小型智能机器人制作全攻略 第4版PDF电子书下载

第一部分 机器人制作中的科学与技术 1

第1章 欢迎来到机器人的精彩世界 2

1.1制作机器人的乐趣 2

1.2为什么制作机器人 3

1.2.1 机器人技术是现代科技的基石 3

1.2.2机器人技术可以作为职业生涯的一块敲门砖 4

1.2.3机器人救援技术 4

1.2.4最重要的一点，机器人实在是太好玩了 4

1.3模块化制作方式 4

1.4成本更低，机器人更好 5

1.5需要掌握的技术 5

1.5.1电子学背景 6

1.5.2编程经验 7

1.5.3机械经验 7

1.5.4手工技能 7

1.5.5两个非常重要的技能 7

1.6自制、套件或者成品 8

1.6.1自己制作 8

1.6.2成品机器人 8

1.6.3套件或零件 8

1.6.3.1 V E ×机器人设计系统 9

1.6.3.2 Lyn×motion舵机制作套件 9

1.6.3.3 Bioloid机器人套件 9

1.6.3.4 Pitsco / FIRST机器人FTC套件 9

1.6.4与你的技能相称的项目 10

1.7像机器人设计师那样思考 10

第2章 机器人的构造 11

2.1固定与移动式机器人 11

2.2自动与遥控式机器人 12

2.3人工与自主机器人 13

2.4那么，机器人到底是什么 13

2.5机器人的身体 14

2.5.1机器人的尺寸、形状和样式 14

2.5.1.1乌龟或桌面机器人 14

2.5.1.2小车机器人 15

2.5.1.3步行机器人 15

2.5.1.4手臂和夹持器 16

2.5.1.5机器人和类人型机器人 16

2.5.2骨骼结构 17

2.5.3骨头和肉——木头、塑料或金属 18

2.6运动系统 19

2.6.1车轮 19

2.6.2履带 20

2.6.3腿 20

2.7动力系统 21

2.7.1电池的种类 21

2.7.2其他动力来源 21

2.8传感器 21

2.8.1触觉 22

2.8.2光线和声音 22

2.8.3嗅觉和味觉 23

2.8.4遥感 23

2.8.5倾斜、运动、定位 23

2.9输出设备 23

2.10“机器人”名称的由来 24

第3章 准备材料 25

3.1电子配套材料商店 25

3.2在线电子经销商 26

3.3使用FindChipS.com查找元件 26

3.4专业在线机器人零售商 27

3.5业余爱好和模型商店 27

3.6工艺用品商店 27

3.7五金和家装材料商店 28

3.8电子制造商的样品 28

3.9上网查找你需要的材料 29

3.10有计划的一次性采购 29

3.11令人难忘的剩余物资商店 30

3.12从专业商店购买材料 30

3.13回收：利用现有资源 31

3.14做事情有条理 32

3.14.1小材料的收纳柜 32

3.14.2大型储存柜 33

3.14.3工具箱和背包 33

3.14.4保管好你的存货清单 33

3.14.5特别的储存方案 34

第二部分 制作机器人 35

第4章 安全第一（永远放在首位） 36

4.1操作安全 36

4.2电池安全 37

4.3焊接安全 37

4.4防火安全 37

4.5防止静电损害 38

4.5.1静电放电的问题 38

4.5.2使用防静电腕带 38

4.5.3.保存静电敏感元件 39

4.5.3.1合适的服装可以减小静电 39

4.5.3.2使用接地的焊接工具 40

4.6用电安全 40

4.7急救 40

4.7.1眼睛伤害的急救 40

4.7.2电击伤害的急救 41

4.8利用常识，并享受你的爱好 41

第5章 制作机器人的身体——基本知识 42

5.1选择合适的制作材料 42

5.1.1木头 43

5.1.2塑料 43

5.1.3金属 44

5.1.4轻质复合材料 45

5.2评论：选择正确的材料 45

5.3用“身边”的材料制作机器人 46

5.4制作机器人的基本工具 46

5.4.1卷尺 46

5.4.2螺丝刀 47

5.4.3锤子 47

5.4.4钳子 47

5.4.5.钢锯 47

5.4.6电钻 48

5.4.7钻头 48

5.4.8螺丝批头 49

5.4.9雕刻刀 49

5.4.10套筒螺丝刀 49

5.5可选工具 49

5.6五金用品 50

5.6.1螺丝和螺母 50

5.6.2垫片 50

5.6.3支架 50

5.7准备一个工作室 51

第6章 机械加工技术 52

6.1重中之重：眼镜与耳朵的保护 52

6.2计划、起草、测量、标记 52

6.3材料的钻孔 53

6.3.1选择正确的钻头 53

6.3.2选择合适的速度 54

6.3.3保养好钻头的卡盘 54

6.3.4控制钻孔的深度 55

6.3.5钻孔的垂直校正 56

6.3.6使用夹具和台钳 56

6.3.7钻孔窍门 56

6.4材料的切割 57

6.4.1注意安全 57

6.4.2使用锯的窍门 58

6.4.3限制切割深度 58

6.4.4其他金属切割方法 59

6.5使用手持电动工具 59

6.5.1工具的安全 59

6.5.2工具的保养 60

6.5.3使用常识 60

6.6使用气动工具提高工作效率 60

第7章 木头的加工 61

7.1硬木和软木的区别 61

7.2木板与胶合板 61

7.2.1使用胶合板 62

7.2.2使用木板 63

7.2.3常见木板规格 63

7.2.4中密度纤维板 63

7.3木工技巧 64

7.3.1切割一个底盘 64

7.3.1.1多边形底盘的加工 64

7.3.1.2去除更多的角 65

7.3.1.3制作轮框 66

7.3.2框架的切割 67

7.3.2.1正确的测量 68

7.3.2.2组装框架 68

7.3.3木头的钻孔 69

7.3.3.1使用垫板 69

7.3.3.2调节钻孔的速度 69

7.3.4木头的打磨 70

7.3.4.1粗磨和休整 70

7.3.4.2砂纸 70

7.3.4.3油漆 70

第8章 制作木制结构的移动平台 71

8.1制作底盘 71

8.1.0切割和钻孔 72

8.2安装电动机 73

8.3安装车轮 74

8.4安装球形万向轮 75

8.5 PlyBot的使用 75

8.6其他方式 76

第9章 塑料的加工 77

9.1常见塑料的种类 77

