[正版]机器人创意设计与制作全攻略(彩色版)

机器人是机械、电子、控制、计算机、传感技术、人工智能等多个学科交叉的领域，想要全面掌握其相关技术绝非易事，对于青少年科技爱好者和机器人初学者来说，学习起来很容易无从下手。为了减少机器人学习入门的难度，使读者能系统深入地了解与掌握机器人技术，特编写本书。本书主要内容包括机器人的基本认识、机器人系统的各组成部分、机器人的外部结构、机器人的内部程序编制、常用工具的使用、机器人制作的方法和流程、青少年竞赛机器人介绍等。

本书适合——

青少年机器人爱好者。

参与机器人竞赛或是学习活动的研究生与本科生。

中、小学科技教师。

STEAM、创客教育培训机构的科技讲师。

想要自行辅导或是陪伴孩子学习机器人技术的家长朋友们。

王雪雁，北京信息科技大学教师，2014年获得“北京市师德先进个人”，2015年评为西三旗街道“我们的价值观——西三旗榜样”，2016年西三旗地区“十佳共产党员”。

在指导学科竞赛方面，王雪雁老师带领北京信息科技大学“Water。”机器人足球队参加了9届机器人世界杯比赛，其中在2010年、2011年、2013年、2015年、2017年5次获得RoboCup“中型组”世界冠军，2014年首次获得“中型组科学技术挑战赛”世界冠军，并获得“中型组”世界亚军；2016年首次获得“中型组技术挑战赛”世界冠军，并获得“中型组”世界亚军。优异成绩的取得使北京信息科技大学机器人足球队受到国际RoboCup联盟、中国机器人大赛竞赛委员会等国内外机器人竞赛组织的高度肯定和积极评价，引起社会各界的广泛关注，中央电视台、光明日报、北京电视台等中央和地方媒体多次对“Water”机器人足球队进行了持续、全面的报道。

近三年来，王雪雁老师参加北京信息科技大学“北京市高校支持中小学发展项目”，为清河中学和永泰小学开设机器人课程，指导清河中学和永泰小学参加VEX机器人比赛，曾多次获得“VEX IQ”华北赛冠军，中国赛冠军，亚锦赛冠军，世锦赛分区冠军。获得亚洲机器人联盟颁发的“2018年度最佳导师奖”。

