运动小车就是一个机器人。2004年1月，美国先后有“勇气”号和“机遇”号一对火星探测器成功登陆火星，它们就是机器人火星车。它们有自己的大脑、颈、头、眼睛、手臂，当它们发现值得探测的目标时，就会以6个轮子当腿，运动至目标面前，然后伸“手”进行考察。它们依靠太阳能电池板获得能源，用轮子在火星上漫步。这节课我们先从学习制作一辆机器人运动车开始。
知识
一、机器人搭建的技巧
对乐高搭建初学者来说，认识乐器件不只是入门的最基本要求，而要搭建出美观、稳固的结构就必须掌握一些基本的搭建技巧。我们知道任何复杂的结构都可以分割为最基本结构，如果掌握了搭建的基本技巧，就可以将简单的模块（结构）叠加为复杂模块，同时也有利于入门者一开始就能在有设计方案的前提下搭建，而不是盲目的搭建。
在机器人的设计中，机械结构是完善系统的一个重要因素。要认识各种各样的传动机构，了解其工作原理及其优缺点，有助于我们选择在什么时候用哪种传动系统最有效，从而设计出出色的机器人系统。其中机械结构上的设计非常重要，在设计过程中要注意以下几点：
1.采用分层的设计方法
在设计过程中为了使构建的机器人结实，结构设计非常重要，一定要根据要完成的任务合理设计。轻巧、稳固的结构不一定就需要很多组件，而在于设计中的技巧。
2.采用模块化设计，用最少的部件搭出稳定的结构
设计机器人时，最好使机器人结构便于拆卸，确切地说，将机器人的结构模块化。将机器人模块化的好处还有，可以在需要的时候将一些组件用在其他项目上，而无须重新搭建这些结构。
3.平衡，是车辆稳定运行的关键
小车的平衡问题至关重要，尽量降低小车的重心，以减小惯性及其不稳定性。试着将主控器放在不同位置，使小车最好地适应加速、减速过程。
二、LEGO EV3器件介绍
1.EV3主控器
EV3主控器（图16-1）是新一代的NXT控制器，它的按钮可以发光，根据光的颜色可看出EV3的状态，它具有更高分辨率的黑白显示器，内置扬声器，USB端口，一个迷你SD读卡器，四个输入端口和四个输出端口。支持USB2.0、蓝牙、WiFi与电脑通讯。还有一个编程接口用于编程和数据日志上传和下载。兼容与移动设备（安卓、IOS），由AA电池或EV3充电直流电池供电。
图16-1 EV3主控器
技术规格：
处理器：ARM 9处理器，300MHz，基于Linux操作系统。
输入端口：4个输入端口，1000/s的采样率。
输出端口：4个。
存储：内置16MB的ROM和64MB的RAM。支持最高32GB mini SD卡拓展。
按键：可发出三种颜色的六个按钮。并且通过颜色表明活动状态。
屏幕：分辨率178×128像素，能更好地查看详细图形和传感器数据。
拓展：通过EV3左侧的标准USB（EV3有两个USB，一个是mini USB用于程序下载，一个是标准USB用于拓展）可连接外部WiFi、蓝牙适配器等外置设备。
通讯：可使用USB2.0、WiFi通信。
电池：可使用6节AA电池，或者原装2050mA·h的锂电池。
图16-2 马达
2.伺服电机
机器人靠什么来运动呢，俗称马达（图16-2），马达的内部其实是一个发电机，其通过一系列的减速传动，可以形成更大的力，这个马达的内部有芯片，可以精确记录圈数等一系列马达参数，我们称为“伺服电机”，它作为机器人的动力来源，内置角度传感器可以测量速度和距离，能准确地控制电机转动精度，可以精确到1°以内。外观容易连接。微型伺服电机比正常的伺服电机扭力小，速度高，更快反应时间和更小的体积。EV3大型马达的技术参数：测速反馈精度为160～170RPM，运行扭矩约为30oz[1]×in，失速转矩约为60oz×in。
实践
1.任务要求
要求制作一个运动车模型，如图16-3所示。
（1）小车要坚固、稳定，跑得又稳又好，不会散架，不会掉零件。
（2）小车能够实现前进、后退、转向功能，外观合理美观，操作简单。
（3）结构设计合理，小车重量尽量轻便（所用器件越少越好）。
2.准备材料
图16-3 小车零件图
3.动手搭建
图16-4
第一步：准备1个大号马达和一个长连接销，如图16-4所示。
图16-5
第二步：用第一步准备的长连接销将3×7单弯梁固定在大号马达对应位置。
第三步：取1根4单位轴，与轴连接器相连接后固定住大号马达与3×7单弯梁，在3×7单弯梁十字孔处加装1个轴连接器。如图16-5所示。
图16-6
第四步：再取2个长连接销、1个短连接销连接到3×7单弯梁相应位置。
第五步：把1根3×5直角梁3U端拼插在3×7单弯梁上，5U端相应位置加上2个短连接销。如图16-6所示。
