乐高积木几何原理

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1、. .乐高积木的几何原理：我看到过很多同学刚刚设计机器人小车，他们首先会选择最有用的少许积木把小车搭好，兴致勃勃地编写好程序、下载，可是一松手，小车散了但这并不影响他们的热情，他们会不停地改进，直到小车能轻松跑完全程在这个过程中，他们已经开场根据乐高积木的各种特点，运用构造、机械原理来完善模型的构造，虽然他们并不是很清楚乐高积木的何学原理，也没有被指导过怎么做。乐高积木为什么能够很严密地接合在一起.能完美地实现实验仿真.这不仅在于它有两千多个各种形状的积木组件，有足够的零件让你完成你的设想，更重要的是，这些积木组件都按同一标准严格设计、生产，所有积木都是可兼容的。它依据的标准就是乐高单位，而且

2、积木有严格的质量保持，乐高积木模具公差仅为0.000005米。怎样巧妙地利用乐高积木的特点梁、块、板和孔之间的关系完善你的构造，完成你独一无二的设计.本章包含的容:尺寸和单位的表示方形的乐高世界垂直支撑倾斜的乐高世界斜支撑水平方向的尺寸和单位的表示铰链的支撑1.1简介在你进入乐高机器人世界之前，希望你能先掌握那些乐高积木中涉及的根本几何学原理。不用担忧，我们并不是要对你进展复杂的方程式和三角法那么的测试，仅讨论一些非常简单的概念和解释一些常用的术语，这样，在入门阶段就可以更容易地搭建出实际的模型。在本章，你将会发现乐高爱好者使用什么单位来表示尺寸，如何来表示积木的面积，如何将积木从不同的方位连

3、接组合起来。 我们鼓励你使用手里的乐高组件对照本章的例子自己搭建一遍。把机器人套装放在手边，以便随时挑选必要的积木，不过这一章节中的例子多数都只用到一些块和板。 如果由于某种原因，这局部材料对你来说过于复杂，你不必强求自己掌握，可以跳过这一章直接进入到其它局部。在你需要的时候，你都可以回过来将这一章节当作术语表来使用。1.2 尺寸和单位乐高爱好者通常按顺序用3个数字表示乐高积木的尺寸：宽度、长度和厚度。使用乐高积木的一般方法是：嵌入式，当表示积木的尺寸时，都要考虑这种方位，不管是将积木颠倒还是在3维空间旋转。 高度是识别积木的最根本的属性，它是指积木的底部到顶部之间的距离。宽度按照我们习惯指的

4、是水平方向上的两个尺寸中较短的一个长度就是另外一个。长度和宽度的表示单位是用 凸点 来表述的，也叫作乐高单位。这样，我们可以描述绝大多数积木的尺寸。乐高单位在1949年第一次被使用，是一个2的积木块如图1所示。也可以不用乐高单位来表示乐高积木的尺寸，而采用公制米制单位，两个突点圆心间的宽度相当于8mm，一块积木的厚度不包括突点的高度相当于9.6mm。能否记住这些数据并不重要重要的是要知道它们有不同的数值，也就是说你需要两个不同的单位来标注高度和长度。它们之间的数值比就相当重要了：9.6除8得1.2垂直方向的单位长度是水平方向的单位长度的1.2倍。这个比值很容易记住，如果换算成整数比就是6:5。

5、在下一章节我们将会研究这一比值的关联。 图1.1一块乐高积木砖的尺寸图1.2显示的是最小的乐高积木砖，用乐高单位来表示是1。实际上这个乐高立方体根本不是立方体。图1.2尺寸为111的乐高积木砖的比例关系在乐高组件中，有一类积木的厚度是块状积木厚度1/3。其中最重要的组件就是板，这些板多数是矩形，少数具有特殊形状。将3块板叠在一起，它的厚度就相当于一块标准的积木块的厚度见图1.3。 图1.3 三块板的高度等于一块砖的高度1.3方形的乐高世界：垂直的支撑我们为什么要关心这些关系呢.要答复这个问题，就要追溯到70多年前，乐高TECHNIC生产线刚刚诞生的时候。从那时起，就设计和使用乐高来搭建由水平层

6、组成的物体：把积木砖和板恰当的组合到一起。每个孩子都会很快知道3块板的厚度等于1块砖的厚度，这也是他们所需要知道的全部东西。但是在1977年，乐高决定以年龄更大的顾客为对象，引进一系列新的生产线：LEGO TECHNIC。它们共同的特点是带孔的1蚇的积木块，我们称之为TECHNIC积木块，或者叫作梁图1.4。这些孔可以让轴穿过，也可以通过销子将梁互相连接起来，这样就创造了一个完美的乐高世界。图1.4乐高LEGO TECHNIC梁假设你要在垂直位置装一根梁，用来支撑两层或者更多层的水平位置的梁：这里我们必须记住6：5这个比值。梁上的孔与凸点一样都以一样的间距排列，但它们与凸点是以半个凸点间距交织

7、排列的。这样，当我们把两根梁嵌在一起，水平方向两孔的间距不等于垂直方向两孔的间距，从而，不同层面上的孔就不能与之配合。换句话说，由于6:5的尺寸关系，一根垂直的梁上的孔不能够与一叠嵌在一起的梁上的孔相配合。至少不是所有的孔都能吻合。但让我们仔细观察一下：用6的倍数6、12、18、24、30来计算垂直方向的单位，并用5的倍数5、10、15、20、25来统计水平方向的单位。不要数开场的积木和开场的孔，因为它们是你的参照点；你测量的就是距离这个点的长度。当你数到5个垂直单位的长度到达了30，当你数到6个水平方向单位，长度也到达了一样的数值见图1.5。 从中我们得到了一个定理：在叠嵌在一起的梁中，第5

8、根梁的孔是和与之正交的垂直的梁上的孔重合的。图1.5水平的梁与垂直的梁的配合现在你可以用梁搭建一堵墙，然后用一根长的梁来固定它，从而实际验证这个规那么。如果你把一根轴放进第一个连通的孔中，然后试图将第二根轴放进接下去的孔里，你会发现在开场的积木上加上5根梁和10根梁，穿插的梁上的孔才是连通的见图1.6。 这种穿插的梁的技巧是非常重要的。它可以使我们搭建出稳固的模型，垂直的梁将与之连接的两根水平梁之间的积木锁住。遗憾的是需要将6根梁搭建在一起，才能用一根横贯的梁将它们锁住。是否可以采用其它更好的方法呢.记得垂直单位有一个子单位乐高板的高度。3块板组成一块砖，我们可以这样计算板的高度。高度以2个单

