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彩球分配器实验图片

这 个用乐高NXT8547机器人套件搭建的作品，彩球分配器的机械部分有两个机构组成，1是分配蓝机构，2是翻斗机构，彩球分配器正像视频中展示的那样，把 翻斗机构的四种颜色的彩球，通过颜色传感器和机械系统，分配到分配蓝的四个区域中。这个作品就是一个典型的机电一体化设备的原型系统。

一个完整的机电一体化系统，应该包括：1）机械执行部件、2）传动链、3）伺服电机、4）机身或机座、5）传感器系统、6）控制器。

控制器里又包含了电机驱动电路和传感器信号转换电路和CPU，乐高的NXT控制器，这么小的个头就包含了这三个部分，而且它的CPU是32位单片机ARM。

机身或机座用来确定机械执行部件、传动链、电机和传感器的相对位置关系，并把它们这样的空间位置关系固定下来。

机 械执行部件、传动链和电机构成了一套完整的机构系统，彩球分配器有两套机构，分配蓝机构和翻斗机构。传动链的作用是把电机输出的转矩和转速传递到执行部件 上，转矩和转速相乘是功率，在传递过程中，由齿轮、连杆等机构组成的传动链可以改变运动的方向、速度和力，但功率是不变的，除了有些摩擦损耗。

例如，看下图，分配蓝机构是由两对“类”圆锥齿轮组成，分配蓝机构电机的输出轴是水平的，分配蓝执行部件的中心转轴是垂直向上的，并且两轴之间还隔了一定的距离，如何把电机的功率传递到分配蓝执行部件上呢？哈哈，两对“类”圆锥齿轮就可以。

翻斗机构的传动链，直齿轮+连杆，让我想出这种机构，挺难。

这个作品用到了一个颜色传感器和两个触动传感器，翻斗出口处放置了颜色传感器，两个触动传感器都放置在分配蓝机构和翻斗机构的电机输出轴附近的传动链上，可以看看前面的彩球分配器全景图，上面有对传感器位置的注释。

触 动传感器作用是用来确定两机构的运动初始位置。例如分配蓝机构的初始位置要保证篮子的篮球区域靠近翻斗下料口处，如果颜色传感器检测到将要分配的球是蓝 色，则分配蓝如果位于初始位置，翻斗就直接把这个篮球下料滚落到篮子的篮球区域。如果检测到是红球，则分配蓝要在初始位置的基础上再顺时针旋转90度，停 下，再把球滚落到篮子的红球区域，接着分配蓝还要顺时针旋转270度，回到初始位置。那么黄球和绿球要在初始位置的基础上旋转多少角度，才能准确地把球落 到篮子指定区域呢？

所以触动传感器在确定机构运动位置中起到了很重要的作用，现实的机械设备上也经常用到触动传感器，不过工厂里的工程师把触动传感器说俗称为“行程开关”。

把这个彩球分配器的分配蓝从转轴上拿掉，再加个电机和摇臂，就变成了投石车了！这个投石车可以把不同颜色的彩球向各方向投掷。请看视频。

又搭建了一个人形机器人，再次体验乐高8547机器人套件能创建什么样的作品，来实现我们的创意，实际上只要机械结构件积木够丰富，同时搭建者有较好的搭建经验和学科基础，一切皆有可能！

http://v.youku.com/v_show/id_XMjE0ODg3NTI0.html

人形机器人正面图：

人形机器人背面图：

 这 个作品里有三个电机，A电机控制头、肩部和手臂的摇动，B、C电机分别控制两腿的前后挪动，这个机器人的腿不能弯曲，一条腿只有一个电机带动摇摆，也就是 说一条腿只有一个自由度，所以视频里的人形机器人是挪动前行的。为了协调两条腿运动，在两腿部分别都安装了一个触动传感器。机器人的头部有一个超声波传感 器，一方面有装饰效果，另一方面可以用来测量与前面障碍物的距离。

连续体验了若干个不同类型机器人的创建，感觉到创建乐高机器人要具备三个方面的能力：1、编程能力，2、搭建技巧，3、机构设计能力，其中机构设计是最难的，需要有一些大学机械专业的《机械原理》课程的知识。

老外玩乐高NXT机器人套件，考虑一个好的作品，不容易啊！