机器人制作入门篇PDF电子书下载

目录 1

第1章 欢迎机器人发明家 1

1.1 4门学科 1

1.2 自制机器人剖析 2

1.2.1 大脑 3

1.2.2 电力单元 4

1.2.3 传感器 6

1.2.4 动作及反馈 7

1.2.5 其他元件 9

1.2.6 机身 10

1.3 制作 10

1.3.1 循序渐进 11

1.3.2 模块制作 11

1.3.3 轻松快乐 12

1.3.4 寻求友爱和帮助 13

1.4 后续内容 13

第2章 获得工具和零件的途径 15

2.1 订阅免费信息 15

2.2 发现潜在信息 17

2.2.1 解读栏目的内容 17

2.2.2 清点商品目录的页数 17

2.2.3 价格比较 17

2.3 省钱 18

第3章 安全 20

3.1 从年龄和阅历中受益 20

3.2 遵循使用说明 20

3.3 戴上安全护目镜 21

3.4 穿戴其他安全服装 22

3.6 正确存放 23

3.7 饭前洗手 23

3.5 确保足够的通风 23

3.8 避开危险的化学元素 24

3.8.1 铅 24

3.8.2 汞 24

3.8.3 镉 26

3.9 触电 26

3.9.1 AC与DC 26

3.9.2 使用可充电电池和专业变压器 26

3.9.3 通过断路开关和GFCI插座连接 27

3.9.4 保留接地引脚 29

3.9.5 断开电源 29

3.12 照明 30

3.10 避开危险机器人 30

3.11 估计电机大小 30

3.13 好好休息并且保持头脑冷静 31

第4章 数字万用表 33

4.1 必备特性 33

4.1.1 数字式 33

4.1.2 位数 34

4.1.3 DC电压 34

4.1.4 DC电流 34

4.1.5 电阻 35

4.1.6 探针或引线 35

4.1.7 过载／保险丝保护 35

4.2.3 导通 36

4.2.2 二极管 36

4.2.1 电容 36

4.2 最好具备的特性 36

4.2.4 频率 37

4.2.5 与空度 37

4.2.6 自动改变量程 37

4.2.7 自动断电 39

4.2.8 晶体管 39

4.2.9 双显示 39

4.2.10 最大值 40

4.2.11 最小值 40

4.2.12 支架 40

4.3.2 RS-232／数据接口 41

4.3.1 电感 41

4.3 可选特性 41

4.3.3 示波器 42

4.3.4 背景灯 42

4.3.5 秒表／单脉冲宽度 42

4.3.6 温度 42

4.3.7 声音 42

4.3.8 计数 42

4.3.9 条形图 43

4.3.10 数据保持 43

4.3.11 数据自动保持 43

4.3.12 高／低逻辑电路 43

4.3.16 极值测试／比较 44

4.3.15 偏移量 44

4.3.17 机架或橡胶罩 44

4.3.14 相对模式 44

4.3.13 存储器 44

4.4 AC特性 45

4.4.1 AC电压 45

4.4.2 真值RMS 46

4.4.3 AC电流 46

4.5 获得弯钩探针适配器 46

4.6 基本的万用表广告对比 47

4.6.1 了解特惠型数字万用表的特性 47

4.6.2 了解具备计算机接口的万用表的特性 48

4.6.3 熟悉多功能高精度万用表的特性 50

4.6.4 不同特性商品的价格 52

4.7 没有万用表寸步难行 52

5.2 简化1000的乘幂 53

5.1 选择公制 53

第5章 数值和单位 53

5.2.1 M和m 55

5.2.2 希腊字母的替换 56

5.3 单位缩写 56

5.4 太小了 57

5.4.1 猜测遗漏的单位 57

5.4.2 从三位数字扩展开 58

5.4.3 把颜色转换为数字 58

5.4.4 利用万用表确定元件值 60

5.5 所涉及的基础内容 60

第6章 巡线机器人 63

6.1 定义路径状态 63

6.1.1 表面材料 63

6.1.2 路径照明 63

6.1.3 确定线路 63

6.1.4 选择线路标志材料 64

6.1.5 弯曲和交叉线路 65

6.1.6 总结路径状态 67

6.2 选择机器人尺寸 67

6.3 观察“三明治” 68

6.3.1 检测“三明治” 68

6.3.2 “三明治”的机身 75

6.4 制作 77

第7章 9V电池 78

7.1 测试电池电压 78

7.1.1 设置万用表用于电压测试 79

7.1.2 分析测试结果 80

7.2 9V电池的特性 81

7.3.2 碱性电池 83

7.3.1 镍氢电池 83

7.3 推荐可选用的9V电池 83

7.3.3 专用电池 84

7.3.4 不推荐使用的电池 84

7.4 电池品牌名称 85

7.5 给机器人使用9V电池 86

