Arduino机器人指南

内容简介

你想制作有趣的机器人吗？你想让机器人沿着指定的路线行走吗？你想让机器人帮助你清扫庭院吗？你想让机器人载着你逛街吗？那么请选择　　《Arduino机器人指南》吧！John-David Warren、Josh Adams和Harald Molle会带你走进机器人的世界，教会你如何寻找配件、怎样制作机器人、怎样进行编程，甚至告诉你如何对机器人进行安全测试。
　　《Arduino机器人指南》可以教会你如何用Arduino来控制各式各样的机器人，同时提供了每一步的详细指导。你不仅可以学会Arduino的基本使用方法，还可以了解各种电机的特性。同样，你会掌握其控制和排除故障的方法，将之应用到你的机器人项目中。《Arduino机器人指南》从易到难，讲解了各种各样机器人的制作方法，其中包括GPS机器船、草地机器人、格斗机器人及赛格威机器人等。
　　无论你是只会摆弄Arduino的初学者，还是一个制作小工具的专家，《Arduino机器人指南》都会帮助你制作出意想不到的机器人作品。

目录

第1章 基础
1.1 电学
1.1.1 电模拟
1.1.2 电的基础知识
1.1.3 电路
1.1.4 电信号测量
1.1.5 万用表
1.1.6 电压测量
1.1.7 电流强度测量
1.1.8 电容测量
1.1.9 电阻测量
1.1.10 使用欧姆定律计算电阻功率
1.1.11 示波器
1.1.12 负载
1.1.13 电路连接
1.2 电子学
1.2.1 半导体
1.2.2 技术手册
1.2.3 集成电路
1.2.4 通孔元件
1.3 Arduino初级读本
1.3.1 Arduino变体
1.3.2 Arduino集成开发环境
1.3.3 草稿
1.3.4 信号
1.4 构建电路
1.4.1 电路设计
1.4.2 原理图
1.4.3 原型
1.5 搭建机器人
1.5.1 硬件
1.5.2 材料
1.5.3 工作区域
1.6 总结
第2章 基于Arduino的机器人
2.1 Arduino接口
2.1.1 继电器
2.1.2 晶体管
2.1.3 电机控制器的接口
2.2 用户控制
2.2.1 连线（有线）控制
2.2.2 红外控制（IR）
2.2.3 无线电控制系统
2.3 传感器导航
2.3.1 接触式感知
2.3.2 距离和反射式感知
2.3.3 方向（定位）
2.3.4 非自主传感器
2.4 总结
第3章 让机器人动起来
3.1 电机
3.1.1 有刷直流电机（磁铁型）
3.1.2 无刷直流电机
3.1.3 步进电机
3.1.4 齿轮减速电机
3.1.5 伺服舵机
3.1.6 线性制动器
3.1.7 功率计算
3.1.8 驱动
3.1.9 寻找合适的电机
3.2 H桥
3.2.1 产生制动
3.2.2 实现
3.2.3 H桥集成电路
3.2.4 更改PWM频率
3.2.5 反电动势
3.2.6 电流检测
3.2.7 基于H桥的商品（电机控制器）
3.3 电池
3.3.1 镍镉电池（NiCad）
3.3.2 镍氢电池（NiMH）
3.3.3 锂聚合物电池（LiPo）
3.3.4 铅酸蓄电池
3.3.5 充电
3.4 材料
3.4.1 木材
3.4.2 金属
3.4.3 螺栓和螺母
3.4.4 塑料
3.4.5 链条和链轮齿
3.4.6 车轮
3.5 总结
第4章 莱纳斯寻线机器人
4.1 莱纳斯的零件清单
4.2 如何使莱纳斯工作
4.2.1 轨道
4.3 制作红外传感器电路板
4.4 改装成连续旋转的伺服舵机
4.4.1 方法1：带有外部速度控制器的直接直流驱动
4.4.2 方法2：带有内部电机驱动电路的伺服脉冲驱动
4.5 合适的驱动轮
4.6 制作框架
4.7 制作连接
4.8 电池安装
4.8.1 安装电源开关
4.9 加载代码
4.10 制作轨道
4.11 测试
4.12 附加组件
4.12.1 LED指示灯
4.12.2 喷漆
4.12.3 添加速度调节器（电位器）
4.13 总结
第5章 墙追踪机器人Wally
5.1 如何让Wally工作
5.2 Wally的零件清单
5.3 电机控制器
5.3.1 高侧开关
5.3.2 低侧开关
5.3.3 电路制作
5.4 制作框架
5.5 安装传感器
5.6 安装电池和电源开关
5.6.1 电源开关安装
5.7 代码
5.7.1 代码目标
5.8 总结
第6章 制作PCB板
6.1 PCB基础
6.2 你需要什么来开始
6.3 电路设计
6.3.1 搜索开源设计
6.3.2 制作你自己的设计
6.3.3 使用Eagle原理图编辑器工作
6.3.4 使用Eagle电路板编辑器工作
6.4 转印设计
6.4.1 让我们制作一块Arduino克隆板——Jduino
6.4.2 开始转印
6.5 腐蚀
6.5.1 测量腐蚀液
6.5.2 腐蚀（方法1）
6.5.3 腐蚀（方法2）
6.5.4 清除墨粉
6.6 钻孔
6.7 焊接
6.7.1 制作Arduino克隆板
6.7.2 制作BJT H-桥
6.8 测试
6.9 总结
第7章 昆虫机器人
7.1 通过Arduino读

