彈力模型動手做：機器人總動員 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： John Malam

圖書標籤:

• 機器人
• STEM教育
• 動手實踐
• 彈力模型
• 科學實驗
• 兒童科普
• 益智玩具
• 工程學
• 物理學
• 創意設計

未來，機器人將無所不在。
　　從科幻到科技，從虛擬到真實，
　　機器人已經走入工廠、走入傢庭，甚至飛上太空。
　　從 1920 年「機器人 ROBOT」的名稱第一次齣現，
　　未來將齣現肉眼看不到的奈米機器人。
　　《彈力模型動手做：機器人總動員》
　　透過手作啓動孩子對機器人的想像，
　　迎接人類不可思議的未來。

　　10 種 3D 立體機器人模型
　　會翻筋鬥的玩具機器人
　　平麵變立體的太空登陸器
　　會長高的人形機器人
　　隻要準備橡皮筋和膠水，跟著步驟說明動手做，
　　讓你的機器人全麵啓動。
 

探尋機械的奧秘：一部關於結構、運動與創新的非凡之旅 圖書名稱： 機械之魂：從基礎原理到復雜係統的工程實踐 圖書簡介： 本書並非聚焦於某一特定主題的細枝末節，而是雄心勃勃地緻力於構建一座連接基礎物理原理與宏大工程實踐之間的橋梁。它邀請讀者潛入一個關於結構穩定性、能量轉換效率以及係統動態響應的廣闊世界。我們不再拘泥於單一的成品構建，而是深入剖析驅動萬物運行的底層邏輯與設計哲學。 第一部分：無形之力的具象化——結構與材料的哲學 本篇將帶領讀者超越錶麵的形態，去理解支撐起一切復雜構造的基本力學原理。我們首先探討靜力學的基石，研究在不同載荷條件下，梁、柱、拱等基本結構單元如何分散和抵抗外力。這不是枯燥的公式堆砌，而是通過對應力、應變的直觀理解，揭示為何某些形狀天生比另一些更具魯棒性。我們將分析拉伸、壓縮、剪切和扭轉這四種基本應力狀態在實際工程中的應用，從古羅馬的拱券到現代摩天大樓的框架，探尋其背後隱藏的力學智慧。 隨後，我們將進入材料科學的領域。這不是關於特定成品組件的說明書，而是對材料特性的深入剖析。我們關注的是延展性、硬度、韌性、疲勞極限等關鍵參數如何決定一個設計方案的可行性。讀者將學習如何根據不同的工作環境——高溫、高壓、腐蝕性介質——來選擇最閤適的金屬閤金、聚閤物或復閤材料。我們會詳細比較不同材料的微觀結構如何影響其宏觀力學錶現，例如晶粒大小對鋼材強度的影響，以及縴維取嚮對復閤材料各嚮異性的塑造。 第二部分：運動的詩篇——動力學與能量的轉化 本部分的核心是動力學，研究物體在力的作用下的運動規律。我們摒棄對簡單機械裝置的描摹，轉而聚焦於非綫性動力學的魅力。讀者將學習如何處理慣性、摩擦和阻尼這些在現實世界中無處不在的因素。理論部分將深入探討振動分析的基礎，理解共振現象的破壞性，以及工程師如何通過調諧質量阻尼器（TMD）等復雜技術來抑製不必要的機械振蕩。 能量的轉化是驅動一切機械係統的核心。本篇將係統梳理熱力學、流體力學與電磁學在機械設計中的交匯點。我們將解析能量守恒定律在復雜係統中的體現，例如內燃機或渦輪機如何將熱能高效地轉化為機械功。流體力學的討論將側重於層流與湍流的控製，以及如何通過優化流綫設計來最小化阻力損失。在電能與機械能的轉化方麵，我們將解析電機和執行器的內在工作機製，著重分析如何精確控製扭矩和速度響應以滿足精密運動的要求，而非僅僅是描述其外殼。 第三部分：從綫性到智能——係統的集成與控製 現代工程學的精髓在於係統集成。本部分探討的是如何將分散的部件整閤成一個具有統一目標的高效係統。我們討論的是控製理論的哲學，而不是具體編程語言的語法。讀者將理解反饋機製的本質，從簡單的比例控製（P）到更復雜的PID（比例-積分-微分）算法，探究它們如何在不確定性環境中維持係統的穩定性和精確性。我們會分析時間延遲對控製迴路穩定性的影響，以及如何通過狀態估計（如卡爾曼濾波的原理）來獲取更準確的係統信息。 此外，本篇還將觸及係統建模與仿真的重要性。優秀的工程師首先在虛擬環境中“建造”和“測試”他們的設計。我們將探討如何使用有限元分析（FEA）來預測復雜應力分布，以及如何利用多體動力學（MBD）軟件來模擬整個係統在真實工況下的行為。這部分強調的是設計迭代的效率和預測性維護的理念，即如何通過對係統行為的深入理解來規避未來的故障。 第四部分：創新與倫理的交匯點 最後的篇章將引導讀者思考工程實踐的更廣闊背景。我們探討創新驅動力：哪些基礎科學的突破正在重塑機械工程的未來？這包括增材製造（3D打印）對設計自由度的解放，仿生學對自然界運動模式的藉鑒，以及材料科學的前沿進展（如超材料）。 同時，本部分也深刻關注工程倫理與可持續性。設計決策不再是純粹的技術考量，它必須融入對生命周期管理、資源消耗和環境影響的全麵評估。讀者將被引導去思考如何設計齣更易於迴收、維護和升級的機械係統，確保技術進步的同時履行對地球和社會的責任。 總結： 《機械之魂》旨在培養一種係統性的、批判性的工程思維。它不提供現成的藍圖，而是提供一套分析、設計和優化的通用工具箱。通過對原理的深度挖掘和對復雜係統集成能力的強調，本書將幫助讀者從“會組裝”的層麵，躍升至“理解為何如此設計”的境界，為未來任何形式的機械創新奠定堅實的基礎。

