中国电子学会普及工作委员会 编著
《电子制作》杂志社
内 容 简 介
本书作为全国青少年机器人技术等级考试一二级的指定教材，主要介绍了机械结构方面的物理知识，
这些内容是后续学习自律型机器人、智能机器人的基础。由于考虑到大家操作的实际情况，所以本书中具
体的例子都较为简单，从*基础的楔形和杠杆开始，通过一个个实际的例子逐渐将机械结构知识串联一起
呈现在大家的面前。希望本书能够作为广大机器人爱好者的首选读物。
《机器人基础技术教学》
责任编辑：郜姗姗
版式设计：周长保
出版发行：《电子制作》杂志社有限公司
印刷：北京画中画印刷有限公司
开本：889mm×1194mm
字数：57 千字
版次：2017 年 9 月第 2 版
印次：2017 年 9 月第 2 版
刊号：CN11-3571/TN
(2017) 京新出刊增准字第（33）号
广告经营许可证：京海工商广字第 8220 号（1-1）
定价：45 元
前 言
二十一世纪的中国，正在面临着前所未有的发展机遇和产业生态格局的深刻剧变。直面未来，
我们将迎接一个信息化、网络化、智能化的全新世界。
机器人技术，是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。大力推动机器人技术
创新与行业发展，关键在于人才的培养。少年强，则国强。机器人作为信息化教育的新载体，我
们不仅要让更多中国青少年了解机器人的发展，掌握机器人基础技术，更要通过丰富的实践学习，
让孩子们在创新中学习，在实践中成长。
2003 年，中国电子学会受上级委托，启动电子信息专业人才水平评价工作；2015 年，中国
电子学会应用同一体系面向青少年启动了全国青少年机器人技术等级考试工作，并制定了相应的
标准体系和管理规范。这不仅是传播机器人技术的科普活动，也是实现我国青少年信息科技素质
全面提升的有益尝试。为了配合等级考试工作的开展，我们通过中国电子学会普及工作委员会及
相关联盟类科普组织，启动了教学系列丛书的编写。本书充分适应我国中小学生的认知心理和水
平，以机器人相关的物理力学、机械原理、基础电子知识为主要内容，将孩子们引入一个妙趣横
生又充满技术知识的机器人世界。
本书适用于全国青少年机器人技术等级考试（1 级、2 级）。
中国电子学会普及工作委员会
全国青少年电子信息科普创新联盟
2016 年 12 月
目 录
CONTENTS
目录
第 1 章 基本结构…………………………………………………… 1
1.1 结构体 …………………………………………………………… 1
1.2 钉子 ……………………………………………………………… 1
1.3 螺 丝 ……………………………………………………………… 2
1.4 楔和螺旋 ………………………………………………………… 2
1.5 螺丝刀与扳手 …………………………………………………… 3
第 2 章 秋千………………………………………………………… 4
2.1 秋千的起源 ……………………………………………………… 4
2.2 制作 ……………………………………………………………… 5
2.3 稳定性分析 ……………………………………………………… 6
2.4 能量转化 ………………………………………………………… 6
2.5 单摆 ……………………………………………………………… 7
第 3 章 跷跷板……………………………………………………… 8
3.1 探索 ……………………………………………………………… 8
3.2 制作 ……………………………………………………………… 8
3.3 杠杆原理 ………………………………………………………… 9
3.4 杠杆的起源 ……………………………………………………… 10
3.5 杠杆的分类 ……………………………………………………… 10
3.6 杠杆的应用 ……………………………………………………… 10
第 4 章 搅拌器（打蛋器）………………………………………… 12
4.1 探索 ……………………………………………………………… 12
4.2 制作 ……………………………………………………………… 12
4.3 齿轮 ……………………………………………………………… 14
4.4 轮轴 ……………………………………………………………… 14
4.5 齿轮种类 ………………………………………………………… 14
第 5 章 奇怪的时钟 ………………………………………………… 16
5.1 钟表的历史 ……………………………………………………… 16
5.2 制作 ……………………………………………………………… 17
5.3 齿轮加减速 ……………………………………………………… 19
5.4 角速度和线速度 ………………………………………………… 19
第 6 章 起重机 ……………………………………………………… 20
6.1 机械大力士 ……………………………………………………… 20
6.2 制作 ……………………………………………………………… 21
6.3 滑轮 ……………………………………………………………… 21
6.4 功的介绍 ………………………………………………………… 24
6.5 起重机的历史 …………………………………………………… 24
第 7 章 烤肉架……………………………………………………… 25
7.1 探索 ……………………………………………………………… 25
7.2 制作 ……………………………………………………………… 25
7.3 齿轮速度比 ……………………………………………………… 27
7.4 齿轮装置的特点 ………………………………………………… 27
第 8 章 手动风扇…………………………………………………… 28
8.1 探索 ……………………………………………………………… 28
8.2 制作 ……………………………………………………………… 28
8.3 传动力分析 ……………………………………………………… 30
