(RB-07B040)Arduino機器人權(quán)威指南
目錄 |
書籍簡介
你想制作有趣的機器人嗎？你想讓機器人沿著指定的路線行走嗎？你想讓機器人幫助你清掃庭院嗎？你想讓機器人載著你逛街嗎？那么請選擇《Arduino機器人權(quán)威指南》吧！John-David Warren、Josh Adams和Harald Molle會帶你走進機器人的世界，教會你如何尋找配件、怎樣制作機器人、怎樣進行編程，甚至告訴你如何對機器人進行安全測試。 本書可以教會你如何用Arduino來控制各式各樣的機器人，同時提供了每一步的詳細指導。你不僅可以學會Arduino的基本使用方法，還可以了解各種電機的特性。同樣，你會掌握其控制和排除故障的方法，將之應用到你的機器人項目中。本書從易到難，講解了各種各樣機器人的制作方法，其中包括GPS機器船、草地機器人、格斗機器人及賽格威機器人等。無論你是只會擺弄Arduino的初學者，還是一個制作小工具的專家，《Arduino機器人權(quán)威指南》都會幫助你制作出意想不到的機器人作品。
書籍目錄
第1章基礎(chǔ)1
1.1電學2
1.1.1電模擬3
1.1.2電的基礎(chǔ)知識4
1.1.3電路6
1.1.4電信號測量7
1.1.5萬用表7
1.1.6電壓測量8
1.1.7電流強度測量9
1.1.8電容測量9
1.1.9電阻測量10
1.1.10使用歐姆定律計算電阻功率11
1.1.11示波器12
1.1.12負載13
1.1.13電路連接14
1.2電子學15
1.2.1半導體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28
1.4構(gòu)建電路38
1.4.1電路設(shè)計38
1.4.2原理圖39
1.4.3原型41
1.5搭建機器人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章讓機器人動起來85
3.1電機85
3.1.1有刷直流電機（永久磁鐵型）86
3.1.2無刷直流電機87
3.1.3步進電機88
3.1.4齒輪減速電機90
3.1.5伺服舵機91
3.1.6線性制動器92
3.1.7功率計算93
3.1.8驅(qū)動93
3.1.9尋找合適的電機94
3.2H橋95
3.2.1產(chǎn)生制動96
3.2.2實現(xiàn)97
3.2.3H橋集成電路100
3.2.4更改PWM頻率101
3.2.5反電動勢103
3.2.6電流檢測105
3.2.7基于H橋的商品（電機控制器）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132
4.4.1方法1：帶有外部速度控制器的直接直流驅(qū)動132
4.4.2方法2：帶有內(nèi)部電機驅(qū)動電路的伺服脈沖驅(qū)動135
4.5合適的驅(qū)動輪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章墻追蹤機器人Wally166
5.1如何讓Wally工作167
5.2Wally的零件清單169
5.3電機控制器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202
6.3.1搜索開源設(shè)計203
6.3.2制作你自己的設(shè)計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章昆蟲機器人244
7.1通過Arduino讀取開關(guān)245
7.2如何使昆蟲機器人工作246
7.2.1天線傳感器246
7.2.2碰撞傳感器247
7.3昆蟲機器人的零件清單247
7.4電機249
7.4.1改裝伺服舵機249
7.4.2控制伺服舵機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253
7.5制作框架255
7.5.1標記有機玻璃255
7.5.2切割有機玻璃256
7.5.3安裝電機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章探險者機器人281
8.1如何使探險者機器人工作282
8.1.1R/C控制282
8.1.2強大的電機283
8.1.3電流檢測283
8.1.4啟動視頻283
8.1.5啟動Xbee284
8.2探險者機器人的零件清單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有機玻璃甲板（任選）293
8.4制作電機控制器293
8.4.1電流檢測和限流293
8.4.2H橋設(shè)計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304
8.7.2制作第一個支架305
8.7.3制作第二個支架306
8.8加載代碼307
8.9總結(jié)316
第9章機器船318
9.1開場白319
9.2機器船的零件清單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泡沫塑料切割機和美工刀325
9.2.7雜項325
9.3機器船設(shè)計325
9.4組裝機器船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343
9.5.6舵機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347
9.6.5舵機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／螺旋槳的推力不夠384
9.9.2電機不啟動385
9.10總結(jié)385
第10章草地機器人400386
10.1如何使草地機器人400工作387
10.1.1割草機甲板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390
10.2工具和零件列表391
10.2.1割草機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)動輪393
10.3.3安裝鏈輪394
10.4框架395
10.5傳動系統(tǒng)402
10.5.1安裝電機支架403
10.5.2安裝鏈條406
10.6電機控制器408
10.6.1選購一個電機控制器408
10.6.2散熱風扇410
10.6.3電機控制器反饋411
10.7Arduino413
10.7.1固定好連接以防行駛顛簸413
10.8失效保護417
10.8.1無線電遙控撥動開關(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割草機安全開關(guān)432
10.12總結(jié)432
第11章賽格威機器人434
11.1如何使賽格威機器人工作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440
11.3.3陀螺儀442
11.3.4陀螺儀和加速度計的總結(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446
11.5.1卸掉電力制動器448
11.5.2電機安裝位置450
11.6選擇電機控制器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章格斗機器人494
12.1機器人格斗的誕生496
12.1.1格斗機器人的規(guī)章制度496
12.1.2沒有價格限制497
12.2格斗機器人零件清單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傳動系統(tǒng)513
12.6.1齒輪傳動裝置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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