9、位的倍数而不是6个单位2是6的1/3。高度的级数就变为2、4、6、8、10。5块垂直的板的高度就为10。这个高度值刚好等于水平方向上孔的间距，因此我们的最后得出的结论是：每5块板的高度，垂直梁的孔刚好可以配合。图1.6 5块梁的高度刚好与孔配合不幸的是，板不能用于连接垂直梁，原因十分简单，板没有孔！但是一根梁与3块板的高度是一样的，知道这些，我们就可以在计算上做如下规定：从梁的底部开场，每加一块板就增加一个单位，每加一块梁增加3个单位，并要保证至少一根梁在顶部，如果结果是5的倍数，孔就能与垂直梁配合。最简洁的设计如图1.17所示用一根垂直梁固定水平层：一根梁和两块板的高度相当于5块板。连接垂直

10、梁的唯一方法就是使用5块板产生两孔的距离。在乐高工程师设计的模型中都使用这种方法。图1.17 最紧凑的固定构造随着连接距离的增加，连接的方式也增多了，下一步就是连接10块板/4孔的间距，但连接同样10块板的高度，可以有许多方法。如图1.18 图1.8 标准栅格构造 图1.18 c中所示的连接是比较常用的，它是基于图1.7中的设计构造的。因为在中间位置固定了梁，当你搭建模型时，1块梁+2块板+1块梁+2块板的连接方式可以让你搭建更结实：间隔一个孔连接，在Eric Brok的上称它为标准构造见附录A，它可以使连接最优化。 你一定要局限于使用这种连接方式吗.不要约束自己的想象力！这只是一些小技巧，在

11、许多情况下，特别是当你不知道如何去做时，这些技巧对你很有用。在很多应用中我们使用了不同的设计构造，对你同样也同样有帮助。 1.4倾斜乐高世界斜支撑乐高梁是不是只能垂直连接呢.乐高最大的特点是搭建方形的物体，但斜连接同样可以，它可以使我们的世界更加丰富多彩，同时又提供了一个有力的解决问题的工具。 你现在知道如何用一根垂直梁去连接一堆梁和板，而且你也知道了它们的数字关系。但如何用一根斜梁支撑水平梁.这根斜梁看起来就像直角三角形的斜边。搭建一个如图1.9所示的模型，现在测量它们的各边，记住不要去计算第一个孔，因为我们是根据孔之间的距离来测量长度的，三角形的底边有6个孔，高度有8个孔：记住在标准构造中

12、它们间的距离为底部的梁到上面的梁两孔间的距离在图中我们放置了一根垂直梁，帮助你计算孔的数量。直角三角形的斜边长度为10个孔。 在这里我们介绍一下由古希腊哲学家、数学家毕达哥加斯加创立的勾股定理，这是一个非常著名的数学定理。定理证明了直角三角形的直角边与斜边的数学关系，假设组成直角的两边称为A、B ，三角形斜边为C。它们间的关系就是：A2+B2=C2现在我们将数字代入上面的公式得到： 62+82=102将上式展开：(6 x 6) + (8 x 8) = (10 x 10) 36 + 64 = 100 100 = 100图 1.9 勾股定理的应用 值得肯定的是，这个例子不是偶然的，而是应用了勾股定

13、理，逆用这个定理，如果知道底边和高度的值，就可以算出斜边的值。只有当两个数字的平方和刚好等于另一个数字的平方时，公式才成立，如表1.1所示： A(底边) B高A*AB*BA2+B2说明536825936646173不成立不成立3491625成立，25=5515822564289也成立，虽然289=1717，它可以得出一个大的三角形988164145145不是整数的平方，但它接近14412x12，因为梁的配合允许有1%的误差，所以斜梁也可以配合。现在，你可能会问，在玩积木时，是否要在桌上放一个小计算器，而且还需要重心温习一下高中数学.其实你不必担忧。因为：你不会经常使用斜梁。而最常用的三角形连接

14、都是基于3-4-5三条边长的如表1.1第三行，如果将三角形各边长同时扩大一个整数倍，又会得到一个有效的3边长。如扩大2倍得到：6-8-10，扩大3倍得到：9-12-15等等。这些都是有用并且是很容易记住的边长。 我们在附录B中提供了包含许多实用的边长列表，还有一些等式虽不成立但非常接近正确的数值，可以配合得很好，而不会对积木块引起任何的损坏。 我们建议你花一些时间研究三角形，试着使用一下使用不同边长的连接方式来检验它的刚度。这些知识对你以后搭建复杂的模型是非常有用的。 1.5水平尺寸和单位的表示到现在为止，我们一直都在讨论垂直平面，因为使用垂直梁来固定层的技术对搭建出稳固的模型是非常重要的，当

15、然稳固的模型是塑料的。在水平方向上使用积木还有非常有效的方法，那就是：连接凸点。 前面介绍过，测量长度的单位是凸点，也就是说，只要数出积木的凸点数，就能计算积木的长度。梁上的孔都以一样间距排列，实际上，3个凸点的长度与3个孔的长度是相等的。观察梁，会注意到孔与凸点是交织排列的，每个梁上的孔总比凸点少一个。但也有两种例外：带1孔的11梁，带两孔的12的梁如图1.10，机器人套装中没有这两种积木，但它们是很有用的。 图1.11带1孔的11梁和带两孔的12的梁在这些短梁中，孔刚好排列在凸点下，而不在它们之间，而且当与标准梁一起使用时，可以得到半个孔的增量如图1.11。在下一章讲到齿轮时将会看到这两种

16、梁的实际应用。 图1.11 得到半个孔的间距还有一种可以实现同样功能的积木，即带一个凸点的12的板。在机器人套装中也没有这个积木块，但也很容易找到。如图1.12所示，调整半个凸点的距离时是很有用的。在模型中，这有助于调整触动传感器的位置，我们在这本书中将会看到一些这方面的实例。图1.12 单凸点12的板1.6铰链支撑在完毕本章之前，我们再回到三角形支撑，你现在拥有了可以轻易解决问题的全部工具了。这里也没有新的容，只是前面理论的不同应用。这项技术你可能用不到，但为了完善起见，我们这里合仍介绍一下。 首先需要介绍一个特殊的部件：铰链如图1.13。使用这种铰链能搭建许多不同的三角形，但还是针对直角三