8.4 功率的介绍 ……………………………………………………… 30
8.5 风扇为什么能降温 ……………………………………………… 30
第 9 章 履带车……………………………………………………… 31
9.1 探索 ……………………………………………………………… 31
9.2 制作 ……………………………………………………………… 31
9.3 传动链 …………………………………………………………… 32
9.4 履带 ……………………………………………………………… 33
9.5 橡胶履带 ………………………………………………………… 33
第 10 章 直升机 …………………………………………………… 35
10.1 直升机的发展…………………………………………………… 35
10.2 制作……………………………………………………………… 36
10.3 电机原理分析…………………………………………………… 38
10.4 直升机的升力…………………………………………………… 39
10.5 流体力学………………………………………………………… 39
10.6 空气动力学……………………………………………………… 40
10.7 电子学基础……………………………………………………… 40
第 11 章 后轮驱动车 ……………………………………………… 42
11.1 生活中的汽车 …………………………………………………… 42
11.2 制作 ……………………………………………………………… 42
11.3 摩擦力 …………………………………………………………… 43
11.4 前驱和后驱 ……………………………………………………… 45
第 12 章 机械尺蠖 ………………………………………………… 47
12.1 观察……………………………………………………………… 47
12.2 制作……………………………………………………………… 47
12.3 双螺母结构……………………………………………………… 49
12.4 棘轮机构………………………………………………………… 50
12.5 特殊的棘轮机构………………………………………………… 50
12.6 曲柄滑块机构…………………………………………………… 52
第 13 章 石油开采机 ……………………………………………… 53
13.1 探索……………………………………………………………… 53
13.2 制作……………………………………………………………… 53
13.3 原理分析………………………………………………………… 55
13.4 复杂的曲柄结构………………………………………………… 56
第 14 章 稻草人 …………………………………………………… 59
14.1 稻草人的故事…………………………………………………… 59
14.2 制作……………………………………………………………… 59
14.3 皮带传动………………………………………………………… 61
14.4 三种运动方式的比较…………………………………………… 62
第 15 章 舂米机 …………………………………………………… 63
15.1 舂米机的种类…………………………………………………… 63
15.2 制作……………………………………………………………… 64
15.3 凸轮机构………………………………………………………… 65
第 16 章 乌龟 ……………………………………………………… 69
16.1 探索……………………………………………………………… 69
16.2 制作……………………………………………………………… 69
16.3 凸轮机构的特点………………………………………………… 70
16.4 凸轮机构中从动件常见运动…………………………………… 71
第 17 章 挖掘机 …………………………………………………… 73
17.1 探索……………………………………………………………… 73
17.2 制作……………………………………………………………… 73
17.3 连杆机构………………………………………………………… 75
17.4 挖掘机的发展…………………………………………………… 75
17.5 挖掘机的分类…………………………………………………… 76
第 18 章 旋转杯子 ………………………………………………… 77
18.1 游乐场旋转杯子………………………………………………… 77
18.2 制作……………………………………………………………… 77
18.3 旋转杯子的公转和自转………………………………………… 78
18.4 地球的公转和自转……………………………………………… 80
第 19 章 缝纫机 …………………………………………………… 81
19.1 探索……………………………………………………………… 81
19.2 制作……………………………………………………………… 81
19.3 机械原理分析…………………………………………………… 83
19.4 间歇运动机构…………………………………………………… 84
第 20 章 六足步行机器人 ………………………………………… 85
20.1 探索……………………………………………………………… 85
20.2 制作……………………………………………………………… 86
20.3 六足运动方式…………………………………………………… 87
20.4 差速运动控制…………………………………………………… 87
第 21 章 机器人的发展演变 ……………………………………… 89
21.1 早期的机器人…………………………………………………… 89
21.2 近代的机器人…………………………………………………… 94
结 语……………………………………………………………… 103
附录 机器人领域的人物 ………………………………………… 104
