機器人制作（入門篇）

第1章 歡迎機器人發(fā)明家
1.1 4門學科1
1.2 自制機器人剖析2
1.2.1 大腦3
1.2.2 電力單元4
1.2.3 傳感器6
1.2.4 動作及反饋7
1.2.5 其他元件9
1.2.6 機身10
1.3 制作10
1.3.1 循序漸進11
1.3.2 模塊制作11
1.3.3 輕松快樂12
1.3.4 尋求友愛和幫助13
1.4 后續(xù)內容13
第2章 獲得工具和零件的途徑
2.1 訂閱免費信息15
2.2 發(fā)現(xiàn)潛在信息17
2.2.1 解讀欄目的內容17
2.2.2 清點商品目錄的頁數(shù)17
2.2.3 價格比較17
2.3 省錢18
第3章 安全
3.1 從年齡和閱歷中受益20
3.2 遵循使用說明20
3.3 戴上安全護目鏡21
3.4 穿戴其他安全服裝22
3.5 確保足夠的通風23
3.6 正確存放23
3.7 飯前洗手23
3.8 避開危險的化學元素24
3.8.1 鉛24
3.8.2 汞24
3.8.3 鎘26
3.9 觸電26
3.9.1 AC與DC26
3.9.2 使用可充電電池和專業(yè)變壓器26
3.9.3 通過斷路開關和GFCI插座連接27
3.9.4 保留接地引腳29
3.9.5 斷開電源29
3.10 避開危險機器人30
3.11 估計電機大小30
3.12 照明30
3.13 好好休息并且保持頭腦冷靜31
第4章 數(shù)字萬用表
4.1 必備特性33
4.1.1 數(shù)字式33
4.1.2 位數(shù)34
4.1.3 DC電壓34
4.1.4 DC電流34
4.1.5 電阻35
4.1.6 探針或引線35
4.1.7 過載/保險絲保護35
4.2 最好具備的特性36
4.2.1 電容36
4.2.2 二極管36
4.2.3 導通36
4.2.4 頻率37
4.2.5 占空度37
4.2.6 自動改變量程37
4.2.7 自動斷電39
4.2.8 晶體管39
4.2.9 雙顯示39
4.2.10 最大值40
4.2.11 最小值40
4.2.12 支架40
4.3 可選特性41
4.3.1 電感41
4.3.2 RS232/數(shù)據(jù)接口41
4.3.3 示波器42
4.3.4 背景燈42
4.3.5 秒表/單脈沖寬度42
4.3.6 溫度42
4.3.7 聲音42
4.3.8 計數(shù)42
4.3.9 條形圖43
4.3.10 數(shù)據(jù)保持43
4.3.11 數(shù)據(jù)自動保持43
4.3.12 高/低邏輯電路43
4.3.13 存儲器44
4.3.14 相對模式44
4.3.15 偏移量44
4.3.16 極值測試/比較44
4.3.17 機架或橡膠罩44
4.4 AC特性45
4.4.1 AC電壓45
4.4.2 真值RMS46
4.4.3 AC電流46
4.5 獲得彎鉤探針適配器46
4.6 基本的萬用表廣告對比47
4.6.1 了解特惠型數(shù)字萬用表的特性47
4.6.2 了解具備計算機接口的萬用表的特性48
4.6.3 熟悉多功能高精度萬用表的特性50
4.6.4 不同特性商品的價格52
4.7 沒有萬用表寸步難行52
第5章 數(shù)值和單位
5.1 選擇公制53
5.2 簡化1 000的乘冪53
5.2.1 M和m55
5.2.2 希臘字母的替換56
5.3 單位縮寫56
5.4 太小了57
5.4.1 猜測遺漏的單位57
5.4.2 從三位數(shù)字擴展開58
5.4.3 把顏色轉換為數(shù)字58
5.4.4 利用萬用表確定元件值60
5.5 所涉及的基礎內容60
第6章 巡線機器人
6.1 定義路徑狀態(tài)63
6.1.1 表面材料63
6.1.2 路徑照明63
6.1.3 確定線路63
6.1.4 選擇線路標志材料64
6.1.5 彎曲和交叉線路65
6.1.6 總結路徑狀態(tài)67
6.2 選擇機器人尺寸67
6.3 觀察“三明治”68
6.3.1 檢測“三明治”68
6.3.2 “三明治”的機身75
6.4 制作77
第7章 9V電池
7.1 測試電池電壓78
7.1.1 設置萬用表用于電壓測試79
7.1.2 分析測試結果80
7.2 9V電池的特性81
7.3 推薦可選用的9 V電池83
7.3.1 鎳氫電池83
7.3.2 堿性電池83
7.3.3 專用電池84
7.3.4 不推薦使用的電池84
7.4 電池品牌名稱85