17、角形的，因为它们是到目前为止最有用的三角形连接部件。铰链的两端可以与板或梁的上下层连接，同时提供了许多与其它构造整合的方法。 图1.13 乐高铰链乐高铰链可以旋转连接的梁，保证它们的角始终接触。因此，使用3个铰链，就能得到一个三角形，它的垂直边集中在铰链的旋转中心上，部边长就等于梁的长度如图1.14。关于直角三角形，你已对勾股定理比较熟悉了，它也同样可以应用在这里，我们已经看到的一样的连接在这里也成立：3-4-5，6-8-10等等。 图1.14 使用铰链组成直角三角形小结：你学过几何学吗.假设对根底熟悉，学起来就不会困难了。首先，它有助于根据它们之间的比例去确定积木块，通过凸点计算它们的长度和

18、宽度。并认识了垂直单位与水平单位的比例是6：5。有了这个简单的比例，你可以试着去将轴或销插入垂直梁的孔中来固定构造；你知道了每5块积木砖的高度，垂直梁的孔刚好与之相配合；同样，由于3块板的高度刚好等于一块积木砖，最紧凑的固定构造就是使用2片板和1块砖加起来的高度，因为它刚好是5的倍数，如果对此你能灵活应用，每一件事都会变的很容易：1块砖，2块板，1块砖，2块板 为了配合一根斜梁，使用了勾股定理。基于3-4-5边长的连接可以组成一类容易记住的边长来做成一个三角形。但也有其他方法，有的也是基于这个原理，还是去看一下附录B提供的表吧。有效利地用传动原理，可以起到事半功倍的效果。但是，很多人并不是专业

19、人士，不一定非常了解机械构造原理，即使生活中的机械构造无处不在，平时我们也很少去注意它们是怎么工作的，以及为什么要使用这些机械。但是，在机器人的设计中，机械构造是完善系统的一个重要因素。这里通过浅显的例子，和你一起动手设计，可以让你在一小时，认识各种各样的传动机构，了解其工作原理及其优缺点，什么时候用哪种传动系统最有效等，帮你设计出出色的机器人系统。本章包含的容:齿数的计算加速及减速传动齿轮传动链蜗轮限制扭矩-离合齿轮齿轮的配合使用滑轮、皮带、链条差速齿产生不同的速度2.1简介齿轮是机器中很重要的部件，它几乎是机器的象征。只要一看到齿轮，我们就会联想到机器。在这一章，我们将进入神奇的齿轮世界，

20、去探索齿轮的一种非常有用的特性：将一种力魔法般的转换成另外一种力。并且介绍一些新的概念速度、力、扭矩、摩擦力；还有一些简单的机械理论根底，这些概念没有你想象的那么复杂。本章将指导你认识齿轮和简单杠杆之间的相似点。 准备一些齿轮，梁和轴来模仿搭建这一章中简单的装置，自己动手搭建比看那些说明更有效。 2.2齿数的计算齿轮单独使用几乎没有实际的用处特殊情况除外。一般用中至少需要两个齿轮，如图2.1所示，为两个普通的乐高齿轮：左边是8齿齿轮，右边是24齿齿轮。齿轮的最重要属性就是它的齿数。齿轮是根据齿数分类的：它的英文缩写就代表它的名字，例如24齿的齿轮可以表示为24t 。图2.1 一个8齿和24齿的

21、齿轮回到例子中，我们使用了8齿和24齿的两个齿轮，分别固定在一根轴上。两轴与一带孔梁相配合，两孔间距两个乐高单位一个乐高单位就相当于相邻两孔间距，现在一手拿住梁，另一手轻轻地转动其中一根轴，注意到的第一个特性：当转动其中一根轴时，另一轴也同时转动，因此，齿轮的根本属性就是可以将运动从一根轴传到其它轴上。第二个特点是你不需要用很大的力去转动它们，因为齿轮间配合相当紧凑，摩擦力很小，这也是乐高工艺系统大特性之一：部件之间配合精度高。第三个特点是两根轴反向转动：一个顺时针，一个逆时针。第四个特点：也是最重要的特性，就是两根轴的旋转速度不同。当转动8齿齿轮时，24齿齿轮转动得很慢；而24齿的齿轮转动时

22、，8齿齿轮转动得很快。 2.3加速和减速传动在上面的例子中，我们先转动大齿轮24齿，它的每一个齿都与8齿的两个齿啮合的很好。当转动24齿，每一次在齿轮的接触面一个新齿取代前一个齿时，8齿也刚好转过一个齿，因此，大齿轮转过8个齿24齿的齿轮就可以让小齿轮转过一圈360度。当大齿轮再转过8个齿时，小齿轮又转了一圈。在你转动24齿齿轮的最后8个齿时，8齿齿轮转过第三圈。这也是两轴产生不同速度的原因：24齿齿轮转动一圈，8齿齿轮转动了三圈！我们用两个齿轮齿数之比来表示两者的关系：24比8。经过简化，得到3:1。从数字来看，24齿齿轮1转就相当与8齿齿轮的3转。由此，我们得到一种加速的方法从技术角度来将

23、应称为角速度，而不是速度。这时候你可能会想到在竞速小车上使用巨大的传动比。遗憾的是，在力学中有得必有失，获得了速度，同时就减少了扭矩，简单的说，就是在力量上的损失会转化为速度速度越快，扭矩就越小。比率也一样：如果获得了三倍的角速度，你的扭矩会减小到原来的1/3。 齿轮有一个有趣的特性：扭矩和速度的转换是对称的，你可以将扭矩转换成速度，反之亦然。当系统增加速度而减小扭矩时，我们称为加速，反之我们称为减速。 技巧与提示： 什么是扭矩. 当你用扳手转动螺钉上的螺母时，即产生扭矩。扳手动时，螺母产生抵阻力，你握手柄的地方离螺母越远，你需要施加的力就越小。实际上，力矩是两个参数的乘积：距离和力。增加其中

24、一个量，就可以增加扭矩。力矩的度量单位就是力的单位和距离的单位，国际单位表示为牛顿米Nm或者是牛顿厘米Ncm。如果熟悉杠杆，你会认识到它们之间的相似性。对于杠杆，合力的大小依赖施力点和支点的距离，距离越大，力就越大。你可以把齿轮当作杠杆，它的支点就在轴上，施力点在齿轮的齿上，将同样的力施加到更大的齿轮上，扭矩就增加了。 什么时候应当加速或减速传动，经历会告诉你。总的来说，减速传动用的比加速传动要多，因为马达会产生很高的速度，但扭矩很小。在多数时候，常减小速度来提高扭矩，让小车能爬上斜坡，或者让机器人的手臂举起物体。在你不需要大扭矩时，可以减小速度来准确定位。 力学中能量转换是有损耗的。在上面的

