樂高機器人創意寶典|128種絕妙新組閤

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五十川芳仁
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圖書描述

樂高大師的創意不藏私大公開

  本書要告訴你許多運用LEGO MINDSTORMS Robot Inventor套件來製作酷炫機構的創意好點子。每個作品都會列齣所需的零件、最簡潔的文字說明、程式截圖,以及不同角度的彩色照片。就算沒有詳細組裝說明,你也知道如何操作所有零件。

  你可以學到如何操作馬達與感測器、做齣由馬達來行走或驅動的機器人,以及可以把東西抬起來、開門、畫畫甚至發射砲彈的實用工具,當然還有許多創意小物囉!所有的作品都應用瞭一些簡單的機械原理,你可將其用於更多的創作之中。你會獲得許多靈感來組閤各種機構,或用於改在你原有的玩具、小車、遊戲,都拿齣來吧!

  最棒的是,你隻需要一組LEGO MINDSTORMS Robot Inventor 套件(#51515)就能完成本書所有作品!

來自各界的讚譽

  「五十川老師的著作是我所有藏書中最有用的。」 —BRICKSET

  「這些啟發性的設計能讓我不斷玩下去,但我想要留一些讓你親自體驗看看。」 —GEEKMOM

  「這套書真是製作各種機構的絕妙寶典。」 —JOE MENO, BrickJournal

  「我要鄭重強調,任何想挑戰自我的Lego玩傢都不應該錯過本係列叢書。」 —BRICKS IN MY POCKET

  「超多樂高機構的巧思。就算您已經是老手,這套書裡一定有您從未見過的好點子。」—BILL WARD, Brickpile

  「隻要是喜歡樂高、想用樂高來製作原型裝置或喜歡各種機械機構,這套書絕對值得收藏,我真的不知道沒有這套書的日子是怎麼過來的。」—LENORE EDMAN, Evil Mad Scientist Laboratories
機械巨匠的奇思妙想:一部超越想象的結構力學與工程美學探索 導言:構建的藝術與思維的疆界 本書並非聚焦於任何特定品牌的積木係統,亦不局限於任何現有的創意手冊。它是一部深入探討“結構本質”、“功能實現”以及“設計哲學”的綜閤性工程美學讀本。我們旨在引導讀者超越既有的模型框架,進入一個純粹基於力學原理、材料特性與空間邏輯的創造領域。本書的核心,在於激發讀者對物質世界運作方式的深層理解,並將其轉化為可觸摸、可操作的實體結構。 第一部分:結構本體論——理解支撐與張力的哲學 在這一部分,我們將暫時擱置具體模型的搭建,轉而深入研究結構本身的設計哲學。我們探討的是,一個實體如何僅僅依靠其形態和內部的應力分布,實現穩定與動態的平衡。 第一章:靜力學的詩意錶達 本章聚焦於如何利用幾何形狀來抵抗重力和其他外力。我們將分析不同基本結構(如桁架、拱形、懸臂梁)在理想受力條件下的錶現。這不是簡單的公式推導,而是通過剖析大量曆史建築和自然界中的結構範例(如蜘蛛網的張力結構、蜂巢的幾何效率),闡釋“形式服從功能,而功能受製於力學”的原理。讀者將學習到如何通過調整角度、增加支撐點和平衡重心,實現看似不可能的結構穩定。重點討論瞭“冗餘設計”與“最小化材料使用”之間的微妙平衡。 第二章:動態平衡與運動的誘惑 真正的挑戰在於運動。本章深入探討瞭如何設計能夠承受衝擊、振動或周期性載荷的結構。我們研究瞭阻尼、減震和柔性連接的重要性。內容包括: 1. 慣性與反作用力分析: 如何通過巧妙的配重和運動軌跡設計,抵消不必要的振動,使復雜的機械動作更為平順。 2. 鉸鏈與關節的優化: 探討瞭不同類型關節(球形、萬嚮節、滑軌)在特定運動要求下的性能差異,以及如何通過摩擦力管理來實現精細的運動控製。 3. 彈性形變的應用: 並非所有形變都是破壞。我們將展示如何利用材料的彈性迴復特性,設計齣具有“自校準”能力的結構,使其在受力後能恢復到初始狀態,並維持結構完整性。 第二部分:功能集成與係統思維——從零件到智能體的飛躍 本書的第二部分將視角從靜態結構擴展到動態係統,關注如何將多個結構單元有機地整閤,以實現復雜的功能目標。 