1、 XiaoBenKeCheng德顺小学校本课程编委会策划：李昌生 主审：王寨生 黎宏林主编： 王芳 宋茜芳责任编辑：王阳阳设 计：王阳阳内容简介本书主要通过“机器人起步技术包”全面而详细地介绍了慧鱼机器人拼装技巧以及编程方法，是专门为喜欢机器人的学生设计的，主要传授机器人控制入门知识。利用说明书，学生能在很短的时间里组合各种模型，其中有烘手器、停车栏杆、焊接机器人等。模型和程序是通过智能接口板连接起来的，能很方便很快速地用图形化编程软件ROBO Pro 对模型编程。该组合包包含数量众多的fischertechnik构件、马达、灯泡、传感器及齿轮箱。通过编程控制红绿灯，移动门、冲压机、停车栏杆，
2、不断创新，不断改进程序，使之达到最佳效果。该组合包配有实验手册。 前 言1964年，慧鱼创意组合模型（fischertechnik）诞生于德国，是技术含量很高的工程技术类智趣拼装模型，是展示科学原理和技术过程的理想教具，也是体现世界最先进教育理念的学具，为创新教育和创新实验提供了最佳的载体。 慧鱼创意组合模型主要有组合包、培训模型、工业模型三大系列，涵盖了机械、电子、控制、气动、汽车技术、能源技术和机器人技术等领域和高新学科，利用工业标准的基本构件（机械元件/电气元件/气动元件），辅以传感器、控制器、执行器和软件的配合，运用设计构思和实验分析，可以实现任何技术过程的还原，更可以实现工业生产和大
3、型机械设备操作的模拟，从而为实验教学、科研创新和生产流水线可行性论证提供了可能，世界知名的德国西门子、德国宝马、美国IBM等一大批著名公司都采用慧鱼模型来论证生产流水线。慧鱼创意组合模型体现不同学科知识点的各种组合包，不仅可以应用于中小学各个年级学科教学、还可以用于大学不同专业以及研究生工程实验和技术创新活动，现在以清华大学、上海交通大学为代表的一批高校建立的慧鱼创新实验室就是利用慧鱼模型组合包系列建立的工程技术实验室，是创新教育的一个全新平台。 慧鱼创意组合模型的使用有三个阶段，第一，是根据安装操作手册中的示范，简单模仿，从而获取技术知识；第二，是根据现有的模型做出合理科学的改进，从而发挥想
4、象力和创造力；第三，是根据实际应用和知识的扩展，创造出新的模型，从而实现前所未有的创新。通过慧鱼模型的使用，不仅可以让我们的孩子将多学科多领域的综合知识融会贯通于实践过程中，更重要的是培养了他们的创新意识和创新能力。 慧鱼正日益为广大中国教育界人士接受和认可！ 创新是一个民族进步的灵魂，而慧鱼创意组合模型就是我们期待的创新教育的理想学具！慧鱼创意组合模型大多数涉及到了物理相关知识，如电学、热学，光学等，拼装锻炼了孩子的观察、动手、动脑能力，编程培养了孩子的思维逻辑判断能力，为学习数学、物理等知识打下了良好的基础。 慧鱼创意机器人只是创意组合模型的一部分，重点在于学习机器人技术及编程。本书既是孩
5、子们学习机器人的教材，也可作为家长了解机器人技术的读物。 目 录内容简介11前 言12模块一 入门级机器人17共5种组合包17项目一: 科技创新能力探究基础17项目二:结构基础万能组合19项目三:仿生组合20项目四:悬臂式起重机组合22项目五:达芬奇机械组合23模块二 提高级机器人244种组合包24项目六:机械结构基础组合24项目七：环卫清洁机械组合25项目八：雷达车、轮履带驱动工程机械组合27项目九：超级起重机组合28模块三 专业版机器人29共4种组合包29项目十:能源技术组合29项目十一: 气动技术组合31项目十二: 工业技术革命组合32项目十三: 电子技术组合33模块四 高级版机器人35
6、共4种组合包35项目十四: 移动机器人组合35项目十五: 仿生机器人组合36项目十六: 工业技术革命组合38项目十七: 自动化机器人组合4028模块一 入门级机器人 共5种组合包项目一: 科技创新能力探究基础产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易磨 损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐 磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来 构建或者模拟现实发挥你的创意。利用 270 多个构件能够拼接：3 种摩托车、3 种拖拉机、3 种赛车、3 种
7、飞机 12 个标准参考模型；培养 孩子的动手能力、对事物的认知能力与思考力，培养孩子对产品的手感和兴趣，激发创新思维和探究意识。产品部分实例模型：项目二:结构基础万能组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易 磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐 磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构 建或者模拟现实发挥你的创意。利用 400 多个构件能够拼接：三轮车、手推车、单轴拖拉机、载货车、牵引车、雪犁、赛车、带汽 车的车库、带汽车的升降
8、台、电视塔、风扇、风车、飞机、双翼飞机、直升飞机、游了场、大型转台、 大型摇架、离心机、旋转式摇架、天平、杆秤、信秤、搅拌机、电动厨具、缝纫机、螺旋夹钳、虎钳、 刨床、冲床、压力机、车间起重机、龙门吊、材料电梯、滑轮组、港口起吊机等 41 个标准参考模型；独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。通过不同模型的创意和拼接增加了学生对机械和工程结构的基础知识的认识和理解。通过模型学生可以了解一些齿轮传动、杠杆原理、滑轮原理、结构和力的关系、结构的稳定性等知识。产品部分实例模型：项目三:仿生组合产品描述:制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼
9、龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意。利用300多个构件能够拼接：两足行走的小鸡、四足行走的小狗、牛、和六足爬虫、双节六足爬虫等6个标准参考模型；可以模拟和模仿自然界的两条腿、四条腿、多条腿动物的行走，模拟动物行走时各关节之间的联动性和控制方法。独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。通过不同模型的创意和拼接增加了学生对机械传动和结构知识理解，增强灵活应用知识