摘要与插图

Arduino的诞生可谓开源硬件发展的一个新的里程碑，本人见证着其在中国蓬勃发展的整个过程。尤其近几年，随着Arduino软硬件功能的不断提高，周边配套模块的不断完善，其应用日趋成熟，应用领域也日趋扩大，从环境监测、智能家居再到3D打印等多个领域都能看到它的身影，是在机器人和自动化领域，因为它的存在而生辉增色不少。Arduino因其程序语法简单易懂、开发资料丰富，受到众多创客的追捧，从小就喜欢动手DIY的我也不例外。
　　正当本人忙于本书校稿之时，谷歌已完成对“大狗”（BigDog）机器人制造商Boston Dynamics公司的收购。它是谷歌近半年来收购的第八家机器人公司。这则爆炸性新闻，让“我和我的小伙伴们都惊呆了”，谷歌的这些举动足以说明未来机器人行业发展的巨大潜力。纵览国内现有解读Arduino和机器人制作的相关书籍，本人发现大多是围绕单一内容展开编写的，将两者结合，系统全面讲解Arduino在机器人上应用的书籍并不多。本人有幸先于广大读者读到本书英文版《Arduino Robotics》，通过阅读发现，本书在内容编排上由浅入深、循序渐进，力求通俗易懂，是一本由“理论入，实践出”的实用型工具书，为此本人决定联合国内几位机器人爱好者将其翻译出来，早日跟大家分享，共同学习。
　　内容编排
　　全书共分13个章节，各章节内容明确，重点突出，确保读者快速理解而又不浪费时间。如果你是一个没有电子基础却又对机器人制作感兴趣的初学者，可以从头开始章章通读，前两章从介绍理论基础知识、常用工具、电子元件和传感器入手，内容简单，容易理解；第3章主要介绍机器人常用的不同种类电机和驱动电路，让读者为后面制作机器人做准备。如果你对机器人制作和Arduino编程有一定基础，相信本书的各种机器人制作项目也会让你大开眼界，从第4章到13章作者通过亲自动手制作机器人项目的方式教授读者如何选择电子器件，焊接电路，制作PCB，以及根据功能需要编写程序，到实际调试和后续改进等过程，整个过程图文并茂，剖析准确到位，程序注释句句清晰、简明。其中第6章内容告诉读者如何使用目前国外行的PCB绘制软件eagle设计并制作电路板也是本书项目之一，填补了这款软件的国内教学空白。全书中的例子代码可通过作者创建的网站下载获取，关于Arduino其他硬件方面的创作，你也可以登录Rebecca的博客http://blog.sina.com.cn/arduino查找学习。
　　因本书涉及内容多、专业性强，故邀请不同译者分章翻译，统稿编排，因此书中难免会出现疏漏与错误。如果读者在阅读过程中发现任何问题，希望找到译者共同探讨，那么可以加入Arduino Robotics主题QQ群：334268182。在这个群里你会获得更多关于Arduino和机器人方面问题的解答。
　　致谢
　　先要感谢作者为广大Arduino和机器人爱好者做出的巨大贡献。其次，本人因为Arduino有幸结识其他译者，在此感谢我的挚友张阳、张岩和陈丽，没有你们的辛勤付出，本书不可能顺利完成。当然，还要感谢本书编辑，因为你们对本书译稿的多次审阅和提出宝贵建议才促使本书更加完善并得以早日出版。另外，奥松机器人王非凡、朱新龙、马丽娜也为本书的校对和出版做了大量工作，在此对他们表示由衷感谢。
　　古人云：“授人以鱼，不如授之以渔”，本书不仅能够带着你一步一步去制作各种功能的机器人，还能教会你使用更多制作方法和小妙招。要想做一位名副其实的创客，《Arduino机器人指南》是你的选择，动手就从这里开始吧！
　　
　　于欣龙
　　奥松机器人创始人、创客