7.6 再接再厉 89

第8章 鳄鱼夹和测试线 90

8.1 今晚鳄鱼饿了 90

8.2 获得弯钩线夹 91

8.3 测试跳线 92

8.3.1 设置万用表用于导通测试 93

8.3.2 断开连接测试 94

8.3.3 短接测试 95

8.3.4 鳄鱼夹连接（短接）测试 96

8.4 查找意外的电气连接 97

8.5 用跳线进行探测 98

第9章 电阻 99

9.1 用电阻限制能量 99

9.2 获得一个电阻分类盒 100

9.3 理解尺寸大小和允许误差 101

9.4 裁剪电阻 102

9.5 电阻和欧姆 104

9.6 电阻的测试 104

9.6.1 解释万用表上显示的电阻值 105

9.6.2 体验电阻量程 105

9.7 分类和存储 107

9.8 不要受后续内容的诱惑 109

10.1.1 LED的尺寸 110

第10章 发光二极管 110

10.1 LED的特性 110

10.1.2 LED的形状 112

10.1.3 LED镜头分类 113

10.1.4 LED的观测角度 114

10.1.5 LED的颜色 115

10.1.6 LED的亮度 116

10.1.7 LED的效率 116

10.2 LED的截止 117

10.3 识别多色LED 118

10.3.1 双色 118

10.3.2 三色或三态 118

10.3.3 全色 119

10.4.1 设置万用表用于测试二极管 120

10.4 测试LED 120

10.4.2 解读LED的测试结果 121

10.5 多品种采购 123

10.6 照亮你的路 123

第11章 制作和测试一个电源指示电路11.1 元件明细列表 125

11.2 电路原理图 126

11.3 搭建电源指示电路 127

11.3.1 你看到光了吗？ 128

11.3.2 用电源指示电路做试验 128

11.4 理解每一个元件的作用 128

11.5 测量电源指示电路 129

11.5.1 测量电路里的电压 129

11.5.2 测试“某一点”的电压 131

11.5.3 测试元件的电压“降”或元件“两端”的电压 132

11.5.4 汇总电路电压 133

11.6 测量电流 134

11.6.1 计算电池寿命 136

11.6.2 不要采用探针插入电流端口测量电压 139

11.7 电路总结 139

第12章 无焊接样机开发 141

12.1 需要一个更好的方法 141

12.2 无焊接面包板 141

12.2.1 用孔连接 142

12.2.2 接线柱 146

12.2.3 选择面包板 147

12.3 无焊接面包板的导线 148

12.4 自制跳线 152

12.4.1 剥落导线末端的绝缘层 153

12.4.2 按给定尺寸截取导线长度 154

12.4.3 绕弯导线末端 155

12.5 连接 158

第13章 搭建无焊接面包板 159

13.1 考虑电源 159

13.1.1 准备9V电池快速连接器 160

13.1.2 把电源连到接线柱 161

13.2 选择一个电源开关 162

13.2.1 SPDT 163

13.2.2 把电源开关安装在面包板上 163

13.3 连接电源总线 164

13.3.1 万用表和跳线的配合 165

13.3.2 连接下总线 167

13.4 安装电源指示LED 168

13.3.3 中间断开 168

13.4.1 测试某点的电压 170

13.4.2 修剪导线 171

13.5 揭开机器人电源开关的秘密 171

13.6 更多准备 172

第14章 可变电阻 173

14.1 电位计 173

14.1.1 微调电位计 174

14.1.2 拧表盘 175

14.1.3 准备多种微调电位计 176

14.1.4 测试电位计 176

14.2 可调亮度的LED电路 178

14.3 亮度平衡电路 179

14.4 硫化镉光敏电阻 181

14.4.1 准备多种光敏电阻 182

14.5 光控电路 183

14.4.2 体验光敏电阻的阻值变化 183

14.6 平衡亮度传感电路 184

14.6.1 成对的亮度传感器 185

14.6.2 匹配光敏电阻 185

14.6.3 用于电阻平衡的微调电位计 186

14.6.4 限流电阻 187

14.6.5 测试点 187

14.6.6 用分压把电阻值变成电压值 190

14.6.7 建立平衡亮度传感电路 190

14.6.8 无法调平亮度传感电路 191

第15章 比较器 192

15.1 电压比较器 192

15.1.1 检查LM393 193

15.1.2 准备比较器 195

15.2 亮度比较电路 197

15.2.1 比较原理图和接线表 197