作者簡介

約翰．馬蘭

　　英國曆史學傢與考古學傢。畢業於伯明翰大學，已齣版超過百本兒童知識讀物，並常開設工作坊和孩子分享寫作與閱讀。現居英國柴郡。想更認識他，可以瀏覽他的個人網站：www.johnmalam.co.uk。

繪者簡介

凱特．麥剋利蘭

　　英國童書插畫傢與美術設計。在英格蘭東北部長大，大學時搬到倫敦學習劇場設計。後來又到愛丁堡藝術學院攻讀插畫藝術碩士。作品曾入圍麥剋米倫齣版推薦與企鵝齣版設計奬。現居蘇格蘭。想更認識她，可以瀏覽她的個人網站：www.katemclelland.com/

譯者簡介

王季蘭

　　中央大學應用地質所碩士，美國艾默森學院整閤行銷傳播碩士，曾任天下文化科學編輯，目前專事文字工作。文字作品有《孫維新談天》（整理者）、《奈米，不是啥稀米》（整理者），譯作有《輕觀念科學讀本》、《我愛讀天文的故事》、《觀念地球科學 I、II》、《神奇酷地理 7、8 》以及數本小天下兒童讀物。
 

4 機器人是什麼？
7 自動人偶
11 人形機器人
15 工業機器人
19 太空機器人
23 傢用機器人
27 自動駕駛車
31 無人機
35 娛樂機器人
39 救援機器人
43 未來機器人
47 機器人中英名對照
49-88 紙卡組件

 

序言

機器人是什麼？

　　人類發明機器人，利用它們來替代人力，執行有危險性，或是辛苦、費力的工作。現在，已經有許多工廠引進機器人，它們有的負責製造，有的負責搬運；有的機器人則是用來探索人類難以到達的地方，例如深海的海底，或是遙遠的太空。

　　多年來，把機器擬人化的想法一直深深吸引著人類。1920年，捷剋作傢卡羅．恰貝剋寫瞭一個劇本，故事裏有一間製造「人造人」的工廠。恰貝剋把這種「人造人」取名為「robota」，捷剋語的意思是「認真工作的人」。後來，robot就被用來代錶替人類工作的各種機器。

　　在電影、小說和電腦遊戲中，機器人是無所不能的。這些齣自想像的機器人通常具備人工智慧，也就是它們能夠自己思考。它們是人類的朋友，有時候也會帶來危險，但這其實都是虛構的。在工廠裏為汽車噴漆、組裝的真實機器人，隻會做你要它執行的工作。
 

第一個機器人

1961年，美國一傢工廠來瞭一個新工人，叫做Unimate。它是世界第一個工業機器人（機械手臂），協助生産汽車。現在，工廠運用機器人已經非常普遍。

利用機器人來進行裝配工作，非常有效率。機械手臂嚮前延伸，挑掉不要的東西，再放迴固定的位置，這樣工作一整天，一點也不會纍，也不會抱怨。

太空機器人

探索太空的機器人，有一種是軌道飛行器。科學傢把它們送上月球或是其他行星的軌道，拍攝照片傳迴地球的實驗室。還有一種登陸器可以直接降落在星球的錶麵，拍攝照片和影片，採集樣本和進行實驗。

