机器人的创意设计与实践PDF电子书下载

第1章概述 1

1.1 机器人名词的由来 1

1.2机器人赛事 3

1.3 RobocoN和中国“首届全国大学生机器人电视大赛” 12

1.3.1 RobocoN的背景 12

1.3.2亚太地区大学生机器人比赛 14

1.3.3 中国“首届全国大学生机器人电视大赛” 15

1.4 比赛机器人的性能评价 16

1.5机器人赛事与创新 17

基础篇 26

第2章 比赛机器人的创意与设计 26

2.1创意与提案 26

2.2初步设计 28

2.2.1初步设计的内容 28

2.2.2设计任务书 31

2.3详细设计 31

2.4调试与演练 32

2.4.1分系统调试 32

2.4.3演练 33

2.4.2系统总调试 33

2.5电机选择的方法 34

2.5.1 负载估算方法 35

2.5.2转动惯量（飞轮矩GD2）的计算 39

2.6材料、构件与轻量化设计 42

2.6.1 材料与型材 42

2.6.2轻量化设计 43

2.7传感器与控制系统 43

3.1直流电机的特性 46

3.1.1 直流电机的结构特点 46

第3章机器人的驱动与控制 46

3.1.2直流电机的运行特性 47

3.2 PWM功率放大电路 50

3.2.1直流电机的驱动 50

3.2.2 PWM功率放大原理 50

3.2.3标准的PWM功率放大器 52

3.2.4集成PWM功率放大器 54

3.3直流电机的伺服控制 56

3.3.1伺服系统的一般结构 56

3.3.2全数字伺服系统 57

3.3.3伺服系统的数字PID算法 59

3.3.4使用集成电机控制器构成的电机伺服系统 61

3.3.5多轴电机运动控制器简介 64

3.4步进电机运行原理 68

3.5步进电机的驱动 74

3.5.1步进电机的单极性驱动 74

3.5.2步进电机的双极性驱动 77

3.5.3步进电机的细分驱动 78

3.6舵机驱动与控制 80

3.6.1舵机的结构及工作原理 80

3.6.2舵机驱动电路 80

3.6.4几种舵机的参数及使用方法 81

3.6.3舵机的控制电路 81

3.6.5舵机应用的例子 84

第4章无线遥控收发装置 85

4.1无线遥控基本原理 85

4.2无线遥控收发模块 86

4.2.1 无线遥控接收模块 86

4.2.2无线遥控发射模块 88

4.3无线遥控收发装置 90

4.4遥控距离为1000m的三通道无线遥控器的调试 92

5.1 五官与传感器 94

第5章机器人的感觉 94

5.2感知与认识 95

5.3机器人的传感器 95

5.4开关 96

5.5巡线传感器 96

5.5.1 红外光电反射式传感器 97

5.5.2辨色传感器 100

5.5.3安装与调试 101

5.5.4加大检测距离的方法 103

5.5.5 由反射光的强度检测距离 103

5.6.1原理 105

5.6超声波传感器 105

5.6.2超声波距离传感器的应用举例 107

5.7旋转编码器 109

5.8陀 螺 110

5.9加速度传感器 112

5.10人体传感器 112

5.11压感传感器 112

第6章视觉在机器人比赛中的应用 113

6.1机器人视觉系统的组成及工作原理 113

6.2.1赛球识别 115

6.2比赛机器人视觉技术的应用 115

6.2.2网格识别 116

6.2.3对阵形势的实时识别 116

6.3 图像处理的容错技术与竞赛决策规划 117

6.4视觉系统与机载计算机的通信 119

第7章能 源 121

7.1 电池 121

7.1.1一次电池 121

7.1.2 蓄电池 122

7.2 电池的选用方法 125

7.3充电器／放电器 126

7.4 CPU用5V电源电路 127

竞赛实践篇 131

第8章机器人大赛的规则与创意设计 131

8.1“读懂”规则 131

8.1.1场地 131

8.1.2机器人的体量 133

8.1.3机器人的编组 133

8.1.4上场队员与机器人的关系 134

8.1.6其他战术环节 135

8.1.5赛程与赛制安排 135

8.2 比赛机器人的创意设计原则 138

8.3 比赛机器人的基本机械结构 138

8.3.1移动方式的选择 138

8.3.2车体重心分布及其稳定性 150

8.3.3投球方式选择 151

8.3.4车体结构 153

8.4手控机器人 154

8.4.1 手控机器人的战略作用 154

8.4.2储球和拾球 154

8.4.3投球和取球 158

8.4.4线控与遥控 160

8.4.5手控机器人设计要点 160

8.5自动机器人 161

8.5.1 多箭齐发VS单打独斗 161

8.5.2快速冲顶VS稳扎稳打 162

8.5.3固定路线VS变战术 163

8.5.4 视觉引导VS瞎子爬山 164

8.5.5 自动机器人的投球 165

8.5.6机器人的对抗 166

9.1.1 主要技术规格 168

9.1“雪莲花”号自动机器人 168

第9章 “雪莲花”号与“藏羚羊”号机器人的制作与实践 168

9.1.2“雪莲花”号自动机器人的整体设计构思 169

9.1.3 自动机器人的系统构成 169

9.2“藏羚羊”号手控机器人 186

9.2.1主要技术规格 186

9.2.2“藏羚羊”号手控机器人的结构 187

9.2.3手控机器人的移动载体 188

9.2.5手控机器人的策略 189

9.2.4遥控器 189

第10章机器人系统的调试与演练 190

10.1 机器人系统调试与演练的准备 190

10.2“藏羚羊”号手控机器人的调试 193

10.2.1分系统调试 193

10.2.2整机调试 194

10.3“雪莲花”号自动机器人的调试 196

10.3.1分系统（模块）调试 196

10.3.2整机调试 200

10.4.3决策程序的参数 204

10.4.2决策程序功能模块的划分 204

10.4 系统演练 204

10.4.1 智能决策 204

10.4.4数据设计 205

10.4.5整体攻防策略的运用 208

10.4.6得分权值 208

10.4.7投取球个数的关系权值 209

10.4.8登顶战略的运用 210

10.5 手控机器人与自动机器人的配合 211

10.6系统总体评价 212

10.7对抗型实战演练 212

11.1.1 报名 214

第11章 比赛的组织与辅导 214

11.1赛前准备 214

11.1.2发动与组队 216

11.2临战准备 221

11.3实战——命运掌握在自己手中 222

11.4输赢落定，学无止境 225

附 录 226

附录A首届全国大学生机器人电视大赛主题及规则（2002年） 226

附录B第2届全国大学生机器人电视大赛主题及规则（2003年） 232

附录C第2届泰国曼谷亚广联机器人大赛简要准备情况 240