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第1篇 机器人基础3

第1章 机器人爱好者3

1.1 搭积木方法3

1.2 基本能力4

1.3 如何制作机器人6

1.4 机器人爱好者的思想6

1.5 相关链接7

第2章 机器人的构造8

2.1 有线式机器人和无线式机器人8

2.2 移动式机器人和静止式机器人9

2.3 自主式机器人和遥操作式机器人9

2.4 机器人本体10

2.5 动力系统13

2.6 运动系统14

2.7 机器人手臂16

2.8 感觉设备16

2.9 输出设备17

2.10 高智能机器人和低智能机器人17

2.11 机器人工作的概念18

2.12 相关链接18

第3章 结构材料19

3.1 纸张20

3.2 木材20

3.3 塑料21

3.4 金属材料21

3.5 快速制作机械样机23

3.6 连接件23

3.7 使用现有材料制作26

3.8 表面处理27

3.9 相关链接28

第4章 零部件的来源29

4.1 发烧友商店和模型商店29

4.2 工艺品商店29

4.3 五金商店30

4.4 电子器件商店30

4.5 电子器件的批发商和经销人30

4.6 电子器件制造商提供的样本31

4.7 专卖店31

4.8 旧货市场32

4.9 在网上寻找电子器件33

4.10 相关链接34

第5章 电子元器件35

5.1 电子学基础35

5.2 导线的规格37

5.3 固定电阻器37

5.4 可变电阻器38

5.5 电容器39

5.6 二极管39

5.7 晶体管41

5.8 接地电路42

5.9 集成电路42

5.10 图表和电子元器件符号43

5.11 相关链接43

第6章 工具44

6.1 安全44

6.2 装配工作室45

6.3 基本工具45

6.4 电子工具48

6.5 相关链接55

第7章 电子电路的构建技术56

7.1 焊接技术及技巧56

7.2 面包板59

7.3 印制电路板（PCB）60

7.4 点对点连线61

7.5 导线封装61

7.6 快速制作PCB61

7.7 顶盖和连接器62

7.8 去除静电63

7.9 设计原则64

7.10 相关链接65

第2篇 搭建机器人平台第8章 塑料机器人平台69

8.1 塑料种类69

8.2 塑料的使用71

8.3 制作迷你机器人76

8.4 相关链接79

第9章 木制机器人平台80

9.1 选择合适的木材80

9.2 木材加工的艺术82

9.3 切割和钻孔83

9.4 修饰83

9.5 制作木质的电机平台84

9.6 相关链接87

第10章 金属机器人平台88

10.1 金属加工88

10.2 制作车型机器人90

10.3 实验93

10.4 相关链接93

第11章 改装玩具94

11.1 多种多样的结构类玩具94

11.2 改装专用玩具99

11.3 改装车辆机器人101

11.4 相关链接106

第3篇 计算机和电子控制设备第12章 机器人智能109

12.1 利用分立元件实现智能化109

12.2 利用计算机和微控制器实现机器人智能111

12.3 计算机类型111

12.4 输入和输出119

12.5 相关链接122

第13章 程序设计原理123

13.1 重要的编程概念123

13.2 机器人程序的编写136

13.3 图形化编程137

13.4 相关链接138

第14章 计算机外围设备139

14.1 输入传感器139

14.2 输入输出方法140

14.3 电机和其他输出装置141

14.4 输出电路的样本142

14.5 数字输入144

14.6 模拟输入的接口连接146

14.7 数-模转换器148

14.8 数-模转换150

14.9 扩展适用的输入／输出线150

14.10 逐位端口编程152

14.11 相关链接154

第15章 BS2微控制器155

15.1 选择合适的BS2156

15.2 进入Basic Stamp157

15.3 开发者的选择159

15.4 理解和使用PBASIC160

15.5 接口应用实例170

15.6 BS2应用设计建议187

15.7 相关链接188

第16章 遥控系统189

16.1 使用PC机的操纵杆和手柄装置来控制机器人189

16.2 制作一个操纵杆手持示教操作器191

16.3 用红外遥控来控制机器人197

16.4 使用无线电波代替红外线203

16.5 相关链接204

第4篇 电源、电机和运动系统第17章 电池和机器人电源207

17.1 安全第一207

17.2 提高机器人的性能207

17.3 电池的串联与并联208

17.4 电池类型209

17.5 电池额定值212

17.6 电池充电214

17.7 机器人充电215

17.8 电池维护215

17.9 功率（电能）分配216

17.10 电压的调节218

17.11 电池监控器223

17.12 机器人测试电源225

17.13 相关链接226

第18章 机器人的运动系统设计227

18.1 一个重要问题：机器人的重量227

18.2 降低重量的技巧227

18.3 谨慎对待结构的重量228

18.4 多层“甲板”结构机器人229

18.5 重量引起的框架弯曲变形229

18.6 重心的水平几何中心性230

18.7 竖直重心231

18.8 运动（移动）问题231

18.9 电机驱动232

18.10 实现机器人转向的方法235

18.11 计算机器人的运动速度237

18.12 圆形机器人和正方形机器人的比较237

18.13 相关链接239

第19章 选择电机240

19.1 直流电机和交流电机240

19.2 连续转动电机与步进电机240

19.3 伺服电机241

19.4 其他类型电机242

19.5 电机的技术参数242

19.6 齿轮与齿轮减速器246