9.2最适合用于机器人的塑料 78

9.3哪里去买塑料 79

9.4硬质发泡PVC的特性 79

9.4.1发泡PVC的优点 79

9.4.2选择板材的厚度 80

9.5怎么切割塑料 80

9.5.1裁切技巧 81

9.5.2用锯切割 81

9.6怎么给塑料钻孔 82

9.6.1先定位再扩孔 82

9.6.2电动工具的转速 82

9.7制作塑料底盘 82

9.7.1参考木制底盘的设计 83

9.7.2直线切割制作底盘 83

9.8制作塑料框架 84

9.9如何使塑料弯曲定型 85

9.10如何将塑料的边沿打磨光滑 85

9.11如何黏合塑料 85

9.11.1使用液状黏合剂 86

9.11.2使用家用黏合剂 86

9.12使用热胶枪加工塑料 87

9.13如何给塑料上漆 87

9.14家用塑料制品制作机器人 87

第10章 制作塑料结构的移动平台 89

10.1制作底盘 89

10.2安装电动机 91

10.3安装车轮 92

10.4安装球形万向轮 92

10.5使用PlastoBot 92

10.6更改PlastoBot的设计 93

第11章 金属的加工 95

11.1适合制作机器人的金属种类 95

11.1.1铝 95

11.1.2钢 95

11.1.3铜 96

11.1.4锌和锡 96

11.2测量金属的厚度 96

11.3什么是热处理 97

11.4哪里去买金属材料 98

11.5机器人常用金属 98

11.6家装商店里的金属材料 99

11.6.1铝型材 99

11.6.2加强板 99

11.6.3钢管和角铁 100

11.6.4 EMT管子 100

11.7工艺和业余爱好商店里的金属材料 101

11.8金属加工技术 101

11.8.1切割底盘 102

11.8.2切割厚金属板 103

11.8.3切割薄金属板 103

11.8.4切割框架 103

11.8.4.1使用短锯和斜锯架 104

11.8.4.2制作箱式框架 104

11.8.5给金属钻孔 104

11.8.5.1冲定位坑 105

11.8.5.2使用钻孔油 105

11.8.5.3使用钻床 105

11.8.5.4给金属攻丝 105

11.8.6弯曲金属 106

11.8.7修整金属 107

11.8.7.1使用金属锉 107

11.8.7.2使用砂纸 107

11.8.7.3金属上漆 108

第12章 制作金属结构的移动平台 109

12.1制作底盘 109

12.1.1准备材料 110

12.1.2钻孔 111

12.1.3组装条带和钉接板 112

12.1.4安装舵机支架 112

12.1.5安装万向轮 113

12.1.6安装舵机和车轮 113

12.2使用TinBot 114

第13章 装配技术 115

13.1螺丝、螺母和其他紧固件 115

13.1.1紧固件的尺寸 116

13.1.1.1英制 116

13.1.1.2公制 116

13.1.2木螺丝和金属自攻螺丝 116

13.1.3螺丝头部的样式 117

13.1.4螺丝刀的样式 117

13.1.5螺母 118

13.1.6垫片和它们的用法 118

13.1.7紧固件的材料 119

13.1.8紧固件的购买 119

13.1.9攻出螺纹 120

13.2支架 120

13.2.1镀锌钢板支架 120

13.2.2塑料支架 121

13.3黏合剂的选择和使用 121

13.3.1接合与定型 122

13.3.2家用胶水 122

13.3.2.1 PVAc（聚醋酸乙烯） 122

13.3.2.2硅酮 122

13.3.2.3接触黏合剂 122

13.3.2.4液状黏合剂 123

13.3.3使用家用胶水 123

13.3.4双份环氧树脂黏合剂 123

13.3.4.1环氧树脂特别在哪里 123

13.3.4.2使用双份环氧树脂 124

13.3.5你、机器人和超级胶水 124

13.3.6使用热熔胶 125

13.3.7用夹具或胶带固定好接合部位 125

13.3.8接合加固的方法 126

13.3.9总结：选择合适的胶水 127

第14章 快速成型法 128

14.1选择轻量机器人材料 128

14.1.1加厚硬纸板，就是它 128

14.1.2空心塑料板 129

14.1.3泡沫塑料板 129

14.1.4建筑泡沫 129

14.1.5相框牛皮纸板 130

14.2基底板的切割和钻孔 130

14.2.1使用小刀进行切割 131

14.2.2使用纸板切割器 131

14.3使用临时紧固件辅助快速成型 131

14.3.1搭扣紧固件 132

14.3.2塑料扎带 133

14.3.3胶带 133

14.3.4双面胶带 133

14.3.5电缆夹具 134

14.3.6可用于快速成型的各种黏合剂 134

第15章 用计算机辅助设计机器人的草 135

15.1规划钻孔和切割的布局 135

15.1.1手工设计布局 135

15.1.1.1直接绘制 135

15.1.1.2使用纸模板 136

15.1.1.3制作多个零件 136

15.1.1.4使用复写纸和划线器 136

15.1.2用计算机图形程序设计布局 137

15.1.2.1矢量图是最佳的选择 137

15.1.2.2使用Inkscape设计机器人 137

15.1.3用低成本CAD程序设计布局 138

15.1.3.1 CAD的优点 139

15.1.3.2基本CAD功能 140

15.2矢量图形的格式 140

15.3使用激光切割服务 141

15.4金属与塑料零件的快速成型 142

第16章 用玩具制作高科技机器人 143

16.1 Erector制作套件 143

16.2慧鱼（Fischertec-hnik） 144

16.3 K’NE× 144

16.4其他值得一试的制作套件 145

16.4.1 Inventa 145

16.4.2 Zoob 145

16.4.3 Zometool 145

16.4.4值得纪念的制作玩具 145

16.5元件拼插式制作 146

16.5.1建立永久性的连接 146

16.5.2用拼接零件组装模块 147

16.6改装机器人的特制玩具 147

16.6.1田宫 147

16.6.2 OWIKIT和MOVITS 148

