本书选用MegaPi Pro机器人以及Makeblock创客空间套装，通过机器人结构设计介绍机械结构以及相关知识，同时选用目前流行的mBlock软件介绍常用的电子元件与各种传感器的应用。本书具有大量实验案例，可以为学生的创新活动提供启发与参考。通过学习，学生将具有使用这些设备进行制作与创新的技能。

本书适用于各创客空间教师与学生使用，同时也是各学校、培训机构开设创客课程的*选教材。

第1章Makeblock结构的搭建

Makeblock是一款铝积木式的结构模块和电子模块的组合，包括基本结构部件、传动部件、电机本书所提电机均指电动机。、传感器、控制器等。主要零部件是铝合金材质，以Arduino作为控制器。利用此平台，让制作机器人或者自动化装置变得简单，可以在很短的时间里实现自己的各种创意想法，并体会其中的乐趣。

Makeblock器材如图11所示。

图11Makeblock器材

要想创作一个能完成某种任务的机器人，根据材料特点进行合理的结构设计是一项重要的内容。机器人具备完善、合理的结构是能够准确、有效工作的基础。结构的缺陷会限制功能的发挥，即使程序再完美也不能保证会达到人们期望的效果，因此进行机器人的结构设计与搭建是保证机器人完成任务的前提。

设计搭建一个具有某种功能的机器人，仅仅凭空设想是无法办到的，模仿是一个不可缺少的过程。在模仿他人机器人作品的基础上，对其结构设计思路的合理性进行分析、探讨设计中的工艺技巧、了解有关机械结构知识，可以让我们更快地掌握机器人设计和搭建的方法。将所学的力学知识应用于结构设计之中，通过不断动手实践与改进，从而获得合理和有效的结构设计。对于已完成的机器人要通过在程序运行中进行测试，了解机械结构是否稳定、安全。如果达不到要求就要反复地加以改进。在结构设计中有一些典型的结构模式，如齿轮变速、万向轮的结构与安装方式、差速器等功能组合，我们在设计机器人的过程中应主动加以应用。

1.1工具的使用

Makeblock提供的工具与应用介绍如下。

第1章Makeblock结构的搭建  Makeblock机器人与创客器材的应用〖2〗〖2〗 〖1〗 (1) 改锥，可以用于安装和拆卸十字螺钉或六角螺钉,如图12所示。

图12改锥

(2) 扳手，可用于安装和拆卸无头螺钉和螺母，如图13所示。

图13扳手

改锥与扳手通常需要配合使用，如图14和图15所示。

图14改锥与扳手的配合使用

图15改锥与扳手的配合使用

扳手也可用于拆卸8齿齿轮，如图16所示。

图16扳手的应用

L形扳手用于安装无头螺钉，如图17所示。

图17L形扳手的应用

无头螺钉需顶在电机轴的D形面区域，如图18所示。

图18无头螺钉的安装

第1章Makeblock结构的搭建1

1.1工具的使用2

1.2几种特殊结构的安装4

1.2.1基础结构件5

1.2.2电机的安装6

1.2.3125mm×24mm橡胶轮的安装7

1.2.4麦克纳姆轮的安装8

1.3拓展与提高9

第2章Makeblock机械传动方式与安装11

2.1齿轮传动11

2.2链传动14

2.3同步带传动15

2.4螺纹传动17

2.5平面连杆传动17

2.6拓展与提高19

第3章电机20

3.1直流电机20

3.2步进电机21

3.3直流编码电机21

3.4拓展与提高22

第4章机器人的结构23

4.1机器人的移动方式23

4.2重心25

4.3支撑多边形25

4.4稳定性26

4.5重心的评估28

4.6机器人的转向方式28

4.7结构对转向的影响30

4.8拓展与提高31

第5章常用物体移动与提升方式33

5.1同步带传动提升结构33

5.2齿轮机械臂提升结构34

5.3螺杆提升35

5.4齿条提升结构36

5.5之字架提升结构36

5.6机械臂与同步带组合结构37

5.7拓展与提高37

目录 Makeblock机器人与创客器材的应用〖2〗〖2〗 〖1〗 第6章MegaPi Pro控制板及其连接40

6.1端口及接插模块介绍40

6.2将MegaPi Pro与计算机连接43

第7章mBlock编程环境46

7.1第一个机器人程序47

7.2拓展与提高50

第8章变量与运算51

8.1变量51

8.2链表51

8.3函数与运算52

8.4随机模块53

第9章程序结构54

9.1顺序结构54

9.2循环结构59

9.2.1for语句循环（有限循环）59

9.2.2while语句循环（条件循环）64

9.2.3while语句循环（无限循环）66

9.3选择结构73

9.4多任务76

9.5自定义指令模块77

第10章传感器种类与应用79

10.1人体红外传感器79

10.2四按键传感器80

10.3温度传感器84

10.4光线传感器86

10.5温湿度传感器88

10.6巡线传感器89

10.7超声波传感器95

10.8限位传感器97

10.9计时器102

10.10电子罗盘104

10.11陀螺仪109

第11章遥控与机器人通信113

11.1遥控与自动程序113

11.2机器人通信117

11.2.1蓝牙通信118

11.2.2WiFi模块的使用125

第12章机器人比赛套装的应用130

12.1大功率直流编码电机130

12.2无刷直流电机132

12.3智能舵机133

12.42.4GHz无线摇控136

参考文献138

附录1电子模块介绍139

附录2制作一个机器人小车148

附录3制作机械昆虫155

附录4制作一个拾物体的机器人小车165