機(jī)器人工程師成長三部曲之一--機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作入門
定 價(jià)：68 元
叢書名：機(jī)器人工程師成長三部曲之一
- 作者：明子成，李茗妍 著
- 出版時(shí)間：2020/10/1
- ISBN：9787122359193
- 出 版 社：化學(xué)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(xiàng)目化的學(xué)做方式，將一個(gè)個(gè)獨(dú)立功能單元設(shè)計(jì)成學(xué)習(xí)項(xiàng)目，帶領(lǐng)讀者完成機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作的入門學(xué)習(xí)。
主要內(nèi)容包括：如何制作“飛毛腿”機(jī)器人、構(gòu)建機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)、機(jī)器人如何用燈光表達(dá)信息、機(jī)器人如何用聲音傳情達(dá)意、機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、機(jī)器人如何感知環(huán)境、為機(jī)器人造型、機(jī)器人需要怎樣的電源系統(tǒng)、桌面助理機(jī)器人的設(shè)計(jì)、自主移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)。
每個(gè)項(xiàng)目均是作者親自設(shè)計(jì)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(xué)習(xí)機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作相關(guān)知識(shí)的入門級(jí)讀者、初級(jí)機(jī)器人工程師提供幫助，也可供大學(xué)院校相關(guān)專業(yè)師生學(xué)習(xí)參考。
1.摒棄枯燥的術(shù)語和原理，基于項(xiàng)目化的學(xué)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(gè)個(gè)獨(dú)立功能單元設(shè)計(jì)成獨(dú)立訓(xùn)練學(xué)習(xí)項(xiàng)目，讓初學(xué)者不用耗費(fèi)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(gè)階段都可以獲得滿足感和成就感，容易堅(jiān)持。
3.書中每個(gè)項(xiàng)目均是作者親自設(shè)計(jì)制作完成并驗(yàn)證，過程有效，數(shù)據(jù)可靠。
制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基。國務(wù)院于2015年5月印發(fā)了部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)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(shè)計(jì)了頂層規(guī)劃和路線圖，推動(dòng)我國向制造強(qiáng)國行列前進(jìn)。隨著“中國制造2025”綱要的頒布實(shí)施，機(jī)器人行業(yè)迎來了大發(fā)展的良好機(jī)遇，市場和社會(huì)對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)師和機(jī)器人工程師的需求正在隨著機(jī)器人的快速普及應(yīng)用而變得越來越旺盛。
同時(shí)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展、知識(shí)社會(huì)的來臨，傳統(tǒng)的以技術(shù)發(fā)展為導(dǎo)向、以科研人員為主體、以實(shí)驗(yàn)室為載體的創(chuàng)新1.0模式，正在向以用戶為中心、以社會(huì)實(shí)踐為舞臺(tái)、以共同創(chuàng)新和開放創(chuàng)新為特點(diǎn)的創(chuàng)新2.0模式轉(zhuǎn)變，也就是我們常說的創(chuàng)客。在機(jī)器人領(lǐng)域，做機(jī)器人創(chuàng)客，是很多人的夢想，但常常被設(shè)計(jì)制作機(jī)器人所需的機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、工程和藝術(shù)設(shè)計(jì)等各方面的知識(shí)與技能的高門檻要求擋駕。
筆者經(jīng)過十多年的機(jī)器人教育創(chuàng)新實(shí)踐，探索和總結(jié)出了一套適合不同認(rèn)知和技能段人群的機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作課程，為機(jī)器人愛好者和致力于成為機(jī)器人工程師和機(jī)器人設(shè)計(jì)師的讀者提供了一個(gè)新的進(jìn)階渠道。在此基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合近年來指導(dǎo)大學(xué)生參加機(jī)器人競賽的經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出了一套適合零起點(diǎn)讀者的、從新手到高手甚至專家的，循序漸進(jìn)的、學(xué)做教學(xué)模式的“機(jī)器人工程師成長三部曲”系列圖書。
“機(jī)器人工程師成長三部曲”圖書的特點(diǎn)如下。
1.摒棄枯燥的術(shù)語和原理，基于項(xiàng)目化的學(xué)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(xiàng)目過程詳細(xì)，一步步帶著讀者做，并及時(shí)提醒可能面臨的危險(xiǎn)，讓讀者在行進(jìn)中接受挑戰(zhàn)和磨練，但又確保不會(huì)因?yàn)闊o知或失誤導(dǎo)致難以挽回的損失和危險(xiǎn)。
