機(jī)器人工程師成長三部曲之一：機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作入門

第1章 如何制作“飛毛腿”機(jī)器人11.1從神壇走出的機(jī)器人11.2如何制作飛毛腿機(jī)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(xiàng)31.2.4問題與解決41.2.5項(xiàng)目小結(jié)41.2.6思考41.3什么是機(jī)器人51.4本書中要介紹的機(jī)器人61.5本章小結(jié)與思考7第2章 構(gòu)建機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)82.1機(jī)器人的主控制器82.2配置機(jī)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(diǎn)亮LED112.4Fritzing（電路搭建工具）142.5本章小結(jié)與思考14第3章 機(jī)器人如何用燈光表達(dá)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(shí)現(xiàn)模塊化開發(fā)193.1.3問題與思考223.2讓機(jī)器人以燈光的形式發(fā)送“SOS”求救信號(hào)233.2.1求救信號(hào)簡(jiǎn)介233.2.2用燈光發(fā)送“SOS”信號(hào)233.3讓機(jī)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(jì)283.3.3呼吸燈的程序設(shè)計(jì)313.4機(jī)器人如何進(jìn)行文字符號(hào)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(dòng)顯示353.5用8×8點(diǎn)陣LED顯示更復(fù)雜的圖形403.5.18×8點(diǎn)陣LED顯示屏簡(jiǎn)介403.5.2用8×8點(diǎn)陣LED顯示屏顯示“I Love U”413.6用LCD顯示屏滾動(dòng)顯示一段文字503.6.1LCD1602簡(jiǎn)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(jī)器人如何用聲音傳情達(dá)意594.1聲音和發(fā)聲裝置594.1.1機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)634.2.3程序設(shè)計(jì)634.2.4運(yùn)行與觀察思考654.3如何讓機(jī)器人演奏音樂664.3.1計(jì)算機(jī)中的音樂是怎么產(chǎn)生的664.3.2將簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)燈光隨著音樂節(jié)拍變幻744.4.1在現(xiàn)有項(xiàng)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(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)移動(dòng)785.1用直流電機(jī)控制機(jī)器人移動(dòng)795.1.1直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)795.1.2搭建用Arduino UNO控制電機(jī)的電路805.1.3通過程序控制電機(jī)進(jìn)行各種形式的轉(zhuǎn)動(dòng)815.2控制舵機(jī)精確轉(zhuǎn)動(dòng)845.2.1舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)855.2.2通過程序控制舵機(jī)轉(zhuǎn)到指定位置865.2.3控制舵機(jī)來回掃描885.3控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)895.3.1步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)895.3.2通過程序控制步進(jìn)電機(jī)905.4本章小結(jié)93第6章 機(jī)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(shí)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(cè)距傳感器測(cè)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(cè)溫度1346.4.3感知環(huán)境光1386.4.4感知人的活動(dòng)1406.5機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)自我感知1446.5.1機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)振動(dòng)及傾斜感知1446.5.2機(jī)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(jī)器人造型1487.1輕松造型1487.2為機(jī)器人3D打印造型1497.2.1用Tinkercad設(shè)計(jì)3D模型1497.2.2用SketchUp設(shè)計(jì)3D造型1507.3用SketchUp繪制一個(gè)方盒1537.3.1方形盒的設(shè)計(jì)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(jī)器人需要怎樣的電源系統(tǒng)1688.1機(jī)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(hù)與監(jiān)控1728.5為機(jī)器人設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)1738.5.1機(jī)器人總電源的設(shè)計(jì)1738.5.2機(jī)器人主控制器模塊的供電1738.5.3機(jī)器人傳感器模塊的供電1738.5.4機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊的供電1748.6本章小結(jié)174第9章 桌面助理機(jī)器人的設(shè)計(jì)1759.1總體設(shè)計(jì)1759.1.1機(jī)器人的總體認(rèn)知和功能框圖1769.1.2桌面助理機(jī)器人的任務(wù)1769.2桌面助理照明機(jī)器人的設(shè)計(jì)1789.2.1硬件設(shè)計(jì)1789.2.2程序設(shè)計(jì)1799.2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1809.3自適應(yīng)調(diào)光機(jī)器人的設(shè)計(jì)1819.3.1硬件設(shè)計(jì)1829.3.2軟件設(shè)計(jì)1839.3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1859.4具有警示功能的自主照明助理機(jī)器人設(shè)計(jì)1859.4.1硬件設(shè)計(jì)1859.4.2軟件設(shè)計(jì)1879.4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1899.4.4項(xiàng)目運(yùn)行與調(diào)試1899.5人類活動(dòng)助手機(jī)器人的設(shè)計(jì)1899.5.1硬件設(shè)計(jì)1899.5.2軟件設(shè)計(jì)1909.5.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)試1929.6人類習(xí)慣感知機(jī)器人的設(shè)計(jì)1929.6.1硬件設(shè)計(jì)1929.6.2軟件設(shè)計(jì)1939.6.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1969.7本章小結(jié)198第10章 自主移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)19910.1總體設(shè)計(jì)19910.1.1需求分析19910.1.2規(guī)劃自主移動(dòng)機(jī)器人的開發(fā)過程20010.2制作可按程序運(yùn)行的機(jī)器人小車20110.2.1機(jī)器人小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20110.2.2硬件設(shè)計(jì)20210.2.3通過程序控制機(jī)器人的移動(dòng)20310.3自主避障機(jī)器人的設(shè)計(jì)20610.3.1自主避障機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)20610.3.2自主避障機(jī)器人程序設(shè)計(jì)20710.3.3自主避障機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)試21010.4自主巡線機(jī)器人設(shè)計(jì)21110.4.1自主巡線機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)21110.4.2自主巡線機(jī)器人的程序設(shè)計(jì)21210.4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的因素21410.5安防巡邏機(jī)器人設(shè)計(jì)21410.5.1安防巡邏機(jī)器人的硬件與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21410.5.2安防巡邏機(jī)器人的程序設(shè)計(jì)21510.6智能巡線機(jī)器人設(shè)計(jì)21610.6.1智能巡線機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)21610.6.2智能巡線機(jī)器人的軟件設(shè)計(jì)21710.7本章小結(jié)219