7.5 給機器人使用9 V電池86
7.5.1 電池的安裝87
7.6 再接再厲89
第8章 鱷魚夾和測試線
8.1 今晚鱷魚餓了90
8.2 獲得彎鉤線夾91
8.3 測試跳線92
8.3.1 設置萬用表用于導通測試93
8.3.2 斷開連接測試94
8.3.3 短接測試95
8.3.4 鱷魚夾連接（短接）測試96
8.4 查找意外的電氣連接97
8.5 用跳線進行探測98
第9章 電阻
9.1 用電阻限制能量99
9.2 獲得一個電阻分類盒100
9.3 理解尺寸大小和允許誤差101
9.4 裁剪電阻102
9.5 電阻和歐姆104
9.6 電阻的測試104
9.6.1 解釋萬用表上顯示的電阻值105
9.6.2 體驗電阻量程105
9.7 分類和存儲107
9.8 不要受后續(xù)內容的誘惑109
第10章 發(fā)光二極管
10.1 LED的特性110
10.1.1 LED的尺寸110
10.1.2 LED的形狀112
10.1.3 LED鏡頭分類113
10.1.4 LED的觀測角度114
10.1.5 LED的顏色115
10.1.6 LED的亮度116
10.1.7 LED的效率116
10.2 LED的截止117
10.3 識別多色LED118
10.3.1 雙色118
10.3.2 三色或三態(tài)118
10.3.3 全色119
10.4 測試LED120
10.4.1 設置萬用表用于測試二極管120
10.4.2 解讀LED的測試結果121
10.5 多品種采購123
10.6 照亮你的路123
第11章 制作和測試一個電源指示電路
11.1 元件明細列表125
11.2 電路原理圖126
11.3 搭建電源指示電路127
11.3.1 你看到光了嗎？128
11.3.2用電源指示電路做試驗128
11.4 理解每一個元件的作用128
11.5 測量電源指示電路129
11.5.1 測量電路里的電壓129
11.5.2 測試“某一點”的電壓131
11.5.3 測試元件的電壓“降”或元件“兩端”的電壓132
11.5.4 匯總電路電壓133
11.6 測量電流134
11.6.1 計算電池壽命136
11.6.2 不要采用探針插入電流端口測量電壓139
11.7 電路總結139
第12章 無焊接樣機開發(fā)
12.1 需要一個更好的方法141
12.2 無焊接面包板141
12.2.1 用孔連接142
12.2.2 接線柱146
12.2.3 選擇面包板147
12.3 無焊接面包板的導線148
12.3.1 選擇跳線150
12.4 自制跳線152
12.4.1 剝落導線末端的絕緣層153
12.4.2 按給定尺寸截取導線長度154
12.4.3 繞彎導線末端155
12.5 連接158
第13章 搭建無焊接面包板
13.1 考慮電源159
13.1.1 準備9 V電池快速連接器160
13.1.2 把電源連到接線柱161
13.2 選擇一個電源開關162
13.2.1 SPDT163
13.2.2 把電源開關安裝在面包板上163
13.3 連接電源總線164
13.3.1 萬用表和跳線的配合165
13.3.2 連接下總線167
13.3.3 中間斷開168
13.4 安裝電源指示LED168
13.4.1 測試某點的電壓170
13.4.2 修剪導線171
13.5 揭開機器人電源開關的秘密171
13.6 更多準備172
第14章 可變電阻
14.1 電位計173
14.1.1 微調電位計174
14.1.2 擰表盤175
14.1.3 準備多種微調電位計176
14.1.4 測試電位計176
14.2 可調亮度的LED電路178
14.3 亮度平衡電路179
14.4 硫化鎘光敏電阻181
14.4.1 準備多種光敏電阻182
14.4.2 體驗光敏電阻的阻值變化183
14.5 光控電路183
14.6 平衡亮度傳感電路184
14.6.1 成對的亮度傳感器185
14.6.2 匹配光敏電阻185
14.6.3 用于電阻平衡的微調電位計186
14.6.4 限流電阻187
14.6.5 測試點187
14.6.6 用分壓把電阻值變成電壓值190
14.6.7 建立平衡亮度傳感電路190
14.6.8 無法調平亮度傳感電路191
第15章 比較器
15.1 電壓比較器192
15.1.1 檢查LM393193
15.1.2 準備比較器195
15.2 亮度比較電路197
15.2.1 比較原理圖和接線表197
15.2.2 標注元件198
