案例二:竞走机器人

案例简介

设计一款竞走机器人，了解蜗轮蜗杆的特性及搭建方式。

案例首图

教学准备

教学目标

了解涡轮蜗杆的特性。 培养动手能力和解决问题的能力。 激发对工程和机器人技术的兴趣。

课程引入

欢迎小朋友们加入我们的STEAM奇妙旅程！今天，我们将一起探索如何制作一个无需编程的竞走机器人，这个项目的核心在于利用蜗轮蜗杆结构的巧妙应用。在这个项目中，我们将学习到基本的机械设计原理，了解如何通过简单的机械传动来控制机器人的运动。不需要复杂的编程知识，只需动手组装和调整，你就能创造出一个能够自动竞走的机器人。让我们一起开启这段激动人心的STEAM学习之旅，激发你的创造力和解决问题的能力！

学习探究

蜗轮蜗杆的工作原理是什么？ 蜗轮蜗杆结构的效率如何？ 如何保持机器人的平衡？

搭建步骤

23张搭建图

案例演示

按下哪吒Pro上面的按键即可让竞走机器人向前行走。

（GIF）

总结分享

扩展知识

蜗轮蜗杆的工作原理

蜗轮蜗杆的工作原理涉及到两个主要部件：蜗杆和蜗轮。以下是它们如何相互作用以及实现运动转换的详细解释：

蜗杆（Screw）：

蜗杆是一个具有螺旋形状的杆，其表面有连续的螺纹，类似于螺丝钉。 蜗杆的螺纹可以是单头（一个螺旋）或多头（多个螺旋）。 蜗轮（Worm Gear）：

蜗轮是一个齿轮，其齿形与蜗杆的螺纹相匹配，通常具有较多的齿以增加接触面积和提高传动效率。 蜗轮的齿通常设计成与蜗杆的螺旋线相切，以确保平稳的啮合。 啮合过程：

当蜗杆旋转时，其螺纹推动蜗轮的齿，使蜗轮绕其轴线旋转。 由于蜗轮的齿与蜗杆的螺纹精确啮合，蜗杆的旋转运动被转换为蜗轮的旋转运动。 运动转换：

蜗轮蜗杆机构可以将蜗杆的旋转运动转换为蜗轮的旋转运动。 这种转换通常伴随着速度的降低和扭矩的增加，这是因为蜗轮的齿数多于蜗杆的头数，从而实现了减速和增矩。 自锁特性：

蜗轮蜗杆机构的一个显著特性是自锁，即在没有外部动力的情况下，蜗轮不能反向驱动蜗杆。 这种特性是由于蜗杆和蜗轮之间的摩擦力和齿形设计，使得蜗轮可以被蜗杆锁定在位。 效率和应用：

蜗轮蜗杆机构的效率受到多种因素的影响，包括齿形的精确度、材料的选择和润滑条件。 由于其自锁特性和能够提供高扭矩，蜗轮蜗杆机构常用于需要精确控制和大减速比的应用，如升降机、输送系统和机器人关节。