25、例子中，它的损耗是由摩擦力引起的，尽管摩擦力是无法防止的，但我们应尽量减小摩擦力，因为摩擦力在转换过程中会抵消一局部扭矩。 2.4齿轮传动机构最大的乐高齿轮是40齿的，而最小的是8齿的。这样，使用两个齿轮传动时，最大可以得到1：5的传动比。(如图2.2)图2.2 1:5传动比 如果还想得到更高的传动比，应该使用多级变速系统加速或减速，我们称它为齿轮传动链，如图2.3。在这个装置中，第一级传动比为3：1，第二级传动比为3：1，这样，总的传动比就为9:1。 图2.3 9:1的传动比 齿轮传动链可能会产生让你难以置信的能量，因为它能将扭矩转化为角速度，两个1：5的传动比产生1：25的传动比，3个1：

26、5的传动比产生1：125的传动比。但必须小心使用，因为乐高组件可能因为机器人不能产生某种动作而损坏。换句话说，如果某一样组件卡住了，乐高马达的速度乘上125产生的速度足以扭曲梁，扭断轴或者打破齿轮的齿。 技巧与提示： 选择适宜的传动比 建议你在选择传动比之前先做一些实验，不要等到搭好机器人的时候才觉察传动机构没有正确地工作。先搭建一个粗糙的模型或者是一个特殊的子模型，调试传动比，直到你满意为止，搭建的模型不需要很结实，也不需要很完整，关键是能否正确地模拟某一个具体的动作以及能处理实际的载重。例如，如果你准备搭建一个爬斜坡50%坡度的机器人，首先必须计算模型所要承受的所有重量：执行其它任务的马达

27、、RCX、额外的组件等。不能无负载测试，否那么机器人将无常工作。 注意：记住，在多级减速过程中，每增加一级就会产生更大的摩擦力，因此，如果想得到最大的传动效率，应该尽可能地降低传动级来到达你所需的传动比。 2.5涡轮在机器人套装中，你会发现另外一种奇怪的黑色齿轮，类似带有螺旋线的圆柱体。它也是一种齿轮，但因为它的形状特殊，这里要特别介绍。 在图2.4中，涡轮与常用的24齿齿轮啮合，通过搭建这个简单的装置，可以发现涡轮的很多特点。用手试着去转动齿轮，你能轻易的转动与涡轮相连接的轴，但不能转动与24齿相连接的的轴。因此涡轮的第一个重要的属性是：它能产生单向传动系统。也就是说，你能用涡轮带动其它齿轮

28、，但不能被其它齿轮带动，产生这个现象的原因又是摩擦力引起的。这个属性可以用于特殊的用途。 图2.4 涡轮装置你可能也注意到了另外一种情况：两根轴是正交的，使用涡轮时，传动方向必然会改变。 现在再来回到齿轮：我们已经很熟悉如何计算普通齿轮的传动比。你是否想知道涡轮所产生的传动比呢.我们暂不讨论原理，先做一个实验：搭建图2.4中的装置，缓慢转动涡轮轴一圈，同时观察24齿齿轮。可以观察到涡轮每转过一圈，24齿齿轮刚好转过一个齿，我们得到一个结论：涡轮是1齿齿轮，我们在装置中使用了一级传动就得到了24：1的传动比。使用40齿的齿轮可以将传动比提高到40：1。 前面讨论的这个不对称的涡轮装置主要应用在减

29、速和增加扭矩，前面我们已经解释过，这个特殊的装置的摩擦力极大以至无法被其它齿轮带动。同样，这么大的摩擦力也会使它的效率大大降低，因为在这过程中会损耗许多扭矩。 但如前面讨论的，这一特殊并不代表它不好。在某些情况下，我们非常需要这种不对称的装置。例如，我们设计的机器人用手臂提起物体。如果使用标准齿轮产生25：1的传动比：当手臂提起物体并停顿时会发生什么情况呢.这个对称装置把物体的重量势能转变成扭矩，扭矩转变成角速度，马达就自行回转使得手臂回落下来。在类似这种情况中，就可以使用涡轮来解决这一问题。涡轮的自锁功能使马达不能回转。 由此我们可以知道：当你希望带有负载的装置准确、稳定地定位时，或是想获得

30、一个很高的减速传动比，涡轮会非常有用。 2.6离合齿轮 接下来，我们介绍另一个特殊组件：白色的24齿厚齿轮，在它的外表山上有奇怪的斑纹如图2.5，它的名字叫做离合齿轮，在接下来的局部我们将讨论它是如何工作的。 图2.5离合齿轮 实验很简单：将轴的一端插入离合齿轮，将另一端插入24齿齿轮用作旋钮。用手让后者保持适当的位置，缓慢转动离合齿轮，尽管阻力很大，但还是转动了。这就是它的作用：当扭矩大于额定值时，将产生打滑来保护构造。 离合齿轮通过限制传动系统中的力来保护马达、组件并解决某些困难的情况。刻在上面的2.5-5Ncm前面解释过Ncm代表牛顿厘米，扭矩的单位表示这个齿轮可以传输大约2.5-5Nc

31、m的扭矩，超出这个围，它部的离合构造就开场打滑。离合有什么用处呢.我们知道，在减速传动中系统会产生很大的扭矩，出现意外时，这个力足以毁坏机构，离合齿轮可以防止这种情况的发生：将传输的力限制到某个值。 还有一种情况：齿轮降速很小，且扭矩缺乏以毁坏乐高组件。但如果机构卡住，马达停转，这种情况很麻烦，因为这时马达有电流流过，可能会造成马达永久损坏。离合齿轮防止了这种损坏：当扭矩变大时，齿轮就脱离马达。 在某些情况下，离合齿轮甚至可以减少传感器的使用。假设你搭建一个能够完成某些动作的动力装置，比方使某个子机构手臂、控制杆、传动装置处于两种状态：翻开或关闭，向右或向左，啮合或脱离啮合，你需要翻开马达一定

32、时间，将机构从一种状态变到另一种状态。但不幸的是，很难准确控制马达执行某个动作的时间更坏的是，如果负载变化，时间也要随之改变，如果时间太短，系统就会产生中间状态，如果时间太长，马达就有可能损坏。此时，你可以使用一个传感器来检查装置的状态是否到达；然而，如果你在传动链的某处使用一个离合齿轮，你可以大概设置一个时间，使你的马达转动到最大负载位置时，即使设置时间稍长，离合齿轮打滑，会保护你的机器人和马达。 现在，我们要讨论最后一个问题：在传动链的哪个地方放入离合齿轮。我们知道，离合齿轮有24齿且能传递5Ncm的最大扭矩，因此你可以应用学过的齿轮传动比计算方法。如果你在40齿的齿轮前面放一个离合齿轮，

