第1章 基礎 1
1.1 電學 2
1.1.1 電模擬 3
1.1.2 電的基礎知識 4
1.1.3 電路 6
1.1.4 電信號測量 7
1.1.5 萬用錶 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 技術手冊 17
1.2.3 集成電路 18
1.2.4 通孔元件 19
1.3 Arduino初級讀本 20
1.3.1 Arduino變體 21
1.3.2 Arduino集成開發環境 24
1.3.3 草稿 24
1.3.4 信號 28
1.4 構建電路 38
1.4.1 電路設計 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 工作區域 50
1.6 總結 51
第2章 基於Arduino的機器人 52
2.1 Arduino接口 52
2.1.1 繼電器 53
2.1.2 晶體管 59
2.1.3 電機控製器的接口 66
2.2 用戶控製 69
2.2.1 連綫（有綫）控製 70
2.2.2 紅外控製（IR） 70
2.2.3 無綫電控製係統 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 方嚮（定位） 78
2.3.4 非自主傳感器 81
2.4 總結 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 綫性製動器 92
3.1.7 功率計算 93
3.1.8 驅動 93
3.1.9 尋找閤適的電機 94
3.2 H橋 95
3.2.1 産生製動 96
3.2.2 實現 97
3.2.3 H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 基於H橋的商品（電機控製器） 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 鋰聚閤物電池（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 118
第4章 萊納斯尋綫機器人 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 製作紅外傳感器電路闆 124
4.4 改裝成連續鏇轉的伺服舵機 132
4.4.1 方法1：帶有外部速度控製器的直接直流驅動 132
4.4.2 方法2：帶有內部電機驅動電路的伺服脈衝驅動 135
4.5 閤適的驅動輪 137
4.6 製作框架 141
4.7 製作連接 146
4.8 電池安裝 147
4.8.1 安裝電源開關 148
4.9 加載代碼 148
4.10 製作軌道 155
4.11 測試 156
4.12 附加組件 157
4.12.1 LED指示燈 157
4.12.2 噴漆 159
4.12.3 添加速度調節器（電位器） 162
4.13 總結 164
第5章 牆追蹤機器人Wally 166
5.1 如何讓Wally工作 167
5.2 Wally的零件清單 169
5.3 電機控製器 171
5.3.1 高側開關 171
5.3.2 低側開關 171
5.3.3 電路製作 173
5.4 製作框架 178
5.5 安裝傳感器 182
5.6 安裝電池和電源開關 185
5.6.1 電源開關安裝 186
5.7 代碼 187
5.7.1 代碼目標 189
5.8 總結 198
第6章 製作PCB闆 199
6.1 PCB基礎 199
6.2 你需要什麼來開始 200
6.3 電路設計 202
6.3.1 搜索開源設計 203
6.3.2 製作你自己的設計 204
6.3.3 使用Eagle原理圖編輯器工作 207
6.3.4 使用Eagle電路闆編輯器工作 211
6.4 轉印設計 219
6.4.1 讓我們製作一塊Arduino剋隆闆——Jduino 219
6.4.2 開始轉印 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 鑽孔 234
6.7 焊接 235
6.7.1 製作Arduino剋隆闆 235
6.7.2 製作BJT H-橋 238
6.8 測試 240
6.9 總結 243
第7章 昆蟲機器人 244
7.1 通過Arduino讀取開關 245
7.2 如何使昆蟲機器人工作 246
7.2.1 天綫傳感器 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 控製伺服舵機 251
7.4.3 將脈衝值轉換為角度值 252
7.4.4 將車輪安裝到伺服舵機 253
7.5 製作框架 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Arduino 260
7.5.6 安裝電池 260
7.6 製作傳感器 262
7.6.1 前置天綫傳感器 262
7.6.2 後置碰撞傳感器 263
7.7 製作連綫 266
7.8 加載代碼 267
7.8.1 創建一個延遲 267
7.8.2 變量 268
7.8.3 代碼 269
7.9 製作一頂帽子 277
7.10 總結 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
8.1.1 R/C控製 282
8.1.2 強大的電機 283
8.1.3 電流檢測 283
8.1.4 啓動視頻 283
8.1.5 啓動Xbee 284
8.2 探險者機器人的零件清單 284
8.3 製作框架 286
8.3.1 規格 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 切割和彎麯主框架闆 290
8.3.6 添加橫杆和安裝腳輪 291
8.3.7 有機玻璃甲闆（任選） 293
8.4 製作電機控製器 293
