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案例六:锯木机器人

案例简介

制作一个锯木机器人,通过控制舵机往复转动让机器人模拟锯木动作。

教学准备

名称图示
哪吒Pro AI机械动力套装

教学目标

完成锯木机器人的搭建,掌握舵机与 “锯片” 部件的组装方法,能正确连接舵机并编程控制其往复转动,实现模拟锯木动作。

理解舵机 “角度可控” 的特点,认识往复转动与锯木动作的关联,学会通过编程设置舵机的转动角度和频率。

激发对工业机械的兴趣,感受舵机在精准控制中的作用,建立 “技术模拟工业生产” 的认知。

故事导入

修好旋翼后,它传回的影像显示:齿轮野兽正用尖牙啃咬村庄的防护栏。“得赶紧加固栅栏!” 木匠机器人推着一堆圆木过来,“但我的锯木头机器人‘锯齿’不动了,没法把木头锯成木板。”​ 孩子们发现锯片旁边的电机连接线松了。阿极按下启动键,电机只发出 “嗡嗡” 的空转声:“它的原理很简单,就像家里的电动锯子,电机直接带动锯片转动,电机转起来就能带动锯片工作。”

学习探究

舵机的往复转动角度(如 0°-90°、0°-180°)对锯木机器人的 “锯木效果” 有什么影响?角度过大或过小会导致什么问题?

调整舵机的转动频率(如每秒往复 1 次、每秒往复 2 次),锯木动作的 “效率” 会发生变化吗?

对比真实电锯(如手提电锯)与锯木机器人的动作,真实电锯的锯片是连续转动还是往复运动?两者的适用场景有什么不同?

搭建步骤

硬件连线

将智能电机连接到哪吒Pro扩展板的M2接口。

代码编程

进入“makecode.microbit.org”,点击新建项目

在弹出窗口输入项目名称并点击创建

点击代码抽屉中的扩展

在弹出界面输入nezha pro并点击搜索图标,在显示nezha pro软件库后点击。同样的方式加载PlanetX软件库。

示例程序

程序链接:https://makecode.microbit.org/_CdFHfTU17aV7

你也可以通过以下网页直接下载程序。

下载程序

使用 USB 线连接 PC 和 micro:bit V2。

连接成功后,电脑上会识别出一个名为 MICROBIT 的盘符。

点击左下角的,选择Connect Device

点击

点击

在弹出窗口选择 BBC micro:bit CMSIS-DAP,然后选择连接,至此,我们的 micro:bit 就已经连接成功。

点击下载程序

案例演示

开启电源后,锯木机器人开始运行。

扩展知识

  1. 舵机的应用场景:舵机因能精准控制角度,广泛用于机器人关节(如机械臂、机器人手指)、遥控玩具(如遥控车转向、航模机翼调整)、智能家居(如自动窗帘角度控制)等领域。

  2. 锯切工具的发展:从手工锯(依赖人力往复)到电动锯(电机带动连续转动或往复),再到工业数控锯(精准控制锯切角度和速度),锯切技术的进步离不开机械控制技术的升级。

  3. 舵机的工作原理:舵机内部包含电机、齿轮组、电位器和控制电路,通过接收信号调整电机转动,再通过齿轮减速和电位器反馈,实现精准的角度定位,这也是它能实现往复转动的核心原因。