15.2.2 标注元件 198

15.2.3 绘制连接和断开的导线 198

15.2.4 理解亮度比较电路 198

15.2.5 亮度比较电路的元件列表 198

15.2.6 搭建亮度比较电路 199

15.3 添加车头灯 202

15.3.1 理解车头灯电路的两个LED 203

15.3.2 搭建车头灯电路 204

15.3.3 重复串联LED的技巧 205

15.4 简单整理一下思路 206

16.1 定义负电源 207

第16章 晶体管开关 207

16.1.1 聚焦2907A晶体管 208

16.2 用万用表测试双极型晶体管 210

16.2.1 用带有晶体管插座的万用表测量 210

16.2.2 用有二极管模式的万用表测试 212

16.3 双极型晶体管测试电路 214

16.3.1 检查PNP晶体管测试电路的原理图 214

16.3.2 搭建PNP晶体管测试电路 215

16.3.3 检查NPN型晶体管测试电路的原理图 216

16.3.4 搭建NPN晶体管测试电路 217

16.4 带有晶体管的亮度比较电路 218

16.4.1 计算晶体管的极限电流 218

16.4.2 搭建带有晶体管的亮度比较电路 220

16.5 总结PNP和NPN晶体管 220

17.1.1 铁芯永磁DC电刷电机的内部结构 223

第17章 DC电机 223

17.1 DC电机的工作原理 223

17.1.2 铁芯永磁DC无刷电机的内部结构 227

17.1.3 无铁芯永磁DC有刷电机的内部结构 229

17.2 简单的DC电机电路 230

17.2.1 为简单DC电机电路选择电机 230

17.2.2 选择简单DC电机电路的电池 231

17.2.3 搭建简单DC电机电路 232

17.3 DC电机的基本特性 233

17.3.1 DC电机的转速特性 233

17.3.2 DC电机的转矩特性 237

17.3.3 DC电机的电压特性 239

17.3.4 DC电机的电流特性 241

17.3.5 DC电机的效率 244

17.3.7 DC电机的电子噪声 245

17.3.6 DC电机的听觉噪声特性 245

17.3.8 DC电机的质量特性 246

17.3.9 DC电机的尺寸特性 246

17.3.10 总结DC电机的特性 246

17.4 DC齿轮减速电机 247

17.4.1 直齿轮减速电机的内部结构 248

17.4.2 齿轮齿数比 250

17.4.3 速度转换成转矩的缺点 252

17.4.4 齿轮减速电机的缺点 252

17.4.5 行星和直齿轮减速电机 252

17.4.6 选择齿轮减速电机 254

17.5 继续前进 254

18.1 选择齿轮减速电机 255

第18章 添加齿轮减速电机 255

18.1.1 准备齿轮减速电机 256

18.1.2 检查齿轮减速电机 257

18.2 在亮度比较电路上添加电机 259

18.2.1 二极管 259

18.2.2 在亮度比较电路上安装电机 261

18.3 完成电路 263

第19章 车轮 264

19.1 车轮结构 264

19.2 机器人车轮的特点 265

19.2.1 树脂充气轮胎 265

19.2.2 轮胎外形 266

19.2.3 轮胎的宽度 267

19.2.4 轮胎胎面设计 267

19.2.5 轮胎直径 268

19.2.6 机器人轮胎的选择 271

19.3 为“三明治”机器人选择车轮 272

19.3.1 确定最大或者最小尺寸 273

19.3.2 依据速度来决定最大尺寸 275

19.3.3 为“三明治”机器人选择车轮 275

19.3.4 “三明治”车轮的另外一种选择 276

19.4 清洗轮胎 278

19.5 让车轮转起来吧 280

第20章 联轴器 281

20.1 制作管子 281

20.1.1 选择铜管还是铝管 281

20.1.2 确定金属管的尺寸 282

20.2 测量、截取、制管 285

20.2.1 确定并标记管子长度 285

20.2.2 截取、制管 286

20.2.4 测试切削结果 289

20.2.3 打磨并完成切割 289

20.3 乐高十字轮轴 290

20.3.1 选择乐高十字轮轴的长度 290

20.3.2 准备乐高轮轴 292

20.4 粘接联轴器 293

20.4.1 脱胶 293

20.4.2 用环氧树脂 293

20.5 在联轴器上钻个螺纹孔 295

20.5.1 钻孔前先做标记 295

20.5.2 钻台 296

20.5.3 钻台用的老虎钳 297

20.5.4 开始钻孔 297

20.5.5 攻丝 298

20.6 欣赏一下联轴器 299

20.5.6 装上紧固螺丝 299

21.1 焊锡丝 302

第21章 焊接设备 302

