机器人设计与制作.pdf

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书籍描述

内容简介
从机械本体、电路系统和控制系统三方面介绍如何设计与制作机器人 本书从机械本体、电路系统和控制系统三方面介绍如何设计与制作机器人。
第一篇是为机器人筑起钢铁之躯。介绍了三维软件UG的基本使用方法。详细解说了如何设计机器人的机械本体,如何绘制出机器人的各个“骨骼”---零部件,最后利用软件将它们进行整体装配。
第二篇是为机器人设计大脑,并注入血液和灵魂。讲述电路板的绘制和软件编程。通过对编程的学习,我们可以进行机器人的步态调节,可以让它完成类似人类的前进、后退、拐弯、甚至翻跟头的动作。
第三篇缔造你的战斗英雄。是将前面绘制的各种图在加工成零部件后进行实体组装,使之能达到行走和翻滚动作的动力学要求,并进行基本的步态调试。最后还介绍了机器人的比赛规则,可以去和别人的机器人一决高低了。
本书内容贴合实际,简单易懂,适合对机器人感兴趣的硬件DIY爱好者、电子爱好者阅读,也非常适合大中学生进行机器人设计、电子制作的实验教学使用。

编辑推荐
我们知道,一个人既要有身体,又要有思想。同样,机器人也主要分为硬件和软件两部分。硬件是软件的载体,软件是硬件的灵魂。在硬件上要设计机器人的外形结构和零部件等部分,在软件上要制定高度智能的控制策略。
本书从机械本体、电路系统和控制系统三方面介绍如何设计与制作机器人。以培养实践能力为目的,以电脑软件为依托,介绍了开发机器人的几种常用软件的使用方法和搭建机器人硬件的流程。
书中内容符合初学者的能力范围,将重点放在了如何动手设计和操作上。书中插入大量不同阶段制作、调试机器人时的照片以供参考,图文并茂可以使读者按照书中步骤一步一步地完成自己的机器人。因此,本书既可以供参加机器人大赛的学生作为初级指导书,也可以供在校学生作为实验教学的课题使用。

作者简介

目录
第1篇为机器人筑起钢铁之躯
第1章三维制图软件UG的使用1
1.1常用命令介绍2
1.2二维草图的绘制7
1.3三维实体的绘制13
第2章机器人各部件的三维设计和总体装配21
2.1舵机21
2.2轴承30
2.3舵盘31
2.4多功能支架32
2.5一字形部件37
2.6长U形部件38
2.7短U形部件39
2.8L形部件41
2.9U形支架42
2.10大脚板44
2.11螺栓和螺母45
2.12机器人的总体装配47
第2篇为机器人设计大脑,并注入血液和灵魂
第3章机器人的电路设计68
3.1电路设计软件AltiumDesigner69
3.2AltiumDesigner的基本操作69
3.3原理图库与PCB库的建立82
3.4最小系统电路板的设计89
3.5多路稳压模块电路板的绘制112
第4章机器人的程序开发124
4.1单片机开发软件CodewarriorIDE124
4.2Codewarrior软件的使用124
4.3Codewarrior软件使用实例131
4.4控制电机运动的基本程序137
4.5机器人基本步态调试139
4.6机器人翻跟头程序143
4.7机器人的视觉反馈控制146
第3篇缔造战斗英雄
第5章机器人的制作与调试153
5.1机器人主要部件和控制界面153
5.2机器人的组装160
5.3让机器人动起来169
5.4自己编程控制机器人173
5.5让你的机器人参加比赛176
第6章机器人的硬件模块179
6.1主控芯片179
6.2多路舵机控制180
6.3稳压模块181
6.4视觉反馈模块182
6.5光电传感器183
6.6整体控制分析185
附录Altium_Designer的快捷键187
参考文献190

