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第一单元 机器人概述 1

一、机器人到底是什么 1

（一）机器人的定义 2

（二）早期机器人 4

（三）现代机器人 7

（四）未来机器人 15

（五）机器人的行为准则 16

（六）机器人的种类 17

二、机器人的特点、基本构成与分类 19

（一）轮式移动机器人 20

（二）平衡车 27

思考与练习 29

第二单元 机器人的感知系统 30

一、机器人常用传感器 30

（一）温度传感器 32

（二）压力传感器 34

（三）测距传感器 36

（四）位置传感器 39

（五）速度传感器 41

（六）视觉传感器 42

（七）光电编码器 43

二、掌握平衡的陀螺仪传感器 44

（一）陀螺仪的基本组成 46

（二）陀螺仪的分类 47

（三）陀螺仪的原理与特性 49

（四）陀螺仪传感器在机器人中的应用 50

三、掌握快慢的加速度传感器 51

（一）加速度传感器的定义 51

（二）加速度传感器的基本原理 52

（三）加速度传感器在机器人中的应用 55

思考与练习 58

第三单元 机器人的控制机构 60

一、如何控制机器人 61

（一）自动控制基本概念 62

（二）反馈控制基本概念 64

（三）机器人的控制 65

二、开关量控制与模拟量控制 67

（一）开关量控制基本方法 67

（二）模拟量控制基本方法 68

三、全地形轮式移动机器人和平衡车的控制模块 69

（一）CAN总线简介 69

（二）全地形轮式移动机器人的“大脑” 69

（三）平衡车的运作原理 71

（四）平衡车的“大脑” 72

思考与练习 73

第四单元 机器人的执行机构和驱动装置 75

一、机器人的执行机构 75

（一）机器人的执行机构功能 75

（二）机器人的“手”和“手臂” 76

（三）机器人的“脚”和“腿” 77

（四）机器人的自由度 79

二、机器人的驱动装置 80

（一）机器人的驱动装置功能 80

（二）机器人的能量 80

（三）动力电池 82

（四）电机 86

三、全地形轮式移动机器人和平衡车的驱动装置 93

（一）全地形轮式移动机器人的驱动装置 93

（二）平衡车的驱动装置 93

思考与练习 95

第五单元 机器人的传动机构 96

一、传动机构的基本概念 96

（一）机器与机构 96

（二）零件与构件 97

（三）常见的传动方式 98

（四）机器人常用的传动机构 101

二、全地形轮式移动机器人和平衡车的传动机构 107

（一）全地形轮式移动机器人的传动机构 107

（二）平衡车的传动机构 108

思考与练习 108

第六单元 机器人的程序 110

一、程序 110

（一）程序的定义 110

（二）机器人的程序 111

（三）编程语言 111

二、体验编程 113

（一）图形化编程的基本概念 114

（二）体验图形化编程 115

三、编程综合实践 116

（一）传感器信息处理编程 116

（二）全地形轮式移动机器人动作控制编程 116

（三）平衡车编队表演编程 117

思考与练习 117

第七单元 机器人综合实践 119

一、机器人设计与制作 119

（一）机器人设计 119

（二）机器人制作 119

二、体验机器人 121

（一）体验平衡车 121

（二）理解物理概念 127

三、平衡车马球赛 134

（一）体验平衡车马球赛 134

（二）平衡车马球赛实践 144

四、平衡车舞蹈赛 147

（一）体验平衡车舞蹈赛 147

（二）平衡车舞蹈赛实践 153

五、全地形轮式移动机器人障碍赛 155

（一）体验全地形轮式移动机器人障碍赛 155

（二）全地形轮式移动机器人障碍赛实践 155

思考与练习 158