機(jī)器人構(gòu)建實(shí)戰(zhàn)

第1篇　基礎(chǔ)知識
第1章　緒論　3
1．1　機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展　3
1．1．1　古代機(jī)器人技術(shù)的萌芽　4
1．1．2　近代機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展　5
1．1．3　現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展　5
1．2　機(jī)器人的定義　6
1．3　機(jī)器人系統(tǒng)的組成　6
1．3．1　控制部分　7
1．3．2　感知部分　8
1．3．3　執(zhí)行部分　8
1．4　典型機(jī)器人　9
1．4．1　工業(yè)機(jī)器人　9
1．4．2　智能汽車　11
1．4．3　仿人機(jī)器人　12
1．4．4　仿生機(jī)器人　13
1．4．5　軍事機(jī)器人　14
1．4．6　空間探測器　15
1．4．7　深海探測器　18
1．5　機(jī)器人組織及競賽　20
1．5．1　RoboCup　20
1．5．2　FIRA組織及其競賽　22
1．5．3　亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽　23
1．5．4　飛思卡爾杯智能車競賽　24
第2章　CDS5516數(shù)字舵機(jī)調(diào)試與參數(shù)設(shè)置　26
2．1　舵機(jī)的基礎(chǔ)知識　26
2．1．1　舵機(jī)及其工作原理　26
2．1．2　舵機(jī)的主要參數(shù)　28
2．1．3　數(shù)字舵機(jī)　28
2．1．4　博創(chuàng)CDS5516數(shù)字舵機(jī)　29
2．2　利用舵機(jī)專用測試軟件測試舵機(jī)及進(jìn)行參數(shù)設(shè)置　29
2．2．1　UP-Debugger多功能調(diào)試器的驅(qū)動安裝　30
2．2．2　UP-Debugger多功能調(diào)試器的連接　32
2．2．3　利用Robot Servo Terminal檢測舵機(jī)及ID修改　33
2．2．4　舵機(jī)的完整測試過程　38
第3章　圖形化軟件的使用　39
3．1　LUBY控制器簡介　39
3．1．1　LUBY控制器的特點(diǎn)　39
3．1．2　LUBY控制器接口　40
3．2　工程新建、保存、打開與關(guān)閉　41
3．2．1　新建工程　42
3．2．2　保存、打開與關(guān)閉工程　42
3．3　圖形化編程界面說明　43
3．4　本節(jié)所使用控件的說明　44
3．5　圖形化編程　45
3．6　程序編譯與下載　46
3．7　利用代碼窗口進(jìn)行程序編輯　46
3．8　利用MDK-ARM進(jìn)行程序編輯　47
第2篇　避障機(jī)器人
第4章　避障機(jī)器人項(xiàng)目說明　53
4．1　項(xiàng)目來源　53
4．2　項(xiàng)目要求　54
4．3　項(xiàng)目分析與任務(wù)分解　54
4．3．1　項(xiàng)目流程與功能分析　55
4．3．2　技術(shù)提取與任務(wù)分解　55
第5章　輪式機(jī)器人直線運(yùn)動控制　57
5．1　基礎(chǔ)知識　57
5．1．1　電源　57
5．1．2　微型直流電機(jī)　58
5．2　四輪驅(qū)動機(jī)器人的搭建　58
5．3　Mservo舵機(jī)控件的使用　62
5．4　圖形化程序設(shè)計(jì)　63
5．4．1　程序編寫前的準(zhǔn)備　64
5．4．2　圖形化程序的編寫　64
5．5　C語言程序設(shè)計(jì)　65
5．6　運(yùn)行及調(diào)試　67
第6章　輪式機(jī)器人運(yùn)動軌跡控制　70
6．1　軌跡運(yùn)動的原理及計(jì)算　70
6．1．1　直線運(yùn)動　71
6．1．2　曲線運(yùn)動　72
6．1．3　左右轉(zhuǎn)向與原地轉(zhuǎn)向　73
6．2　四輪驅(qū)動機(jī)器人的搭建　73
6．3　Var變量定義控件的使用　74
6．4　圖形化程序設(shè)計(jì)　75
6．5　C語言程序設(shè)計(jì)　76
6．6　運(yùn)行及調(diào)試　78
第7章　簡易掃描跟蹤平臺　79
7．1　光電傳感器　79
7．2　光電傳感器的使用　80
7．2．1　光電傳感器的感應(yīng)距離與連接　80
7．2．2　光電傳感器的調(diào)試　81
7．3　簡易掃描跟蹤平臺的搭建　81
7．4　關(guān)系與邏輯運(yùn)算符及其表達(dá)式　83
7．5　控件的使用　84
7．5．1　IOinput數(shù)字輸入控件的使用　84
7．5．2　IF選擇控件組的使用　85
7．5．3　While循環(huán)控件組的使用　86
7．6　圖形化程序設(shè)計(jì)　87
7．6．1　IF選擇控件的簡單應(yīng)用　87
7．6．2　本章圖形化程序的設(shè)計(jì)　88
7．7　C語言程序設(shè)計(jì)　90
第8章　避障機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作　92
8．1　示例項(xiàng)目說明　92
8．2　避障機(jī)器人的搭建　92
8．3　避障原理　92