序言
机器人是人类历史上最伟大的发明之一。机器人学作为一个高科技研究领域,涉及机械、电气电子、计算机等多学科的交叉。而这些学科的研究交集就是机器人。
我们知道,一个人既要有身体,又要有思想。同样,机器人也主要分为硬件和软件两部分。硬件是软件的载体,软件是硬件的灵魂。在硬件上要设计机器人的外形结构和零部件等部分,在软件上要有高度智能的控制策略。
本书与其姊妹书《机器人制作轻松入门》、《Arduino轻松入门》一样,也是编者根据实际制作经验撰写的,内容贴合实际,简单易懂,适合对机器人感兴趣的硬件DIY爱好者、电子爱好者阅读,也非常适合大中学生进行机器人设计、电子制作的实验教学使用。
本书从机械本体、电路系统和控制系统三个方面介绍如何设计与制作机器人,以培养实践能力为目的,以电脑软件为依托,介绍了开发机器人的几种常用软件的使用方法。书中内容符合初学者的能力范围,将重点放在了如何动手设计和操作上。书中插入大量不同阶段制作、调试机器人时的照片以供参考,图文并茂可以使读者按图索骥一步一步地完成自己的机器人。因此,本书既可以供参加机器人大赛的学生作为初级指导书,也可以供在校学生作为实验教学的课题使用。
本书共分为3篇,每篇包含若干章节。分别讲述如何设计机器人的钢铁之躯、如何设计开发机器人的控制电路板和进行软件编程,以及最终如何完成机器人的组装并为参加机器人比赛做准备。
第1篇介绍了三维软件UG的基本使用方法。结合生动形象的实例绘制,使得学软件不再枯燥。详细解说了如何设计机器人的机械本体,如何绘制出机器人的各个“骨骼”——零部件,最后利用软件将它们进行整体装配。
第2篇讲述电路板的绘制和软件编程。电路板是机器人的“大脑”,控制着机器人的行动。而软件就像是为机器人注入了“灵魂”,让它活灵活现。通过该篇内容,就可以轻松掌握电路板的绘制方法,学会之后还可以自己去设计电路板。通过对编程的学习,我们可以进行机器人的步态调节,可以让它完成类似人类的前进、后退、拐弯、甚至翻跟头的动作。这部分内容可以让你放开思维,自由发挥。
第3篇是将前面绘制的各种图在加工成零部件后进行实体组装。选择合适的机械零件组装成机器人,使之能达到行走和翻滚动作的动力学要求,并进行基本的步态调试。最后介绍了机器人的比赛规则,我们可以去和别人的机器人一决高低了。
本书在编写和修改过程中,通过作者负责的天津科技大学行业卓越人才实验班核心课程建设(自动控制原理)、天津科技大学食品安全信息化团队进行了实验验证。该书在高等学校博士学科点专项科研基金(20131208110005)和天津市科技支撑计划项目(14ZCZDSY00010)中进行了实际应用与部分实验工作。
本书还得到了中国机器人大赛暨RoboCup公开赛医疗与服务机器人项目负责人孙丽萍,以及天津科技大学张峻霞、王以忠、白瑞祥、张宝龙、彭一准等老师的指导与帮助。天津亿泰基自动化技术有限公司的叶辉先生,日本有限会社富城物产的刘懿喆先生和日本冲绳高专及ASCSPublications的Zacharie Mbaitiga博士也提出了很多修改意见。天津科技大学电子设计大学生创新实验室的刘敬、韩文龙、陈兆仕、王达、杨志鹏、欧阳育星、刘会超、郝剑明、康中祥、窦慧鸣、曾燊杰、王超逸、张子豪、张芝玉,郭国栋、陈玉琪、邓卓远等为本书编写提供了帮助,在此一并表示感谢。
如果您对本书有任何疑问,如果您希望获得设计和制作上的帮助,可以通过以下方式联系到我们:1422407797@qq.com(刘波),1422042400@qq.com(岳远里)。
由于编者水平有限,书中难免存在不足,敬请各位读者批评指正。

编 者

文摘
插图:









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