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(jìn)階過程；又可以自成一體，每本書學(xué)完后，都能獲得一定的階段性成果。
4.書中每個(gè)項(xiàng)目均是作者親自設(shè)計(jì)制作完成并驗(yàn)證的，過程有效，數(shù)據(jù)可靠。
本書是“機(jī)器人工程師成長三部曲”的第一部，著重于機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作的入門級(jí)知識(shí)。對(duì)于相關(guān)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)不足的入門級(jí)讀者而言，模仿是首選的入門策略。機(jī)器人很復(fù)雜，但分成一個(gè)個(gè)獨(dú)立單元就變得簡單易實(shí)現(xiàn)了。本書將一個(gè)個(gè)獨(dú)立功能單元設(shè)計(jì)成獨(dú)立訓(xùn)練學(xué)習(xí)項(xiàng)目，讓初學(xué)者不用耗費(fèi)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(gè)階段都可以獲得滿足感和成就感，容易堅(jiān)持。
本書由明子成、李茗妍編著。在編寫過程中，得到了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、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(qǐng)廣大專家與讀者批評(píng)指正。
編著者
第1章 如何制作“飛毛腿”機(jī)器人11.1從神壇走出的機(jī)器人11.2如何制作飛毛腿機(jī)器人21.2.1制作目標(biāo)21.2.2制作所需材料21.2.3制作步驟及注意事項(xiàng)31.2.4問題與解決41.2.5項(xiàng)目小結(jié)41.2.6思考41.3什么是機(jī)器人51.4本書中要介紹的機(jī)器人61.5本章小結(jié)與思考7第2章 構(gòu)建機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)82.1機(jī)器人的主控制器82.2配置機(jī)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(diǎn)亮LED112.4Fritzing（電路搭建工具）142.5本章小結(jié)與思考14第3章 機(jī)器人如何用燈光表達(dá)信息153.1用燈光顯示心跳的感覺163.1.1用程序?qū)崿F(xiàn)心跳的感覺163.1.2在Arduino IDE中實(shí)現(xiàn)模塊化開發(fā)193.1.3問題與思考223.2讓機(jī)器人以燈光的形式發(fā)送“SOS”求救信號(hào)233.2.1求救信號(hào)簡介233.2.2用燈光發(fā)送“SOS”信號(hào)233.3讓機(jī)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(shè)計(jì)283.3.3呼吸燈的程序設(shè)計(jì)313.4機(jī)器人如何進(jìn)行文字符號(hào)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(dòng)顯示353.5用8×8點(diǎn)陣LED顯示更復(fù)雜的圖形403.5.18×8點(diǎn)陣LED顯示屏簡介403.5.2用8×8點(diǎn)陣LED顯示屏顯示“I Love U”413.6用LCD顯示屏滾動(dòng)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(jié)與思考58第4章 機(jī)器人如何用聲音傳情達(dá)意594.1聲音和發(fā)聲裝置594.1.1機(jī)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(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)634.2.3程序設(shè)計(jì)634.2.4運(yùn)行與觀察思考654.3如何讓機(jī)器人演奏音樂664.3.1計(jì)算機(jī)中的音樂是怎么產(chǎn)生的664.3.2將簡譜的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成程序684.3.3為樂曲編寫播放程序724.4實(shí)現(xiàn)燈光隨著音樂節(jié)拍變幻744.4.1在現(xiàn)有項(xiàng)目基礎(chǔ)上迭代開發(fā)744.4.2修改程序代碼754.5本章小結(jié)與思考76第5章 機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)移動(dòng)785.1用直流電機(jī)控制機(jī)器人移動(dòng)795.1.1直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)795.1.2搭建用Arduino UNO控制電機(jī)的電路805.1.3通過程序控制電機(jī)進(jìn)行各種形式的轉(zhuǎn)動(dòng)815.2控制舵機(jī)精確轉(zhuǎn)動(dòng)845.2.1舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)855.2.2通過程序控制舵機(jī)轉(zhuǎn)到指定位置865.2.3控制舵機(jī)來回掃描885.3控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)895.3.1步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)895.3.2通過程序控制步進(jìn)電機(jī)905.4本章小結(jié)93第6章 