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1.1 反馈控制、控制论及机器人学 1

目 录 1

3.1.3欧姆定律 8 1

第1章 绪论 1

1.2玩具的启示 3

1.2.2可编程砖块 8

1.2.1 LEGO/Logo 8

1.2.3 “机器人设计”比赛课程 9

1.3本书相关技术 10

1.3.1 Handy Board控制卡 10

1.3.2交互式C语言 12

1.3.3 “LEGO Technic” 13

1.4本书结构及概要 15

第2章 第一台机器人 17

2.1交互式C语言及Handy Board控制卡 17

2.1.1 交互式C语言指令 18

2.1.2电机 18

2.1.3传感器 20

2.1.4文件及函数 21

2.1.5主函数 22

2.2 “HandyBug”机器人 24

2.2.1 “HandyBug 9645”机器人 24

2.2.2 “HandyBug 97 19”机器人 40

2.3.1接插电机与传感器 56

2.3第一段控制程序 56

2.3.2避障 57

2.3.3避障练习 58

2.3.4乌龟运动 58

2.3.5乌龟运动练习 60

2.4 Braitenberg车 60

2.4.1单电机与单传感器车 60

2.4.2双电机与双传感器车 61

2.4.3多传感器车 63

2.4.4光敏传感器 64

2.4.5编程Braitenberg车 64

2.5光线及接触敏感性 69

2.5.1光敏及接触传感器练习 70

2.6随机性 70

2.6.1随机运动练习 72

2.7突发情况与后感知 72

2.7.2后感知 73

2.7.1 突发情况 73

2.8小结 77

2.7.3 意外处理与后感知练习 77

第3章 传感器 78

3.1传感器接口 78

3.1.1 数字输入 79

3.1.2模拟输入 80

3.2传感器的制作 83

3.2.1插头连线 83

3.1.4欧姆定律练习 83

3.2.2传感器安装 86

3.3开关量传感器 86

3.3.1开关量传感器制作 87

3.3.2开关量传感器应用举例 89

3.4光敏传感器电路 90

3.4.1单光电管电路 90

3.4.2差分光电管传感器 93

3.4.3偏振光搜寻 97

3.5.1弯曲传感器 98

3.5.2电位计 98

3.5电阻式位置传感器 98

3.6反射式光电传感器 101

3.6.1 应用 102

3.6.2接口 103

3.6.3传感器制作 104

3.6.4环境光校正 107

3.6.5练习及项目 108

3.7对射式传感器 109

3.7.1接口 111

3.7.2制作对射式传感器 111

3.8旋转编码器 112

3.7.3物体探测 112

3.7.4对射式传感器练习 112

3.8.1编码器计数 113

3.8.2驱动软件 115

3.8.3速度测量 117

第4章 电机、齿轮和运动机构 119

4.1直流电机 119

4.1.1 练习 120

4.2齿轮传动 123

4.2.2练习 125

4.2.1 齿轮啮合 125

4.3电子控制 126

4.3.1 H桥式电机驱动电路 126

4.3.2使能控制和方向逻辑 127

4.3.3 主动制动 128

4.3.4速度控制 128

4.3.5 HandyBoard卡控制电路 130

4.3.6练习 131

4.4伺服电机 132

4.4.1伺服控制信号 133

4.4.2产生控制波形 135

4.4.3连续旋转 136

4.4.4练习 136

4.5 LEGO设计 137

4.5.1结构 137

4.5.2传动装置 140

4.5.3机构 147

4.5.4练习 152

5.1简单反馈控制 153

第5章 控制技术 153

5.1.1墙面跟踪 154

5.1.2平滑转弯控制算法 157

5.1.3练习 159

5.2比例微分控制 160

5.2.1 比例控制 161

5.2.2微分项 166

5.2.3练习 167

5.3.1 “Robo-Pong”比赛 168

5.3顺序控制 168

5.3.2顺序控制策略 171

5.3.3练习：Groucho控制程序 175

5.3.4控制出口条件 176

5.3.5练习：具有时间错误检测功能的Groucho程序 182

5.4响应控制 182

5.4.1带优先级的控制程序 183

5.4.2优先级处理算法的工作原理 190

5.4.3响应控制应用 194

5.4.4练习：响应控制 195

5.5小结 197

6.1相差式旋转编码器 199

第6章 高级传感技术 199

6.1.1构造说明 200

6.1.2驱动程序 202

6.1.3驱动程序使用方法 207

6.1.4相差式编码器练习 207

6.2红外传感技术 208

6.2.1信号调制与解调 208

6.2.2接近觉传感器 212

6.2.3接近觉传感器的用法 212

6.2.5高级红外接近觉传感技术 214

6.2.4 IR LED练习 214

6.2.6红外通信技术 225

6.3 Polaroid 6500型超声测距传感器 244

6.3.1 接线方法 247

6.3.2基本驱动程序 248

6.3.3具有空白关闭功能的驱动程序 250

6.3.4测试程序 251

6.3.5测量时间与实际距离的换算 251

6.3.6声呐传感器练习 251

6.4 Sharp GP2D02型光电测距传感器 252

6.4.2接线注意事项 254

6.4.1接线方法 254

6.4.4驱动程序 255

6.4.3传感器通信时序 255

6.4.5光电传感器测距练习 258

6.5传感器数据处理 258

6.5.1机器人寻线跟踪 258

6.5.2固定阈值 259

6.5.3参数化阈值 260

6.5.4阈值滞后 260

6.5.5示教标定 261

6.5.7传感器历史记录 263

6.5.6永久标定 263

附录A Handy Board控制卡系统说明 279

附录B 机器人组装技术 343

附录C 串行通信与数据采集 350

附录D Handy Board控制卡性能指标 357

附录E 交互式C语言参考 367

附录F 机器人比赛 395

附录G 相关信息 411

参考文献 413