正版 初学机器人(原书第2版)

第2版序<br />第1版序<br />前言<br />第1章  导言1<br />1.1  什么是机器人1<br />1.2  机器人的三大构成要素3<br />1.2.1  感知和认识系统3<br />1.2.2  判断和拟定系统4<br />1.2.3  机构和控制系统6<br />第2章  机器人的历史9<br />2.1  从古代自动装置到现代机器人9<br />2.1.1  自动人偶12<br />2.1.2  19世纪的艺术与技术13<br />2.1.3  日本的戏法/机关人偶14<br />2.1.4  20世纪科幻小说<br />    中的机器人14<br />2.1.5  现代机器人15<br />2.2  工业用机器人16<br />2.2.1  机械臂和工业用机器人16<br />2.2.2  有关工业用机器人<br />     的标准化17<br />2.3  智能机器人17<br />第3章  机器人的构造20<br />3.1  人形机器人的构成20<br />3.1.1  运动性能21<br />3.1.2  用于感知环境的<br />     传感器23<br />3.1.3  从信息识别到动作<br />    生成24<br />3.2  人形机器人的信息处理流<br />     程、传感器和手臂29<br />3.2.1  人形机器人的信息<br />     处理流程29<br />3.2.2  人形机器人的传感器30<br />3.2.3  人形机器人的手臂33<br />第4章  电动机35<br />4.1  电动机的基础35<br />4.1.1  磁铁与磁场35<br />4.1.2  电流引起的磁场36<br />4.1.3  磁场中的电流37<br />4.2  电动机的种类39<br />4.2.1  直流电动机39<br />4.2.2  步进电动机42<br />4.2.3  交流电动机43<br />4.3  伺服系统46<br />4.3.1  伺服系统的基本构成46<br />4.3.2  R/C伺服电动机47<br />4.4  运动与力49<br />4.4.1  旋转运动和往返运动49<br />4.4.2  力、力矩、功率50<br />4.4.3  连杆机构51<br />4.5  其他致动器53<br />4.5.1  直动致动器53<br />4.5.2  振动致动器54<br />第5章  传感器58<br />5.1  概述58<br />5.2  外部传感器60<br />5.2.1  CCD摄像头（视觉<br />    传感器、全方位<br />    传感器）60<br />5.2.2  传声器（听觉传感器）62<br />5.2.3  触控传感器（触觉<br />    传感器）62<br />5.2.4  超声波传感器<br />     （距离传感器）63<br />5.3  内部传感器64<br />5.3.1  电位计（接触式角度<br />    传感器）64<br />5.3.2  光学式旋转编码器（非<br />    接触式角度传感器）65<br />5.3.3  转速计（角速度<br />    传感器）66<br />5.3.4  陀螺仪传感器（方位<br />    角传感器）66<br />第6章  机构与运动72<br />6.1  机器人的关节机构72<br />6.1.1  直角坐标机器人75<br />6.1.2  圆柱坐标机器人75<br />6.1.3  极坐标机器人75<br />6.1.4  多关节机器人75<br />6.2  动作的产生78<br />6.3  移动机构79<br />6.3.1  车轮移动的基本机构79<br />6.3.2  机器人用的移动机构81<br />6.3.3  用腿来移动的机构82<br />第7章  信息处理 84<br />7.1  计算机的组成84<br />7.1.1  计算机的处理流程84<br />7.1.2  计算机的体系结构85<br />7.2  计算机的指令87<br />7.2.1  执行指令的流程87<br />7.2.2  计算机的极限88<br />7.3  CPU89<br />7.3.1  CPU的发展89<br />7.3.2  计算机的运行速度、<br />     I/O端口和存储器91<br />7.4  程序开发93<br />7.5  计算机控制系统96<br />7.5.1  控制系统的构成96<br />7.5.2  电动机控制程序97<br />7.6  人形机器人编程102<br />第8章  行动的计划和实行105<br />8.1  经典体系结构105<br />8.2  基于反射行为的体系结构106<br />8.3  基于反射行为的体系<br />     结构示例107<br />8.4  计划行为109<br />8.4.1  测量和移动的误差112<br />8.4.2  误差估计时间112<br />8.4.3  人的引导112<br />第9章  网络协作与发展115<br />9.1  网络技术的发展115<br />9.1.1  计算机通信发展的<br />    历程115<br />9.1.2  有线网络和无线网络116<br />9.2  机器人的网络安装116<br />9.3  与云服务器协作的机器人117<br />9.4  网络连接的世界“IoT”118<br />第10章  机器人制作实践120<br />10.1  驱动机器人的软件 Robo-<br />    vie Maker2120<br />10.1.1  运行环境120<br />10.1.2  RobovieMaker2<br />     的安装121<br />10.1.3  CPU板与PC<br />    的连接121<br />10.1.4  创建机器人项目123<br />10.1.5  基本操作126<br />10.1.6  连接CPU板和伺<br />    服电动机并启动129<br />10.2  制作动作的实践134<br />10.2.1  伺服电动机的位置<br />    校正134<br />10.2.2  基准姿势134<br />10.2.3  伺服电动机的位置<br />    校正步骤135<br />10.2.4  步行动作的制作141<br />10.2.5  步行动作中的姿势<br />       的执行顺序145<br />10.3  铝加工146<br />10.3.1  材料146<br />10.3.2  工具146<br />10.3.3  铝的钣金作业工序147<br />10.3.4  各钣金的尺寸数据154<br />10.4  机器人组装（铝加工版）159<br />10.4.1  所需的零件159<br />10.4.2  机器人的组装161<br />10.5  3D打印机167<br />10.5.1  材料167<br />10.5.2  工具167<br />10.5.3  3D打印的工作流168<br />10.6  机器人组装（3D打印版）168<br />10.6.1  所需的零件168<br />10.6.2  机器人的组装168<br />第11章  结语173<br />11.1  机器人的定义173<br />11.2  对机器人的期待174<br />11.3  现在的机器人175<br />11.4  家用机器人176<br />11.5  需要机器人的未来世界178<br />附录  在课堂制作机器人180<br />A.1  培养支撑机器人产业的<br />    技能型人才180<br />A.2  职业学校的机器人学习概要180<br />A.3  实现双脚行走181<br />A.4  脚的改良182<br />A.5  成果发表会（演示活动）183<br />A.6  成果发表会（机器人操作<br />    体验指导）183<br />A.7  机器人学习的评价184<br />A.8  关于术语的理解186<br />A.9  总结187

本书系统讲解了机器人学涉及到的基本知识，涵盖了机器人硬件、软件、控制以及制作多个方面的内容。初学者可以通过本书了解机器人相关各领域的基本知识，明白机器人是怎样构成的、如何工作的以及如何自己动手实现一个简单的机器人。为了适合不同层次的机器人爱好者的学习需求，本书对一些深奥的数学或物理知识进行了简要说明，即使不参考专业书籍也可以通读本书。