10、的能力。产品部分实例模型：项目四:悬臂式起重机组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易 磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐 磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构 建或者模拟现实发挥你的创意。利用 670 多个构件能够拼接：三种不同的悬臂式起重机 3 标准模型；独特的设计可实现随心所欲的组合 和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。可选配电机组合包、电源组合包。通过模型的创意和拼接，让学生了解机械、力和杠杆滑轮组、电
11、机控制等相关知识。培养学生的思考能 力和解决问题的能力。项目五:达芬奇机械组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易 磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐 磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构 建或者模拟现实发挥你的创意。利用 230 多个构件能够拼接：机翼、锻钳、带有制动爪的吊车、弹射器、战车、云梯、擂鼓车、旋转桥 等 10 个标准参考模型；独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的 产品。通过
12、不同模型的创意和拼接使学生理解艺术和设计的关系，创新思维和机械结构设计的关系，增强学生 对知识的综合应用能力。块二 提高级机模器人 4种组合包项目六:机械结构基础组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意。利用 360 多个构件能够拼接：传动栏杆、转台、曲柄传动机构、汽车、带链条的齿轮传动机构、带转向装置的汽车、变速器、齿轮机构、
13、锥齿轮传动、差速机构、车辆升降机、移动升降云梯、车床、刮雨器、四活结链、弓锯、工作台、人字梯、桥梁、高脚凳、起吊机等 30 个标准参考模型；独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。涵盖机械原理相关知识点；通过模型学生可以了解汽车内的动力传动方式、汽车中的档位变换-剖析变速器、各个档位的变速比计算、汽车转向的实现-转向装置的结构；后轮驱动与四轮驱动；差动齿轮的工作原理。产品部分实例模型：项目七：环卫清洁机械组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼
14、接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意。利用 310 多个构件能够拼接 5 个不同的清洁车模型。独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品产品部分实例模型：项目八：雷达车、轮履带驱动工程机械组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼
15、接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意。利用 740 多个构件能够拼接：雷达车、4 轮履带驱动工程车、扫雪车、道路清障车、推机等 5 个标准模型；独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。通过模型的创意和拼接，让学生了解工程机械要具备的某些特质和在特殊环境的应用，怎样设计特殊用途的机械，培养学生的思考能力和解决问题的能力。产品部分实例模型：项目九：超级起重机组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐
16、磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意。利用 2000 多个构件能够拼接：移动的大型龙门起重机、重载起重机、建筑用起重机等 3 个大型模型。每个模型臂长大于 1.1 米，配备无线遥控控制系统。支持 4 路遥控信号，四路独立的电机和动力。可以手动控制、电动控制、无线遥控控制；吊斗可以上下升降、前后移动；吊臂可以 360 度自由旋转。独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。通过生产线模型的创意和拼接增加了学生对滑轮组、杠杆、传动、无线遥控等相关知识的综合应用的掌握。是结构工程、机
17、械工程和电子的综合应用能力的训练。产品部分实例模型：模块三 专业版机器人共4种组合包项目十:能源技术组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意。利用 260 多个构件能够拼接：水轮锻机、水轮发电机、风力发电机、太阳能油泵、太阳能旋转摇架、太阳能起重机、太阳能制导装置、太阳能汽车等 8 个标准参考模型；独特的设计可实现随心所欲的组合
18、和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。涵盖自然能源技术相关知识点；通过模型参与者可以了解：电是如何产生、储存；又是如何带动这些模型运转起来的；涵盖了太阳能、风能、水能等自然能源。各种能源之间的转换和利用。各种自然能源的优点及缺点；能量的定义、计算、功及功率的计算、能量的存储等。培养学生的环境意识，认识低碳经济的发展中清洁能源的利用。产品部分实例模型：项目十一: 气动技术组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐磨、韧性好等优点。构件的工业
