(RB-07B040)Arduino機(jī)器人權(quán)威指南
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書籍簡介
你想制作有趣的機(jī)器人嗎？你想讓機(jī)器人沿著指定的路線行走嗎？你想讓機(jī)器人幫助你清掃庭院嗎？你想讓機(jī)器人載著你逛街嗎？那么請選擇《Arduino機(jī)器人權(quán)威指南》吧！John-David Warren、Josh Adams和Harald Molle會(huì)帶你走進(jìn)機(jī)器人的世界，教會(huì)你如何尋找配件、怎樣制作機(jī)器人、怎樣進(jìn)行編程，甚至告訴你如何對機(jī)器人進(jìn)行安全測試。 本書可以教會(huì)你如何用Arduino來控制各式各樣的機(jī)器人，同時(shí)提供了每一步的詳細(xì)指導(dǎo)。你不僅可以學(xué)會(huì)Arduino的基本使用方法，還可以了解各種電機(jī)的特性。同樣，你會(huì)掌握其控制和排除故障的方法，將之應(yīng)用到你的機(jī)器人項(xiàng)目中。本書從易到難，講解了各種各樣機(jī)器人的制作方法，其中包括GPS機(jī)器船、草地機(jī)器人、格斗機(jī)器人及賽格威機(jī)器人等。無論你是只會(huì)擺弄Arduino的初學(xué)者，還是一個(gè)制作小工具的專家，《Arduino機(jī)器人權(quán)威指南》都會(huì)幫助你制作出意想不到的機(jī)器人作品。
書籍目錄
第1章基礎(chǔ)1
1.1電學(xué)2
1.1.1電模擬3
1.1.2電的基礎(chǔ)知識(shí)4
1.1.3電路6
1.1.4電信號(hào)測量7
1.1.5萬用表7
1.1.6電壓測量8
1.1.7電流強(qiáng)度測量9
1.1.8電容測量9
1.1.9電阻測量10
1.1.10使用歐姆定律計(jì)算電阻功率11
1.1.11示波器12
1.1.12負(fù)載13
1.1.13電路連接14
1.2電子學(xué)15
1.2.1半導(dǎo)體16
1.2.2技術(shù)手冊17
1.2.3集成電路18
1.2.4通孔元件19
1.3Arduino初級讀本20
1.3.1Arduino變體21
1.3.2Arduino集成開發(fā)環(huán)境24
1.3.3草稿24
1.3.4信號(hào)28
1.4構(gòu)建電路38
1.4.1電路設(shè)計(jì)38
1.4.2原理圖39
1.4.3原型41
1.5搭建機(jī)器人47
1.5.1硬件47
1.5.2材料49
1.5.3工作區(qū)域50
1.6總結(jié)51
第2章基于Arduino的機(jī)器人52
2.1Arduino接口52
2.1.1繼電器53
2.1.2晶體管59
2.1.3電機(jī)控制器的接口66
2.2用戶控制69
2.2.1連線（有線）控制70
2.2.2紅外控制（IR）70
2.2.3無線電控制系統(tǒng)71
2.3傳感器導(dǎo)航74
2.3.1接觸式感知75
2.3.2距離和反射式感知75
2.3.3方向（定位）78
2.3.4非自主傳感器81
2.4總結(jié)84
第3章讓機(jī)器人動(dòng)起來85
3.1電機(jī)85
3.1.1有刷直流電機(jī)（永久磁鐵型）86
3.1.2無刷直流電機(jī)87
3.1.3步進(jìn)電機(jī)88
3.1.4齒輪減速電機(jī)90
3.1.5伺服舵機(jī)91
3.1.6線性制動(dòng)器92
3.1.7功率計(jì)算93
3.1.8驅(qū)動(dòng)93
3.1.9尋找合適的電機(jī)94
3.2H橋95
3.2.1產(chǎn)生制動(dòng)96
3.2.2實(shí)現(xiàn)97
3.2.3H橋集成電路100
3.2.4更改PWM頻率101
3.2.5反電動(dòng)勢103
3.2.6電流檢測105
3.2.7基于H橋的商品（電機(jī)控制器）106
3.3電池109
3.3.1鎳鎘電池（NiCad）110
3.3.2鎳氫電池（NiMH）110