绪论    什么是机器人
    0.1    综述
    0.2    认识机器和机器人
    0.3    机器人的发展历史
        0.3.1    早期机器人的发展史
        0.3.2    近代机器人的发展史
    0.4    未来机器人的展望
    0.5    形形色色的机器人
        0.5.1    工业机器人
        0.5.2    服务机器人
        0.5.3    医疗机器人
        0.5.4    军用机器人
    0.6    机器人程序
        0.6.1    低级语言阶段
        0.6.2    高级语言阶段
    0.7    如何动手做一个机器人
第1章    机器人系统的组成部分
    1.1    综述
    1.2    机器人系统
    1.3    动力来源——供电系统
        1.3.1    直流电源
        1.3.2    交流电源
        1.3.3    储存电的仓库——电池
    1.4    机器人的大脑——控制系统
    1.5    机器人如何观察世界——传感系统
        1.5.1    信号与电信号
        1.5.2    各式各样的传感器
    1.6    是时候该执行任务了——执行机构
    1.7    动力能源的水龙头——驱动器
第2章    机器人的外部结构
    2.1    综述
    2.2    认识零件
        2.2.1    梁零件
        2.2.2    板零件
        2.2.3    杆零件
        2.2.4    片零件和条零件
        2.2.5    连接柱
        2.2.6    角度连接件
        2.2.7    方梁连接件
        2.2.8    L形连接件
        2.2.9    关节轴承
        2.2.10    螺钉、螺栓和螺母
        2.2.11    自攻螺钉
        2.2.12    自锁螺母
        2.2.13    顶丝
        2.2.14    销
        2.2.15    直齿轮
        2.2.16    斜齿轮
        2.2.17    锥齿轮
        2.2.18    冠齿轮
        2.2.19    滑轮
        2.2.20    履带轮和履带
        2.2.21    齿条
        2.2.22    凸轮
        2.2.23    蜗轮和蜗杆
        2.2.24    棘轮和棘爪
        2.2.25    轴
        2.2.26    轴承
        2.2.27    轴套
        2.2.28    联轴器
        2.2.29    丝杠
        2.2.30    法兰盘
        2.2.31    轮毂
        2.2.32    电机支架
        2.2.33    舵机支架和舵机臂
        2.2.34    金属零件和EV3零件结合
    2.3    机械结构
        2.3.1    连杆机构
        2.3.2    平面铰链四杆机构
        2.3.3    曲柄滑块机构
        2.3.4    齿轮机构
        2.3.5    齿轮齿条机构
        2.3.6    蜗轮蜗杆机构
        2.3.7    凸轮机构
        2.3.8    棘轮机构
        2.3.9    带传动机构
        2.3.10    链传动机构
        2.3.11    螺旋机构
        2.3.12    弹簧机构
        2.3.13    阻尼机构
        2.3.14    机构的串联
        2.3.15    机构的并联
    2.4    电路基础
        2.4.1    电压
        2.4.2    电流（电流强度）
        2.4.3    直流电和交流电
        2.4.4    电阻
        2.4.5    串联与并联
        2.4.6    短路
        2.4.7    断路
        2.4.8    导体、绝缘体、超导体
        2.4.9    半导体
        2.4.10    负载
        2.4.11    单片机
        2.4.12    芯片
        2.4.13    引脚
        2.4.14    印制电路板PCB
        2.4.15    丝印
        2.4.16    脉冲
        2.4.17    封装
    2.5    传感器
        2.5.1    红外巡线传感器
        2.5.2    超声波传感器
        2.5.3    光敏传感器
        2.5.4    声音传感器
        2.5.5    碰撞开关和按键
        2.5.6    火焰传感器
        2.5.7    人体红外传感器
        2.5.8    温湿度传感器
        2.5.9    气体检测传感器
        2.5.10    触摸传感器
        2.5.11    倾斜传感器
        2.5.12    磁性传感器
        2.5.13    土壤湿度传感器和水蒸气传感器
        2.5.14    压力传感器
        2.5.15    颜色传感器
        2.5.16    电子罗盘
        2.5.17    陀螺仪
    2.6    认识电子元器件
        2.6.1    发光二极管
        2.6.2    二极管
        2.6.3    电阻
        2.6.4    电容
        2.6.5    电感
        2.6.6    三极管
        2.6.7    场效应管
        2.6.8    三端稳压器
        2.6.9    晶振
        2.6.10    电位器
        2.6.11    熔断器
        2.6.12    电磁继电器
        2.6.13    扬声器
        2.6.14    蜂鸣器
        2.6.15    数码管
        2.6.16    全彩LED
        2.6.17    液晶显示屏（LCD）
        2.6.18    点阵屏
        2.6.19    开关
        2.6.20    自锁开关
        2.6.21    拨码开关
        2.6.22    面包板
        2.6.23    洞洞板
        2.6.24    排针
        2.6.25    杜邦线
        2.6.26    IC插座
        2.6.27    跳线帽