19.7 带轮、带、链轮和滚子链249

19.8 安装电机250

19.9 与电机轴连接251

19.10 相关链接252

第20章 使用直流电机253

20.1 直流电机基础知识253

20.2 直流电机的技术参数254

20.3 电机控制255

20.4 电机转速控制263

20.5 测程法：测量移动的距离268

20.6 相关链接272

第21章 使用步进电机273

21.1 步进电机内部构造273

21.2 步进电机技术参数274

21.3 步进电机控制275

21.4 相关链接282

第22章 使用伺服电机283

22.1 伺服电机如何工作283

22.2 伺服电机与脉宽调制284

22.3 电位计的作用285

22.4 伺服电机的转动限位286

22.5 专用伺服电机的类型与规格286

22.6 齿轮箱286

22.7 典型伺服电机的规格287

22.8 连接器类型及配线287

22.9 伺服电机的控制电路288

22.10 将伺服电机改成连续转动的电机292

22.11 与伺服电机进行机械连接294

22.12 伺服电机与车轮的连接295

22.13 伺服电机与机器人车体的连接295

22.14 相关链接297

第5篇 机器人工程实践第23章 制作一个“漫游者”机器人（Roverbot）301

23.1 制作底盘301

23.2 安装电机和车轮303

23.3 安装自位轮304

23.4 安装电池305

23.5 制作上部框架306

23.6 初步测试307

23.7 相关链接307

第24章 制作六足步行机器人308

24.1 底盘架构308

24.2 腿结构310

24.3 电机315

24.4 电池318

24.5 测试和校准319

24.6 相关链接320

第25章 高级的机器人运动系统321

25.1 制作履带321

25.2 转向系统322

25.3 六轮机器人323

25.4 用形状记忆合金制作机器人323

25.5 相关链接327

第26章 制作机器人手臂328

26.1 人的手臂328

26.2 手臂类型328

26.3 驱动技术330

26.4 相关链接331

第27章 制作一个转动坐标系类型的手臂332

27.1 设计概述332

27.2 肩关节和上臂333

27.3 肘关节和前臂334

27.4 改进336

27.5 位置控制337

27.6 相关链接338

第28章 设计夹持器339

28.1 平板式夹持器339

28.2 钳式夹持器341

28.3 灵活的手指夹持器346

28.4 腕关节转动347

28.5 相关链接348

第6篇 传感器与导航351

第29章 触觉351

29.1 机械开关351

29.2 开关抖动352

29.3 光学传感器355

29.4 机械压力传感器356

29.5 压电接触传感器实验359

29.6 其他类触觉传感器361

29.7 相关链接362

第30章 目标探测363

30.1 设计综述363

30.2 非接触近距离目标探测365

30.3 接触探测378

30.4 软接触和柔性碰撞探测382

30.5 相关链接390

第31章 声音输入与输出391

31.1 盒式录音机的声音输出391

31.2 电子式录音的声音输出392

31.3 报警器和报警音395

31.4 声音控制396

31.5 音频放大器397

31.6 语音识别397

31.7 语音合成398

31.8 声音输入传感器398

31.9 相关链接402

第32章 机器人视觉403

32.1 简单的视觉传感器403

32.2 “单元件的独眼巨人”404

32.3 多元件光传感器405

32.4 光敏传感器和透镜、滤光器的搭配使用408

32.5 视频视觉系统介绍410

32.6 激光视觉412

32.7 其他传感探测系统413

32.8 相关链接415

第33章 导航416

33.1 射门游戏416

33.2 跟随预定轨迹：直线跟踪417

33.3 墙壁跟踪422

33.4 测程法：推测航行技术425

33.5 罗盘定位427

33.6 超声波距离测量428

33.7 路标定位431

33.8 其他位置参考系统研究434

33.9 相关链接436

第34章 火灾探测系统437

34.1 火焰探测437

34.2 使用焦热电传感器探测火焰438

34.3 烟气探测439

34.4 热探测441

34.5 灭火装置443

34.6 相关链接444

第35章 重力传感器和倾斜传感器实验445

35.1 测量倾斜的传感器445

35.2 用加速度计测量倾斜角446

35.3 制作机器人用的双轴加速度计传感器448

35.4 购买加速度计451

35.5 相关链接452

第36章 保证家用机器人的安全运行453

36.1 环境感知：保护家具及机器人453

36.2 运动规划算法454

36.3 机器人通信456

36.4 相关链接457

第7篇 机器人制作的进一步思考第37章 机器人任务、操作及行为461

37.1 “我的机器人做些什么”：设计方法461

37.2 现实与科幻463

37.3 了解及应用机器人行为463

37.4 多机器人协作466

37.5 包容体系结构的功能467

37.6 相关链接467

第38章 合并各组成模块468

38.1 基本的程序结构468

38.2 分配资源469

38.3 通过硬件引发程序的执行469

38.4 面向任务的机器人控制470

38.5 相关链接472

第39章 故障分析473

39.1 故障种类473

39.2 处理问题的过程474

39.3 相关链接479

第40章 机器人竞赛480

40.1 选择比赛地点480

40.2 比赛项目482

40.3 比赛宣传483

40.4 相关链接484

附录A 补充读物485

附录B 机器人制作原料来源491

附录C 互联网上机器人资料499