16.7把玩具车改装成机器人 148

16.7.1机动车辆 149

16.7.2使用车辆里面的零件 150

16.7.3零件的重新组装 150

第17章 用身边的材料制作机器人 152

17.1几个寻找可用材料的思路 152

17.2尝试“免切割”金属底盘的设计 153

17.2.1迷你T-BOT简介 153

17.2.2制作迷你T-BOT 154

17.2.3使用大号T型铁制作大机器人 155

17.2.4木头加强用的金属片 155

17.2.4.0更多思路 156

17.3使用木头和塑料样品 157

17.4注意观察多动脑 157

第三部分 动力、电动机和运动 159

第18章 电池大全 160

18.1动力概述 160

18.2适用于机器人的电池 161

18.2.1碳-锌电池 161

18.2.2碱性电池 161

18.2.3可充电碱性电池 161

18.2.4镍-镉电池 161

18.2.5镍金属氢化物电池 162

18.2.6锂离子电池 162

18.2.7密封式铅-酸电池（SLA） 162

18.2.8应该选择哪种电池 163

18.3了解电池的参数 163

18.3.1电压 163

18.3.1.1名义上的（“标称”）电压 163

18.3.1.2电压下降的问题 164

18.3.2容量 165

18.3.2.1用安时表示容量 165

18.3.2.2预留出一定容量 165

18.3.2.3过放电的危害 165

18.3.2.4小电池的容量 166

18.3.3了解电池的内阻 166

18.3.4了解电池的充电参数 167

18.4给电池充电 167

18.5机器人电池一览 167

18.6常见的电池尺寸 167

18.7增加电池的额定值 169

第19章 机器人的动力系统 170

19.1电源和电池的电路符号 170

19.2使用预制电池组 171

19.2.1使用模型预制的电池组 171

19.2.2镍镉或镍氢电池 171

19.3制作你自己的可充电电池组 172

19.4使用电池和电池仓 173

19.4.1将电池仓安装在机器人上 173

19.4.2 9V电池卡扣和电池卡子 174

19.4.3用电池仓实现“中间”电压 174

19.5最好的电池布局 175

19.6电池和机器人的连接 175

19.7预防电池反接 176

19.7.1结构互锁式连接 176

19.7.2电路反接保护 177

19.8在线资源：如何给电池仓或插墙式稳压电源焊接桶形插头 177

19.9加入熔丝保护 177

19.10提供多组电压 178

19.10.1单电池、单电压 178

19.10.2单电池、多组电压 179

19.10.3多组电池、多组电压 179

19.10.4多组电池、分组电压 179

19.11调整电压数值 180

19.11.1使用硅二极管降压 180

19.11.2稳压二极管的电压调整 181

19.11.3线性稳压器 182

19.11.4开关式稳压电源 183

19.11.5使用多组电压调整 184

19.12处理电力不足的问题 185

19.13电池电压监视器 185

第20章 让机器人动起来 186

20.1选择一种运动系统 186

20.2轮式运动 187

20.2.1差速运动 187

20.2.2车式转向 188

20.2.3三轮车式转向 189

20.2.4全方位转向 189

20.2.4.1全方位转向是如何实现的 190

20.2.4.2其他结构的全方位转向 191

20.3履带式运动 191

20.4腿式运动 192

20.5其他运动方式 193

20.6在线资源：控制机器人的重量 194

第21章 选择正确的电动机 195

21.1交流电动机还是直流电动机 195

21.2连续旋转还是步进电动机 196

21.3舵机 196

21.4电动机参数 197

21.4.1工作电压 197

21.4.2电流消耗 197

21.4.3转速 198

21.4.4转矩 198

21.4.5失速或额定转矩 199

21.4.6 判断电动机的转矩 199

21.5测量电动机的电流消耗 200

21.5.1直接测量电动机电流 200

21.5.2间接测量电动机的电流 202

21.6处理电压下降的问题 202

21.7消除电噪声 203

第22章 使用直流电动机 205

22.1直流电动机的原理 205

22.1.1永磁直流电动机：经济实惠，使用方便 205

22.1.2转向可逆 206

22.2评论直流电动机的参数 207

22.3控制直流电动机 207

22.4用开关控制电动机 207

22.4.1用开关实现简单的开／关控制 208

22.4.2用开关控制转向 208

22.5用继电器控制电动机 209

22.5.1继电器的内部结构 209

22.5.2简单的继电器开关控制 210

22.5.3用继电器控制方向 210

22.5.4创建一个继电器半桥 211

22.5.5继电器的额定电流 212

22.5.6简易继电器驱动电路 212

22.6用双极型晶体管控制电动机 213

22.6.1基本的晶体管电动机控制 214

22.6.2双向晶体管控制 215

22.7用功率场效应晶体管控制电动机 215

22.7.1基本的MOSFET电动机开关 216

22.7.2使用场效应晶体管的电动机H桥 216

22.7.3常见晶体管H桥的设计要点 217

22.8用双向模块控制电动机 218

22.8.1使用L293D和754410电动机驱动IC 219

22.8.2附加项目：使用L298电动机驱动IC 220

22.8.3“智能”双向电动机控制模块 220

22.9控制直流电动机的速度 221

22.9.1不应该采取的方法 221

22.9.2基本速度控制 221

22.10附加项目：电动机控制模块的接口电路 222

第23章 使用舵机 223

23.1遥控舵机的工作原理 223

23.1.1内部结构 224

23.1.2旋转限位 225

23.2 R/C舵机的控制信号 225

23.2.1脉冲同样控制着速度 226

23.2.2脉冲宽度范围的变化 226

23.3电位器的作用 227

23.4特殊用途的舵机类型和尺寸 227

23.5齿轮机构和输出力度 227

