智能機器人制作完全手冊（第2版）

第1 章 機器人來了
01 　 從小車開始你的機器人愛好之旅．．．．2
1．1　小車的整體控制系統(tǒng)．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2
1．2 傳感器部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3
1．3 控制器部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4
1．4 執(zhí)行器部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
1．5　后記 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7
02 　制作機器人該用什么單片機．．．．．．9
2．1 入門首選 AT89S51 系列
單片機．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9
2．2 愛好者制作機器人首選
AVR 系列單片機．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9
2．3 高級機器人控制器 ARM．．．．．．．．．．．10
2．4 音頻/ 視頻處理首選 DSP．．．．．．．．．10
2．5 新興控制器 FPGA．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 11
2．6 更多可供選擇的單片機．．．．．．．．．．．．． 11
2．6．1 AVR 單片機過時了嗎？．．．．．．．．．．．． 11
2．6．2 MSP430 系列單片機如何？．．．． 12
2．6．3 PIC 單片機如何？．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12
2．6．4 凌陽單片機如何？．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12
03 　制作機器人常用的傳感器．．．．．．． 14
3．1 用于避障的傳感器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
3．2 用于測距的傳感器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3．3 用于亮度判斷的傳感器．．．．．．．．．．．．．16
3．4 用于測量速度的傳感器．．．．．．．．．．．．．16
3．5 用于檢測地面灰度的傳感器．．．．．．17
3．6 其他．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
04 　談談機器人的安裝．．．．．．．．．．．．．．．．． 19
4．1 制作忠告．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
4．2 框架結構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 20
4．3 零部件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 20
4．4 固定方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 20
4．5 車輪．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 20
4．6 電機．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
4．7 安裝機器人電池．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
4．8 電子電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
4．9 布置傳感器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 22
05 　我的機器人制作體驗．．．．．．．．．．．．．．23
06 　機器人愛好者如是說．．．．．．．．．．．．．．27
第2 章 SolidWorks 幫你完成
機器人設計
07 　零件的三維建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32
08 　零件的虛擬裝配．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37
09 　模擬并分析你的機器人零件．．．．．．．．．41
第3 章 多足機器人
10 　 我的第一個機器人—
6 足甲蟲．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 46
10．1 制作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 46
10．2 元器件的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 46
10．3 制作過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 47
10．3．1 圖紙設計與3D 驗證．．．．．．．．．．．．．．．．．． 47
10．3．2 機械配件的數(shù)控加工．．．．．．．．．．．．．．．．． 48
10．3．3 整體裝配．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 49
10．3．4 軟件調試．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 50
10．4 小結．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51
11 　 基于AVR 單片機的
6 足機器昆蟲．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52
11．1 基本機械結構的制作．．．．．．．．．．．．．．． 52
11．2 控制電路的制作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 53
11．3 結構完善．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 56
11．3．1 加強關節(jié)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 56
11．3．2 安裝加固底盤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 56
11．3．3 加大鋰電池容量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 57
11．3．4 增加指示燈．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 57
11．3．5 縮短腿部長度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 57
11．4 初步行走．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 58
12 　進擊的多足巨獸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59
13 　6 足坦克誕生記．．．．．．．．．．．．．．．．． 63
13．1 拼裝版蜘蛛機器人．．．．．．．．．．．．．．．．．． 63
13．2 加裝炮臺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 65
13．3 鐵質6 足移動平臺．．．．．．．．．．．．．．．．． 65
13．4 再次加裝炮臺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 67
第4 章 相撲機器人
14 　一起來認識相撲機器人．．．．．．．．．．．70
14．1 機器人相撲比賽簡介．．．．．．．．．．．．．． 70
14．2 形形色色的相撲機器人．．．．．．．．．． 72
15 　相撲機器人制作指南．．．．．．．．．．．．．．76
15．1 控制器的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 76
15．1．1 LEGO EV3 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 76
15．1．2 Arduino．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 77
15．2 電機、車輪及電機驅動模塊的
選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 78
15．2．1 電機．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 78
15．2．2 車輪．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 79
15．2．3 電機驅動模塊．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 80
15．3 傳感器的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81
16 　一起來制作自主式相撲機器人．．．． 83
16．1 相撲機器人車身的制作．．．．．．．．．．． 83
16．2 編程要點．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 86
第5 章 低成本開源互動
機器人BOXZ
17 　“盒仔”家里造．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92
17．1 工具和材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 92
17．2 BOXZ 板塊的制作．．．．．．．．．．．．．．．．． 93
17．3 盒仔的組裝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 94
17．4 Arduino 程序和調試．．．．．．．．．．．．．． 99
17．5 盒仔的更多故事．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 99
18 　 通過Android 手機控制
BOXZ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．101
18．1 BOXZ 的控制原理．．．．．．．．．．．．．．．． 101
18．2 Arduino 硬件部分．．．．．．．．．．．．．．．．102
18．3 Arduino 軟件部分．．．．．．．．．．．．．．．．104
18．4 BOXZ Android 客戶端．．．．．．．．．105
18．5 Android 開發(fā)環(huán)境搭建及
BOXZ 源代碼介紹．．．．．．．．．．．．．．．．108
18．6 擴展應用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 112