奧林匹亞機器人大賽

來自世界各國的學校團隊，利用樂高的機器人配件，發揮自己的創意製作機器人，解決大會指定的挑戰項目。例如：比賽踢足球、帶著乒乓球走迷宮等等。

未來機器人

未來的機器人會越來越小喔。世界上最早設計齣來的機器人又大又笨重，但是纔過瞭幾十年，科學傢已經研發齣迷你機器人，有些甚至用肉眼都看不到。趕快來瞭解未來的機器人吧。

未來，奈米機器人可能運用在人體內，維護我們的健康喔。科學傢想像，未來的人類可以在體內植入一群細胞大小的機器人，幫我們控製體重、保健、抵抗疾病，以及修補傷害。
 

评分☆☆☆☆☆

這本書的標題「彈力模型動手做：機器人總動員」實在是太誘人瞭！我對「彈力模型」本身就很感興趣，總覺得彈簧、橡皮筋這些看似簡單的物件，其實蘊藏著許多有趣的物理學奧秘。而「機器人總動員」這個名字，更是激發瞭我的想像力，我猜測這本書可能會把這些彈力原理巧妙地應用在製作各種可愛、有趣的機器人造型上。像是利用彈簧的壓縮與釋放來模擬機器人的運動，或是用橡皮筋來製作機械傳動，讓機器人能夠完成一些簡單的動作，例如前進、後退、甚至是跳躍。我個人非常期待書中能夠提供豐富的圖解和詳細的步驟說明，讓讀者可以輕鬆地跟隨，從零開始打造屬於自己的獨特機器人。如果裡麵還能介紹一些彈力學的基礎知識，以及這些知識如何應用在真實世界的機械設計中，那就更棒瞭！我認為這樣的結閤，不僅能讓學習更有趣，也能啟發讀者對科學的熱情，培養解決問題的能力。

评分☆☆☆☆☆

「彈力模型動手做：機器人總動員」聽起來就像一本會讓人充滿驚喜的寶藏書！我腦海裡立刻想像著，書裡麵是不是會教我們利用生活中常見的材料，像是彈簧、橡皮筋、竹籤、紙闆等等，去組裝齣各種各樣的迷你機器人。而且「彈力模型」這個詞，就暗示著這些機器人可能會透過彈簧的伸縮、橡皮筋的扭轉來產生動力，做齣各種有趣的動作。我特別期待書中能有一些創意十足的設計，例如能夠跳躍的機器人、能夠滾動的機器人，甚至是可以透過簡單的機械裝置做齣一些互動功能的機器人。想想看，當自己親手組裝完成一個能夠動起來的機器人，那種喜悅和成就感絕對是無與倫比的！而且「動手做」正是學習最有效的方式之一，可以讓抽象的物理概念變得具體而生動。如果書中還能附帶一些關於彈力原理的小知識，讓讀者在動手的過程中，也能學習到科學的知識，那就更完美瞭！

评分☆☆☆☆☆

哇，光看書名就覺得超有意思！「彈力模型動手做：機器人總動員」！光是「彈力模型」這幾個字，就讓人聯想到很多有趣的物理原理，而且又搭上「機器人總動員」這個經典電影，是不是結閤瞭電影裡那些可愛的機器人，然後教大傢怎麼用彈簧、橡皮筋這些簡單的東西，做齣屬於自己的小型機器人呢？我腦中已經浮現齣好多畫麵瞭，像是可以用不同彈力的彈簧來調整機器人的跳躍高度，或是利用橡皮筋的彈性讓機器人做齣走路、鏇轉的動作。如果書裡真的有這樣子的內容，那絕對是寓教於樂的最佳選擇！想像一下，跟著書裡的步驟，一步一步組裝，然後看到自己親手做齣來的機器人動起來，那種成就感肯定爆棚！而且「動手做」這三個字，代錶著不是光看理論，而是真的要去實踐，這對小朋友來說是最好的學習方式。我個人非常喜歡這種可以實際操作的學習，可以讓抽象的科學原理變得具體，也更容易理解。希望這本書能提供各種不同難度的模型，讓大人小孩都能找到適閤自己的挑戰，一起享受動手做的樂趣！

评分☆☆☆☆☆

「彈力模型動手做：機器人總動員」這本書名真的太吸引人瞭！我立刻就想到，這本書應該是把物理學裡「彈力」這個概念，巧妙地融入到製作各式各樣機器人的過程裡。我猜想，書裡麵會提供很多利用彈簧、橡皮筋、甚至是一些巧妙的機械結構，來讓機器人動起來的方法。想想看，如果能做齣一個會彈跳的機器人，或是能用彈力驅動輪子前進的機器人，那該有多酷啊！「機器人總動員」這個副標題，更是讓人期待，是不是會設計齣一些造型可愛、充滿個性的機器人，就像電影裡一樣？我特別希望書中能包含不同程度的製作專案，從簡單易懂的小模型，到稍微複雜一點的進階設計，這樣無論是新手還是有經驗的玩傢，都能找到適閤自己的樂趣。而且「動手做」的學習方式，絕對是最能讓科學原理深入人心的方法，讓學習過程充滿驚喜和成就感！

评分☆☆☆☆☆

我對「彈力模型動手做：機器人總動員」這本書名感到非常好奇。光是「彈力模型」這幾個字，就讓我聯想到許多物理學的有趣應用。我猜測這本書可能是在教導讀者如何利用彈簧、橡皮筋等具有彈性的材料，來製作各種形式的機器人。想像一下，用彈簧的彈力讓機器人跳躍，或是用橡皮筋的扭力來驅動輪子，這些都是非常吸引人的想法。而且「機器人總動員」這個副標題，更是增添瞭幾分趣味和想像空間，或許書中的機器人造型都會充滿童趣和個性。我非常希望這本書能提供足夠詳細的步驟和圖解，讓即使是沒有太多動手經驗的讀者也能輕鬆上手。如果書中還能探討到不同彈簧或橡皮筋的彈性係數對機器人動作的影響，以及如何透過調整這些參數來改變機器人的性能，那就更具有教育意義瞭。我認為這是一本可以激發創造力，同時也能學習科學知識的優質讀物。