21.2 助焊剂 303

21.3 烙铁 304

21.4 焊接架 305

21.5 焊接用海绵 306

21.6 “辅助手”工具 307

21.7 真空吸焊器 308

21.8 典型的焊接流程 309

21.9 准备焊接 310

22.1 连接电机和开关 311

22.1.1 连接电机 311

第22章 焊接和连线 311

22.1.2 把巡线开关连接起来 327

22.1.3 连接LED套管电路 332

22.1.4 完成工作 334

22.2 焊接经验 334

第23章 母板 335

23.1 巡线电路 335

23.1.1 点对点焊接与印刷电路板 337

23.1.2 点对点焊接巡线电路 338

23.2 测试机器人电路 347

23.2.1 低电阻电路的危险 347

23.2.2 检查未焊接的引脚 348

23.2.3 检查所有直连到电源正极的引脚 348

23.2.4 测量整个电路的阻抗 348

23.2.6 重新加热焊点 350

23.2.5 测量电压降 350

23.3 屏住呼吸 351

第24章 车体制作 352

24.1 着手做机器人车体 352

24.1.1 构图 352

24.1.2 构思，然后按照适用元件的限制再修订 353

24.1.3 设计车体 353

24.1.4 采用预制平台 355

24.2 改造“三明治”的容器 357

24.2.1 钻电机孔 357

24.2.2 装配电机 361

24.2.3 制作电机套管 364

24.2.4 安装电机和套管 369

24.2.5 做开关和电池固定支架 369

24.2.6 安装电路板 372

24.2.7 为微调电位计钻孔 377

24.2.8 在容器盖子上切个窗口 378

24.2.9 完成接触 378

24.3 准备动起来 379

第25章 试运行巡线机器人 380

25.1 校正并拧紧 380

25.1.1 初步测试 380

25.1.2 试运行——巡一条直线 385

25.1.3 校正常见的问题 385

25.1.4 机器人是直线行进的吗？ 389

25.2 处女航 391

25.3 提高潜在性能 392

25.3.1 电池的反接保护 393

25.3.2 用电容消除电涌 393

25.3.3 改善巡线能力 394

25.4 最后的谢幕 396

第26章 再次登台 397

26.1 机器人组件 397

26.1.1 逻辑芯片 397

26.1.2 微控制器 398

26.1.3 稳压器 400

26.1.4 电容 402

26.1.5 太阳能 403

26.1.6 电阻网络 405

26.1.7 按钮 405

26.1.8 DIP关 406

26.1.9 跳接器和短路块 407

26.1.10 倾斜传感器 408

26.1.12 接触传感器 409

26.1.11 温度传感器 409

26.1.13 物体探测和红外遥控 410

26.1.14 距离和目标传感器 411

26.1.15 振荡器和晶体 412

26.1.16 声音 413

26.1.17 继电器 414

26.1.18 添加齿轮 415

26.1.19 舵机 417

26.1.20 编码器 417

26.1.21 显示屏 418

26.1.22 无线数据传送和控制 419

26.2 挑战每一天 420

26.2.1 给室内植物浇水的机器人 420

26.2.5 屋顶老鼠 421

26.2.4 擦窗机器人 421

26.2.2 自动堆肥车 421

26.2.3 垃圾倾倒器 421

26.2.6 微型扫雪机 422

26.2.7 鼻涕虫碾碎机 422

26.2.8 自动街道邮箱 422

26.3 竞赛 422

26.3.1 全世界的相扑机器人 423

26.3.2 三人组的大学机器人灭火比赛 424

26.3.3 亚特兰大机器人吸尘器比赛 424

26.3.4 西雅图机器人协会的机器人聚会 424

26.3.5 达拉斯个人机器人小组——Roborama 425

26.3.6 伊利诺斯州机器人技术俱乐部 425

2 6.4 广阔的机器人世界 425

27.1 魔术般的欧姆定律 426

第27章 附录 426

27.1.1 欧姆定律有助于选择限流电阻 427

27.1.2 通过电压来确定电流 427

27.1.3 欧姆定律的关键 428

27.1.4 欧姆定律最根本的含义 428

27.2 在我写书时偶然损坏的元件 428

27.2.1 怎样安装9V电池 428

27.2.2 把开关熔断 429

27.2.3 万用表保险丝爆裂 430

27.2.4 第二次犯错 432

27.3 电压的实际名称 432

27.3.1 地，不是负极电压 432

27.3.2 V的含义 432