33、传动比是40：24，大约是1.67：1。最大的扭矩是1.675，即8.35Ncm。图2.6中比较复杂的传动链中，传动比分别是3：5和1：3，那么总传动比为5：1，那么最大扭矩是25Ncm；一个有25Ncm扭矩输出的系统能够产生的力是5Ncm所产生力的5倍，换句话说，它能提起一个5倍于它的重物重量。图2.6 传动链中的离合齿轮从这些例子可以推断出与混合有离合齿轮的传动系统产生的最大的扭矩是由离合齿轮的最大的扭矩乘上它后面传动级的传动比。当减速时，输出的扭矩越大，在传动链中离合齿轮离动力源就必须越近。相反的，当你减小角速度时，不是得到扭矩而是想得到更准确的定位，你要把离合齿轮放在传动链的最后一级，

34、这样会让最后的扭矩最小化。 听起来好象有点复杂，建议你边学边做，搭建模型是一个很好的学习过程。搭建一些简单的模型，试验离合齿轮在不同位置时的传动效果。2.7齿轮的配合乐高齿轮组件包含许多不同类型的齿轮，前面已介绍了8齿、24齿、40齿的齿轮，现在我们了解其它类型的齿轮，讨论如何根据它们的尺寸和形状来使用。8齿、24齿、40齿的齿轮的半径分别为0.5、1.5、2.5个乐高单位从齿心到半齿的距离，当两者配合时，连接两齿轮轴的距离就等于它们半径之和，可以看到这三种齿轮之间配合的距离都是整数倍，这样可以配合得很好。8齿与24齿齿轮的距离是2个乐高单位，8齿与40齿齿轮的距离是3个乐高单位，24齿与40

35、齿齿轮的距离是4个乐高单位，这种配合很容易与标准栅格构造上的其它组件连接，因为每一层为两个乐高单位图2.7所示。 图2.7 垂直齿轮配合另一个普通齿轮是16齿齿轮(如图2.8)，它的半径是1个乐高单位，两个这样的齿轮以两个乐高单位的距离可以配合地很好。但与其它齿轮配合会有一点问题，因为它与其它齿轮的配合距离会产生半个乐高单位，不过有一种特殊的梁11带孔梁，12带孔梁可以解决这个问题如图2.9。图2.8 16齿齿轮 图2.9 16齿齿轮与24齿齿轮的配合惰轮我们来讨论一以下列图2.7所示的惰轮，图中传动链的比率是多少呢.从8齿齿轮开场，第一级传动比是24：8，第二级传动比为40：24，两者相乘，

36、得到40：8或者5：1。8齿齿轮与40齿齿轮直接传动也可得到5：1的传动比，那么，中间的24齿就是一个惰轮，它不影响传动比。惰轮在机械中使用非常普遍，它有助于连接远处的轴。那么，惰轮在系统中是否不起作用呢.不是的，它们有一个非常重要的作用：改变输出方向。我们已说过，标准栅格的使用非常灵活，可以用多种方式解决问题，而不需求助于特殊部件。如图2.10所示 图2.10 对角线配合 当我们使用一对16齿齿轮时，传动比是1：1。对角速度或扭矩都不会有影响除一小局部被转换摩擦力外，但在某些应用中确实需要使用一对16齿齿轮，例如，当你只需要把运动从一根轴传到另一根轴上时，这也是齿轮常用功能。还有一种特殊的齿

37、轮，可以把运动从一根轴传到与之垂直的轴上，这种齿轮称为斜齿轮。 技巧与方法： 齿隙 水平配合和垂直配合比对角线配合更准确。对角线配合时啮合齿轮的两齿的间隙较大，多出的空隙称为齿隙，即一个齿轮在不影响与它的啮合的齿轮的情况下可以承受的震动。当加速传动时齿隙会变大，减速传动时会减小。总之，它对系统会产生不良的作用：减小了输出轴的精度，因此要尽量少用。齿轮家族中最普通的成员是12齿的斜齿轮，而且只有一种使用方式，如图2.11。它不能与我们前面讨论过的标准齿轮配合。但是它有一个非常有用的功能改变传动方向，战用空间很少。还有一种与这种齿轮一样设计的20齿伞齿轮如图2.12。这两种斜齿轮的厚度是半个乐高单

38、位，其它的都是1个乐高单位。 图2.11垂直配合的斜齿轮图2.12 20齿斜齿轮此外，24齿的齿轮还有一种形状冠形。它的前端齿比较特殊，但可以当作标准齿来使用，可以与其它标准齿轮在正交方向传输运动图2.13。 为了总结我们讨论过的齿轮，先简单的介绍一种新齿轮，乐高机器人挑战套装没有这种齿轮，但你在其他套装里可能会找到它：图2.14所示的双面斜齿轮12齿和20齿，半径分别为0.75和1,25，它们以两个乐高单位配合。图2.13垂直配合的冠齿轮 图2.14 双面斜齿轮如果将两种一样的双面斜齿轮配合就有点麻烦，因为距离变成1.5或2.5了。与其它的齿轮配合就更复杂了，它们配合的距离甚至可能包含1/4

39、或3/4个乐高单位。这种齿轮更适合垂直安装如图2.15。图2.15 垂直配合的双面斜齿轮2.8滑轮、皮带、链条的使用在乐高机器人挑战套装中还有一些滑轮、皮带，它们的工作原理与齿轮功能相似，这里说相似，说明还是有区别的。滑轮还有一些特性，下面我们会介绍到。 乐高机器人挑战套装根本组件中没有链条，如果需要，可单独购置。链条在机构连接中与齿轮和皮带轮系统有一些共同的特性。 滑轮和皮带滑轮就像在直径端带有凹槽座圈的轮子。LEGO TECHNIC套装中包含了4种滑轮如图2.16 图2.16 滑轮 最小的滑轮a实际上就是半个轴套，常常用来固定轴，以防止轴前后滑动，因为它也有座圈，也称其为滑轮。它的半径是1