23.6输出轴的轴衬或轴承 228

23.7典型舵机参数 228

23.8连接器的类型和配线 229

23.8.1连接器的类型 229

23.8.2引出线 230

23.8.3彩色编码 230

23.8.4用排插配合连接器 230

23.9模拟与数字舵机 231

23.10舵机的控制电路 231

23.10.1用单片机控制舵机 232

23.10.2使用串行舵机控制器 233

23.10.3附加项目：使用LM555时基IC控制舵机，以及更多方法 233

23.10.4使用超过7.2V的电压 233

23.10.5处理和避免“死区”问题 233

23.11使用连续旋转的舵机 234

23.12把标准舵机改造成可以连续旋转的舵机 234

23.12.1改造舵机的方法 235

23.12.2基本改造说明 235

23.12.3你需要的工具 235

23.12.4选择要改造的舵机 236

23.12.5改造HITECHS-422的步骤 236

23.12.6改造FUTABA S3003舵机的步骤 238

23.12.7测试改造好的舵机 238

23.12.8改造舵机的局限性 238

23.13用舵机控制传感器转台 239

第24章 安装电动机和车轮 240

24.1安装直流电动机 240

24.1.1使用安装孔 240

24.1.2使用自带的底座 241

24.1.3使用支架 241

24.1.3.1金属支架 242

24.1.3.2木头或塑料支架 242

24.1.3.3使用夹具 243

24.2用铝槽管安装和校准电动机的位置 243

24.3安装R/C舵机 243

24.3.1用螺丝安装舵机 244

24.3.1.1特制的舵机安装板 244

24.3.1.2只做你自己的舵机安装板 244

24.3.1.3舵机的“支撑”式安装支架 245

24.3.2用黏合剂固定舵机 245

24.4在轴上安装传动元件 245

24.4.1压接 245

24.4.2螺丝固定 246

24.4.3专门设计的互锁机构 246

24.4.4舵盘 246

24.4.5黏合剂 246

24.5车轮与直流减速电动机的安装 246

24.5.1使用配套的电动机和车轮 247

24.5.2制作定制车轮 247

24.5.2.1车轮和固定螺丝 247

24.5.2.2使用法兰盘 248

24.6车轮与舵机的安装 248

24.6.1和舵机配套的车轮 248

24.6.2制作和舵机配套的车轮 248

24.7给舵机安装联动机构 249

24.7.1控制直线运动 250

24.7.2增加润滑 250

24.8机器人的传动元件 250

24.9使用刚性和柔性轴连器 252

24.9.1购买现成的轴连器 252

24.9.2制作你自己的刚性轴连器 253

24.9.2.1用管型材制作轴连器 253

24.9.2.2用立柱或螺纹接头制作轴连器 254

24.9.3制作你自己的柔性轴连器 255

24.10不同轴型的用法 255

24.11你需要了解的一些齿轮方面的知识 256

24.11.1齿轮入门 256

24.11.2齿轮是圆形的杠杆 257

24.11.3建立齿轮减速 257

24.11.4齿轮齿的种类 258

24.11.5常见齿轮规格 259

24.11.6使用带有减速齿轮的电动机 259

24.11.7哪里可以找到齿轮 259

第25章 用形状记忆合金控制机器人的运动 261

25.1形状记忆合金与机器人技术 261

25.2形状记忆合金基础知识 261

25.3使用形状记忆合金 262

25.3.1终结器 262

25.3.2力矩偏置 263

25.3.3控制电路 263

25.4用单片机控制形状记忆合金 264

25.5试验SMA机械装置 266

25.6使用现成的SMA机械装置 266

第四部分 常见机器人项目 269

第26章 制作轮式和履带式机器人 270

26.1轮式机器人的基本设计原则 270

26.1.1驱动电动机的设计 270

26.1.1.1中置驱动电动机的安装 270

26.1.1.2前置驱动电动机的安装 271

26.1.2选择合适的车轮 271

26.1.2.1车轮的材料 272

26.1.2.2车轮的直径和宽度 272

26.1.2.3车轮布局和转弯半径 273

26.1.3了解车轮牵引 273

26.1.4用车轮直径计算机器人的行驶速度 274

26.1.5轮式机器人的支撑脚轮和滑垫 274

26.1.5.0正确的使用脚轮 276

26.2双电动机的BasicBot 276

26.2.1制作BasicBot 277

26.2.2添加第二层底盘 278

26.2.3使用效率更高的电动机 278

26.3附加项目：双层RoverBot 278

26.4制作4WD机器人 279

26.4.1单独电动机或连接式驱动 279

26.4.1.1制作一个单独电动机的4WD机器人 280

26.4.1.2制作一个连接式的4WD机器人 281

26.5制作坦克式机器人 281

26.5.1寻找合适的坦克履带 282

26.5.2使用柔性橡胶履带的机器人 282

26.5.3使用田宫的履带和车轮套件 283

26.5.3.1制作一个多用途的履带式机器人底盘 283

26.5.3.2组装侧轨 285

26.5.3.3安装直流齿轮减速电动机 286

26.5.3.4组装履带 286

26.5.3.5替换FA-1 30电动机 287

26.5.3.6可选方案：使用舵机 287

26.5.3.7添加第二层底盘 287

26.5.4履带式机器人的操控 287

26.5.5橡胶履带的特别注意事项 288

26.5.6使用塑料履带 288

26.5.7防止履带脱轨 289

第27章 制作腿式机器人 290

27.1概述腿式机器人 290

27.1.1腿的数量 290

27.1.2静态与动态平衡 291

27.1.3两足：机器人或人形机器人 291

27.1.4关节数量／自由度 292

27.1.5应对地形 292

27.2选择最合适的制作材料 293

27.3从头开始制作或使用套件 293

27.3.1从头开始自己制作 294

27.3.2使用预制件制作 294

27.3.3使用混合零件制作 294

27.3.4电动机轴的支撑方式和叉架 294