图16-7
第六步：取1根8U钉轴，从大号马达无零件侧传入马达中心十字孔，从3×5直角梁空孔传出。
第七步：取1根3U梁穿过第六步8U钉轴拼接在3×5直角梁上。如图16-7所示。
图16-8
第八步：取1根4×4单弯梁，一侧十字孔插入轴连接销，另一侧十字孔插入1根4U钉轴，如图16-8所示。
图16-9
第九步：1个5×7方框，按图16-9中位置插入2个短连接销、2个轴连接销，在两个轴连接销上插装2个十字形连接器，将十字形连接器朝向大号马达方向，连接在大号马达上的3×7单弯梁上。
图16-10
第十步：取1根3U轴，连接在大号马达的轴连接器上，如图16-10所示。
图16-11
第十一步：再准备1个大号马达和一个长连接销。
第十二步：用第十一步准备的长连接销将3×7单弯梁固定在大号马达对应位置，再取2个长连接销、1个短连接销、1个轴连接销连接到3×7单弯梁相应位置如图16-11所示。
图16-12
第十三步：取1根4U轴，与轴连接器相连接后固定住大号马达与3×7单弯梁，在3×7单弯梁的十字孔处加装1个轴连接器。
第十四步：把1根3×5直角梁3U端拼插在3×7单弯梁上，5U端相应位置加上2个短连接销。如图16-12所示。
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图16-13
第十五步：取1根8U钉轴，从大号马达无零件侧传入马达中心十字孔，从3×5直角梁空孔传出，如图16-13所示。
图16-14
第十六步：取1根4×4单弯梁，一侧十字孔插入轴连接销，另一侧十字孔插入1根4U钉轴，如图16-14所示。
图16-15
第十七步：取1根3U梁穿过第六步8U钉轴拼接在3×5直角梁上，如图16-15所示。
图16-16
第十八步：将已完成的两部分拼接在一起，如图16-16所示。
图16-17
第十九步：将已完成部分底部向上，取1个5×11方框架在两个大号马达突出的部分固定，如图16-17所示。
图16-1
第二十步：用4个有轴套的连接销固定，如图16-18所示。
图16-19
第二十一步：取1根2×4直角梁，在相应位置上拼插1根3U轴、1个长连接销。
第二十二步：将一个灰色直角连接器插入2×4直角梁空孔中。
第二十三步：将万向轮拼接在3U轴和长连接销上。如图16-19所示。
图16-20
第二十四步：用另一个2×4直角梁固定万向轮。
第二十五步：在这个2×4直角梁上拼插一个灰色直角连接销。
第二十六步：取2个双十字形连接器，十字孔插入各2个轴连接器，圆孔各插入2个短连接销，使露出的短连接销向后，将双十字形连接器连接在灰色直角连接销上。如图16-20所示。
图16-21
第二十七步：将万向轮金属球装入相应位置，如图16-21所示。
图16-22
第二十八步：将第二十七步成品唯一裸露的短连接销拼插在马达相应位置上，如图16-22所示。
图16-23
第二十九步：将已完成部分反转，在大号马达后部加入4个短连接销，如图16-23所示。
图16-24
第三十步：在第二十九步的短连接销上固定1根5U梁和2个3U双交叉块，如图16-24所示。
图16-25
第三十一步：在3U双交叉块上一边拼接1个短连接销，如图16-25所示。
图16-26
第三十二步：将EV3控制器电池插入控制器，如图16-26所示。
图16-27
将EV3控制器固定在剩下的短连接销上，如图16-27所示。
图16-28
第三十三步：取1根3×7直度梁、短连接销、轴连接销，固定EV3控制器与车体，如图16-28所示。
图16-29
第三十四步：轮毂与轮胎连接好，安装在突出的8U钉轴上，如图16-29所示。
图16-30
第三十五步：用牙型连接器固定车轮，如图16-30所示。
图16-31
第三十六步：再取1根3×7直度梁、短连接销、轴连接销，固定EV3控制器与车体另一侧，如图16-31所示。
图16-32
第三十七步：轮毂与轮胎连接好，安装在另一侧突出的8U钉轴上，如图16-32所示。
图16-33
第三十八步：用牙型连接器固定车轮，小车完成，如图16-33所示。
回顾
开动脑筋，解决以下问题，完成本课任务：
（1）你知道如何搭建才能使小车跑得更快吗？
（2）你知道几种控制马达实现小车左转或右转的方法？
拓展
联想生活中所见到过的各种功能的智能车，结合本课知识及自己动手制作的小车，你可以搭建能够自己设定功能的小车吗？
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