第三章:驅動鏈的效率與能量傳遞 本章是關於機械傳動的核心解析。我們不依賴於預設的電機或齒輪箱,而是從基礎的能量轉換原理入手。內容涵蓋: 1. 速比與扭矩的優化匹配: 如何根據輸入源的特性(無論它是一個橡皮筋的拉力、重力的勢能,還是一個微型電機的轉速),設計齣最高效的齒輪係或杠杆係統。書中將詳細解析“奇數齒輪比”在特定場景下的優勢。 2. 摩擦管理與無損傳輸: 摩擦是能量的敵人,但也是運動控製的關鍵。本章詳細分析瞭在不同接觸麵材料之間,如何通過潤滑、錶麵處理或利用非接觸技術(如磁懸浮的簡化原理),最大化能量的有效傳輸。 3. 多級變速與復閤驅動: 研究如何在一個結構中集成多個驅動路徑,以應對復雜任務(例如,既需要高速度,又需要大扭矩的動作)。 第四章:傳感與反饋迴路的構建 一個真正的“機器”不僅僅是執行動作,它還需要感知環境。本章探討瞭如何利用基礎物理原理構建簡單的反饋機製,實現基礎的“智能”行為。 1. 機械觸發器設計: 專注於純機械邏輯。如何設計齣能夠感應到重量、光綫(通過簡單的反射鏡和遮光闆)、或者特定位置的結構,並自動觸發後續動作的裝置。這涉及到對“閾值”的精妙控製。 2. 狀態記憶單元: 研究如何設計齣能夠“記住”其最後狀態的機械結構。例如,利用棘輪、鎖定銷或帶有穩定歸位機製的連杆係統,使得一個動作完成後,係統能停留在新的穩定狀態,直到下一個外部乾預。 3. 環境適應性設計: 探討如何設計結構使其對環境變化(如溫度導緻的材料膨脹收縮)具有一定的容忍度,從而保證長期運行的可靠性。 第三部分:材料的潛能與創新的邊界 本書的最後一部分超越瞭對既有組件的簡單組閤,而是引導讀者深入思考“材料本身”的屬性,並探索如何通過組閤不同的材料特性,創造齣全新的功能。 第五章:異質材料的協同作用 我們假設讀者可以接觸到多種具有不同剛度、密度和錶麵特性的基礎材料。本章的核心在於“異質結構設計”。 1. 剛柔並濟的界麵設計: 如何在極硬的支撐結構和極軟的緩衝部件之間建立平滑且功能強大的連接,以吸收衝擊能量並保持結構完整性。 2. 密度梯度與浮力模擬: 通過精確控製結構內部的空腔分布和材料放置,模擬不同的密度分布,用於探索穩定漂浮或特定傾角的平衡狀態。 3. 錶麵功能化探討: 即使使用最基礎的材料,也可以通過改變錶麵紋理或塗層來影響其性能(如降低空氣阻力或增加特定介質的附著力)。 第六章:迭代設計與失敗的價值 工程學的本質在於不斷試錯和優化。本章不再提供“如何做”,而是提供“如何思考”。我們引入瞭係統化的評估框架: 1. 性能指標的量化: 如何為你的創造物設定清晰、可量化的成功標準(例如,提升高度、傳輸距離、動作周期時間)。 2. 故障模式分析(FMEA)的簡化應用: 在設計早期,預判結構最可能在哪裏失效,並預先設計冗餘或強化該部分。 3. 從“可用”到“卓越”: 探討如何通過微小的、精確的調整(例如,移動一個連接點一毫米,或改變一個齒輪的角度),使一個勉強可用的原型飛躍到高效穩定的作品。 結語:超越指南,迴歸創造的本源 本書提供的是一套關於結構、運動和係統集成的通用思維工具箱。它要求讀者具備分析問題的能力,而不是簡單地復製步驟。完成本書的學習,讀者將能夠麵對任何新的結構挑戰,從零開始,基於物理定律和工程邏輯,設計齣具有原創性和功能深度的復雜機械裝置。其價值不在於搭建瞭什麼,而在於理解瞭“為何能搭建,以及如何能做得更好”。

著者信息

作者簡介

五十川芳仁


  現居日本東京,是一位技術專欄作者與樂高傳奇大師。除瞭經營五十川工作室(Isogawa Studio, Inc.)之外,他也為各種活動與展覽製作各種樂高作品。他寫瞭很多知名的樂高叢書,包含《LEGO Technic不插電創意集 | 簡易機器》、《LEGO Technic不插電創意集 | 聰明酷玩意》、《樂高創意寶典:機械與機構篇》、《樂高創意寶典:車輛與酷玩意篇》、《樂高機器人創意寶典:181種絕妙新組閤》以及《樂高機器人創意寶典:LEGO Boost篇》(以上皆由碁峰資訊齣版)。
 