27.4腿的驱动 295

27.4.1控制舵机 295

27.4.2使用专用舵机控制器 296

27.4.3模拟和数字舵机 296

27.4.4舵机的额定扭矩 297

27.5腿式机器人的行走步态 297

27.6制作一个3舵机的昆虫机器人 298

27.6.1你需要用到的零件 299

27.6.2腿的切割和制作 300

27.6.3切割底盘材料 301

27.6.4制作联动装置 302

27.6.5前后腿的组装 303

27.6.6中间腿的组装 303

27.6.7完成HE×3BOT的组装 304

27.6.8操纵HE×3BOT 305

27.6.9安装电路和附件 306

27.7制作X- Y舵机关节 306

27.7.1切割零件 306

27.7.2零件的钻孔 307

27.7.3切割舵机的方孔 308

27.7.4组装X-Y关节 308

27.7.5作为腿部关节 309

27.7.6作为传感器转台 309

27.7.7作为腕关节的一部分 309

27.8补充项目：制作一个12舵机的昆虫机器人 309

第28章 实验机器人的手臂 311

28.1人类的手臂 311

28.2常见机器臂的自由度 311

28.3手臂的类型 312

28.3.1旋转坐标 312

28.3.2极坐标 313

28.3.3圆柱坐标 313

28.3.4笛卡尔坐标 314

28.4驱动技术 314

28.4.1电气驱动 314

28.4.2液压驱动 314

28.4.3压缩空气驱动 314

28.5制作一个机器人的腕关节 315

28.6制作一个实用的旋转坐标机器臂 316

28.6.1制作舵机安装板 317

28.6.2制作底盘 317

28.6.3安装关节上的舵机 318

28.6.4把肩关节舵机安装在底盘上 318

28.6.5组装上臂 318

28.6.6把上臂安装到肩关节 319

28.6.7把舵机安装到前臂 319

28.6.8把上臂安装到肘关节 319

28.6.9安装腕关节 320

28.7用套件制作一个机器臂 320

28.7.1用机器人制作套件制作手臂 320

28.7.2用专业套件制作手臂 321

第29章 实验机器人夹持器 322

29.1夹持器的基本概念 322

29.2钳形夹持器 323

29.2.1基本模型 323

29.2.2升级方案 324

29.2.3创建平行运动的夹持器 325

29.3夹具式夹持器 325

29.3.1切割夹持器安装板 327

29.3.2舵机的安装 327

29.3.3夹具的安装 328

29.4在线资源：更多的夹持器设计方案 329

第五部分 机器人电子学 331

第30章 制作机器人的基础电子学 332

30.1电子制作需要准备的工具 332

30.1.1万用表 332

30.1.1.1数字或模拟 332

30.1.1.2自动或手动量程 333

30.1.1.3测量精度 333

30.1.1.4测量功能 333

30.1.1.5万用表配件 334

30.1.1.6使用万用表：基本操作 334

30.1.1.7使用万用表：测量电池 335

30.1.1.8使用万用表：测量电阻的阻值 335

30.1.1.9万用表安全保护：良好的操作习惯 336

30.1.2在线资源：使用逻辑探针 336

30.1.3钎焊笔 336

30.1.4电子制作的手动工具 337

30.2制作电路——基础知识 338

30.3了解导线和配线 338

30.3.1绝缘 338

30.3.2规格 338

30.3.3导线种类 339

30.4如何进行焊接 339

30.4.1焊接用工具 339

30.4.1.1支架 339

30.4.1.2海绵 339

30.4.1.3焊锡 340

30.4.1.4其他焊接工具 340

30.4.2焊接前的清洁工作 340

30.4.3设置正确的焊接温度 340

30.4.4正确的焊接步骤 341

30.4.4.1完工修整 342

30.4.4.2优质焊接的技巧 342

30.4.5烙铁头的保养和清洁 343

30.5使用排针和排座 343

30.5.1自制针式连接器 343

30.5.2准备孔式连接器 344

30.5.3最好的连接 344

30.6使用跳线 344

30.7有益的设计原则 345

30.7.1使用上拉和下拉电阻 345

30.7.2将没用的输入端设置为低电平 345

30.7.3使用退偶电容 346

30.7.4减小管脚长度 346

30.7.5避免地线环路 347

30.8什么是RoHS 347

第31章 机器人常用的电子元件 348

31.1首先是电路符号 348

31.2固定电阻 349

31.2.1电阻的参数是怎么标识的 349

31.2.2测量电阻的阻值 350

31.2.3电阻的常见应用 351

31.2.3.1用电阻分配电压 351

31.2.3.2用电阻限制电流 352

31.2.4理解欧姆定律 353

31.2.4.1举例说明欧姆定律的计算方法 354

31.2.4.2计算功率（瓦特） 354

31.3电位器 354

31.3.1线性或音量型电位器 355

31.3.2使用电位器 355

31.3.3其他类型的可变电阻 356

31.3.4查看电位器的阻值 356

31.4电容 357

31.4.1电容的参数是怎么定义的 357

31.4.2电容是如何标识的 358

31.4.2.1电容量 358

31.4.2.2电介质击穿电压 359

31.4.2.3极性标识 359

31.4.3了解电容的电介质材料 359

31.4.4电容的常见用途 359

31.5二极管 360

31.5.1二极管的参数是怎么标识的 360

31.5.2认识二极管的极性 361

31.5.3探索二极管的组成 361

31.5.4二极管的常见应用 361

31.5.4.1消减电压 361

31.5.4.2反接保护 361

31.6发光二极管（LED） 362

31.6.1点亮LED 362

31.6.2形状、尺寸和亮度 362

31.6.2.0 LED显示屏 363

31.6.3 LED的颜色 363

31.6.3.0共阳极或共阴极 364

31.7晶体管 364

31.7.1如何识别晶体管 364