        2.6.28    鳄鱼夹
        2.6.29    电池盒和电池座
        2.6.30    USB接口
    2.7    简单的电路
        2.7.1    LED控制电路
        2.7.2    全彩LED电路
        2.7.3    7805直流降压电路
        2.7.4    电阻分压电路
        2.7.5    光控灯
        2.7.6    循迹模块
        2.7.7    惠斯通电桥
        2.7.8    三极管放大电路
        2.7.9    场效应管放大电路
        2.7.10    单片机最小系统
        2.7.11    USB转串口电路
        2.7.12    L298N驱动电路
        2.7.13    H桥
    2.8    执行装置
        2.8.1    直流电动机和减速电动机
        2.8.2    舵机
        2.8.3    步进电动机
        2.8.4    伺服电动机
        2.8.5    空心杯电动机和螺旋桨
        2.8.6    无刷电动机和电调
        2.8.7    振动电动机
        2.8.8    电磁铁
        2.8.9    其他装置
        2.8.10    手爪
        2.8.11    机械臂
        2.8.12    履带
        2.8.13    悬挂装置
        2.8.14    万向轮和常见的轮式底盘
        2.8.15    麦克纳姆轮
        2.8.16    多足机器人
        2.8.17    双足机器人
第3章    机器人的内部程序
    3.1    综述
    3.2    认识程序的框架
    3.3    认识编译环境／编译器
    3.4    基本元素
        3.4.1    关键字
        3.4.2    标识符
        3.4.3    标识符的命名规范
        3.4.4    空白符
    3.5    数据类型
        3.5.1    整数类型
        3.5.2    浮点类型
        3.5.3    void类型
    3.6    变量
    3.7    常量
    3.8    运算符
        3.8.1    算术运算符
        3.8.2    关系运算符
        3.8.3    逻辑运算符
        3.8.4    位运算符
        3.8.5    赋值运算符
    3.9    判断
    3.10    循环
        3.10.1    循环类型
        3.10.2    循环控制语句
        3.10.3    无限循环
    3.11    函数
        3.11.1    定义函数
        3.11.2    函数声明
        3.11.3    调用函数
        3.11.4    函数参数
    3.12    数组
        3.12.1    声明数组
        3.12.2    初始化数组
        3.12.3    访问数组元素
        3.12.4    多维数组
        3.12.5    传递数组给函数
    3.13    字符串
    3.14    输入和输出
        3.14.1    标准文件
        3.14.2    getchar和putchar函数
        3.14.3    gets和puts函数
        3.14.4    scanf和printf函数
    3.15    进制
        3.15.1    二进制
        3.15.2    十六进制
        3.15.3    进制间的转换
    3.16    一些经典编程基础实例
第4章    工具的使用
    4.1    综述
    4.2    手动工具
        4.2.1    旋具
        4.2.2    扳手
        4.2.3    钳子
        4.2.4    剥线钳
        4.2.5    网线钳
        4.2.6    台钳
        4.2.7    锤子
        4.2.8    锯
        4.2.9    剪刀
        4.2.10    美工刀
        4.2.11    游标卡尺
    4.3    粘接工具
        4.3.1    热熔胶枪和胶棒
        4.3.2    螺纹胶
        4.3.3    导热硅胶
        4.3.4    双面泡沫胶
        4.3.5    502胶水
        4.3.6    尼龙扎带
    4.4    电动工具
        4.4.1    电钻
        4.4.2    电动旋具
        4.4.3    微型磨机
    4.5    电路工具
        4.5.1    万用表
        4.5.2    电烙铁、焊台与焊锡
        4.5.3    热风枪
        4.5.4    吸锡器、吸锡线
        4.5.5    助焊剂——松香
        4.5.6    热缩管
        4.5.7    镊子
        4.5.8    电线
        4.5.9    电工胶带
    4.6    来认识些更强大的工具吧
        4.6.1    3D打印机
        4.6.2    微型机床
第5章    机器人制作案例
    5.1    综述
    5.2    木工小车
        5.2.1    准备工作
        5.2.2    理解设计图纸
        5.2.3    切割外轮廓
        5.2.4    切割内轮廓
        5.2.5    木棒的加工
        5.2.6    铣零件
        5.2.7    磨床打磨零件
        5.2.8    底盘组装
        5.2.9    车体组装
        5.2.10    总结
    5.3    EV3-金属机械臂
        5.3.1    准备工作
        5.3.2    了解机械臂
        5.3.3    搭建云台
        5.3.4    固定EV3控制器
        5.3.5    组装机械臂
        5.3.6    手爪组装
        5.3.7    手爪的固定与优化
        5.3.8    控制电路与接线
        5.3.9    程序的编写
        5.3.10    总结
    5.4    三轮全向移动底盘
        5.4.1    准备工作
        5.4.2    三轮全向移动底盘概述
        5.4.3    三轮全向移动底盘搭建