机器人设计与实现PDF电子书下载

第1篇 机器人基础 3

第1章 机器人爱好者 3

1.1 搭积木方法 3

1.2 基本能力 4

1.3 如何制作机器人 6

1.4 机器人爱好者的思想 6

1.5 相关链接 7

第2章 机器人的构造 8

2.1 有线式机器人和无线式机器人 8

2.2 移动式机器人和静止式机器人 9

2.3 自主式机器人和遥操作式机器人 9

2.4 机器人本体 10

2.5 动力系统 13

2.6 运动系统 14

2.7 机器人手臂 16

2.8 感觉设备 16

2.9 输出设备 17

2.10 高智能机器人和低智能机器人 17

2.11 机器人工作的概念 18

2.12 相关链接 18

第3章 结构材料 19

3.1 纸张 20

3.2 木材 20

3.3 塑料 21

3.4 金属材料 21

3.5 快速制作机械样机 23

3.6 连接件 23

3.7 使用现有材料制作 26

3.8 表面处理 27

3.9 相关链接 28

第4章 零部件的来源 29

4.1 发烧友商店和模型商店 29

4.2 工艺品商店 29

4.3 五金商店 30

4.4 电子器件商店 30

4.5 电子器件的批发商和经销人 30

4.6 电子器件制造商提供的样本 31

4.7 专卖店 31

4.8 旧货市场 32

4.9 在网上寻找电子器件 33

4.10 相关链接 34

第5章 电子元器件 35

5.1 电子学基础 35

5.2 导线的规格 37

5.3 固定电阻器 37

5.4 可变电阻器 38

5.5 电容器 39

5.6 二极管 39

5.7 晶体管 41

5.8 接地电路 42

5.9 集成电路 42

5.10 图表和电子元器件符号 43

5.11 相关链接 43

第6章 工具 44

6.1 安全 44

6.2 装配工作室 45

6.3 基本工具 45

6.4 电子工具 48

6.5 相关链接 55

第7章 电子电路的构建技术 56

7.1 焊接技术及技巧 56

7.2 面包板 59

7.3 印制电路板（PCB） 60

7.4 点对点连线 61

7.5 导线封装 61

7.6 快速制作PCB 61

7.7 顶盖和连接器 62

7.8 去除静电 63

7.9 设计原则 64

7.10 相关链接 65

第2篇 搭建机器人平台第8章 塑料机器人平台 69

8.1 塑料种类 69

8.2 塑料的使用 71

8.3 制作迷你机器人 76

8.4 相关链接 79

第9章 木制机器人平台 80

9.1 选择合适的木材 80

9.2 木材加工的艺术 82

9.3 切割和钻孔 83

9.4 修饰 83

9.5 制作木质的电机平台 84

9.6 相关链接 87

第10章 金属机器人平台 88

10.1 金属加工 88

10.2 制作车型机器人 90

10.3 实验 93

10.4 相关链接 93

第11章 改装玩具 94

11.1 多种多样的结构类玩具 94

11.2 改装专用玩具 99

11.3 改装车辆机器人 101

11.4 相关链接 106

第3篇 计算机和电子控制设备第12章 机器人智能 109

12.1 利用分立元件实现智能化 109

12.2 利用计算机和微控制器实现机器人智能 111

12.3 计算机类型 111

12.4 输入和输出 119

12.5 相关链接 122

第13章 程序设计原理 123

13.1 重要的编程概念 123

13.2 机器人程序的编写 136

13.3 图形化编程 137

13.4 相关链接 138

第14章 计算机外围设备 139

14.1 输入传感器 139

14.2 输入输出方法 140

14.3 电机和其他输出装置 141

14.4 输出电路的样本 142

14.5 数字输入 144

14.6 模拟输入的接口连接 146

14.7 数-模转换器 148

14.8 数-模转换 150

14.9 扩展适用的输入／输出线 150

14.10 逐位端口编程 152

14.11 相关链接 154

第15章 BS2微控制器 155

15.1 选择合适的BS2 156

15.2 进入Basic Stamp 157

15.3 开发者的选择 159

15.4 理解和使用PBASIC 160

15.5 接口应用实例 170

15.6 BS2应用设计建议 187

15.7 相关链接 188

第16章 遥控系统 189

16.1 使用PC机的操纵杆和手柄装置来控制机器人 189

16.2 制作一个操纵杆手持示教操作器 191

16.3 用红外遥控来控制机器人 197

16.4 使用无线电波代替红外线 203

16.5 相关链接 204

第4篇 电源、电机和运动系统第17章 电池和机器人电源 207

17.1 安全第一 207

17.2 提高机器人的性能 207

17.3 电池的串联与并联 208

17.4 电池类型 209

17.5 电池额定值 212

17.6 电池充电 214

17.7 机器人充电 215

17.8 电池维护 215

17.9 功率（电能）分配 216

17.10 电压的调节 218

17.11 电池监控器 223

17.12 机器人测试电源 225

17.13 相关链接 226

第18章 机器人的运动系统设计 227

18.1 一个重要问题：机器人的重量 227

18.2 降低重量的技巧 227

18.3 谨慎对待结构的重量 228

18.4 多层“甲板”结构机器人 229

18.5 重量引起的框架弯曲变形 229

18.6 重心的水平几何中心性 230

18.7 竖直重心 231

18.8 运动（移动）问题 231

18.9 电机驱动 232

18.10 实现机器人转向的方法 235

18.11 计算机器人的运动速度 237

18.12 圆形机器人和正方形机器人的比较 237

18.13 相关链接 239

第19章 选择电机 240

19.1 直流电机和交流电机 240

19.2 连续转动电机与步进电机 240

19.3 伺服电机 241

19.4 其他类型电机 242

19.5 电机的技术参数 242

19.6 齿轮与齿轮减速器 246

19.7 带轮、带、链轮和滚子链 249