15.2.3 繪制連接和斷開的導線198
15.2.4 理解亮度比較電路198
15.2.5 亮度比較電路的元件列表198
15.2.6 搭建亮度比較電路199
15.3 添加車頭燈202
15.3.1 理解車頭燈電路的兩個LED203
15.3.2 搭建車頭燈電路204
15.3.3 重復串聯(lián)LED的技巧205
15.4 簡單整理一下思路206
第16章 晶體管開關
16.1 定義負電源207
16.1.1 聚焦2907A晶體管208
16.2 用萬用表測試雙極型晶體管210
16.2.1 用帶有晶體管插座的萬用表測量210
16.2.2 用有二極管模式的萬用表測試212
16.3 雙極型晶體管測試電路214
16.3.1 檢查PNP晶體管測試電路的原理圖214
16.3.2 搭建PNP晶體管測試電路215
16.3.3 檢查NPN型晶體管測試電路的原理圖216
16.3.4 搭建NPN晶體管測試電路217
16.4 帶有晶體管的亮度比較電路218
16.4.1 計算晶體管的極限電流218
16.4.2 搭建帶有晶體管的亮度比較電路220
16.5 總結PNP和NPN晶體管220
第17章 DC電機
17.1 DC電機的工作原理223
17.1.1 鐵芯永磁DC電刷電機的內部結構223
17.1.2 鐵芯永磁DC無刷電機的內部結構227
17.1.3 無鐵芯永磁DC有刷電機的內部結構229
17.2 簡單的DC電機電路230
17.2.1 為簡單DC電機電路選擇電機230
17.2.2 選擇簡單DC電機電路的電池231
17.2.3 搭建簡單DC電機電路232
17.3 DC電機的基本特性233
17.3.1 DC電機的轉速特性233
17.3.2 DC電機的轉矩特性237
17.3.3 DC電機的電壓特性239
17.3.4 DC電機的電流特性241
17.3.5 DC電機的效率244
17.3.6 DC電機的聽覺噪聲特性245
17.3.7 DC電機的電子噪聲245
17.3.8 DC電機的質量特性246
17.3.9 DC電機的尺寸特性246
17.3.10 總結DC電機的特性246
17.4 DC齒輪減速電機247
17.4.1 直齒輪減速電機的內部結構248
17.4.2 齒輪齒數(shù)比250
17.4.3 速度轉換成轉矩的缺點252
17.4.4 齒輪減速電機的缺點252
17.4.5 行星和直齒輪減速電機252
17.4.6 選擇齒輪減速電機254
17.5 繼續(xù)前進254
第18章 添加齒輪減速電機
18.1 選擇齒輪減速電機255
18.1.1 準備齒輪減速電機256
18.1.2 檢查齒輪減速電機257
18.2 在亮度比較電路上添加電機259
18.2.1 二極管259
18.2.2 在亮度比較電路上安裝電機261
18.3 完成電路263
第19章 車輪
19.1 車輪結構264
19.2 機器人車輪的特點265
19.2.1 樹脂充氣輪胎265
19.2.2 輪胎外形266
19.2.3 輪胎的寬度267
19.2.4 輪胎胎面設計267
19.2.5 輪胎直徑268
19.2.6 機器人輪胎的選擇271
19.3 為“三明治”機器人選擇車輪272
19.3.1 確定最大或者最小尺寸273
19.3.2 依據(jù)速度來決定最大尺寸275
19.3.3 為“三明治”機器人選擇車輪275
19.3.4 “三明治”車輪的另外一種選擇276
19.4 清洗輪胎278
19.5 讓車輪轉起來吧280
第20章 聯(lián)軸器
20.1 制作管子281
20.1.1 選擇銅管還是鋁管281
20.1.2 確定金屬管的尺寸282
20.2 測量、截取、制管285
20.2.1 確定并標記管子長度285
20.2.2 截取、制管286
20.2.3 打磨并完成切割289
20.2.4 測試切削結果289
20.3 樂高十字輪軸290
20.3.1 選擇樂高十字輪軸的長度290
20.3.2 準備樂高輪軸292
20.4 粘接聯(lián)軸器293
20.4.1 脫膠293
20.4.2 用環(huán)氧樹脂293
20.5 在聯(lián)軸器上鉆個螺紋孔295
20.5.1 鉆孔前先做標記295
20.5.2 鉆臺296
20.5.3 鉆臺用的老虎鉗297
20.5.4 開始鉆孔297
20.5.5 攻絲298
20.5.6 裝上緊固螺絲299
20.6 欣賞一下聯(lián)軸器299
第21章 焊接設備
21.1 焊錫絲302
