Robomaster 机器人实验课
实验指导书
指导教师： 罗淑芹
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实验一：创意组件装配实验
一. 实验目的：
1. 熟悉基本的机械零件，包括：连杆类零件、平板类零件、框架类零件、辅助类零件等；
2. 掌握刚体结构的固定连接、铰接结构的连接、空间结构的组装、平面连杆结构的搭建、整机结构的
组装方法；
3. 充分理解结构的组装方法和组装技巧。
二. 实验内容：
1. 进行简单机构组装：零件的固定、零件的铰接以及四边形结构的组装；
2. 使用三维文件进行楼梯结构的组装。
三. 实验重点：
1. 掌握零件的固定、铰接的组装方法；
2. 掌握利用三维文件辅助安装机械结构的方法。
四. 实验原理：
1. 机械创新组件
（1）零件孔
零件孔提供了“点”单位。最常用的零件孔是“3mm 孔”和“4mm 孔”，通过紧固件（螺丝、螺母等）
可以将零件组装在一起。
（2）连杆类零件
连杆类零件提供了“线”单位。连杆类零件可用于组成平面连杆机构或空间连杆机构。杆与杆相连可
以组成更长的杆，或构成桁架。
（3）平板类零件
这类零件适合做为“面”单位参与组装，例如底板、立板、背板、基座、台面、盘面等。同时平板与
平板之间的连接可以组成更大的“面”，或者不同层次的“面”。
（4）框架类零件
框架类零件的参与，使线和面可以连接成“体”。框架类零件多用于转接，连接不同的“面”零件和“线
零件”，组成框架、外壳等。框架零件本身是钣金折弯件，有一定的立体特性，甚至可以独立成“体”。
（5）辅助类零件
a. 常规传动零件：以齿轮为代表，提供常见的传动机构的元件，它们基本没有通用性，但是某些特殊
机构必须用到。
b. 电机相关零件：电机周边的辅助零件包括电机支架、输出头和 U 型支架等。
c. 轮胎相关零件：轮胎需要联轴器才能和电机的输出头相连。
d. 标准5金件：如螺丝、螺母等用于连接的零件，均为标准五金零件。
2. 零件的连接
（1）刚体结构连接：组装的一些连接点固定的造型，如平面、组合型平面、平台、组合型平台、框架、
外壳造型等。最基础的刚体组装至少需要 2 颗螺丝。这对应了“经过两点有一条直线,并且只有一条直线”
的几何定理。刚体连接一般利用 3mm 零件孔。
图 1 刚体结构连接
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（2）可动结构连接：可动结构，相对刚体而言，指带有铰接的结构，如轴、连杆组、滑块、不带电机
的传动构造等。最基础的可动模型是铰链结构，利用 4mm 零件孔，并利用轴套起到轴承的作用，使铰链可
以转动。铰接是指连接在一起的零件不能移动，但可以转动，铰接的长杆型零件只有一个连接点。日常所
见如折叠刀、圆规、折尺、以及从动轮等。
图 2 可动结构连接
3. 整机安装方法
如何组装一个整机结构
a. 首先观察一个二轮驱动小车模型的图片
图 3
b. 将一个二轮驱动的小车拆分不同的模块：
图 4
c. 根据以上拆分，所以组装一个二轮小车，将做以下步骤：
二轮小车模型目测拆分为：两个驱动轮模块+底板+ 万向轮部分,分别组装各个模块---整合模块---完成。
应用：整机---目测分解为模块---分别组装各个模块---整合模块---完成。
4. 使用三维文件辅助安装
STP 文件是 CAD 三维设计中比较常用的格式，是一种通用的 3D 文件格式。STP Viewer 是一款小体量的、
针对 STP 格式文件的看图软件，能够显示从许多不同的角度的 3D 图形特征，用户界面非常干净和直观，其
主窗口允许加载想要显示的文件内容，非常便捷，可以帮助用户查看、编辑 STP 格式 3D 文件，方便参照 3D
图组装。
打开文件后，首先看到的是 3D 线框图，大部分时候，我们只需要使用 Dynamic Panning（动态规划，
简单说就是平移）、Shade（塑形，简单说就是填充）、Color（着色）等功能，而“旋转”和“缩放”功能
用鼠标就可以实现。
使用方法：
1) 打开 STP Viewer 软件；
2) 点击 file 出现下拉菜单，点击 open 即可快速的打开需要浏览的图像；
3) 导入图像后即可对导入的图像信息进行快速的查看；
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4) 树视图窗口显示或隐藏更大的工作区；
5) Shade 和 Wireframe 切换选中对象的显示形式；
6) 使用鼠标可以进行放大或缩小的设置；
7) 使用动态旋转工具，按住鼠标按钮进行平移；
8) Color 改变颜色和颜色的线框，从树中选择的视图对象，单击按钮 Color 颜色选择器对话框会弹出。选
中颜色后，单击确定按钮，选中的对象将按选择的颜色进行阴影。
5. 组装工具的使用
（1）内角扳手：用内六角扳手插入凹进去的六边形旋动。
（2）双开口扳手：先将开口扳手套住螺栓或螺母六角的两个对向面，确保扳手与螺栓完全配合后才能
施力。施力时，一只手推住开口扳手与螺栓连接处，并确保扳手与螺栓完全配合后，另一只手大拇指抵住
扳头，另外四指握紧扳手柄部往身边拉扳。当螺栓、螺母被扳转到极限位置后，将扳手取出并重复前面的
过程。本实验中双开口扳手与内角扳手可配合使用。
（3）十字螺丝刀：将螺丝刀拥有特化形状的端头对准螺丝的顶部凹坑，固定，然后开始旋转手柄。
（4）镊子：可用来夹持零件和元器件管脚，也可以帮助加工元器件引脚，做简单的成形工作。用大拇
指和食指夹住镊子，使镊子后柄位于掌心。
五. 实验步骤：
1. 零件的固定：固定连接的零件紧紧连在一起，不能移动，也不能转动。
学生完成以下三种形式的连接：
图 5 零件的固定连接
2. 零件的铰接：4mm 孔加入轴套可以实现铰接功能。
学生完成以下三种铰接
图 6 零件的铰接连接
3. 组装四边形结构
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图 7 平行四边形结构
所需器材：从设备中找到以下零件：机械手 40mm×2、机械手 40mm 驱动 X2、螺丝×4、螺母×4、轴套×
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组装中注意事项：
a.在连接的过程中一定要记得加轴套（根据口径的大小选择轴套的长短），从而起到转动的作用。
b.在连成四边形的过程中一定要注意层次结构。
4. 使用三维文件进行楼梯结构的组装
图 8 楼梯结构
所需器材：请从设备中找出以下零件：5X7 孔平板×2、7X11 孔平板×1、3X5 折弯×1、螺柱 20×2、螺柱
30×4、螺丝(F306 或 F308，即最短的和第二短的）、垫片 10×2、橡胶垫×4、组装工具。
思考题：
固定连接与铰接的组装方式有什么不同。
辅助类零件都有哪些，分别有什么作用。
STP Viewer 软件的特点及常用功能有哪些。