31.7.2 NPN和PNP——一枚硬币的两个面 365

31.7.3认识MOSFET 365

31.8集成电路 365

31.8.1识别集成电路 366

31.8.2单片机和其他专用IC 366

31.9开关 367

31.9.1搭配组合 368

31.9.2瞬时和中间关断 368

31.9.3常开、常闭 368

31.10继电器 369

31.10.1常见的继电器类型 369

31.10.2继电器的尺寸 369

31.10.3继电器的可靠性 370

31.11其余的 370

31.12在线信息：囤积零件 370

第32章 使用免焊电路实验板 371

32.1了解免焊电路实验板 371

32.1.1大小和布局 372

32.1.2进行连接 372

32.1.3连接电路实验板上面的导线 372

32.1.4使用针式跳线 374

32.1.5给实验板外面的元件制作针式接头 374

32.2用免焊电路实验板搭建电路的过程 374

32.3制作长效免焊电路 375

32.4电路试验板和机器人的安装 376

32.5使用好免焊电路实验板的窍门 376

第33章 制作电路板 377

33.1可供选择的电路板 377

33.2清洁第一 378

33.3在焊接式实验电路板上制作永久电路 378

33.4用穿孔板点对点的搭建电路 378

33.4.1在穿孔板上制作一个电路 379

33.4.2可供选择的穿孔板安装工艺 379

33.5使用条带电路板 380

33.6用电气设计软件创建电子线路板 381

33.6.0印制电路板详细资料 382

33.7用Fritzing设计Arduino专用电路板 383

33.8在线信息：蚀刻自己的印制电路板 384

33.9使用定制开发板 384

33.10用绕接工艺制作临时电路 385

33.10.1如何制作绕接电路 385

33.10.2选择一个绕线工具 385

33.10.3选择成卷还是按规格裁切的导线 386

33.11有效地使用插接头 386

第六部分 计算机与电子控制 387

第34章 机器人“大脑”概述 388

34.1基本的大脑 388

34.2开关操作 389

34.3分立元件组成的大脑 389

34.4程序化大脑 390

34.4.1可编程灰质的类型 390

34.4.2单板计算机 391

34.4.2.1 SBC的架构 392

34.4.2.2 SBC的套件 392

34.4.3个人电脑 392

34.4.3.1使用机载PC 392

34.4.3.2通信互联 393

34.4.3.3数据存储 394

34.4.3.4使用脱机PC 394

34.4.4智能手机、平板电脑和PDA 395

34.5输入和输出 395

34.5.1串行通信 396

34.5.2并行通信 396

34.5.3模数转换 397

34.5.4脉冲频率控制 397

第35章 认识单片机 398

35.1单片机的分类 398

35.1.1 8bit、16bit或32bit 398

35.1.2编程语言 399

35.1.2.1低级可编程 399

35.1.2.2整合语言编程 400

35.1.2.3编程语言的选择 400

35.1.2.4单片机编程的3个步骤 400

35.2单片机的形状和规格 401

35.3典型单片机芯片里面的结构 402

35.3.1引脚功能 403

35.3.2程序和数据的存储 403

35.3.3擦除和重新开始 404

35.3.4在线编程（或改编程序） 404

35.3.5单次编程 404

35.4单片机编程器 404

35.5单片机的速度 405

第36章 程序概念：基本原理 406

36.1重要的程序概念 406

36.1.1引入流控制 407

36.1.2例程的优点 407

36.1.3变量 407

36.1.4表达式 408

36.1.5字符串 408

36.1.6数值 408

36.1.7条件语句 408

36.1.8分支 409

36.1.9循环 409

36.1.10输入数据 409

36.1.11输出数据 409

36.2了解数据类型 410

36.2.1最常见的数据类型 410

36.2.2有符号和无符号的数值 411

36.2.3简述：数据类型对数字的限制 411

36.3 7个最常见的程序语句 412

36.3.1注释 412

36.3.2if 412

36.3.3 Select Case 413

36.3.4 Call 414

36.3.5 Go 414

36.3.6 For /Next 414

36.3.7 While／Wend 415

36.4变量、表达式和运算符 415

36.4.1变量的赋值 415

36.4.2创建表达式 417

36.4.2.1数学运算符 417

36.4.2.2关系运算符 418

36.4.2.3使用And和Or关系运算符 418

36.4.3对字符串使用运算符 419

36.4.4多重运算符和优先顺序 419

36.5在线信息：更多的程序原理 420

第七部分微控制器构成的大脑 421

第37章 使用Arduino 422

37.1 Arduino的结构 422

37.2版本上的变化 423

37.3用扩展板扩展接口 424

37.4 USB连接和电源 424

37.5 Arduino的引脚映射 425

37.6 Arduino的编程 426

37.6.1使用Arduino的IDE：基础知识 426

37.6.2 IDE的版本说明 427

37.7机器人的编程 427

37.7.1使用变量 428

37.7.2使用Arduino的引脚 429

37.7.3进行试验 429

37.8使用舵机 431

37.9创建你自己的函数 432

37.10在线信息：控制两个舵机 434

37.11流控制结构 434

37.12使用串行监视窗口 436

37.13一些常见的机器人功能 437

37.14使用开关和其他数字输入 437

37.15连接直流电动机 438

第38章 使用PICA × E 440

38.1认识PICA × E家族 440

38.1.1 PICA × E单片机的基本知识 441

38.1.2 08M的内部结构 443

38.1.3 18M2的内部结构 443

38.2 PICA × E的编程 444

