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案例二十一:摩托机器人

案例简介

利用运动主题 Steam 套装搭建一款双轮摩托车机器人,采用后轮电机驱动 + 前轮舵机转向的经典布局,模拟真实摩托车的运动逻辑。通过编程控制电机转速与舵机角度,实现前进、转向、调速等基础功能,帮助学习者理解 “动力系统 + 转向系统” 的机械联动原理,掌握电机与舵机的基础控制方法,体验从机械搭建到编程调试的完整工程流程。

教学准备

名称图示
哪吒Pro运动套装

教学目标

机械传动:理解 “后轮驱动 + 前轮转向” 的摩托车运动原理,掌握电机与舵机的机械安装方式。​

控制技术:学会通过编程设置电机转速(PWM 调节)和舵机角度,实现直线行驶与转向操作。​

编程逻辑:掌握 “输入指令→主控板处理→执行器动作” 的控制流程,理解条件语句(如if)在运动控制中的应用。​

跨学科融合:结合物理(齿轮传动比)、工程(结构稳定性)、编程(模块化控制)知识,培养系统整合能力。

课程引入

篮球比赛中裁判如何判断进球?如果是自己练习,怎么快速知道投进了多少球?​

能不能让篮筐自己 “数” 进球次数?场景导入:“今天我们要给篮筐装上‘智能大脑’!当篮球穿过篮筐时,碰撞传感器会像裁判一样立刻‘看到’进球,主控板马上记录次数并显示在屏幕上。无论是练习投篮还是和同学比赛,这个计数器都能让你专注运动,数据交给科技处理!”

学习探究

探究电机转速与机器人行驶速度的关系,分析舵机转向角度对转弯半径的影响,研究如何通过调整前后轮轴距提升行驶稳定性。

搭建步骤

硬件连线

将两个智能电机分别连接到哪吒Pro扩展板的M1接口和M4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/_L6k80WEzcUCz

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

按下按键A,摩托车向前行驶,按下按键B,摩托车停止行驶。

总结分享

扩展知识

摩托车运动中的物理知识​ 转向几何:前轮转向轴与地面的交点需位于轮胎接地点内侧(阿克曼转向原理),减少转向时的轮胎滑动,本案例通过连杆长度模拟这一特性。​ 惯性影响:高速行驶时突然转向可能因离心力导致侧翻,可通过降低重心(加装底盘配重)提升稳定性。​