機(jī)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(shí)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(dòng)1406.5機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)自我感知1446.5.1機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)振動(dòng)及傾斜感知1446.5.2機(jī)器人自我狀態(tài)的其它感知1476.6本章小結(jié)147第7章 為機(jī)器人造型1487.1輕松造型1487.2為機(jī)器人3D打印造型1497.2.1用Tinkercad設(shè)計(jì)3D模型1497.2.2用SketchUp設(shè)計(jì)3D造型1507.3用SketchUp繪制一個(gè)方盒1537.3.1方形盒的設(shè)計(jì)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(dǎo)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(jié)166第8章 機(jī)器人需要怎樣的電源系統(tǒng)1688.1機(jī)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(hù)與監(jiān)控1728.5為機(jī)器人設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)1738.5.1機(jī)器人總電源的設(shè)計(jì)1738.5.2機(jī)器人主控制器模塊的供電1738.5.3機(jī)器人傳感器模塊的供電1738.5.4機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊的供電1748.6本章小結(jié)174第9章 桌面助理機(jī)器人的設(shè)計(jì)1759.1總體設(shè)計(jì)1759.1.1機(jī)器人的總體認(rèn)知和功能框圖1769.1.2桌面助理機(jī)器人的任務(wù)1769.2桌面助理照明機(jī)器人的設(shè)計(jì)1789.2.1硬件設(shè)計(jì)1789.2.2程序設(shè)計(jì)1799.2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1809.3自適應(yīng)調(diào)光機(jī)器人的設(shè)計(jì)1819.3.1硬件設(shè)計(jì)1829.3.2軟件設(shè)計(jì)1839.3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1859.4具有警示功能的自主照明助理機(jī)器人設(shè)計(jì)1859.4.1硬件設(shè)計(jì)1859.4.2軟件設(shè)計(jì)1879.4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1899.4.4項(xiàng)目運(yùn)行與調(diào)試1899.5人類活動(dòng)助手機(jī)器人的設(shè)計(jì)1899.5.1硬件設(shè)計(jì)1899.5.2軟件設(shè)計(jì)1909.5.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)試1929.6人類習(xí)慣感知機(jī)器人的設(shè)計(jì)1929.6.1硬件設(shè)計(jì)1929.6.2軟件設(shè)計(jì)1939.6.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1969.7本章小結(jié)198第10章 自主移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)19910.1總體設(shè)計(jì)19910.1.1需求分析19910.1.2規(guī)劃自主移動(dòng)機(jī)器人的開發(fā)過程20010.2制作可按程序運(yùn)行的機(jī)器人小車20110.2.1機(jī)器人小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20110.2.2硬件設(shè)計(jì)20210.2.3通過程序控制機(jī)器人的移動(dòng)20310.3自主避障機(jī)器人的設(shè)計(jì)20610.3.1自主避障機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)20610.3.2自主避障機(jī)器人程序設(shè)計(jì)20710.3.3自主避障機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)試21010.4自主巡線機(jī)器人設(shè)計(jì)21110.4.1自主巡線機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)21110.4.2自主巡線機(jī)器人的程序設(shè)計(jì)21210.4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的因素21410.5安防巡邏機(jī)器人設(shè)計(jì)21410.5.1安防巡邏機(jī)器人的硬件與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21410.5.2安防巡邏機(jī)器人的程序設(shè)計(jì)21510.6智能巡線機(jī)器人設(shè)計(jì)21610.6.1智能巡線機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)21610.6.2智能巡線機(jī)器人的軟件設(shè)計(jì)21710.7本章小結(jié)219
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