智能机器人制作进阶

　　欢迎来到机器人技术的精彩世界！这是一本通俗易懂的机器人技术实践参考书。本书以实例形式详细介绍了当今流行的机器人设计、选材和制作方法，意在让读者以很快的速度掌握制作小型智能机器人所需的知识和技能，提高制作水平。本书收录的22个精彩实例涵盖了模拟机器人、神经网络机器人、数字机器人、机器人衍生项目4个门类，内容包括机器人的工作原理、设计思路和具体实现方法，可以循序渐进地助你从入门者进阶为高手。不满足于制作简单电路和机械结构的朋友，快来跟随本书的脚步挑战一下自己吧！你会获得知识与乐趣的双重收获。 本书可作为学生开展第 二课堂或兴趣爱好的参考指南，也可供业余机器人爱好者及模型爱好者阅读和参考。

　　臧海波是《无线电》杂志金 牌作者，在机器人制作、音响DIY领域有较强功底和一定影响力，著有《仿生机器人制作入门》、《机器人制作从入门到精通》，翻译有《小型智能机器人制作全攻略（第4版）》、《爱上制作》等书。

第1章　模拟机器人 …………………………………………………… 001
1．1　高熵系统与寻光机器人 ………………………………………………………… 002
1．1．1 寻光机器人机械部分的制作 ………………………………………………………… 002
1．1．2 寻光机器人电子部分的制作 ………………………………………………………… 004
1．1．3 高熵系统 ……………………………………………………………………………… 006
1．1．4　结论 …………………………………………………………………………………… 007
1．2 2D光电跟踪头 …………………………………………………………………… 008
1．2．1 2D光电跟踪头的构造 ………………………………………………………………… 009
1．2．2 制作过程 ……………………………………………………………………………… 010
1．2．3 调试与思考 …………………………………………………………………………… 012
1．2．4 换个玩法 ……………………………………………………………………………… 014
第2章　神经网络机器人 ……………………………………………… 015
2．1　3D光电跟踪头 …………………………………………………………………… 016
2．1．1 材料的选择 …………………………………………………………………………… 017
2．1．2 机械结构的制作过程 ………………………………………………………………… 019
2．1．3 电子部分的制作过程 ………………………………………………………………… 021
2．1．4 效果 …………………………………………………………………………………… 024
2．2 机器蚂蚁 ………………………………………………………………………… 025
2．2．1　制作机器蚂蚁 ………………………………………………………………………… 025
2．2．2　测试版蚂蚁的制作 …………………………………………………………………… 028
2．2．3　经典的BEAMant 6．0机器蚂蚁的制作 ……………………………………………… 030
2．2．4　机器蚂蚁的运行效果 ………………………………………………………………… 033
2．2．5　借助游戏模拟神经网络 ……………………………………………………………… 034
2．3 CPG小实验 ……………………………………………………………………… 035
2．3．1　关于CPG ……………………………………………………………………………… 035
2．3．2　CPG步态 ……………………………………………………………………………… 036
2．3．3 4 足机器人的制作 ……………………………………………………………………… 039
2．3．4　加入意识 ……………………………………………………………………………… 041
2．3．5　结论 …………………………………………………………………………………… 043
第3章　数字机器人 …………………………………………………… 044
3．1 基于Arduino 的机器龟 …………………………………………………………… 045
3．1．1 机器龟的结构部分 …………………………………………………………………… 045
3．1．2　用光驱外壳或飞盘制作机器人底盘 ………………………………………………… 048
3．1．3 机器龟的电子部分 …………………………………………………………………… 050
3．1．4　为机器龟编程 ………………………………………………………………………… 053
3．1．5　自制Arduino 控制器 …………………………………………………………………… 054
3．2 打造人工小环境 ………………………………………………………………… 057
3．2．1　制作过程 ……………………………………………………………………………… 058
3．2．2　智能温室控制器的使用方法 ………………………………………………………… 063
3．3 9自由度机器乌龟 ………………………………………………………………… 067
3．3．1 所需的工具和材料 …………………………………………………………………… 068
3．3．2　设计机器乌龟的结构件 ……………………………………………………………… 069
3．3．3　加工机器乌龟的结构件 ……………………………………………………………… 072
3．3．4　机器乌龟整体结构的组装 …………………………………………………………… 074
3．3．5　机器乌龟的电子部分 ………………………………………………………………… 078
3．3．6 最后的总装 …………………………………………………………………………… 080
3．4 机器手指 ………………………………………………………………………… 081
3．4．1 机器手指的设计 ……………………………………………………………………… 082
3．4．2 装配 …………………………………………………………………………………… 084
3．4．3 结论 …………………………………………………………………………………… 086
3．5 6足机器人 ………………………………………………………………………… 087
3．5．1 6 足机器人的构成 ……………………………………………………………………… 088
3．5．2　装配过程 ……………………………………………………………………………… 090
3．5．3　夹持器的安装 ………………………………………………………………………… 101
3．5．4　手工制作机器人骨架 ………………………………………………………………… 105
3．6 传感器、舵机、Arduino 和机器狗 ……………………………………………… 108
3．6．1 10 自由度机器狗 ……………………………………………………………………… 108
3．6．2 程序让机器狗活起来 ………………………………………………………………… 114
3．6．3 一些随机想法 ………………………………………………………………………… 115
3．7 数控焰火——“火神” …………………………………………………………… 116
3．7．1　“火神”的构思 ………………………………………………………………………… 116
