本書系統(tǒng)講解了機(jī)器人學(xué)涉及到的基本知識(shí)，涵蓋了機(jī)器人硬件、軟件、控制以及制作多個(gè)方面的內(nèi)容。初學(xué)者可以通過本書了解機(jī)器人相關(guān)各領(lǐng)域的基本知識(shí)，明白機(jī)器人是怎樣構(gòu)成的、如何工作的以及如何自己動(dòng)手實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的機(jī)器人。為了適合不同層次的機(jī)器人愛好者的學(xué)習(xí)需求，本書對(duì)一些深?yuàn)W的數(shù)學(xué)或物理知識(shí)進(jìn)行了簡要說明，即使不參考專業(yè)書籍也可以通讀本書。
本書特點(diǎn)
本書的目的是讓即使此前沒有掌握機(jī)器人相關(guān)知識(shí)的讀者，也能獲取機(jī)器人的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，并能自制機(jī)器人。本書首先介紹與機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)，之后通過雙足步行機(jī)器人的制作實(shí)踐，幫助讀者
了解機(jī)器人技術(shù)的整體情況，進(jìn)而將課堂和講義上學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。
本書的內(nèi)容涉及面廣，為了方便初學(xué)者學(xué)習(xí)，有些地方省略了對(duì)個(gè)別知識(shí)和技術(shù)的詳細(xì)說明（如逆運(yùn)動(dòng)學(xué)和程序語言等）。如果讀者對(duì)這些技術(shù)感興趣，請(qǐng)參考相關(guān)專業(yè)書籍，當(dāng)然，即使不參考專業(yè)書籍，也可以通讀本書。
必要的預(yù)備知識(shí)
閱讀本書需要讀者具備高中水平的數(shù)學(xué)、物理知識(shí)，如果是高等職業(yè)學(xué)校的學(xué)生，讀懂本書應(yīng)該沒有問題。另外，各章的開頭會(huì)介紹該章的主要內(nèi)容，希望這對(duì)大家的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)能有幫助。
第2版序
第1版序
前言
第1章 導(dǎo)言1
1.1 什么是機(jī)器人1
1.2 機(jī)器人的三大構(gòu)成要素3
1.2.1 感知和認(rèn)識(shí)系統(tǒng)3
1.2.2 判斷和擬定系統(tǒng)4
1.2.3 機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)6
第2章 機(jī)器人的歷史9
2.1 從古代自動(dòng)裝置到現(xiàn)代機(jī)器人9
2.1.1 自動(dòng)人偶12
2.1.2 19世紀(jì)的藝術(shù)與技術(shù)13
2.1.3 日本的戲法/機(jī)關(guān)人偶14
2.1.4 20世紀(jì)科幻小說
中的機(jī)器人14
2.1.5 現(xiàn)代機(jī)器人15
2.2 工業(yè)用機(jī)器人16
2.2.1 機(jī)械臂和工業(yè)用機(jī)器人16
2.2.2 有關(guān)工業(yè)用機(jī)器人
的標(biāo)準(zhǔn)化17
2.3 智能機(jī)器人17
第3章 機(jī)器人的構(gòu)造20
3.1 人形機(jī)器人的構(gòu)成20
3.1.1 運(yùn)動(dòng)性能21
3.1.2 用于感知環(huán)境的
傳感器23
3.1.3 從信息識(shí)別到動(dòng)作
生成24
3.2 人形機(jī)器人的信息處理流
程、傳感器和手臂29
3.2.1 人形機(jī)器人的信息
處理流程29
3.2.2 人形機(jī)器人的傳感器30
3.2.3 人形機(jī)器人的手臂33
第4章 電動(dòng)機(jī)35
4.1 電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)35
4.1.1 磁鐵與磁場35
4.1.2 電流引起的磁場36
4.1.3 磁場中的電流37
4.2 電動(dòng)機(jī)的種類39
4.2.1 直流電動(dòng)機(jī)39
4.2.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)42
4.2.3 交流電動(dòng)機(jī)43
4.3 伺服系統(tǒng)46
4.3.1 伺服系統(tǒng)的基本構(gòu)成46
4.3.2 R/C伺服電動(dòng)機(jī)47
4.4 運(yùn)動(dòng)與力49
4.4.1 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往返運(yùn)動(dòng)49
4.4.2 力、力矩、功率50
4.4.3 連桿機(jī)構(gòu)51
4.5 其他致動(dòng)器53
4.5.1 直動(dòng)致動(dòng)器53
4.5.2 振動(dòng)致動(dòng)器54
第5章 傳感器58
5.1 概述58
5.2 外部傳感器60