38.3核心语法 444

38.3.1注释 445

38.3.2变量和引脚／端口定义 445

38.3.3使用符号 445

38.3.4程序结构 446

38.3.5流控制 447

38.3.5.1使用if指令 447

38.3.5.2更多goto和gosub指令的用法 448

38.3.5.3使用for 指令 449

38.4 PICA × E适用于机器人的功能 450

38.5例子：用PICA × E控制RC舵机 451

38.6例子：读取按钮和控制输出 452

第39章 使用BASIC Stamp 453

39.1 BASIC Stamp的结构 453

39.1.1从PC到BASIC Stamp 453

39.1.2 BASIC Stamp的内存 454

39.2单独的BASIC Stamp或开发套件 454

39.3 BS2的物理布局 455

39.4 BASIC Stamp与PC机的连接 456

39.5认识和使用PBasic 456

39.5.1变量和引脚／端口的定义 457

39.5.2流控制 459

39.5.2.1使用if语句 459

39.5.2.2使用goto和gosub语句 460

39.5.2.3使用for语句 461

39.5.3特殊功能 462

39.6连接开关和其他数字输入 463

39.7 BASIC Stamp和直流电动机的连接 463

39.8 RC舵机和BASIC Stamp的连接 465

39.9 PBasic 2.5的补充说明 466

39.9.1 if- else- endif结构 466

39.9.2 select-case-endselect结构 467

39.9.3 do/while /until- loop结构 467

39.9.3.0提前退出do循环 468

第40章 单片机或计算机的接口电路 469

40.1传感器输入 469

40.1.1传感器的类型 469

40.1.2传感器的例子 470

40.2电动机和其他输出 471

40.2.1其他常见的输出类型 471

40.2.2功率方面的考虑 471

40.2.3源电流或沉电流 472

40.3输入输出架构 473

40.3.1并行接口 473

40.3.2串行接口 473

40.3.3 I2C和SPI接口 474

40.3.4 I2C 474

40.3.5 SPI 475

40.4输出接口 476

40.5数字输入接口 476

40.5.1基本界面概念 476

40.5.2使用光耦电隔离器 477

40.5.3齐纳二极管的输入保护 478

40.6模拟输入接口 478

40.6.1电压比较器 478

40.6.2信号放大 479

40.6.3其他OP-AMP处理信号的方法 480

40.6.4常见的模拟输入接口 480

40.7连接USB 481

40.8使用模数转换 481

40.8.1模数转换是如何工作的 482

40.8.2模数转换IC 482

40.8.3集成在单片机里面的ADC 483

40.9使用数模转换 483

40.10扩展可用的I/O接口 483

40.10.1从少到多 483

40.10.2从多到少 485

40.10.3模拟与数字的复用和分配 485

40.11理解端口转换 486

40.11.1并行入、串行出 487

40.11.2来自串行（到并行）的爱 487

40.11.3移位寄存器的级联 488

40.11.4专用I/O扩展芯片 488

40.12在线信息：认识端口编程 488

第41章 遥控系统 489

41.1制作操纵杆式的“示教盒” 489

41.1.1使用操纵杆示教器 491

41.1.2记录和回放动作 491

41.2用红外线遥控器指挥机器人 492

41.2.1系统概览 492

41.2.2接收器／解调器的连接 493

41.2.3 PICA × E的编程 493

41.2.4确定控制数值 494

41.2.5控制机器人的电动机 496

41.2.6用遥控器操纵机器人 497

41.2.7特别注意 497

41.3在线信息：通过无线电信号控制 497

41.4视频传输 498

第八部分 传感器、导航和反馈 501

第42章 增加触觉感应 502

42.1认识触觉 502

42.2机械开关 503

42.2.1物理接触式碰撞开关 503

42.2.2扩大开关的接触面 504

42.2.3延长触须 504

42.2.4弹簧触须 504

42.2.5自制触须开关 505

42.2.6多个碰撞开关 506

42.2.6.1使用优先编码器 506

42.2.6.2使用多路复用器 507

42.2.6.3使用PISO集成电路 508

42.3使用按钮去抖电路 509

42.4用软件实现开关去抖 510

42.5碰撞开关的编程 511

42.6机械式压力传感器 513

42.6.1防静电导电海棉 513

42.6.1.1实验基本的电阻压垫 513

42.6.1.2增强型压垫 514

42.6.1.3读数的变化 514

42.6.1.4连接到单片机 514

42.6.2开／关式压垫 515

42.6.3力敏电阻 516

42.6.4柔性电阻 516

42.6.5用导电涂料自制传感器 516

42.7实验压电式接触传感器 516

42.7.1压电材料是如何产生电压的 517

42.7.2实验压电传感器 517

42.7.3需要注意的问题 518

42.7.4搭建接口电路 518

42.8实验压电薄膜 519

42.8.1给压电薄膜安装管脚 519

42.8.2把压电薄膜作为机械传感器 520

42.8.3组装压电薄膜式弯曲传感器 520

42.9在线信息：制作压电式碰撞杆 521

42.10其他类型的“接触”传感器 522

第43章 接近和距离传感 523

43.1设计概述 523

43.1.1近距离物体检测 524

43.1.2远距离物体检测 524

43.1.3传感器的深度和广度 525

43.2简单的红外线接近传感器 525

43.2.1调节灵敏度 526

43.2.2在夹持器上使用红外线探测器 526

43.3调制型红外线接近探测器 526

43.3.1基本的IRPD电路 527

43.3.2连接到单片机 528