40、个乐高单位，厚度是半个乐高单位。b中的滑轮厚度为1个乐高单位，宽1.5个乐高单位。它两面不对称，因此它的凹槽也不在中心位置。在带有橡皮圈的轴孔的一端可以与微马达连接。c中的滑轮直径是3个乐高单位，厚度也是半个乐高单位。d滑轮的直径是4.5个乐高单位，厚度为1个乐高单位。 乐高皮带是类似于橡皮筋的橡胶环，乐高机器人挑战套装中有3种不同颜色对应不同长度的皮带：白色、蓝色、黄色其他套装里还有另外一种长度的红色皮带，乐高皮带与普通橡胶带套装里黑色的那种不同，普通胶带弹性大，不适合用于连接两个滑轮并传递运动。而乐高皮带是用来连接滑轮的，乐高设计的皮带可以很好的与滑轮的凹槽配合。 我们看一下皮带连接两滑轮

41、的装置如图2.17。皮带将运动从一个滑轮传递到另一个滑轮上，非常类似一对齿轮。那如何计算它们的传动比呢.滑轮没有齿，我们通过计算机滑轮的半径比来确定其传动比这个规那么民样适合齿轮传动比的计算，只不过齿轮的圆周上均匀地分布着齿，根据齿数来计算传动比要方便得多。计算直径时应从座圈部开场计算，因为槽壁是为了防止皮带从滑轮上掉下来的，不应算入直径。 图2.17 皮带与滑轮连接 由于皮带很容易打滑， 因此不适合传递大扭矩。滑移数量也很难估计，因为它取决于多种因素，包括扭矩和速度、皮带的力、皮带和滑轮之间的摩擦力、皮带的弹性等。综合这些因素，我们更需要在给定的条件下用实验方法来测量不同滑轮组合的传动比，如

42、表2.1测试的结果。 半轴套小滑轮中滑轮大滑轮半轴套1:1 1:2 1:4 1:6 小滑轮1:2 1:1 1:2.5 1:4.1 中滑轮4:1 2.5:1 1:1 1:1.8 大滑轮6:1 4.1:1 1.8:1 1:1 方法与技巧： 计算滑轮之间的传动比 如何判断滑轮之间的传动比呢.只要用皮带连接两个滑轮，转动其中的一个，带动另一个滑轮，然后比较他们转动的次数。但用手转动滑轮是相当麻烦、耗时的工作，有可能会数错。使用RCX就可以完成这项工作，在RCX上安装一个马达和两个角度传感器.我们先搭建一个简单的装置：将滑轮连接到马达上，轴上再连接上第一个角度传感器，第二个滑轮放置在近处，轴上连接第二个

43、角度传感器。尽量减小摩擦力，保持皮带在皮带轮的各局部的力一样。 启动马达后，RCX开场计算角度。几秒后停顿马达，读取角度传感器的值，将两个值一比就得到了表2.1中的比率了。 在有负载的情况下，这些值就显的重要了。因为在低扭矩的系统中，可以把这个比率当成传动比。总之，在减速传动系统中第一级传动往往使用滑轮，这样就提高了角速度，但扭矩降低了。你可能在很多应用中看到滑轮打滑现象，它所起的作用就是限制扭矩，与我们前面讨论过的离合齿轮的作用是一样的。 滑轮与齿轮相比，还有一个优势，就是配合距离是没有严格的限制。滑轮可以通过使用长皮带将运动传递到远处的轴上如图2.18，而且在高速状态下，滑轮传动比齿轮传动

44、产生更低的噪音有时候这个特性非常有用。 图2.18 滑轮长距离传递运动 链条乐高链条有两种：链节链条和履带式链条如图2.19，这两种链条采用同一种传动原理，可以拼接成任意长度。跟皮带连接滑轮类似，链条用于连接齿轮，它们有一些一样点：两种装置都是连接平行轴，都可以连接间距较大的轴。最大的区别就是：链条不会打滑，因此它就不会损失扭矩链条能传递的最大扭矩是由单个链节的阻力决定的，乐高链节的阻力很小。另一点区别是：链条传动会产生很大的摩擦力，因此比齿轮直接啮合传动效率要低。在低速情况下使用链条在间隔较远的轴上传递运动非常有效。链条传动的传动比与齿轮直接啮合传动的传动比是一样的： 图2.19 链条2.9

45、差速器这里再给大家介绍一种特殊的装置：差速器。你可能知道汽车都有一个差速器，但不一定知道它的作用。让我们做一个实验：在乐高机器人挑战套装中拿两个最大的轮胎，用最长的轴连接轮毂如图2.20。现在将轮胎放到桌上，并轻轻推动它：轮胎平直前进。用手指拿住轴的中间，设法让它们改变方向，是不是有些困难. 图2.20 相连的两个轮子做直线运动原因是：当两个平行轮拐弯时，它们的运动路径的长度是不同的，外围的轮子运动的路径长度比里面的要长如图2.21。例子中的两个轮子是刚性连接的，转动时，它们的行程一样，因此在一个轮子不打滑的情况下是没有方法让其转弯的。 图2.21 转弯时两只轮子行走的距离不同 接下来我们搭建

46、如图2.22所示的装置。这个装置包含配有3个12齿斜轮的差速器，两根长度为6个乐高单位的轴，固定组件的两根梁和两块板。将轮子再放到桌上并推动它，发现它可以平稳地朝各个方向转动。仔细观察差速器的斜齿轮：当轮子前进时，差速器转动了而斜齿轮没有转动。假设在原地转动，差速器停顿转动而斜齿轮转动了。还有一种中间状态，它们两个以同样的转速转动。差速器提供了一种在没有单一固定轴的限制下将动能输出给两个轮子的方法。 图2.22 差速器的简单的应用 要在车辆上安装差速器，只需将动力传给差速器主轮它的两边各一个24齿和16齿的轮缘。 差速器还有其它重要的应用。可以将它当成机械加/减装置。将图2.22的装置放到桌上

47、，转动其中一个轮子；如果想让另一个轮子保持不动，差速器的角速度是轮子的一半。如果在原地转动这个装置，差速器不会转动，当两个轮子同时转动时，差速器转动的速度与轮子一样。由此得出： lav1+lav2/2=Oav Oav代表输出角速度差速器，lav1和lav2代表输入角速度两个轮子。使用这个公式时，输入角速度的大小有正负之分，也就是说，两根输入轴的旋转方向相反，其中一个角速度要使用负数。举个例子，右轴的转速是100rpm每分钟旋转的圈数，左轴旋转速度是50rpm，得出差速齿的角速度： 100rpm+50rpm/2=75 还有一种情况，使用一个惰轮，使其中一个轮子反转，让差速器产生一个速度差而不是两