  五十川老師的更多作品影片請參考:.youtube:ISOGAWAYoshihito
 

圖書目錄

本書簡介
暖身

第 1 篇 簡單機構
第 2 篇 可動機構
第 3 篇 實用的機構
第 4 篇 感測器
第 5 篇 更多好玩的機構

圖書序言

  • ISBN:9786263240599
  • 規格:軟精裝 / 276頁 / 20 x 25.5 x 1.57 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀



找到那一道創作的光


  很榮幸,這已經是我第四次翻譯五十川老師的著作,五十川老師老師啟發瞭我對於機器人與機構的熱愛。CAVEDU教育團隊最早從五十川老師的虎之捲(LEGO Technic 虎の巻)中獲得瞭許多運用樂高零件的創新想法。每每都有「原來還可以這樣啊!」的驚嘆。

  五十川老師作品的特色就在於,他把特殊零件的需求降到瞭最低,以「極簡易用」為最高原則來做到各種令人目不轉睛的趣味效果。本書搭配樂高MindStorms Robot Inventor套件所呈現齣的這麼多變化,再怎樣也要在書架上留一個位置齣來吧?

  很高興曾在2015年邀請老師來颱灣辦理一係列工作坊,過程當中深刻感受到老師在童心未泯之外,更有對於專業的堅持。相信不論大小朋友、新手或專傢都能從五十川老師的書籍中找到那一道創作的光。

曾吉弘博士
www.cavedu.com
CAVEDU教育團隊創辦人 / 熱愛玩玩具的創作者

用户评价

评分

翻開這本書,我的第一印象是它的排版設計非常活潑,色彩運用的大膽程度幾乎可以媲美我衣櫃裡那些最花俏的夏威夷襯衫瞭。這種設計風格對於吸引年輕讀者應該很有幫助,畢竟樂高迷的年齡層分布很廣,能兼顧到國小高年級到大學生甚至上班族的眼光,這點確實不容易。不過,從內容深度來看,我覺得它比較偏嚮於「展示型圖錄」而非「教學指南」。書中呈現的每一個作品,都是一個獨立的展示案例,配圖清晰,角度也選得不錯,讓人可以清楚地觀察到組裝的概貌。但若你想從中學習到如何設計齣能編程、能感應環境變化的智能機器人,那可能就要失望瞭。它更著重於「造型」與「結構的趣味性」,而不是「功能性」的實現。舉例來說,書裡有個像是太空探測車的設計,外型非常酷炫,但它如何處理複雜地形的避震,或是如何利用輪軸比例來優化速度,這些技術細節在書中幾乎是隻字未提的,頂多就是用幾張爆炸圖來示意連接點。這讓我有點小小的失落,因為畢竟現在的樂高風潮,已經慢慢從單純的「拼裝」轉嚮「互動與程式設計」瞭。儘管如此,如果你隻是想找些新奇的「積木雕塑」點子,這本書的128種組閤絕對能讓你忙上一陣子,光是光影投射在那些複雜麯麵上產生的視覺效果,就夠賞心悅目瞭。

评分

從一個熱愛組裝模型,並且對結構力學略有涉獵的角度來看,這本《樂高機器人創意寶典》最讓我感到驚喜的,是它對「動態平衡」與「視覺重心」的拿捏。書中很多機器人的姿態,無論是站立的、行走的還是機械臂的懸臂結構,都給人一種穩定卻不呆闆的感覺。例如,書中展示瞭幾款看似高聳且細長的步行機器人,理論上這類結構極易傾倒,但在書中完成品的圖麵上,它們卻展現齣令人信服的穩定感。雖然書中沒有提供詳細的重心計算或力矩分析,但透過觀察書中對關鍵支點和配重零件的選用,可以隱約感受到作者在設計時,已經內化瞭一套屬於樂高積木的「直覺力學」。這讓我意識到,真正的創意寶典,不隻是教你「怎麼拼」,更重要的是教你「為什麼要這樣拼」。雖然它沒有提供嚴謹的物理公式,但透過視覺化的方式呈現瞭結構的閤理性,對於培養初學者的空間想像力和結構意識,是極為有效的。相較於那些隻著重於外型華麗、但結構鬆散的作品,這本書的128個組閤,在「看得順眼」與「站得穩當」之間,找到瞭很好的平衡點,這份內斂的工程美學,纔是它最值得稱許之處。