8．4　圖形化程序設(shè)計(jì)　95
8．5　C語言程序設(shè)計(jì)　98
第3篇　除障機(jī)器人
第9章　除障機(jī)器人項(xiàng)目說明　103
9．1　項(xiàng)目來源　103
9．2　項(xiàng)目要求　104
9．3　項(xiàng)目分析與任務(wù)分解　104
9．3．1　項(xiàng)目流程與功能分析　105
9．3．2　技術(shù)提取與任務(wù)分解　105
第10章　多關(guān)節(jié)機(jī)械手的運(yùn)動控制　107
10．1　工業(yè)機(jī)器人常用坐標(biāo)系　107
10．2　多關(guān)節(jié)機(jī)械手的搭建　108
10．3　運(yùn)行流程及目標(biāo)點(diǎn)點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取　110
10．4　機(jī)械手目標(biāo)點(diǎn)位置的獲取　111
10．5　多關(guān)節(jié)機(jī)械手的圖形化程序設(shè)計(jì)　111
10．6　C語言程序設(shè)計(jì)　112
第11章　基于紅外測距的跟隨小車　114
11．1　紅外測距傳感器測距原理　114
11．2　模擬傳感器與AnoInput模擬輸入控件的使用　115
11．2．1　模擬傳感器的采集與量化　115
11．2．2　模擬傳感器的連接與控件設(shè)置　116
11．3　簡易掃描跟蹤平臺的搭建　116
11．4　圖形化程序設(shè)計(jì)　117
11．5　C語言程序設(shè)計(jì)　118
第12章　簡易雷達(dá)掃描平臺　120
12．1　簡單雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的搭建　120
12．2　控件的使用　121
12．2．1　舵機(jī)控件的使用（舵機(jī)模式）　121
12．2．2　Calculate運(yùn)算控件的使用　121
12．3　圖形化程序設(shè)計(jì)　123
12．4　C語言程序設(shè)計(jì)　126
第13章　搬運(yùn)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作　129
13．1　搬運(yùn)機(jī)器人的搭建　129
13．2　搬運(yùn)機(jī)器人的工作流程　132
13．3　圖形化程序設(shè)計(jì)　133
13．4　C語言程序設(shè)計(jì)　135
13．5　運(yùn)行流程圖示　136
第14章　除障機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作　139
14．1　示例項(xiàng)目說明　139
14．2　避障機(jī)器人的搭建　139
14．3　除障原理與處理流程　141
14．4　圖形化程序設(shè)計(jì)　142
14．5　C語言程序設(shè)計(jì)　144
14．6　運(yùn)行流程圖示　146
第4篇　全向運(yùn)動機(jī)器人
第15章　基于視覺跟隨的機(jī)器人項(xiàng)目說明　151
15．1　項(xiàng)目來源　151
15．2　項(xiàng)目要求　152
15．3　項(xiàng)目分析與任務(wù)分解　153
15．3．1　項(xiàng)目流程分析　153
15．3．2　項(xiàng)目系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　153
15．3．3　項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)所需的主要技術(shù)　154
15．3．4　任務(wù)分解　154
第16章　三輪全向運(yùn)動平臺搭建及方向控制　156
16．1　全向運(yùn)動及其機(jī)構(gòu)簡介　156
16．2　三輪全向運(yùn)動控制原理　158
16．2．1　平移時(shí)的輪速分析　160
16．2．2　自轉(zhuǎn)時(shí)的輪速分析　161
16．3　全向運(yùn)動平臺搭建　161
16．4　圖形化程序設(shè)計(jì)　162
16．5　C語言程序設(shè)計(jì)　163
第17章　四輪全向運(yùn)動平臺軌跡控制　165
17．1　四輪全向運(yùn)動方向控制原理　165
17．1．1　平移時(shí)的輪速分析　166
17．1．2　自轉(zhuǎn)時(shí)的輪速分析　167
17．2　四輪全向運(yùn)動平臺搭建　168
17．3　圖形化程序設(shè)計(jì)　169
17．4　C語言程序設(shè)計(jì)　169
第18章　Woody的視覺識別使用　171
18．1　計(jì)算機(jī)視覺基礎(chǔ)　171
18．1．1　數(shù)字圖像　172
18．1．2　數(shù)字圖像的分類　172
18．1．3　顏色空間　173
18．1．4　閾值分割　174
18．2　Woody的硬件連接與啟動　175
18．3　Woody控制器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置　176
18．3．1　利用WoodySettings軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)置　176