48、者的和。反转输入轴就是让其中一根轴的角速度为负。当两轮的速度一样时，差速器的速度会有什么变化： (100 rpm 100 rpm ) / 2 = 0 rpm 表示差速器没动，将两轮的速度变成不同，差速器的速度就边为两轮速度差的一半。 (100 rpm 98 rpm ) / 2 = 1 rpm 当你想确认两个轮子运动的速度和距离是否一样时，这个技巧就很有用：观察差速器，并不断减低左或右轮的速度来保持差速器静止参看第八章关于这个技巧的一个具体应用。 小结包括机器人在，很少找到没有齿轮的机器，因此有效利用齿轮非常有用。本章我们介绍了一些很重要的概念：齿轮齿数比、角速度、力、扭矩以及摩擦力。扭矩使机器

49、人能执行某个带有压力和重力的动作，像举物体、抓物体或爬坡。可以牺牲角速度以提高扭矩。这与杠杆理论很类似：距离支撑点越远，产生的力就越大。如果没有正确地控制系统运行或者系统本身发生故障，输出的扭矩都有可能毁坏乐高组件，离合齿轮可以控制最大扭矩的输出以到达保护组件的目的。不仅齿轮可以传输动力，皮带-滑轮装置和链条也可以传输力，并可以远距离传递动力。皮带具有限制扭距的功能，尤其在高速低扭矩状态下可以更好地工作。链条不会限制扭距，但可以增加摩擦力，因此更适合在低速状态下传递动力。最后我们讨论了差速器的一些特性，它能连接两个轮子，可以使轮子单独转动。差速器还有其它方面的应用，因为它的工作原理更像加减法器

50、，可以返回输入值的代数和。如果你对这些比较陌生，建议你在搭建第一个机器人之前先熟悉一下这些组件的使用方法，拿一些齿轮和轴，对它们随意连接以了解它们的性能。这样还可以让你把第一章学过的固定垂直梁的概念应用到这里，使构造更稳固。随着练习与兴趣的增加，以后你就可以搭建出更复杂的模型在机器人系统中，我们已经介绍了动力传输系统构造是如何传递力的，接下来，我们要讨论动力源马达，包括各种马达的安装固定，以及马达的使用技巧，如，怎么获得更大的动力输出.同时简单介绍怎样并联马达，如何控制其工作等容。本章包含的容:微马达、低速马达、高速马达安装马达马达导线连接控制能量连接马达3.1简介：马达是机器人的主要动力源，

51、它可以使机器人执行移动、载重，控制手臂，抓取物体，抽气等其它需要动力源的动作。马达有不同的种类，但都有一个共同点：将电能转换为机械能。在这一章，我们要讨论不同的乐高马达及其使用、安装、连接。在讲解马达之前，我们先介绍一下有关电子学的理论。我们知道，电流分为直流电DC和交流电AC。家里使用的就是交流电，而电池是一种最常用的直流电源，所有乐高的电动组件包括马达都使用直流电源。为了更好地理解什么是直流电，我们可以把它想象成从山上流下的一股泉水。流过导线的电流与之类似：当你将电池与灯或者马达连接时，电流的流动差不多像水流。我们知道电池有正负极，它表示电流的流动方向：从负极流向正极，就好似负极在山顶。在

52、溪流中放一个水车就能把水的能量转化为机械能，同样，马达可以将电流转变成运动。假设改变水流的方向，水车会发生什么情况呢.它会改变旋转方向。直流马达也是如此。每一个马达都有两个接头，一个接到负极，另一个接到直流电源的正极。你可以想象的到电流从电池的负极流入马达，使马达运动，然后电流又流回到正极。如果将马达与电池之间的导线变换方向，马达的旋转方向也随之改变了。那么，如何来描述在溪流中流过的水量呢.它由两个因素决定：水的流速，水流的宽度，两者对水车的工作状态都有影响。在电流里，流动的速度称为电压，它的宽度强度称为电流。它们的单位分别可以用伏特V和安培A来表达，还有比它小的单位：毫伏mV和毫安mA。这两

53、者的乘积就称为功率，用瓦特W来衡量它的大小。 每个马达都有额定电压，当然，电压低于额定电压时马达也能工作，只是会转得慢一些；但如果超过额定电压，马达就有可能烧掉。电流还有其它特性：电流的变化是根据马达的工作状态改变的：负载越高，电流就越大。当马达与RCX连接使用时，如果有力阻碍它旋转，必须停顿马达。因为马达会把电流不断的转变成能量来抵抗阻力，如果不成功，所有流过马达的电流就会转变成了热能而不是机械能，这对马达来说很危险。第二章讨论过的离合齿轮在这里就起作用了，它限制了最大的扭距，防止马达卡住的这种情况发生。在以后的章节中你会知道RCX对保护马达也有积极的作用。3.2微型马达、低速马达、高速马达

54、每一个马达都含有一个或更多的铁心和磁铁，用来将电能转化为机械能，但你不需要知道这个转化的过程。作为一个搭建者，你所要记住的是每个马达都有一个输入能量的接头，一根输出轴，目前乐高套装提供了三种9V直流马达如图3.1：高速马达a、低速马达b和微马达c。还有比较特殊的马达，如train马达、带有电池箱的马达和Micro Scout马达等，但这些马达不常用，通用性不如前三种好，因此在这里我们就不测试它们了，表3.1中总结了前三种马达的一些属性。属性高速马达低速马达微马达最大电压9VDC 9VDC 9VDC 最小电流无负载100mA 10Ma 5mA 最大电流stall450mA 250mA 90mA

55、最大速度无负载4000rpm 300rpm 30rpm 在一般负载下的速度2500rpm 200rpm 25rpm 图3.1 乐高马达无传动链马达是乐高技术系列套装的标准马达，它的轴是部马达轴的延长，因此我们称它为高速马达，它的转速非常高转速可高达4000rpm。在大多数实际应用中，它都需要非常高的减速传动比，从而需要非常复杂的传动链，而且还会消耗大量的电流。在本书中的例子中，没有涉及到高速马达的使用，你可以平安地使用它，不会损坏RCX且自身也不会损坏，唯一的缺点就是消耗电池。本书中我们提到的马达一般为低速马达。它有一个置多级减速传动链，无负载时的转速为350rpm一般负载的转速为200/25