19 　BOXZ Mini 制作全過程．．．．．．．114
19．1 什么是BOXZ Mini ？．．．．．．．．．．． 114
19．2 組裝過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 115
19．3 互動．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 121
19．4 調試．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．124
19．5 通信．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．126
19．6 結束語．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．126
20 　通過網(wǎng)頁無線遙控盒仔．．．．．．．．． 128
20．1 配置Zigbee 模塊．．．．．．．．．．．．．．．．．128
20．1．1 配置路由器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 128
20．1．2 配置協(xié)調器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 128
20．2 Intel Edison 網(wǎng)關搭建．．．．．．．．．．129
20．2．1 設備準備．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 129
20．2．2 硬件組裝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 129
20．3 BOXZ Mini 搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．129
20．4 整體調試．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．130
20．5 控制命令說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 131
21 　 DIY 項目從原型到量產的
成長歷程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 133
2011 年 懵懂的ROBOT 之夢．．．．．．．133
2012 年 興起的Arduino 之熱．．．．．．．134
2013 年 創(chuàng)新的BOXZ 之路．．．．．．．．．142
2014 年 騰飛的BOXZ 之翼．．．．．．．．．145
2015 年 執(zhí)著的BOXZ 之心．．．．．．．．．150
結束語．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 151
第6 章 人形機器人
22 　一起來玩雙足機器人吧?。?154
22．1 裝配過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．155
22．2 如何讓雙足機器人行走起來．．．．．157
22．3 控制程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．157
22．4 思路擴展—雙足機器人還能
做什么．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．157
23 　現(xiàn)實版鐵甲鋼拳來了!．．．．．．．．．． 159
23．1 人形機器人的制作．．．．．．．．．．．．．．．．160
23．2 動作序列的制作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．162
23．3 遙控端的設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．164
24 　鐵甲鋼拳威力加強版．．．．．．．．．．．． 167
24．1 程序設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．168
24．2 制作過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．169
25 　讓鐵甲鋼拳隨你而動．．．．．．．．．．．． 172
25．1 制作步驟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．172
25．2 Numchuck 的用法．．．．．．．．．．．．．．．174
26 　用語音控制鐵甲鋼拳．．．．．．．．．．．． 176
第7 章　精彩制作實例
27 　 用8×8 LED 點陣屏做的
3D 打印小機器人．．．．．．．．．．．．．． 182
27．1 再現(xiàn)原設計的制作過程．．．．．．．．．182
27．2 設計優(yōu)化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．184
28 　DIY 自平衡機器人．．．．．．．．．．．．．．． 186
28．1 原理簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．186
28．2 制作過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．187
29 　 用Arduino 自制無線遙控
機器人．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 192
29．1 總體設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．192
29．2 Arduino 下位機設計．．．．．．．．．．．．．192
29．2．1 機械部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 192
29．2．2 電路部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 194
29．2．3 下位機軟件設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 196
29．3 機器人上位機設計．．．．．．．．．．．．．．．．197
29．3．1 遙控器設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 197
29．3．2 上位機軟件設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 198
29．4 整體調試．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．199
29．5　結束語．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．201
30 　開源群體機器人X-Bot．．．．．．．202
30．1 功能特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 202
30．2　規(guī)格說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 202
30．3　硬件結構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 203
30．4　電路原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 203
30．5　軟件架構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 203
30．6　關鍵技術．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 204
30．6．1　紅外收發(fā)硬件設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 204
30．6．2 紅外多功能復用設計．．．．．．．．．．．．．． 204
30．6．3　電機固定方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 204
30．7　后記．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 206
31 　 300 元打造屬于自己的
水下機器人．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．207
31．1 硬件構成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 207
31．1．1 Arduino Pro mini 及
CP2102 下載線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 207
31．1．2 MPU6050 模塊．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 208
31．1．3 L298N 電機驅動板模塊．．．．．．．． 208
31．1．4 LED 照明模塊．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 209
31．1．5 攝像模塊．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 209
31．1．6 電源模塊．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 209
31．2 系統(tǒng)構架與設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 209
31．2．1 硬件設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 209
31．2．2 軟件系統(tǒng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 210
31．3 密封及浮態(tài)調整．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．212
32 　 低成本打造Booby
家庭服務機器人．．．．．．．．．．．．．．．．．． 214
32．1 履帶底盤的設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．215
32．2 機械臂的設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．215
32．3 機械臂測試程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．216
32．4 視頻傳輸功能的設計．．．．．．．．．．．．．218
32．5 語音交流及眼睛動作的設計．．．． 219
32．6 眼睛控制程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．219
32．7 短信報警功能的設計．．．．．．．．．．．．．221
32．8 總結．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 222