3.3.3鋰聚合物電池（LiPo）111
3.3.4鉛酸蓄電池112
3.3.5充電114
3.4材料115
3.4.1木材115
3.4.2金屬116
3.4.3螺栓和螺母116
3.4.4塑料117
3.4.5鏈條和鏈輪齒117
3.4.6車輪118
3.5總結(jié)118
第4章萊納斯尋線機(jī)器人120
4.1萊納斯的零件清單121
4.2如何使萊納斯工作123
4.2.1軌道123
4.3制作紅外傳感器電路板124
4.4改裝成連續(xù)旋轉(zhuǎn)的伺服舵機(jī)132
4.4.1方法1：帶有外部速度控制器的直接直流驅(qū)動(dòng)132
4.4.2方法2：帶有內(nèi)部電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的伺服脈沖驅(qū)動(dòng)135
4.5合適的驅(qū)動(dòng)輪137
4.6制作框架141
4.7制作連接146
4.8電池安裝147
4.8.1安裝電源開關(guān)148
4.9加載代碼148
4.10制作軌道155
4.11測試156
4.12附加組件157
4.12.1LED指示燈157
4.12.2噴漆159
4.12.3添加速度調(diào)節(jié)器（電位器）162
4.13總結(jié)164
第5章墻追蹤機(jī)器人Wally166
5.1如何讓W(xué)ally工作167
5.2Wally的零件清單169
5.3電機(jī)控制器171
5.3.1高側(cè)開關(guān)171
5.3.2低側(cè)開關(guān)171
5.3.3電路制作173
5.4制作框架178
5.5安裝傳感器182
5.6安裝電池和電源開關(guān)185
5.6.1電源開關(guān)安裝186
5.7代碼187
5.7.1代碼目標(biāo)189
5.8總結(jié)198
第6章制作PCB板199
6.1PCB基礎(chǔ)199
6.2你需要什么來開始200
6.3電路設(shè)計(jì)202
6.3.1搜索開源設(shè)計(jì)203
6.3.2制作你自己的設(shè)計(jì)204
6.3.3使用Eagle原理圖編輯器工作207
6.3.4使用Eagle電路板編輯器工作211
6.4轉(zhuǎn)印設(shè)計(jì)219
6.4.1讓我們制作一塊Arduino克隆板——Jduino219
6.4.2開始轉(zhuǎn)印221
6.5腐蝕227
6.5.1測量腐蝕液227
6.5.2腐蝕（方法1）228
6.5.3腐蝕（方法2）230
6.5.4清除墨粉232
6.6鉆孔234
6.7焊接235
6.7.1制作Arduino克隆板235
6.7.2制作BJTH—橋238
6.8測試240
6.9總結(jié)243
第7章昆蟲機(jī)器人244
7.1通過Arduino讀取開關(guān)245
7.2如何使昆蟲機(jī)器人工作246
7.2.1天線傳感器246
7.2.2碰撞傳感器247
7.3昆蟲機(jī)器人的零件清單247
7.4電機(jī)249
7.4.1改裝伺服舵機(jī)249
7.4.2控制伺服舵機(jī)251
7.4.3將脈沖值轉(zhuǎn)換為角度值252
7.4.4將車輪安裝到伺服舵機(jī)253
7.5制作框架255
7.5.1標(biāo)記有機(jī)玻璃255
7.5.2切割有機(jī)玻璃256
7.5.3安裝電機(jī)258
7.5.4安裝腳輪258
7.5.5安裝Arduino260
7.5.6安裝電池260
7.6制作傳感器262
7.6.1前置天線傳感器262
7.6.2后置碰撞傳感器263
7.7制作連線266
7.8加載代碼267
7.8.1創(chuàng)建一個(gè)延遲267
7.8.2變量268
7.8.3代碼269
7.9制作一頂帽子277
7.10總結(jié)280
第8章探險(xiǎn)者機(jī)器人281
8.1如何使探險(xiǎn)者機(jī)器人工作282
8.1.1R/C控制282
8.1.2強(qiáng)大的電機(jī)283
8.1.3電流檢測283