56、0rpm，它的特点是高效率、低能耗。它也用了复杂的传动链，在机器人挑战套装中有两个马达。方法和技巧如何解除微马达被卡住情况：微马达是很容易卡住的，此时，你只需按以下步骤进展：1 尽快关掉马达，将马达与其它组件别离或关闭电源，否那么将会永久性的损坏马达。2 把马达与它连接的齿轮、皮带等脱离以减小震动，在马达轴上留下小滑轮。3. 用手指握住马达，轻轻转动滑轮，但转动方向必须与马达卡住时的转动方向一致，同时将滑轮拔出，当听到咔的一声，说明马达没有损坏。假设不知道马达卡住时的转动方向，两个方向都试一下。这几个步骤通常很有效，如果不行，试着使用小电流脉冲朝两个方向驱动马达，同时执行第3步。微马达也是一个

57、带有传动链的马达。它的输出轴的转速大约是30rpm，扭矩也相当低小于1Ncm，它的噪音比较大而且很容易卡死。你可能想知道为什么要使用这种马达，答案就在于它的名字：因为它的体积小，在有些情况下，马达的大小比所需的扭矩和速度有更多的限制。使用它时要使用一些特殊的支架和连接马达轴的小滑轮如图3.1c3.3固定马达乐高马达的宽度和长度都是4个乐高单位，马达的顶部形状是不规那么的，低处的高度为2.8个乐高单位，高处的高度是3.6个乐高单位。马达的底部也是不规那么的，因为它有一块22大小的凸起区域，因此直接将马达固定在规那么外表上是不可能的，所以，固定马达需要一定的技巧。下面我们将介绍一些常见的技巧。尽管

58、它的形状不规那么，但它与标准的积木块配合得很好。如图3.2，使用两根梁以4个孔的间距可以将马达低处局部固定。在一个稳固的构造中，马达的固定是很重要的，否那么当马达承受负载时构造就会散架。在图中你还可看到距离梁的底部是一个乐高单位，这样就可以与前一章讲过的齿轮8齿和24齿，16齿和16齿配合，在第二个例子如图3.3也是一个稳固装置，这里延长了马达的输出轴以便于在上面固定一个蜗轮。这个装置适合低速高扭矩应用。图3.2 用梁固定马达 图3.3 与涡轮连接的马达 注意：这几幅图片重点说明它们之间的关系和距离，因此，为了能看到部构造，我们没有在两边固定马达，在实际的应用中，应该两边固定马达并调整将梁调整

59、为适宜的长度。在乐高机器人挑战套装中有8块带有导轨的12板，是专门用于固定马达如图3.4的。图3.5显示了固定马达的一个小巧且稳固的构造，更重要的是，此装置不需要拆散就能移除马达：移除马达后面的两块26板，不需要调整其余组件就可直接将马达拆下，用于其他模型的搭建。马达是乐高组件中较贵的组件，因此，同时搭建多个机器人模型时，应该考虑重复利用马达。图3.4 带有导轨的12的板便于固定马达 图3.5 可方便撤除马达的装置注意：我们建议固定马达时要保证连接导线能自由移除，不要与马达一起固定，除非确定构造不会改变，且不需要其它长度的导线。如图3.6是固定马达的最后一个例子，我们看到了如何使用两个滑轮与一

60、根皮带解决了远距离传递动力的问题。马达没有用垂直梁来固定，因为轴上的扭矩不会很大滑轮打滑可以限制扭矩，同时，皮带保证了马达不会从底座上掉下来。图3.6 皮带传动不需要固定构造3.4马达导线的连接LEGO马达的导线连接是很容易的。导线两端是222/3的接线柱，与标准积木块连接一样容易，使用它不需要特殊的知识。本章曾介绍过，乐高马达是直流马达，因此它受接线柱极性的影响，也就是说，接线柱的极性决定了马达的正反转，但你不用担忧这个，因为可以通过程序来控制它的转向，并且乐高接线头的设计很巧妙，它不仅能防止马达或电池短路，而且通过旋转接线头180度，可以改变它的极性。有很多种方法不通过编程就能测试马达。具

61、体如下：RCX微型电脑按RCX微型电脑的View按扭，直到与马达相连的端口上出现小箭头，但不松开该按扭，同时按下Prgm或Run，朝你期望的方向驱动马达。软件你可以上网找到并下载许多免费程序，通过PC机直接控制马达，一点鼠标就可以让马达运行。外部电池箱一些乐高套装里有1个电池箱如图3.7，使用这个电池箱，不需要RCX就可测试马达。图3.7 乐高电池箱遥控器机器人挑战套装中没有这个工具。它可以同时控制三个输出端口，在搭建过程中测试机器人是很有用的。其它资源乐高所有9V的电动部件都是互相兼容的，如果你有一个乐高的速度调节器，就能平安使用马达，不要使用与乐高不配套的电源，否那么会损坏马达。3.8乐高

62、遥控器在某些情况下，你可以利用同一个端口控制多个马达，而且对RCX和马达是平安的，需要指出的是RCX在端口的反面有一个限流装置，它可以防止在卡住停转情况下强电流造成的损坏。当两个马达连接到同一端口时，它们平分了最大的有效电流，从而限制了马达的运行效率，但有时利用它来分担负载是很有效的。还有一种避开限流电路来实现的方法：间接控制，不是通过RCX端口来控制马达，而是通过转动一个马达来翻开一个开关，从而起到控制其它马达的作用。你只需一些额外的部件：一个极性开关和一个电池箱，如图3.9。用乐高马达和滑轮驱动极性开关，使用皮带连接可以减少时间控制的限制，假设偶尔驱动马达时间过长，皮带打滑，马达就不会失速

63、了。极性开关具有三种状态：前进，停，倒退。其中一边控制马达运行，中间位置控制马达停顿，另一边控制马达反转。这个装置只能控制两种状态不要依靠定时将极性开关定位在中心位置，因此你必须选择一个开/关或前进/后退装置。电池箱没有限流的特性，因此这个连接不能防止因过载引起的马达失速情况，从而会造成马达永久损坏。图3.9 间接控制马达 3.5控制马达动力我们知道程序能控制马达动力输出，事实上，某些特殊的指令还可以设置0-7的动力级围一些固件如legOS，提供了0-255的动力级，但是，当你改变这些数值时，会发生什么情况呢，我们为什么要关心这些数据.有两种方法可以控制马达的动力。乐高的齿轮组速度调节器通过电压控制动力：电压越高，动力越大。RCX使用了另外的方法，称为脉冲宽度调制法PWM。为了解释它的工作原理，假设你连续、快速地开关马达，马达产生的能量是由马达在一定时间间隔马达翻开的时间长度来决定的，慢速释放电流比快速低负载