43.3.2.1基于LM555的定时器 528

43.3.2.2辅助单片机 529

43.3.3加强版IRPD电路 530

43.4红外线测距 533

43.4.1熟悉不同类型的传感器 534

43.4.2基本电气连接 535

43.4.3使用GP2D15红外距离判断传感器 535

43.4.4使用的GP2D12模拟输出红外测距传感器 536

43.4.5夏普红外线模块的习惯做法 537

43.5网上资源：被动式红外线检测 538

43.6超声波测距 538

43.6.1确实的信息 539

43.6.2使用超声波测距传感器 539

43.6.3基本超声波传感器的编程 539

43.6.4增强型超声波传感器的编程 541

43.6.5超声波传感器的参数 541

第44章 机器视觉 543

44.1适用于机器视觉的简单传感器 543

44.1.1光敏电阻 544

44.1.2光电晶体管 544

44.1.3光电二极管 545

44.1.4简单传感器的光谱响应 546

44.2制作一个“单细胞”眼睛 546

44.2.0创造一个感光机器人 547

44.3制作一个机器人复眼 549

44.3.1复眼的物理结构 549

44.3.2测试程序 549

44.3.3处理光污染 551

44.4给光敏传感器配上透镜和滤波器 552

44.5视频视觉系统：简介 552

44.5.1摄像机成套设备 552

44.5.2以PC机为基础的视觉 553

44.5.3其他例子——以单片机为基础的视觉 553

44.5.4使用复合视频的视觉 554

第45章 机器人导航 555

45.1跟随预定路线：循线 555

45.1.1循线机制 556

45.1.2选择合适的电阻 557

45.1.3发射器／探测器的布局 557

45.1.4使用现成的发射器／探测器 558

45.1.5避免过度地急转弯 558

45.1.6循线软件 558

45.1.7循线传感器的其他用途 559

45.2循边 559

45.2.0各种循边方式 559

45.3测距：计算机器人的行驶距离 560

45.3.1光学编码器 560

45.3.2磁性编码器 561

45.3.3机械编码器 561

45.3.4细看测距 561

45.3.5解剖的反射式编码器 562

45.3.6解剖透射式编码器 562

45.3.7编码器的分辨率 563

45.3.8测量距离 563

45.3.9安装码盘和光学器件 563

45.3.9.1安装码盘 563

45.3.9.2安装的光学传感器 564

45.3.10电气接口和调整 564

45.3.11测试你的编码器 565

45.3.12脉冲计数程序 566

45.3.13使用正交编码 566

45.3.14使用现成的编码器 567

45.3.15测距误差 568

45.3.16什么时候不需要里程表 568

45.4罗盘定位 568

45.5实验倾斜和重力传感器 570

45.5.1用传感器测量倾斜 570

45.5.2认识加速度计 571

45.5.3单轴、双轴和三轴传感 571

45.5.4验加速度计 572

45.5.5加速度计的附加用途 574

45.6更多机器人导航系统 575

第46章 听觉与发音 576

46.1预编程声音模块 576

46.2商业电子音效套件 577

46.3制造警报和其他警告音 578

46.4用单片机制造声音和音乐 579

46.5使用音频放大器 580

46.6用单片机播放声音和音乐 581

46.7语音合成：让机器人开始讲话 582

46.7.0专业语音芯片 582

46.8倾听声音 584

46.8.1话筒 585

46.8.2话筒放大器 585

46.8.3连接到你的单片机 586

46.9在线资源：更多声音项目 587

第47章 与你的作品互动 588

47.1用LED显示反馈信息 588

47.1.1用一个LED显示反馈信息 588

47.1.2多个LED显示反馈信息 589

47.1.3用7段LED数码管显示反馈信息 591

47.1.3.1显示数字 591

47.1.3.2显示任意形状 593

47.2简单声音反馈 595

47.3使用LCD显示屏 595

47.3.1文本或图形 596

47.3.2彩色、单色、背光 596

47.3.3 LCD接口类型 596

47.4用光线效果实现人机互动 598

47.4.1多个LED 599

47.4.2超亮和特亮LED 599

47.4.3多色LED 600

47.4.4在线信息：更多唬人的光影戏法 602

第48章 注意安全，独行侠 603

48.1火焰检测 603

48.1.1检测火焰中的紫外线 603

48.1.2寻找闪烁的火焰 604

48.1.3探测火焰中的红外线 604

48.2烟雾检测 605

48.2.1改装烟雾报警器 606

48.2.1.1检查操作是否正常 606

48.2.1.2烟雾报警器的内部 606

48.2.2报警器与单片机的连接 607

48.2.3测试警报器 608

48.2.4在5V电压下工作 608

48.2.5机器人探测烟雾的局限 609

48.3检测危险气体 609

48.3.1制作有害气体检测电路 609

48.3.2预热、调节和使用 610

48.3.3不同比重的气体 611

48.4热传感 611

48.5机器人救火竞赛 613

48.6最后，着手去做 613

附录A RBB技术支持网站 614

网站内容 614

后备技术支持网站 614

特殊材料和网站资源 614

附录B在线材料资源 616

机器人技术 616

电子学 617

模型 618

论坛和博客 618

更多在线资源 618

附录C机械参考 619

十进制小数 619

钻头和丝锥的尺寸——英制 620

钻头和丝锥的尺寸——公制 620

钻头的数字与分数英寸对照表 621

紧固件：英制螺纹标准一览 621

十进制英寸、分数英寸、Mil与Gauge（以铝板为例）的对照表 622

上网获得更多信息 622

附录D电子参考 623

公式 623

欧姆定律 623

电阻的计算 623

计算两个电阻并联 624

缩写 624

六种最常见的电子计量单位 627

电阻色环 628

电阻色环编码表 628

导线规格 628