科技產生興趣嗎?我猜書裡可能會有從基礎開始介紹,例如如何選擇適合的LEGO零件,以及如何利用LEGO搭建出堅固的機身骨架。我很好奇,書裡會不會提供不同大小、不同載重的飛行器設計範例,讓讀者可以根據自己的需求來選擇。另外,我也很好奇,書中會不會探討LEGO材質的限制,例如重量、耐熱性等,以及如何克服這些限制。我希望這本書不只是一個「怎麼做」的教學,更能引導讀者去思考「為什麼」這樣做,讓組裝過程充滿學習的樂趣,而不只是死記硬背。

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《創意實作7:LEGO運用於多旋翼》這個書名,瞬間勾起了我內心深處的某種渴望。我是一個熱愛各種模型、喜歡動手做的機械迷,同時也是一個對飛行器有著無限憧憬的人。LEGO,這個曾經陪伴我無數個下午的積木,如今竟然能與我夢寐以求的多旋翼飛行器結合,這實在太令人興奮了!我猜測,書中一定會深入探討如何運用LEGO的優勢,來解決傳統多旋翼飛行器在設計上的挑戰。例如,LEGO的連接結構是否能提供更好的抗震性?LEGO積木的形狀是否能幫助優化飛行器的空氣動力學性能?我尤其好奇,書中會不會分享一些利用LEGO的顏色和造型,來打造出兼具功能性和美學的飛行器設計。我期待看到一些充滿創意的機身造型,甚至是一些意想不到的結構創新。更重要的是,我希望這本書能引導讀者不只停留在組裝,更能去思考和實驗,激發出更多關於LEGO與飛行科技的無限可能。

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