19.8 安装电机 250

19.9 与电机轴连接 251

19.10 相关链接 252

第20章 使用直流电机 253

20.1 直流电机基础知识 253

20.2 直流电机的技术参数 254

20.3 电机控制 255

20.4 电机转速控制 263

20.5 测程法：测量移动的距离 268

20.6 相关链接 272

第21章 使用步进电机 273

21.1 步进电机内部构造 273

21.2 步进电机技术参数 274

21.3 步进电机控制 275

21.4 相关链接 282

第22章 使用伺服电机 283

22.1 伺服电机如何工作 283

22.2 伺服电机与脉宽调制 284

22.3 电位计的作用 285

22.4 伺服电机的转动限位 286

22.5 专用伺服电机的类型与规格 286

22.6 齿轮箱 286

22.7 典型伺服电机的规格 287

22.8 连接器类型及配线 287

22.9 伺服电机的控制电路 288

22.10 将伺服电机改成连续转动的电机 292

22.11 与伺服电机进行机械连接 294

22.12 伺服电机与车轮的连接 295

22.13 伺服电机与机器人车体的连接 295

22.14 相关链接 297

第5篇 机器人工程实践第23章 制作一个“漫游者”机器人（Roverbot） 301

23.1 制作底盘 301

23.2 安装电机和车轮 303

23.3 安装自位轮 304

23.4 安装电池 305

23.5 制作上部框架 306

23.6 初步测试 307

23.7 相关链接 307

第24章 制作六足步行机器人 308

24.1 底盘架构 308

24.2 腿结构 310

24.3 电机 315

24.4 电池 318

24.5 测试和校准 319

24.6 相关链接 320

第25章 高级的机器人运动系统 321

25.1 制作履带 321

25.2 转向系统 322

25.3 六轮机器人 323

25.4 用形状记忆合金制作机器人 323

25.5 相关链接 327

第26章 制作机器人手臂 328

26.1 人的手臂 328

26.2 手臂类型 328

26.3 驱动技术 330

26.4 相关链接 331

第27章 制作一个转动坐标系类型的手臂 332

27.1 设计概述 332

27.2 肩关节和上臂 333

27.3 肘关节和前臂 334

27.4 改进 336

27.5 位置控制 337

27.6 相关链接 338

第28章 设计夹持器 339

28.1 平板式夹持器 339

28.2 钳式夹持器 341

28.3 灵活的手指夹持器 346

28.4 腕关节转动 347

28.5 相关链接 348

第6篇 传感器与导航 351

第29章 触觉 351

29.1 机械开关 351

29.2 开关抖动 352

29.3 光学传感器 355

29.4 机械压力传感器 356

29.5 压电接触传感器实验 359

29.6 其他类触觉传感器 361

29.7 相关链接 362

第30章 目标探测 363

30.1 设计综述 363

30.2 非接触近距离目标探测 365

30.3 接触探测 378

30.4 软接触和柔性碰撞探测 382

30.5 相关链接 390

第31章 声音输入与输出 391

31.1 盒式录音机的声音输出 391

31.2 电子式录音的声音输出 392

31.3 报警器和报警音 395

31.4 声音控制 396

31.5 音频放大器 397

31.6 语音识别 397

31.7 语音合成 398

31.8 声音输入传感器 398

31.9 相关链接 402

第32章 机器人视觉 403

32.1 简单的视觉传感器 403

32.2 “单元件的独眼巨人” 404

32.3 多元件光传感器 405

32.4 光敏传感器和透镜、滤光器的搭配使用 408

32.5 视频视觉系统介绍 410

32.6 激光视觉 412

32.7 其他传感探测系统 413

32.8 相关链接 415

第33章 导航 416

33.1 射门游戏 416

33.2 跟随预定轨迹：直线跟踪 417

33.3 墙壁跟踪 422

33.4 测程法：推测航行技术 425

33.5 罗盘定位 427

33.6 超声波距离测量 428

33.7 路标定位 431

33.8 其他位置参考系统研究 434

33.9 相关链接 436

第34章 火灾探测系统 437

34.1 火焰探测 437

34.2 使用焦热电传感器探测火焰 438

34.3 烟气探测 439

34.4 热探测 441

34.5 灭火装置 443

34.6 相关链接 444

第35章 重力传感器和倾斜传感器实验 445

35.1 测量倾斜的传感器 445

35.2 用加速度计测量倾斜角 446

35.3 制作机器人用的双轴加速度计传感器 448

35.4 购买加速度计 451

35.5 相关链接 452

第36章 保证家用机器人的安全运行 453

36.1 环境感知：保护家具及机器人 453

36.2 运动规划算法 454

36.3 机器人通信 456

36.4 相关链接 457

第7篇 机器人制作的进一步思考第37章 机器人任务、操作及行为 461

37.1 “我的机器人做些什么”：设计方法 461

37.2 现实与科幻 463

37.3 了解及应用机器人行为 463

37.4 多机器人协作 466

37.5 包容体系结构的功能 467

37.6 相关链接 467

第38章 合并各组成模块 468

38.1 基本的程序结构 468

38.2 分配资源 469

38.3 通过硬件引发程序的执行 469

38.4 面向任务的机器人控制 470

38.5 相关链接 472

第39章 故障分析 473

39.1 故障种类 473

39.2 处理问题的过程 474

39.3 相关链接 479

第40章 机器人竞赛 480

40.1 选择比赛地点 480

40.2 比赛项目 482

40.3 比赛宣传 483

40.4 相关链接 484

附录A 补充读物 485

附录B 机器人制作原料来源 491

附录C 互联网上机器人资料 499