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