机器人工程师成长三部曲之一：机器人设计与制作入门

　　本书基于项目化的学做方式，将一个个独立功能单元设计成学习项目，带领读者完成机器人设计与制作的入门学习。 主要内容包括：如何制作“飞毛腿”机器人、构建机器人开发平台、机器人如何用灯光表达信息、机器人如何用声音传情达意、机器人如何实现移动、机器人如何感知环境、为机器人造型、机器人需要怎样的电源系统、桌面助理机器人的设计、自主移动机器人的设计。 每个项目均是作者亲自设计制作完成，过程有效，数据可靠。 书中配有二维码，扫码即可观看视频讲解。 本书可为想学习机器人设计与制作相关知识的入门级读者、初级机器人工程师提供帮助，也可供大学院校相关专业师生学习参考。

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第1章 如何制作“飞毛腿”机器人11.1从神坛走出的机器人11.2如何制作飞毛腿机器人21.2.1制作目标21.2.2制作所需材料21.2.3制作步骤及注意事项31.2.4问题与解决41.2.5项目小结41.2.6思考41.3什么是机器人51.4本书中要介绍的机器人61.5本章小结与思考7第2章 构建机器人开发平台82.1机器人的主控制器82.2配置机器人开发环境102.2.1PC端Arduino软件开发环境102.2.2Tinkercad在线开发环境112.3通过程序点亮LED112.4Fritzing（电路搭建工具）142.5本章小结与思考14第3章 机器人如何用灯光表达信息153.1用灯光显示心跳的感觉163.1.1用程序实现心跳的感觉163.1.2在Arduino IDE中实现模块化开发193.1.3问题与思考223.2让机器人以灯光的形式发送“SOS”求救信号233.2.1求救信号简介233.2.2用灯光发送“SOS”信号233.3让机器人展示呼吸的样子263.3.1用PWM控制LED模仿呼吸273.3.2呼吸灯的控制电路设计283.3.3呼吸灯的程序设计313.4机器人如何进行文字符号表示333.4.1数码管与数码的表示343.4.2控制LED数码管从“0”到“9” 滚动显示353.5用8×8点阵LED显示更复杂的图形403.5.18×8点阵LED显示屏简介403.5.2用8×8点阵LED显示屏显示“I Love U”413.6用LCD显示屏滚动显示一段文字503.6.1LCD1602简介503.6.2用LCD显示“Hello，robot！To a new world！”523.7本章小结与思考58第4章 机器人如何用声音传情达意594.1声音和发声装置594.1.1机器人常用的发声装置604.1.2蜂鸣器的种类及发声方法604.1.3用计算机记录和合成声音624.2用程序控制蜂鸣器模仿警笛声624.2.1如何发出警笛声624.2.2电路部分设计634.2.3程序设计634.2.4运行与观察思考654.3如何让机器人演奏音乐664.3.1计算机中的音乐是怎么产生的664.3.2将简谱的内容转换成程序684.3.3为乐曲编写播放程序724.4实现灯光随着音乐节拍变幻744.4.1在现有项目基础上迭代开发744.4.2修改程序代码754.5本章小结与思考76第5章 机器人如何实现移动785.1用直流电机控制机器人移动795.1.1直流电机的驱动795.1.2搭建用Arduino UNO控制电机的电路805.1.3通过程序控制电机进行各种形式的转动815.2控制舵机精确转动845.2.1舵机的驱动855.2.2通过程序控制舵机转到指定位置865.2.3控制舵机来回扫描885.3控制步进电机转动895.3.1步进电机的驱动895.3.2通过程序控制步进电机905.4本章小结93第6章 机器人如何感知环境946.1感知触碰946.1.1用程序监控按钮的状态956.1.2实现键盘按键控制程序1006.1.3用按键控制数字累加显示1056.2感知物体表面状态1086.2.1感知物体表面灰度1096.2.2感知物体表面色彩1136.2.3感知物体表面凹凸1186.3感知物体的距离1216.3.1用超声波测距传感器测距1226.3.2用红外传感器避障1266.4感知周边环境1306.4.1用数字方法感知环境温度1306.4.2用模拟温度传感器检测温度1346.4.3感知环境光1386.4.4感知人的活动1406.5机器人如何实现自我感知1446.5.1机器人如何实现振动及倾斜感知1446.5.2机器人自我状态的其它感知1476.6本章小结147第7章 为机器人造型1487.1轻松造型1487.2为机器人3D打印造型1497.2.1用Tinkercad设计3D模型1497.2.2用SketchUp设计3D造型1507.3用SketchUp绘制一个方盒1537.3.1方形盒的设计1537.3.2爱心音乐盒的制作1597.4爱心音乐盒的3D打印1627.4.1从SketchUp中将爱心音乐盒文件导出1627.4.2用切片软件将stl文件生成切片文件1637.5本章小结166第8章 机器人需要怎样的电源系统1688.1机器人的电源系统1688.2锂电池1708.3稳压模块1718.4电源保护与监控1728.5为机器人设计供电系统1738.5.1机器人总电源的设计1738.5.2机器人主控制器模块的供电1738.5.3机器人传感器模块的供电1738.5.4机器人驱动模块的供电1748.6本章小结174第9章 桌面助理机器人的设计1759.1总体设计1759.1.1机器人的总体认知和功能框图1769.1.2桌面助理机器人的任务1769.2桌面助理照明机器人的设计1789.2.1硬件设计1789.2.2程序设计1799.2.3结构设计1809.3自适应调光机器人的设计1819.3.1硬件设计1829.3.2软件设计1839.3.3结构设计1859.4具有警示功能的自主照明助理机器人设计1859.4.1硬件设计1859.4.2软件设计1879.4.3结构设计1899.4.4项目运行与调试1899.5人类活动助手机器人的设计1899.5.1硬件设计1899.5.2软件设计1909.5.3结构设计与调试1929.6人类习惯感知机器人的设计1929.6.1硬件设计1929.6.2软件设计1939.6.3结构设计1969.7本章小结198第10章 自主移动机器人的设计19910.1总体设计19910.1.1需求分析19910.1.2规划自主移动机器人的开发过程20010.2制作可按程序运行的机器人小车20110.2.1机器人小车的结构设计20110.2.2硬件设计20210.2.3通过程序控制机器人的移动20310.3自主避障机器人的设计20610.3.1自主避障机器人的硬件设计20610.3.2自主避障机器人程序设计20710.3.3自主避障机器人的结构设计和调试21010.4自主巡线机器人设计21110.4.1自主巡线机器人的硬件设计21110.4.2自主巡线机器人的程序设计21210.4.3结构设计需要考虑的因素21410.5安防巡逻机器人设计21410.5.1安防巡逻机器人的硬件与结构设计21410.5.2安防巡逻机器人的程序设计21510.6智能巡线机器人设计21610.6.1智能巡线机器人的硬件设计21610.6.2智能巡线机器人的软件设计21710.7本章小结219