18．3．2　手動進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)置　177
18．4　圖像捕捉設(shè)置　178
18．5　圖像捕捉與顏色識別測試　180
18．6　顏色閾值設(shè)置原則　182
第19章　基于視覺的目標(biāo)跟隨平臺　183
19．1　基于視覺的目標(biāo)跟隨平臺搭建　183
19．2　視覺相關(guān)控件的使用　184
19．2．1　Wsettings設(shè)置控件　184
19．2．2　Wimage圖像捕捉控件　184
19．3　圖形化程序設(shè)計(jì)　185
19．3．1　控制原理　185
19．3．2　圖形化程序　187
19．4　C語言程序設(shè)計(jì)　189
第20章　簡易視覺云臺及在目標(biāo)定位中的應(yīng)用　192
20．1　視覺云臺簡介　192
20．2　基于視覺的目標(biāo)定位原理　194
20．3　簡易二自由度視覺云臺的搭建　195
20．4　控制原理　195
20．5　圖形化程序設(shè)計(jì)　196
20．6　C語言程序設(shè)計(jì)　198
第21章　全向運(yùn)動機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作　201
21．1　示例項(xiàng)目說明　201
21．2　全向運(yùn)動機(jī)器人的搭建　201
21．3　控制原理　202
21．3．1　控制原理全向機(jī)器人運(yùn)行流程　202
21．3．2　輪速計(jì)算（C語言）　202
21．3．3　輪速計(jì)算（圖形化）　204
21．4　圖形化程序設(shè)計(jì)　204
21．5　C語言程序設(shè)計(jì)　207
第5篇　綜合項(xiàng)目
第22章　四足爬行機(jī)器人　213
22．1　四足爬行機(jī)器人的搭建　213
22．2　控制原理　214
22．3　圖形化程序設(shè)計(jì)　215
22．4　運(yùn)行效果　216
第23章　雙足步行機(jī)器人　217
23．1　雙足機(jī)器人的搭建　218
23．2　控制流程　219
23．3　圖形化程序設(shè)計(jì)　220
23．4　運(yùn)行效果　220
第24章　循跡機(jī)器人　223
24．1　灰度傳感器簡介　223
24．2　尋跡模塊　224
24．3　機(jī)器人跟隨原理　225
24．4　路徑跟隨機(jī)器人的搭建　227
24．5　圖形化程序設(shè)計(jì)　228
第25章　語音控制機(jī)器人　231
25．1　語音控制機(jī)器人的搭建　231
25．2　控制流程　232
25．3　Woody設(shè)置　233
25．3．1　語音識別　233
25．3．2　語音播放　236
25．4　圖形化程序設(shè)計(jì)　237
第26章　出入控制系統(tǒng)　240
26．1　機(jī)器人及門控的搭建　240
26．2　控制流程　242
26．3　條碼或二維碼識別測試　242
26．4　圖形化程序設(shè)計(jì)　243
26．5　運(yùn)行效果　244
第6篇　基于創(chuàng)意之星平臺的實(shí)現(xiàn)
第27章　控制器與NorthStar圖形化軟件　249
27．1　MultiFLEX 2-AVR控制器　249
27．1．1　功能概述　250
27．1．2　外部接口及電氣規(guī)范　250
27．1．3　電池和直流電源　251
27．2　NorthStar工程建立及修改　252
27．2．1　工程的建立　252
27．2．2　工程的修改　254
27．3　NorthStar控件使用說明　254
27．3．1　控件的連接與斷開　254
27．3．2　主要控件的設(shè)置　255
27．3．3　程序編譯和下載　257
27．4　舵機(jī)與傳感器的調(diào)試　257
27．4．1　利用菜單選項(xiàng)對舵機(jī)進(jìn)行測試　257
27．4．2　利用舵機(jī)控件對舵機(jī)進(jìn)行測試　258
27．4．3　利用菜單選項(xiàng)對傳感器進(jìn)行測試　259
27．4．4　利用控件對傳感器進(jìn)行測試　260
27．5　關(guān)于直接C語言開發(fā)　260
第28章　避障機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)　261
28．1　輪式小車直行運(yùn)動控制　261
28．2　輪式機(jī)器人運(yùn)動軌跡控制　262
28．3　簡易掃描跟蹤平臺　264
28．4　避障機(jī)器人　265
第29章　除障機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)　267
29．1　多關(guān)節(jié)機(jī)械手運(yùn)動控制　267
29．2　基于紅外測距的跟隨小車　268
29．3　簡易雷達(dá)掃描平臺　269
29．4　搬運(yùn)機(jī)器人　271
29．5　除障機(jī)器人　272
第30章　其他類型機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)　275
30．1　三輪全向運(yùn)動平臺軌跡控制　275
30．2　四輪全向運(yùn)動平臺軌跡控制　275
30．3　四足爬行機(jī)器人　276
30．4　雙足步行機(jī)器人　277
30．5　循跡機(jī)器人　277