机器人技术基础与应用实践——基于模块化的机器人创意设计与实现电子书

前言

绪论

0.1 什么是机器人

0.2 机器人的发展历史

0.3 如何设计制作机器人

第1章 初识机器人组件

1.1 机器人零件的特点

1.2 基本零件及其连接

1.2.1 基本零件

1.2.2 辅助零件

1.2.3 构件的基本连接

1.3 设计与装配

1.3.1 常规设计与装配

1.3.2 自主设计与装配

1.4 控制装置及其功能简介

1.4.1 Arduino/Basra主控板

1.4.2 Bigfish扩展板

1.4.3 电路连接方法

1.5 配置编程环境

1.5.1 下载

1.5.2 安装

1.5.3 设置IDE选项参数

1.6 设计之体验：Blink

1.7 进阶实践

1.8 本章小结

第2章 编程基础

2.1 常量、变量与表达式

2.1.1 常量

2.1.2 变量

2.1.3 表达式

2.2 常用运算符

2.2.1 算术运算符

2.2.2 关系运算符和关系表达式

2.2.3 逻辑运算符和逻辑表达式

2.2.4 位操作运算符和使用注意事项

2.2.5 运算符的优先级和结合性

2.3 流程控制的基本结构

2.3.1 顺序结构

2.3.2 选择结构

2.3.3 循环结构

2.4 函数及其调用规则

2.4.1 函数的定义

2.4.2 函数的调用

2.5 复合数据类型

2.5.1 数组

2.5.2 字符数组

2.6 编译预处理

2.6.1 宏定义

2.6.2 文件包含

2.6.3 条件编译

2.7 库函数

2.7.1 常用的库函数及其调用

2.7.2 自定义库函数的编写及调用

2.7.3 关于库函数的几点说明

2.8 进阶实践

2.9 本章小结

第3章 机器人控制系统的构建基础

3.1 控制系统的基本构成

3.2 I/O端口及其应用

3.2.1 数字I/O端口及其应用

3.2.2 模拟输入端口及其应用

3.2.3 模拟输出端口及其应用

3.3 中断

3.3.1 中断的概念

3.3.2 定时器中断及其应用

3.3.3 外部中断函数及其应用

3.4 键盘模块及其应用

3.5 常用显示模块及其应用

3.5.1 LED数码管及其应用

3.5.2 8×8 LED点阵及其应用

3.5.3 OLED有机发光二极管及其应用

3.6 常用执行机构及其应用

3.6.1 舵机及其控制

3.6.2 直流电机及其控制

3.7 进阶实践

3.7.1 主题实践（一）——按键功能模式切换的设计与实践

3.7.2 主题实践（二）——室内光线温度自动测控系统设计

3.8 本章小结

第4章 机器人的机构设计基础

4.1 机构的基本组成及分析

4.2 常用的平面机构

4.2.1 平面四杆机构及其应用实例

4.2.2 齿轮机构及其应用实例

4.2.3 凸轮机构及其应用实例

4.3 个性化的机构设计基础

4.3.1 基于形态学矩阵法的方案设计

4.3.2 计算机辅助设计

4.3.3 常用的设计制造工艺

4.4 进阶实践

4.4.1 主题实践（一）——设计一个LOGO

4.4.2 主题实践（二）——调光台灯的设计与制作

4.5 本章小结

第5章 简单机构的设计与实践

5.1 几种简单机构的设计与实践

5.1.1 机械手爪的设计与实践

5.1.2 自动感应门的设计与实践

5.2 多驱动简单机构的设计与实践

5.2.1 小车底盘的设计与实践

5.2.2 二自由度云台的设计与实践

5.3 进阶实践

5.3.1 主题实践（一）——自动伸缩门的设计与控制

5.3.2 主题实践（二）——智能台灯的设计与控制

5.4 本章小结

第6章 初识复杂系统

6.1 功能拓展——防夹感应门的设计与实践

6.1.1 设计要求

6.1.2 设计思路

6.1.3 动手实践

6.2 机构拓展——三自由度机械臂的设计与实践

6.2.1 设计要求

6.2.2 机构设计与搭建

6.2.3 运动算法与控制实现

6.3 综合拓展——智能搬运小车的设计与实践

6.3.1 设计要求

6.3.2 设计思路

6.4 进阶实践

6.4.1 主题实践（一）——排爆机器人的设计与实践

6.4.2 主题实践（二）——猜拳机器人的设计与实践

6.4.3 主题实践（三）——三自由度机械臂的拓展设计与实践

6.5 本章小结

第7章 机器人产品的原型设计与实践

7.1 概述

7.2 预备知识

7.2.1 步进电机及其驱动控制

7.2.2 SH-ST扩展板

7.2.3 AccelStepper步进电机库函数简介

7.3 Delta机械臂的设计与实践

7.3.1 设计要求

7.3.2 Delta机械臂的结构设计

7.3.3 Delta机械臂的运动算法及控制实现

7.4 直角坐标型机械臂的设计与实践

7.4.1 设计要求

7.4.2 双轴直角坐标型机械臂的结构设计

7.4.3 双轴直角坐标型绘图机械臂的运动算法

7.4.4 双轴直角坐标型绘图机械臂的控制实现

7.5 进阶实践

7.5.1 主题实践（一）——三轴绘图机械臂的设计与实践

7.5.2 主题实践（二）——桁架机械手的设计与实践

7.6 本章小结

第8章 仿生机器人的设计与实践

8.1 知识拓展与储备

8.1.1 SH-SR扩展板

8.1.2 多舵机辅助调试软件Controller

8.1.3 将数据写到flash

8.1.4 MPU6050陀螺仪及其应用

8.2 串联关节型仿生机器人的设计与实践

8.2.1 设计要求

8.2.2 串联四足仿生机器人的结构设计

8.2.3 串联关节型仿生机器人运动算法与控制

8.3 并联关节型仿生机器人的设计与实践

8.3.1 设计要求

8.3.2 并联仿生机器人的结构设计

8.3.3 并联仿生机器人运动算法与控制实现

8.4 多自由度双足机器人的设计与实践

8.4.1 设计要求

8.4.2 双足仿人机器人的结构设计

8.4.3 多自由度双足机器人运动算法

8.4.4 多自由度双足机器人的控制实现

8.5 进阶实践

8.5.1 主题实践（一）——六自由度仿人机器人的拓展设计与实践

8.5.2 主题实践（二）——多足仿生机器人的设计与实践

8.6 本章小结

第9章 机器人创意设计中的通信技术

9.1 串行通信

9.1.1 并行通信和串行通信

9.1.2 串行通信的硬件接口

9.1.3 串行通信的相关参数

9.2 异步串口通信（UART）

9.2.1 串口通信的库函数

9.2.2 串口通信的应用设计

9.3 SPI总线通信

9.3.1 SPI简介

9.3.2 Arduino SPI通信及应用设计

9.4 I2C总线通信

9.4.1 I2C总线简介

9.4.2 I2C通信及应用设计

9.5 蓝牙通信

9.5.1 蓝牙技术简介

9.5.2 蓝牙模块及其应用

9.6 无线数传

9.6.1 nRF24L01无线数传简介

9.6.2 nRF24L01串口无线数传模块及其应用

9.7 WiFi无线通信

9.7.1 WiFi技术简介

9.7.2 ESP8266 WiFi模块概述

9.7.3 ESP8266 WiFi模块的应用

9.8 本章小结

第10章 自主创意设计实例

10.1 自主创意设计的基本思路

10.1.1 选题的思路

10.1.2 设计的思路

10.2 学生自主创意设计作品

参考文献