機器人工程師成長三部曲之一--機器人設計與制作入門
定 價：68 元
叢書名：機器人工程師成長三部曲之一
- 作者：明子成，李茗妍 著
- 出版時間：2020/10/1
- ISBN：9787122359193
- 出 版 社：化學工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP242
- 頁碼：219
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
本書基于項目化的學做方式，將一個個獨立功能單元設計成學習項目，帶領讀者完成機器人設計與制作的入門學習。
主要內容包括：如何制作“飛毛腿”機器人、構建機器人開發(fā)平臺、機器人如何用燈光表達信息、機器人如何用聲音傳情達意、機器人如何實現(xiàn)移動、機器人如何感知環(huán)境、為機器人造型、機器人需要怎樣的電源系統(tǒng)、桌面助理機器人的設計、自主移動機器人的設計。
每個項目均是作者親自設計制作完成，過程有效，數(shù)據(jù)可靠。
書中配有二維碼，掃碼即可觀看視頻講解。
本書可為想學習機器人設計與制作相關知識的入門級讀者、初級機器人工程師提供幫助，也可供大學院校相關專業(yè)師生學習參考。
1.摒棄枯燥的術語和原理，基于項目化的學做方式，在做前知道要做什么，有什么用，激發(fā)讀者探索的興趣。
2.本書將一個個獨立功能單元設計成獨立訓練學習項目，讓初學者不用耗費太多精力和面臨過多困難就可以完成，可以看到自己的階段性成果，在每個階段都可以獲得滿足感和成就感，容易堅持。
3.書中每個項目均是作者親自設計制作完成并驗證，過程有效，數(shù)據(jù)可靠。
制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。國務院于2015年5月印發(fā)了部署全面推進實施制造強國的戰(zhàn)略文件“中國制造2025”，為我國制造業(yè)未來的發(fā)展設計了頂層規(guī)劃和路線圖，推動我國向制造強國行列前進。隨著“中國制造2025”綱要的頒布實施，機器人行業(yè)迎來了大發(fā)展的良好機遇，市場和社會對機器人設計師和機器人工程師的需求正在隨著機器人的快速普及應用而變得越來越旺盛。
同時，隨著信息技術的發(fā)展、知識社會的來臨，傳統(tǒng)的以技術發(fā)展為導向、以科研人員為主體、以實驗室為載體的創(chuàng)新1.0模式，正在向以用戶為中心、以社會實踐為舞臺、以共同創(chuàng)新和開放創(chuàng)新為特點的創(chuàng)新2.0模式轉變，也就是我們常說的創(chuàng)客。在機器人領域，做機器人創(chuàng)客，是很多人的夢想，但常常被設計制作機器人所需的機械、電子、計算機、工程和藝術設計等各方面的知識與技能的高門檻要求擋駕。
筆者經(jīng)過十多年的機器人教育創(chuàng)新實踐，探索和總結出了一套適合不同認知和技能段人群的機器人設計與制作課程，為機器人愛好者和致力于成為機器人工程師和機器人設計師的讀者提供了一個新的進階渠道。在此基礎上，筆者結合近年來指導大學生參加機器人競賽的經(jīng)驗，開發(fā)出了一套適合零起點讀者的、從新手到高手甚至專家的，循序漸進的、學做教學模式的“機器人工程師成長三部曲”系列圖書。
“機器人工程師成長三部曲”圖書的特點如下。
1.摒棄枯燥的術語和原理，基于項目化的學做方式，在做前知道要做什么，有什么用，激發(fā)讀者探索的興趣。
2.項目過程詳細，一步步帶著讀者做，并及時提醒可能面臨的危險，讓讀者在行進中接受挑戰(zhàn)和磨練，但又確保不會因為無知或失誤導致難以挽回的損失和危險。
3.三本書既可組成體系，從易到難，幫助讀者完成從新手到高手的進階過程；又可以自成一體，每本書學完后，都能獲得一定的階段性成果。
4.書中每個項目均是作者親自設計制作完成并驗證的，過程有效，數(shù)據(jù)可靠。
本書是“機器人工程師成長三部曲”的第一部，著重于機器人設計與制作的入門級知識。對于相關知識和經(jīng)驗不足的入門級讀者而言，模仿是首選的入門策略。機器人很復雜，但分成一個個獨立單元就變得簡單易實現(xiàn)了。本書將一個個獨立功能單元設計成獨立訓練學習項目，讓初學者不用耗費太多精力和面臨過多困難就可以完成，可以看到自己的階段性成果，在每個階段都可以獲得滿足感和成就感，容易堅持。
本書由明子成、李茗妍編著。在編寫過程中，得到了學校領導、同事及各位專家、朋友的大力支持與幫助，在此一并表示衷心的感謝！
由于編者水平所限，書中不足之處在所難免，敬請廣大專家與讀者批評指正。
編著者
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本章小結與思考7第2章 構建機器人開發(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用程序實現(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計283.3.3呼吸燈的程序設計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電路部分設計634.2.3程序設計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生的664.3.2將簡譜的內容轉換成程序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)有項目基礎上迭代開發(fā)744.4.2修改程序代碼754.5本章小結與思考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動815.2控制舵機精確轉動845.2.1舵機的驅動855.2.2通過程序控制舵機轉到指定位置865.2.3控制舵機來回掃描885.3控制步進電機轉動895.3.1步進電機的驅動895.3.2通過程序控制步進電機905.4本章小結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設計3D模型1497.2.2用SketchUp設計3D造型1507.3用SketchUp繪制一個方盒1537.3.1方形盒的設計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為機器人設計供電系統(tǒng)1738.5.1機器人總電源的設計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機器人驅動模塊的供電1748.6本章小結174第9章 桌面助理機器人的設計1759.1總體設計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1769.2桌面助理照明機器人的設計1789.2.1硬件設計1789.2.2程序設計1799.2.3結構設計1809.3自適應調光機器人的設計1819.3.1硬件設計1829.3.2軟件設計1839.3.3結構設計1859.4具有警示功能的自主照明助理機器人設計1859.4.1硬件設計1859.4.2軟件設計1879.4.3結構設計1899.4.4項目運行與調試1899.5人類活動助手機器人的設計1899.5.1硬件設計1899.5.2軟件設計1909.5.3結構設計與調試1929.6人類習慣感知機器人的設計1929.6.1硬件設計1929.6.2軟件設計1939.6.3結構設計1969.7本章小結198第10章 自主移動機器人的設計19910.1總體設計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機器人小車的結構設計20110.2.2硬件設計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計20610.3.1自主避障機器人的硬件設計20610.3.2自主避障機器人程序設計20710.3.3自主避障機器人的結構設計和調試21010.4自主巡線機器人設計21110.4.1自主巡線機器人的硬件設計21110.4.2自主巡線機器人的程序設計21210.4.3結構設計需要考慮的因素21410.5安防巡邏機器人設計21410.5.1安防巡邏機器人的硬件與結構設計21410.5.2安防巡邏機器人的程序設計21510.6智能巡線機器人設計21610.6.1智能巡線機器人的硬件設計21610.6.2智能巡線機器人的軟件設計21710.7本章小結219
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