5.2.1 CCD攝像頭（視覺
傳感器、全方位
傳感器）60
5.2.2 傳聲器（聽覺傳感器）62
5.2.3 觸控傳感器（觸覺
傳感器）62
5.2.4 超聲波傳感器
（距離傳感器）63
5.3 內(nèi)部傳感器64
5.3.1 電位計(jì)（接觸式角度
傳感器）64
5.3.2 光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器（非
接觸式角度傳感器）65
5.3.3 轉(zhuǎn)速計(jì)（角速度
傳感器）66
5.3.4 陀螺儀傳感器（方位
角傳感器）66
第6章 機(jī)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)72
6.1 機(jī)器人的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)72
6.1.1 直角坐標(biāo)機(jī)器人75
6.1.2 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人75
6.1.3 極坐標(biāo)機(jī)器人75
6.1.4 多關(guān)節(jié)機(jī)器人75
6.2 動(dòng)作的產(chǎn)生78
6.3 移動(dòng)機(jī)構(gòu)79
6.3.1 車輪移動(dòng)的基本機(jī)構(gòu)79
6.3.2 機(jī)器人用的移動(dòng)機(jī)構(gòu)81
6.3.3 用腿來移動(dòng)的機(jī)構(gòu)82
第7章 信息處理 84
7.1 計(jì)算機(jī)的組成84
7.1.1 計(jì)算機(jī)的處理流程84
7.1.2 計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)85
7.2 計(jì)算機(jī)的指令87
7.2.1 執(zhí)行指令的流程87
7.2.2 計(jì)算機(jī)的極限88
7.3 CPU89
7.3.1 CPU的發(fā)展89
7.3.2 計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度、
I/O端口和存儲(chǔ)器91
7.4 程序開發(fā)93
7.5 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)96
7.5.1 控制系統(tǒng)的構(gòu)成96
7.5.2 電動(dòng)機(jī)控制程序97
7.6 人形機(jī)器人編程102
第8章 行動(dòng)的計(jì)劃和實(shí)行105
8.1 經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)105
8.2 基于反射行為的體系結(jié)構(gòu)106
8.3 基于反射行為的體系
結(jié)構(gòu)示例107
8.4 計(jì)劃行為109
8.4.1 測量和移動(dòng)的誤差112
8.4.2 誤差估計(jì)時(shí)間112
8.4.3 人的引導(dǎo)112
第9章 網(wǎng)絡(luò)協(xié)作與發(fā)展115
9.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展115
9.1.1 計(jì)算機(jī)通信發(fā)展的
歷程115
9.1.2 有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)116
9.2 機(jī)器人的網(wǎng)絡(luò)安裝116
9.3 與云服務(wù)器協(xié)作的機(jī)器人117
9.4 網(wǎng)絡(luò)連接的世界“IoT”118
第10章 機(jī)器人制作實(shí)踐120
10.1 驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的軟件 Robo-
vie Maker2120
10.1.1 運(yùn)行環(huán)境120
10.1.2 RobovieMaker2
的安裝121
10.1.3 CPU板與PC
的連接121
10.1.4 創(chuàng)建機(jī)器人項(xiàng)目123
10.1.5 基本操作126
10.1.6 連接CPU板和伺
服電動(dòng)機(jī)并啟動(dòng)129
10.2 制作動(dòng)作的實(shí)踐134
10.2.1 伺服電動(dòng)機(jī)的位置
校正134
10.2.2 基準(zhǔn)姿勢134
10.2.3 伺服電動(dòng)機(jī)的位置
校正步驟135
10.2.4 步行動(dòng)作的制作141
10.2.5 步行動(dòng)作中的姿勢
的執(zhí)行順序145
10.3 鋁加工146
10.3.1 材料146
10.3.2 工具146
10.3.3 鋁的鈑金作業(yè)工序147
10.3.4 各鈑金的尺寸數(shù)據(jù)154
10.4 機(jī)器人組裝（鋁加工版）159
10.4.1 所需的零件159
10.4.2 機(jī)器人的組裝161
10.5 3D打印機(jī)167
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