機器人工程師成長三部曲之一：機器人設(shè)計與制作入門

第1章 如何制作“飛毛腿”機器人11.1從神壇走出的機器人11.2如何制作飛毛腿機器人21.2.1制作目標(biāo)21.2.2制作所需材料21.2.3制作步驟及注意事項31.2.4問題與解決41.2.5項目小結(jié)41.2.6思考41.3什么是機器人51.4本書中要介紹的機器人61.5本章小結(jié)與思考7第2章 構(gòu)建機器人開發(fā)平臺82.1機器人的主控制器82.2配置機器人開發(fā)環(huán)境102.2.1PC端Arduino軟件開發(fā)環(huán)境102.2.2Tinkercad在線開發(fā)環(huán)境112.3通過程序點亮LED112.4Fritzing（電路搭建工具）142.5本章小結(jié)與思考14第3章 機器人如何用燈光表達信息153.1用燈光顯示心跳的感覺163.1.1用程序?qū)崿F(xiàn)心跳的感覺163.1.2在Arduino IDE中實現(xiàn)模塊化開發(fā)193.1.3問題與思考223.2讓機器人以燈光的形式發(fā)送“SOS”求救信號233.2.1求救信號簡介233.2.2用燈光發(fā)送“SOS”信號233.3讓機器人展示呼吸的樣子263.3.1用PWM控制LED模仿呼吸273.3.2呼吸燈的控制電路設(shè)計283.3.3呼吸燈的程序設(shè)計313.4機器人如何進行文字符號表示333.4.1數(shù)碼管與數(shù)碼的表示343.4.2控制LED數(shù)碼管從“0”到“9” 滾動顯示353.5用8×8點陣LED顯示更復(fù)雜的圖形403.5.18×8點陣LED顯示屏簡介403.5.2用8×8點陣LED顯示屏顯示“I Love U”413.6用LCD顯示屏滾動顯示一段文字503.6.1LCD1602簡介503.6.2用LCD顯示“Hello，robot！To a new world！”523.7本章小結(jié)與思考58第4章 機器人如何用聲音傳情達意594.1聲音和發(fā)聲裝置594.1.1機器人常用的發(fā)聲裝置604.1.2蜂鳴器的種類及發(fā)聲方法604.1.3用計算機記錄和合成聲音624.2用程序控制蜂鳴器模仿警笛聲624.2.1如何發(fā)出警笛聲624.2.2電路部分設(shè)計634.2.3程序設(shè)計634.2.4運行與觀察思考654.3如何讓機器人演奏音樂664.3.1計算機中的音樂是怎么產(chǎn)生的664.3.2將簡譜的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成程序684.3.3為樂曲編寫播放程序724.4實現(xiàn)燈光隨著音樂節(jié)拍變幻744.4.1在現(xiàn)有項目基礎(chǔ)上迭代開發(fā)744.4.2修改程序代碼754.5本章小結(jié)與思考76第5章 機器人如何實現(xiàn)移動785.1用直流電機控制機器人移動795.1.1直流電機的驅(qū)動795.1.2搭建用Arduino UNO控制電機的電路805.1.3通過程序控制電機進行各種形式的轉(zhuǎn)動815.2控制舵機精確轉(zhuǎn)動845.2.1舵機的驅(qū)動855.2.2通過程序控制舵機轉(zhuǎn)到指定位置865.2.3控制舵機來回掃描885.3控制步進電機轉(zhuǎn)動895.3.1步進電機的驅(qū)動895.3.2通過程序控制步進電機905.4本章小結(jié)93第6章 機器人如何感知環(huán)境946.1感知觸碰946.1.1用程序監(jiān)控按鈕的狀態(tài)956.1.2實現(xiàn)鍵盤按鍵控制程序1006.1.3用按鍵控制數(shù)字累加顯示1056.2感知物體表面狀態(tài)1086.2.1感知物體表面灰度1096.2.2感知物體表面色彩1136.2.3感知物體表面凹凸1186.3感知物體的距離1216.3.1用超聲波測距傳感器測距1226.3.2用紅外傳感器避障1266.4感知周邊環(huán)境1306.4.1用數(shù)字方法感知環(huán)境溫度1306.4.2用模擬溫度傳感器檢測溫度1346.4.3感知環(huán)境光1386.4.4感知人的活動1406.5機器人如何實現(xiàn)自我感知1446.5.1機器人如何實現(xiàn)振動及傾斜感知1446.5.2機器人自我狀態(tài)的其它感知1476.6本章小結(jié)147第7章 