21.2 助焊劑303
21.3 烙鐵304
21.4 焊接架305
21.5 焊接用海綿306
21.6 “輔助手”工具307
21.7 真空吸焊器308
21.8 典型的焊接流程309
21.9 準備焊接310
第22章 焊接和連線
22.1 連接電機和開關311
22.1.1 連接電機311
22.1.2 把巡線開關連接起來327
22.1.3 連接LED套管電路332
22.1.4 完成工作334
22.2 焊接經驗334
第23章 母板
23.1 巡線電路335
23.1.1 點對點焊接與印刷電路板337
23.1.2 點對點焊接巡線電路338
23.2 測試機器人電路347
23.2.1 低電阻電路的危險347
23.2.2 檢查未焊接的引腳348
23.2.3 檢查所有直連到電源正極的引腳348
23.2.4 測量整個電路的阻抗348
23.2.5 測量電壓降350
23.2.6 重新加熱焊點350
23.3 屏住呼吸351
第24章 車體制作
24.1 著手做機器人車體352
24.1.1 構圖352
24.1.2 構思，然后按照適用元件的限制再修訂353
24.1.3 設計車體353
24.1.4 采用預制平臺355
24.2 改造“三明治”的容器357
24.2.1 鉆電機孔357
24.2.2 裝配電機361
24.2.3 制作電機套管364
24.2.4 安裝電機和套管369
24.2.5 做開關和電池固定支架369
24.2.6 安裝電路板372
24.2.7 為微調電位計鉆孔377
24.2.8 在容器蓋子上切個窗口378
24.2.9 完成接觸378
24.3 準備動起來379
第25章 試運行巡線機器人
25.1 校正并擰緊380
25.1.1 初步測試380
25.1.2 試運行——巡一條直線385
25.1.3 校正常見的問題385
25.1.4 機器人是直線行進的嗎？389
25.2 處女航391
25.2.1 解決轉向問題391
25.3 提高潛在性能392
25.3.1 電池的反接保護393
25.3.2 用電容消除電涌393
25.3.3 改善巡線能力394
25.4 最后的謝幕396
第26章 再次登臺
26.1 機器人組件397
26.1.1 邏輯芯片397
26.1.2 微控制器398
26.1.3 穩(wěn)壓器400
26.1.4 電容402
26.1.5 太陽能403
26.1.6 電阻網(wǎng)絡405
26.1.7 按鈕405
26.1.8 DIP開關406
26.1.9 跳接器和短路塊407
26.1.10 傾斜傳感器408
26.1.11 溫度傳感器409
26.1.12 接觸傳感器409
26.1.13 物體探測和紅外遙控410
26.1.14 距離和目標傳感器411
26.1.15 振蕩器和晶體412
26.1.16 聲音413
26.1.17 繼電器414
26.1.18 添加齒輪415
26.1.19 舵機417
26.1.20 編碼器417
26.1.21 顯示屏418
26.1.22 無線數(shù)據(jù)傳送和控制419
26.2 挑戰(zhàn)每一天420
26.2.1 給室內植物澆水的機器人420
26.2.2 自動堆肥車421
26.2.3 垃圾傾倒器421
26.2.4 擦窗機器人421
26.2.5 屋頂老鼠421
26.2.6 微型掃雪機422
26.2.7 鼻涕蟲碾碎機422
26.2.8 自動街道郵箱422
26.3 競賽422
26.3.1 全世界的相撲機器人423
26.3.2 三人組的大學機器人滅火比賽424
26.3.3 亞特蘭大機器人吸塵器比賽424
26.3.4 西雅圖機器人協(xié)會的機器人聚會424
26.3.5 達拉斯個人機器人小組——Roborama425
26.3.6 伊利諾斯州機器人技術俱樂部425
26.4 廣闊的機器人世界425
第27章 附錄
27.1 魔術般的歐姆定律426
27.1.1 歐姆定律有助于選擇限流電阻427
27.1.2 通過電壓來確定電流427
27.1.3 歐姆定律的關鍵428
27.1.4 歐姆定律最根本的含義428
27.2 在我寫書時偶然損壞的元件428
27.2.1 怎樣安裝9 V電池428
27.2.2 把開關熔斷429
27.2.3 萬用表保險絲爆裂430
27.2.4 第二次犯錯432
27.3 電壓的實際名稱432
27.3.1 地，不是負極電壓432
27.3.2 V的含義432
索引