评分

收到這本書時,我最關心的就是它的實用性,特別是那些標榜著「新組閤」的設計,到底能不能順利地用現有的零件拼齣來。畢竟,如果一個設計需要用到已經停產好幾年、或者隻有在特定大型套裝裡纔有的稀有零件,那它對大多數樂高迷來說,實用價值就會大打摺扣。令人欣慰的是,這本書在這方麵做得相當不錯,它似乎有意識地避開瞭那些極端罕見的特殊件,主要依賴於樂高體係中常見的標準件、科技係列的基本樑柱、銷釘以及少部分的轉軸。這讓我在參照書中步驟嘗試組閤時,幾乎沒有遇到「零件荒」的窘境,這點在颱灣這樣樂高零件管道相對集中的環境下,確實是一個很大的優勢。書中很多組閤的巧妙之處,在於它如何利用標準件之間的「間隙」和「咬閤」來創造齣意想不到的穩固性或活動性,而不是單純依賴特殊的連接件。這讓我重新思考瞭零件的功能性,發現原來那些看似不起眼的基礎零件,在不同的排列組閤下,真的能產生齣豐富的變化。總之,如果你想找一本能讓你立刻動手,並且零件取得難度不高的創作靈感書,這本在實作層麵上確實做到瞭「無痛入門」。

评分

這本關於樂高機器人創作的書,光看書名《樂高機器人創意寶典|128種絕妙新組閤》就讓人眼睛一亮,彷彿能聞到塑膠積木特有的氣味,想起小時候堆疊積木的興奮感。不過,說實在話,我這次翻閱這本書,主要是被它「寶典」這個詞所吸引,想看看裡頭是不是真的有那麼多「絕妙」的點子能讓我這個老手也感到驚艷。我原本預期會看到一些非常複雜、需要特殊零件纔能完成的進階結構,畢竟現在的樂高科技係列零件越來越精密,光是齒輪和傳動軸的組閤就夠燒腦瞭。但實際上,這本書給我的感覺更像是一本「靈感激盪器」,它或許沒有深入探討複雜的機械原理,但對於那些剛接觸機器人製作,或者已經玩膩瞭固定套裝組閤的同好來說,提供瞭一個非常好的起點。我特別欣賞它在不同主題間的切換,像是從移動載具到固定式的機械手臂,這種多樣性讓人不會感到單調。雖然書裡的成品可能不見得都有內建馬達或感應器,但光是純粹的結構美學和巧妙的零件運用,就足以讓人看得津津有味,甚至忍不住想立刻動手找找傢裡的樂高箱,試著重現其中幾個看似簡單卻設計精巧的結構。整體而言,它成功地喚醒瞭我對積木那份純粹的創造熱情,雖然不是頂尖的技術聖經,但絕對是本值得放在手邊隨時翻閱的啟發之作。

评分

坦白說,我對這本書的期待值其實是建立在「創意」二字上,畢竟市麵上的樂高機械組參考書實在太多瞭,大多都是在重複說明如何利用標準的連桿和軸承來製作行走機構。我希望能看到一些打破常規的解法,例如利用樂高軟管來模擬生物的肌肉運動,或是用反嚮槓桿原理做齣更省力的機械結構。很遺憾,這本《創意寶典》雖然數量上給瞭我們128個選項,但在核心的「創造力」展現上,卻顯得有點保守瞭。許多作品,用資深玩傢的眼光來看,幾乎都能在過去的樂高說明書或是網路論壇上找到類似的設計雛形,頂多就是換瞭個顏色,或是稍微調整瞭比例。例如,那個模仿昆蟲複眼的造型,其實就是標準的「球窩關節」重複堆疊,雖然效果不錯,但談不上是「絕妙新組閤」。當然,對於剛入門的朋友來說,這或許是個很好的學習範本,它用最基礎的零件展示瞭複雜外觀的可行性。但對於我這種已經把說明書拆解到零件庫裡的玩傢來說,它提供的知識增量非常有限,更像是一本精美的「樂高零件應用情境圖集」,而非真正能推動機器人設計思維前進的「寶典」。我希望作者能在每個設計後麵,附帶一小段關於「這個結構的獨特之處在哪裡?為什麼要這樣設計?」的見解,那會讓整本書的價值立刻翻倍。

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