為機器人造型1487.1輕松造型1487.2為機器人3D打印造型1497.2.1用Tinkercad設(shè)計3D模型1497.2.2用SketchUp設(shè)計3D造型1507.3用SketchUp繪制一個方盒1537.3.1方形盒的設(shè)計1537.3.2愛心音樂盒的制作1597.4愛心音樂盒的3D打印1627.4.1從SketchUp中將愛心音樂盒文件導(dǎo)出1627.4.2用切片軟件將stl文件生成切片文件1637.5本章小結(jié)166第8章 機器人需要怎樣的電源系統(tǒng)1688.1機器人的電源系統(tǒng)1688.2鋰電池1708.3穩(wěn)壓模塊1718.4電源保護與監(jiān)控1728.5為機器人設(shè)計供電系統(tǒng)1738.5.1機器人總電源的設(shè)計1738.5.2機器人主控制器模塊的供電1738.5.3機器人傳感器模塊的供電1738.5.4機器人驅(qū)動模塊的供電1748.6本章小結(jié)174第9章 桌面助理機器人的設(shè)計1759.1總體設(shè)計1759.1.1機器人的總體認知和功能框圖1769.1.2桌面助理機器人的任務(wù)1769.2桌面助理照明機器人的設(shè)計1789.2.1硬件設(shè)計1789.2.2程序設(shè)計1799.2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計1809.3自適應(yīng)調(diào)光機器人的設(shè)計1819.3.1硬件設(shè)計1829.3.2軟件設(shè)計1839.3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計1859.4具有警示功能的自主照明助理機器人設(shè)計1859.4.1硬件設(shè)計1859.4.2軟件設(shè)計1879.4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計1899.4.4項目運行與調(diào)試1899.5人類活動助手機器人的設(shè)計1899.5.1硬件設(shè)計1899.5.2軟件設(shè)計1909.5.3結(jié)構(gòu)設(shè)計與調(diào)試1929.6人類習(xí)慣感知機器人的設(shè)計1929.6.1硬件設(shè)計1929.6.2軟件設(shè)計1939.6.3結(jié)構(gòu)設(shè)計1969.7本章小結(jié)198第10章 自主移動機器人的設(shè)計19910.1總體設(shè)計19910.1.1需求分析19910.1.2規(guī)劃自主移動機器人的開發(fā)過程20010.2制作可按程序運行的機器人小車20110.2.1機器人小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計20110.2.2硬件設(shè)計20210.2.3通過程序控制機器人的移動20310.3自主避障機器人的設(shè)計20610.3.1自主避障機器人的硬件設(shè)計20610.3.2自主避障機器人程序設(shè)計20710.3.3自主避障機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計和調(diào)試21010.4自主巡線機器人設(shè)計21110.4.1自主巡線機器人的硬件設(shè)計21110.4.2自主巡線機器人的程序設(shè)計21210.4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的因素21410.5安防巡邏機器人設(shè)計21410.5.1安防巡邏機器人的硬件與結(jié)構(gòu)設(shè)計21410.5.2安防巡邏機器人的程序設(shè)計21510.6智能巡線機器人設(shè)計21610.6.1智能巡線機器人的硬件設(shè)計21610.6.2智能巡線機器人的軟件設(shè)計21710.7本章小結(jié)219