8.1.4啟動(dòng)視頻283
8.1.5啟動(dòng)Xbee284
8.2探險(xiǎn)者機(jī)器人的零件清單284
8.3制作框架286
8.3.1規(guī)格286
8.3.2添加電池支架287
8.3.3切割底部框架支架289
8.3.4切割頂部框架支架289
8.3.5切割和彎曲主框架板290
8.3.6添加橫桿和安裝腳輪291
8.3.7有機(jī)玻璃甲板（任選）293
8.4制作電機(jī)控制器293
8.4.1電流檢測和限流293
8.4.2H橋設(shè)計(jì)294
8.5設(shè)置Arduino298
8.5.1連接H橋299
8.6設(shè)置Xbee300
8.6.1測試Xbee302
8.7添加攝像頭303
8.7.1二自由度云臺(tái)304
8.7.2制作第一個(gè)支架305
8.7.3制作第二個(gè)支架306
8.8加載代碼307
8.9總結(jié)316
第9章機(jī)器船318
9.1開場白319
9.2機(jī)器船的零件清單319
9.2.1聚苯乙烯泡沫塑料321
9.2.2環(huán)氧樹脂322
9.2.3手套323
9.2.4玻璃纖維布323
9.2.5膠水324
9.2.6泡沫塑料切割機(jī)和美工刀325
9.2.7雜項(xiàng)325
9.3機(jī)器船設(shè)計(jì)325
9.4組裝機(jī)器船327
9.4.1模板327
9.4.2將模板膠合到EPS/XPS板上329
9.4.3切出分段330
9.4.4把分段膠合在一起332
9.4.5插入泡沫錨333
9.4.6涂層334
9.4.7涂抹成品335
9.4.8鰭336
9.4.9上色336
9.4.10甲板336
9.4.11完成組裝337
9.5推進(jìn)裝置338
9.5.1底板340
9.5.2樞軸340
9.5.3管子341
9.5.4舵角342
9.5.5電機(jī)343
9.5.6舵機(jī)344
9.5.7推桿344
9.6電子設(shè)備344
9.6.1系統(tǒng)的核心——ArduPilotPCB345
9.6.2GPS模塊346
9.6.3電子調(diào)速器（ESC）346
9.6.4電機(jī)347
9.6.5舵機(jī)347
9.6.6電池組347
9.6.7安裝電子設(shè)備348
9.7軟件和任務(wù)規(guī)劃351
9.7.1GPS接收器351
9.7.2軟件352
9.7.3安裝軟件372
9.7.4任務(wù)規(guī)劃377
9.8全部放在一起380
9.8.1集成系統(tǒng)381
9.8.2船，歡呼吧！383
9.9故障排除383
9.9.1電機(jī)／螺旋槳的推力不夠384
9.9.2電機(jī)不啟動(dòng)385
9.10總結(jié)385
第10章草地機(jī)器人400386
10.1如何使草地機(jī)器人400工作387
10.1.1割草機(jī)甲板388
10.1.2大容量電池388
10.1.3鋼框架389
10.1.4卸料斗389
10.1.5充氣輪胎390
10.1.6前燈390
10.1.7失效保護(hù)390
10.2工具和零件列表391
10.2.1割草機(jī)391
10.2.2零件清單391
10.3輪子392
10.3.1前腳輪393
10.3.2后驅(qū)動(dòng)輪393
10.3.3安裝鏈輪394
10.4框架395
10.5傳動(dòng)系統(tǒng)402
10.5.1安裝電機(jī)支架403
10.5.2安裝鏈條406
10.6電機(jī)控制器408
10.6.1選購一個(gè)電機(jī)控制器408
10.6.2散熱風(fēng)扇410
10.6.3電機(jī)控制器反饋411
10.7Arduino413
10.7.1固定好連接以防行駛顛簸413
10.8失效保護(hù)417
10.8.1無線電遙控?fù)軇?dòng)開關(guān)418
10.8.2功率繼電器420
10.8.3避免無線電遙控本身的失效保護(hù)421
10.9連接電路422
10.10代碼423
10.11美化和添加附件429
