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🥁 B8 打鼓机器人

S5动力机械进阶 · 备选入门课 · 凸轮机构

🎯 本讲目标

🎬 看看它:今天要学的本领

先点开下面的视频看一看,认识"凸轮"是怎么让机器人一下一下敲鼓的!

今天我们要做一个会自己打鼓的小机器人!学会三个本领:

🔄
凸轮机构
转圈变一下一下
🥁
鼓槌起落
一下一下敲鼓
🎵
凸轮形状
决定节奏快慢

🥁 先看真家伙:小朋友敲鼓

小朋友打鼓

小朋友拿鼓槌一下一下敲鼓。今天我们让机器人也这样敲!先仔细观察:

👀 想一想:
① 马达一直在转圈,怎么让鼓槌一下一下上下敲?
② 鼓槌敲一下就要抬起来、再落下,谁在管它?
③ 如果想让敲鼓变快,换个什么样的零件?
(先说出你的想法,再去搭建区验证!)

🔧 先拆解,再动手搭

① 它由哪些部分拼成?

打鼓机器人有四块:底座和支架、会转圈的马达和齿轮、一下一下顶动的凸轮、还有会起落的鼓槌和小鼓。按这个顺序搭:先底座支架 → 马达齿轮 → 凸轮鼓槌 → 放鼓测试。

② 像工程师一样想问题

不急着搭!先想清楚三个问题。

❓问题① 马达一直转圈,怎么变成"一下一下敲"?
困难:马达只会一圈圈转,可敲鼓要鼓槌抬起来、落下去,是一来一回的。
办法:用凸轮!它是个边缘高低不平的轮子,转起来就把上面的鼓槌一下一下顶起、放下。
❓问题② 鼓槌怎么敲到鼓?
办法:鼓槌是一根能翘起来的小杠杆:一头架在柱子上(支点),一头坐在凸轮上,另一头垂着小锤。凸轮一顶中间,小锤就砸下来敲到鼓。
❓问题③ 怎么让节奏变快?
办法:换个形状不一样的凸轮!椭圆凸轮一圈敲一下(慢);桃形凸轮凸起多,一圈顶好几次,节奏就变快。

👁️ 搭建步骤图(先自己想,再看答案)

试着自己先搭!不会时再点下面的按钮展开步骤图。

💡 结构原理小课堂

① 凸轮:把转圈变成"一下一下"

马达一直转圈,凸轮把它变成一下一下的上下敲击
凸轮转圈 一下一下顶起 ↕
凸轮
看真实零件:红圈圈住的凸轮边缘高低不平,一转就把上面的杆一下一下顶起、放下。

② 鼓槌是个小杠杆

凸轮顶起杠杆中间 → 另一端小锤就砸下来敲鼓
凸轮一顶 → 小锤落下敲鼓
鼓槌杠杆
看杠杆:红圈处凸轮把杠杆中间顶高,支点那头不动,垂着的小锤就砸下来。

③ 凸轮形状决定节奏

椭圆凸轮慢(一圈一下),桃形凸轮快(咚咚咚咚)
椭圆 慢 桃形 快
凸轮形状
看形状:红圈里桃形凸轮凸起多,一圈顶好几次,鼓点就又密又快。

④ 整机工作流程

电池→马达转圈→齿轮→凸轮转圈→顶起鼓槌→一下一下敲鼓
整机流程
看整车:红圈圈住的凸轮就是"转圈变敲击"的机关,换个凸轮节奏立刻变。

🏠 生活里的"一下一下"

架子鼓

架子鼓

鼓槌一下一下敲在鼓面上,发出"咚咚咚"的节奏。

👀 观察:鼓槌抬起、落下,敲一下响一声。
⚙️ 原理:一来一回的往复运动,就像凸轮顶鼓槌。
像:一下一下敲
小朋友打鼓

小朋友打鼓

小手举着鼓槌,一下一下敲,越敲越开心。

👀 观察:手一起一落,鼓就一响一停。
⚙️ 原理:鼓槌起落=往复敲击,机器人学的就是这个。
像:起落敲击
庙会打鼓

庙会敲大鼓

一排大鼓,鼓手们一下一下用力敲,热热闹闹。

咚!咚!
👀 观察:鼓点有快有慢,像换了不同凸轮。
⚙️ 原理:敲得快慢就是节奏,凸轮形状决定节奏。
像:节奏快慢
玩具小鼓

玩具小鼓和鼓槌

圆圆的小鼓配上两根鼓槌,敲一敲就会响。

👀 观察:鼓面圆圆的,鼓槌敲上去弹起来。
⚙️ 原理:凸轮把鼓槌顶高,松开就靠自重落下敲鼓。
用:起落敲击
缝纫机

缝纫机:里面也有凸轮!

轮子一直转圈,针却一上一下扎布——里面就藏着凸轮!

针一上一下
👀 观察:缝纫机轮子转,针却是上下扎。
⚙️ 原理:凸轮把转圈变成针的一上一下往复运动。
用:凸轮往复

🧠 举一反三:怎么认出"凸轮"?

1
看一边:马达/轮子是不是在一圈圈转?
2
看另一边:有没有个东西在一下一下动(敲、扎、顶)?
3
结论:一边转圈、一边一下一下,中间多半就藏着凸轮!
✅ 缝纫机针上下动、机器人打鼓,都是凸轮在帮忙!

✏️ 看图小测

你答对了
0/8

🎯 动脑小挑战

挑战1:马达一直转圈,鼓槌为什么一下一下敲?

凸轮

马达只会一圈圈转,可鼓槌是一下一下起落敲鼓的,是谁把"转圈"变成"一下一下"的?

是凸轮!它边缘高低不平,转一圈就把鼓槌顶起、放下一次,转圈就变成了一下一下的敲击。

挑战2:想让节奏变快,换椭圆还是桃形凸轮?

凸轮形状

现在敲得太慢了,想让机器人"咚咚咚咚"敲快点,应该换哪个凸轮?

换桃形凸轮!它凸起多,一圈顶好几次,节奏就又密又快;椭圆凸轮一圈只敲一下。

挑战3:想让机器人同时敲两面鼓,怎么办?

两个凸轮装一根轴

想让机器人左右手交替敲两面鼓,凸轮应该怎么加?

在同一根轴上装两个凸轮,错开位置,各顶一根鼓槌。两个鼓槌一先一后起落,就能交替敲两面鼓啦!

📋 回家任务

放学后做这三件事

👨‍👩‍👧 给家长的话

本课是 S5 官方课之前的入门铺垫课,重点认识凸轮机构:把圆周运动变成一下一下的往复敲击,并理解凸轮形状决定节奏。孩子做拓展挑战需要密码时,请输入 d8um。建议先让孩子自己想,想不出再一起看答案。

🎯目标
🔧搭建
💡原理
🏠生活
✏️小测
🎯拓展
📋任务