书城科普探索机器人的世界(海洋与科技探索之旅)
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第14章 设计栏杆器

汽车无处不在,特别是在城市现代化不断发展的今天,它已经成为人们出行时不可或缺的交通工具。当四通八达的高速公路、鳞次栉比的商业中心以及大型超市、住宅小区出现之后,对汽车的管理就变得更为重要了。栏杆器就是有效管理车辆出入的工具。随着科技水平的不断提高,出现了自动栏杆器、遥控栏杆器等各式各样的栏杆器。

在高速公路收费站、大型超市、住宅小区等地,常常可以看到栏杆,一些政府机关、公司、学校门前则常常放置着栅栏。它们尽管没有保温、防风、防尘和防盗门的功能和作用,却是另一种“门”。

栏杆门的设计利用了杠杆原理。在第二单元中,我们学习到杠杆有三种:当阻力臂等于动力臂时是等臂杠杆,如天平;当阻力臂小于动力臂时是省力杠杆;当阻力臂大于动力臂时为费力杠杆,也可称为速度杠杆。

对栏杆器进行分析,支点在O处,动力点在O附近,阻力是杆的重力,在杠杆的中心位置。由此可知:栏杆器是一个费力杠杆。当杠杆绕轴转动时,杠杆上各点均做圆弧运动,各点移动的速度同该点到轴心的距离成正比,即杠杆各点的转动速度离轴越远则越快。一般,费力杠杆用来提升移动的位移或速度。

制作“杠杆门”活动任务新建的世纪商城,为了便于来往车辆的管理,要在门口设置一个“杠杆”门,请帮助他们设计一个最好的杠杆门。

活动提示设计的杠杆门可以阻挡来往车辆。

通过手动栏杆可以抬起、落下。

杠杆门的位置固定。用乐高积木搭一个杠杆门,并调整杠杆的角度,最好采用齿轮传动的方法。

活动步骤杠杆上有三个重要的点:起支撑作用的支点,人(或人通过其他装置)对杠杆用力的那个点,承受重物的点。不同的杠杆,这三个点是不同的。根据这一原理,可以做的设计。

摇动手柄,看一看“杠杆门”是否灵活转动。也可以搭建成图68所示的样子。

实践课堂检测对下面的程序进行说明:

评估栏杆器做好以后,请同学们相互交流,指出程序中不足的地方,然后写出实践总结。总结应包括以下内容:

制作过程中,你遇到的最大困难是什么编程过程中,你遇到的最大困难是什么如果使用其他传感器,能否完成任务?怎样制作?写出具体做法。

栏杆是否能够制作成“折叠”样式知识链接资料乐高教育部。ROBOLAB2.5编程指南[M]。北京:西觅亚公司。提示答案实践与思考思考:

(1)通过涡轮涡杆自锁装置能够确保栏杆停在某一位置。

(2)可以根据光电传感器的数值变化来判定车是否已经通过,然后控制栏杆升或降的时间。

(3)使用跳转模块或者循环模块来实现。

(4)如果发生“碰触”,可以增加一段程序,让机器人报警提醒机器人后退。

检测与评估检测:

首先,给红色容器附上的值应为2,然后马达A转动,接着马上播放5个音符。等待随机时间(随机值最大为7)后,再次播放5个音符。