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创想号履带机器人装配说明(教学用具研发版)

创想号履带机器人装配说明(教学用具研发版)

本文旨在为教育工作者和学生提供一份清晰、完整的《创想号》履带机器人教学套件装配说明。该套件专为中小学及职校的机器人入门、编程与机械原理课程研发,注重安全性、教育性与实践性。

一、 产品概述与教育目标
“创想号”履带机器人是一款模块化教学机器人平台。通过装配与实践,学生将达到以下教学目标:

  1. 理解基础机械结构:如齿轮传动、履带行进原理、底盘稳定性。
  2. 掌握电子模块连接:认识主控板、电机、传感器等核心部件及其接口。
  3. 培养工程思维与动手能力:遵循步骤完成从零件到整机的装配,体验产品开发流程。
  4. 为后续图形化或代码编程控制奠定硬件基础。

二、 套件组件清单
在开始装配前,请对照清单检查所有部件:

  • 机械部分:铝合金或高强度塑料底盘1个、直流减速电机(带轮)2个、橡胶履带2条、各种规格螺丝、螺母、垫片及L形支架套件。
  • 电子部分:开源主控板(如Arduino兼容板)1块、电机驱动板1块、超声波传感器/红外传感器1个、电池盒(建议使用5-6节AA电池)1个、连接线束若干。
  • 工具:配套螺丝刀、内六角扳手(视螺丝规格而定)。

三、 安全与准备须知

  1. 工作环境:请在宽敞、明亮、整洁的桌面上操作,避免小零件滚落丢失。
  2. 静电防护:触摸电子元件前,可先触碰金属物体释放静电,尤其是干燥季节。
  3. 电池安全:请使用推荐规格的电池,注意正负极方向。装配调试阶段可暂不安装电池。
  4. 指导原则:建议教师在学生动手前进行整体讲解与关键步骤示范。

四、 分步装配指南

第一阶段:底盘与动力系统组装

  1. 安装电机:将两个直流减速电机分别放入底盘前部两侧的预留位,使用配套螺丝和L形支架将其牢固固定在底盘上。确保电机轴朝向车身外侧。
  2. 安装驱动轮:将配套的齿轮或轮毂紧紧套入电机轴,并用顶丝固定(如有)。
  3. 安装履带:将橡胶履带套在驱动轮和前方的导向轮上。可通过调节导向轮轴的位置来张紧履带,确保履带平顺且不打滑。

第二阶段:电子系统集成

  1. 固定主控板与驱动板:使用尼龙柱或螺丝将主控板、电机驱动板固定在底盘中部预留的安装柱上,避免金属螺丝直接接触电路板背面造成短路。
  2. 连接电机线:将左右两个电机的引线,分别接入电机驱动板对应的输出端子(通常标记为M1+、M1-、M2+、M2-)。
  3. 连接主控与驱动板:使用杜邦线将驱动板的控制信号线(如IN1, IN2, IN3, IN4)连接到主控板指定的数字引脚。
  4. 安装传感器:将超声波传感器模块安装至机器人前部支架上,并将其Trig(触发)和Echo(回响)引脚线连接到主控板。
  5. 连接电源:将电池盒引线连接到电机驱动板的电源输入端子(注意电压范围),同时用另一组线从驱动板或直接为主控板提供5V电源。

第三阶段:总装与检查

  1. 整理线束:使用扎带或胶管将散乱的导线捆扎整齐,避免缠绕进运动部件。
  2. 最终固定:检查所有螺丝是否拧紧,各板卡和部件是否稳固。
  3. 功能初检:装入电池,打开开关。手动推动机器人应感觉顺畅,无卡滞。此时可上传一个简单的“前进”测试程序,观察两个履带是否同步转动。

五、 教学提示与拓展

  1. 问题探究:装配过程中,可引导学生思考:为何采用履带而非轮子?(增强越障与抓地力)电机对称安装的重要性?(保证直线行进)。
  2. 调试环节:常见的装配问题如机器人跑偏,可能源于履带松紧不一、电机安装角度细微偏差或驱动轮摩擦力不同,引导学生学会观察与调整。
  3. 项目拓展:完成基础装配后,教学可延伸至:
  • 编程控制:实现前进、后退、转向、避障等功能。
  • 结构改装:为机器人加装机械臂、摄像头或更多传感器。
  • 任务挑战:设计迷宫逃脱、物资运输等情景化项目。

六、 维护与收纳

  1. 使用后及时关闭电源,取出电池。
  2. 定期清洁履带和轮轴,防止灰尘积累影响性能。
  3. 将套件拆卸或整理后放回专用收纳箱,养成良好管理习惯。

《创想号》履带机器人的装配过程本身即是一堂生动的STEAM(科学、技术、工程、艺术、数学)融合实践课。它不仅能锻炼学生的精细动作与逻辑顺序感,更能激发他们对机器人技术的兴趣,为深入探索人工智能与自动化领域打开第一扇门。希望本说明能为您的教学活动提供有效支持。

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更新时间:2026-02-09 10:27:00

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