19、燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意。利用 400 多个构件能够拼接：气动升降台、空气压缩机、弹射器、气动滑动门、气动工作转台、直线气动进给装置、车架、管道铺设机、雪犁、装载机、挖掘机等 9 个标准参考模型；独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。涵盖气动技术相关知识点；通过模型参与者可以了解：空气产生运动和力的传递；压力、压强的概念；气缸、充气阀、手动阀和空气压缩机等气动元件工作原理。产品部分实例模型：项目十二: 工业技术革命组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼
20、龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意。利用 270 多个构件能够拼接：安全电梯、电动机、发电机、直升飞机、雨刮器、万向轴、莫尔斯电报机、毛发湿度计等 12 个标准参考模型； 通过模型的创意和拼接使学生了解文艺复兴时期工业技术革命对人类生活的改变，和推动人类社会发展的作用，激发学生发明和创造的思维意识，增强灵活应用知识的能力。产品部分实例模型：项目十三: 电子技术组合产品描述: 制作套件采用拼插式结
21、构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意。 利用 300 多个构件和各类传感器能够拼接：手电、逻辑门电路、冰箱照明灯、楼梯间照明灯、通断路检测器、电梯、串并联电路、简易闪光灯、信号灯塔、冲压机、信号灯控制器、自动车库门、报警设备、栅栏电动门、烘手机、分拣机等 16 个标准参考模型；独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。 涵盖
22、电子技术、传感器应用及检测、单片机及编程相关知识点；通过模型参与者可以了解：简单电路；各类传感器应用与检测；图形化和 C 语言交互式界面编程；电机的控制；各类通讯等知识。 传感器包括：接触传感器、数字温度传感器、红外传感器、接触传感器。产品部分实例模型：模块四 高级版机器人 共4种组合包项目十四: 移动机器人组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者
23、模拟现实发挥你的创意。利用 460 多个构件和各类传感器能够拼接：寻光机器人、巡迹探索机器人、避障机器人、步行机器人等 6 个标准参考模型；独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。2控制器：带 12864 点阵液晶显示器，8 路数字接口，4 路模拟接口，4 路I C接口、4 路 9V/2A大电流输出的功率电机接口、8 路伺服电机输出、4 路同步计数器、单总线接口等。可接声音、超声波、颜色、红外测距、指南针等传感器。产品部分实例模型项目十五: 仿生机器人组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以
24、保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意。利用 300 多个构件能够拼接模仿自然界的一些生物，能够拼接甲壳虫、螃蟹、四足动物、双足、多足动物等 4 标准参考模型；应用传感器使拼接的仿生模型智能化。独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。控制器：带 12864 点阵液晶显示器，8 路数字接口，4 路模拟接口，4 路I2C接口、4 路 9V/2A大电流输出的功率电机接口、8 路伺服电机输出、4 路同
25、步计数器、单总线接口等。可接声音、超声波、颜色、红外测距、指南针等传感器。通过不同模型的创意和拼接增加了参与者对机械和工程结构知识的认识和理解。掌握机械传动和电子工程控制，编程和算法等知识的应用。产品部分实例模型：项目十六: 工业技术革命组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意。利用 400 多个构件能够拼接：翻转机器人、焊接机
26、器人、3 自由度机械手、多自由度机械手 4 标准参考模型；翻转机器手可以翻转和抓经放松；焊接机器人可以实现任意空间多点焊接；三自由度机械手可以水平 360 度、竖直和水平移动抓取；四自由度机械手可以在任意空间抓取手臂可以自由伸缩。独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。控制器：带 12864 点阵液晶显示器，8 路数字接口，4 路模拟接口，4 路I2C接口、4 路 9V/2A大电流输出的功率电机接口、8 路伺服电机输出、4 路同步计数器、单总线接口等。可接声音、超声波、颜色、红外测距、指南针等传感器。通过不同模型的创意和拼接增加了参与者对机械和工程结构知识
27、的认识和理解。掌握机械传动和电子工程控制，编程和算法等知识的应用。产品部分实例模型：项目十七: 自动化机器人组合产品描述: 制作套件采用拼插式结构，根据构件的用途不同，部件采用优质尼龙制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度。易于拼接、颜色鲜艳亮丽、能耐炎热和高寒、耐磨、韧性好等优点。构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接。利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意。利用 480 多个构件能够拼接：抓件机器人、智能立体仓库、回转机械手、3 轴机器人等 4 个标准参考模型；可以把四个机器人连接成一个相互协作的系统。独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充，使其成为真正的想象无限，创意无限的产品。控制器：带 12864 点阵液晶显示器，8 路数字接口，4 路模拟接口，4 路I2C接口、4 路 9V/2A大电流输出的功率电机接口、8 路伺服电机输出、4 路同步计数器、单总线接口等。可接声音、超声波、颜色、红外测距、指南针等传感器。产品部分实例模型：