10.11.1噴漆429
10.11.2前燈430
10.11.3卸料斗430
10.11.4割草機(jī)安全開關(guān)432
10.12總結(jié)432
第11章賽格威機(jī)器人434
11.1如何使賽格威機(jī)器人工作435
11.1.1慣性測量單元435
11.1.2轉(zhuǎn)向和增益436
11.1.3嚙合器436
11.2賽格威機(jī)器人的零件清單436
11.3選擇合適的傳感器438
11.3.13.3V電源439
11.3.2加速度計(jì)440
11.3.3陀螺儀442
11.3.4陀螺儀和加速度計(jì)的總結(jié)443
11.3.5角度濾波444
11.4制作慣性測量單元適配板445
11.5選擇電機(jī)446
11.5.1卸掉電力制動(dòng)器448
11.5.2電機(jī)安裝位置450
11.6選擇電機(jī)控制器451
11.6.1SoftwareSerial庫452
11.6.2Sabertooth控制器的簡化串口453
11.7電池454
11.7.1密封鉛酸蓄電池455
11.7.2充電456
11.7.312V供電456
11.8框架456
11.8.1框架設(shè)計(jì)458
11.8.2制作框架458
11.9輸入裝置462
11.9.1轉(zhuǎn)向462
11.9.2增益462
11.9.3嚙合器463
11.9.4水平啟動(dòng)463
11.9.5安裝輸入裝置到框架上463
11.10安裝電子設(shè)備467
11.10.1焊接輸入裝置470
11.10.2連接線路470
11.11分析代碼471
11.11.1sample_accel（）函數(shù)472
11.11.2sample_gyro（）函數(shù)473
11.11.3檢查角度讀數(shù)474
11.11.4calculate_angle（）函數(shù)475
11.11.5read_pots（）函數(shù)476
11.11.6auto_level（）函數(shù)477
11.11.7update_motor_speed（）函數(shù)479
11.11.8time_stamp（）函數(shù)482
11.11.9serial_print_stuff（）函數(shù)482
11.11.10完整代碼484
11.12測試491
11.13總結(jié)493
11.14參考資料493
第12章格斗機(jī)器人494
12.1機(jī)器人格斗的誕生496
12.1.1格斗機(jī)器人的規(guī)章制度496
12.1.2沒有價(jià)格限制497
12.2格斗機(jī)器人零件清單498
12.3輸入控制500
12.3.1FlySkyCT—6：32美元、5通道、2.4GHz無線控制器備選方案501
12.4電子設(shè)備504
12.4.1Arduino504
12.4.2電機(jī)控制器505
12.5框架507
12.5.1是買，還是做508
12.5.2改裝輪子509
12.5.3制作框架510
12.6傳動(dòng)系統(tǒng)513
12.6.1齒輪傳動(dòng)裝置514
12.6.2鏈條張力調(diào)整螺母515
12.7電池520
12.8安裝電子設(shè)備522
12.8.1保護(hù)好你的大腦522
12.8.2連接線路524
12.9代碼526
12.10盔甲532
12.11武器534
12.12附加信息540
12.13總結(jié)541
第13章其他控制方式542
13.1用Processing來解碼信號(hào)543
13.2其他控制方式所用零件清單543
13.3選擇輸入設(shè)備544
13.4Processing必備文件545
13.5遵照協(xié)議546
13.6檢查Processing的代碼546
13.6.1代碼解析549
13.6.2測試Processing551
13.7檢查Arduino的代碼553
13.8總結(jié)560
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