3．7．2　机器手的制作 ………………………………………………………………………… 117
3．7．3　点火装置的制作 ……………………………………………………………………… 125
3．7．4 加工底盘 ……………………………………………………………………………… 126
3．7．5　总装 …………………………………………………………………………………… 127
3．7．6 “火神”的效果 ………………………………………………………………………… 129
3．7．7 结论 …………………………………………………………………………………… 131
3．8 模块化智能小车制作全攻略 …………………………………………………… 132
3．8．1　成品模块 ……………………………………………………………………………… 132
3．8．2　小车 …………………………………………………………………………………… 134
3．8．3　传感器 ………………………………………………………………………………… 135
3．8．4　主控板 ………………………………………………………………………………… 137
3．8．5　电机驱动 ……………………………………………………………………………… 138
3．8．6　系统总装 ……………………………………………………………………………… 139
3．8．7　程序模块 ……………………………………………………………………………… 142
3．8．8　显示模块 ……………………………………………………………………………… 148
3．8．9　自制模块 ……………………………………………………………………………… 150
3．9 简单好玩的入门级双足机器人 ………………………………………………… 154
3．9．1 机器人的结构设计 …………………………………………………………………… 155
3．9．2 结构部分的制作 ……………………………………………………………………… 156
3．9．3 电子部分的制作 ……………………………………………………………………… 157
3．9．4 程序部分 ……………………………………………………………………………… 160
3．10 用步进电机打造一辆绘图小车 ………………………………………………… 161
3．10．1 42 步进电机 …………………………………………………………………………… 161
3．10．2 A4988驱动模块 ……………………………………………………………………… 163
3．10．3 制作小车 ……………………………………………………………………………… 166
3．10．4 电子部分 ……………………………………………………………………………… 167
3．10．5 绘图小车 ……………………………………………………………………………… 168
3．11 Arduino+Processing 制作极客风格绘图机 …………………………………… 172
3．11．1 硬件 …………………………………………………………………………………… 172
3．11．2 软件 …………………………………………………………………………………… 174
3．11．3 测试 …………………………………………………………………………………… 177
3．11．4 优化 …………………………………………………………………………………… 178
3．11．5 硬件升级 ……………………………………………………………………………… 181
3．11．6 软件优化 ……………………………………………………………………………… 182
3．11．7 舵机的选择 …………………………………………………………………………… 186
3．11．8 TSP艺术 ……………………………………………………………………………… 187
3．12 自制数控式多米诺骨牌码放机 ………………………………………………… 190
3．12．1 设计思路 ……………………………………………………………………………… 190
3．12．2 制作码牌机 …………………………………………………………………………… 192
3．12．3 控制程序 ……………………………………………………………………………… 194
3．12．4 问题和改进思路 ……………………………………………………………………… 200
3．13 画蛋机 …………………………………………………………………………… 203
3．13．1 Sphere Bot …………………………………………………………………………… 203
3．13．2 画蛋机的电子部分 …………………………………………………………………… 204
3．13．3 创客应该怎么选购工具 ……………………………………………………………… 206
3．13．4 画蛋机的结构部分 …………………………………………………………………… 208
第4章　机器人衍生项目 ……………………………………………… 211
4．1 自制简易数字式电子计算机 …………………………………………………… 212
4．1．1 运算器的设计 ………………………………………………………………………… 212
4．1．2　寄存器的设计 ………………………………………………………………………… 218
4．1．3　数据总线与输入/ 输出端的设计 ……………………………………………………… 218
4．1．4　简易计算机的使用方法 ……………………………………………………………… 221
4．1．5　由继电器构成的机电式加法机 ……………………………………………………… 222
4．2 自制简易小台钻 ………………………………………………………………… 224
4．2．1 结构设计 ……………………………………………………………………………… 225
4．2．2 工具和材料准备 ……………………………………………………………………… 225
4．2．3 机械结构的制作 ……………………………………………………………………… 226
4．2．4 电路部分的制作 ……………………………………………………………………… 228
4．2．5 使用效果 ……………………………………………………………………………… 230
4．2．6 后记 …………………………………………………………………………………… 231
4．3 把玩时间——自制机电一体时钟 ……………………………………………… 233
4．3．1 设计思路 ……………………………………………………………………………… 234
4．3．2 制作结构部分 ………………………………………………………………………… 235
4．3．3 制作电子部分 ………………………………………………………………………… 237
4．3．4 运行效果 ……………………………………………………………………………… 240
4．4 自制一台简单、实用的密码机 ………………………………………………… 241
4．4．1 单码加密法 …………………………………………………………………………… 241
4．4．2 设计密码机 …………………………………………………………………………… 244
4．4．3 制作密码机 …………………………………………………………………………… 245
4．4．4 总结 …………………………………………………………………………………… 248