8.4.1 電流檢測和限流 293
8.4.2 H橋設計 294
8.5 設置Arduino 298
8.5.1 連接H橋 299
8.6 設置Xbee 300
8.6.1 測試Xbee 302
8.7 添加攝像頭 303
8.7.1 二自由度雲颱 304
8.7.2 製作第一個支架 305
8.7.3 製作第二個支架 306
8.8 加載代碼 307
8.9 總結 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 環氧樹脂 322
9.2.3 手套 323
9.2.4 玻璃縴維布 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 機器船設計 325
9.4 組裝機器船 327
9.4.1 模闆 327
9.4.2 將模闆膠閤到EPS/ XPS闆上 329
9.4.3 切齣分段 330
9.4.4 把分段膠閤在一起 332
9.4.5 插入泡沫錨 333
9.4.6 塗層 334
9.4.7 塗抹成品 335
9.4.8 鰭 336
9.4.9 上色 336
9.4.10 甲闆 336
9.4.11 完成組裝 337
9.5 推進裝置 338
9.5.1 底闆 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 推杆 344
9.6 電子設備 344
9.6.1 係統的核心——ArduPilot PCB 345
9.6.2 GPS模塊 346
9.6.3 電子調速器（ESC） 346
9.6.4 電機 347
9.6.5 舵機 347
9.6.6 電池組 347
9.6.7 安裝電子設備 348
9.7 軟件和任務規劃 351
9.7.1 GPS接收器 351
9.7.2 軟件 352
9.7.3 安裝軟件 372
9.7.4 任務規劃 377
9.8 全部放在一起 380
9.8.1 集成係統 381
9.8.2 船，歡呼吧！ 383
9.9 故障排除 383
9.9.1 電機/螺鏇槳的推力不夠 384
9.9.2 電機不啓動 385
9.10 總結 385
第10章 草地機器人400 386
10.1 如何使草地機器人400工作 387
10.1.1 割草機甲闆 388
10.1.2 大容量電池 388
10.1.3 鋼框架 389
10.1.4 卸料鬥 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 工具和零件列錶 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 後驅動輪 393
10.3.3 安裝鏈輪 394
10.4 框架 395
10.5 傳動係統 402
10.5.1 安裝電機支架 403
10.5.2 安裝鏈條 406
10.6 電機控製器 408
10.6.1 選購一個電機控製器 408
10.6.2 散熱風扇 410
10.6.3 電機控製器反饋 411
10.7 Arduino 413
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 無綫電遙控撥動開關 418
10.8.2 功率繼電器 420
10.8.3 避免無綫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 卸料鬥 430
10.11.4 割草機安全開關 432
10.12 總結 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 轉嚮和增益 436
11.1.3 嚙閤器 436
11.2 賽格威機器人的零件清單 436
11.3 選擇閤適的傳感器 438
11.3.1 3.3V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 443
11.3.5 角度濾波 444
11.4 製作慣性測量單元適配闆 445
11.5 選擇電機 446
11.5.1 卸掉電力製動器 448
11.5.2 電機安裝位置 450
11.6 選擇電機控製器 451
11.6.1 SoftwareSerial庫 452
11.6.2 Sabertooth控製器的簡化串口 453
11.7 電池 454
11.7.1 密封鉛酸蓄電池 455
11.7.2 充電 456
11.7.3 12V供電 456
11.8 框架 456
11.8.1 框架設計 458
11.8.2 製作框架 458
11.9 輸入裝置 462
11.9.1 轉嚮 462
11.9.2 增益 462
11.9.3 嚙閤器 463
11.9.4 水平啓動 463
11.9.5 安裝輸入裝置到框架上 463
11.10 安裝電子設備 467
11.10.1 焊接輸入裝置 470
11.10.2 連接綫路 470
11.11 分析代碼 471
11.11.1 sample_accel()函數 472
11.11.2 sample_gyro()函數 473
11.11.3 檢查角度讀數 474
11.11.4 calculate_angle() 函數 475
11.11.5 read_pots()函數 476
11.11.6 auto_level()函數 477
11.11.7 update_motor_speed() 函數 479
11.11.8 time_stamp()函數 482
11.11.9 serial_print_stuff()函數 482
11.11.10 完整代碼 484
11.12 測試 491
11.13 總結 493
11.14 參考資料 493
第12章 格鬥機器人 494
12.1 機器人格鬥的誕生 496
12.1.1 格鬥機器人的規章製度 496
12.1.2 沒有價格限製 497
12.2 格鬥機器人零件清單 498
12.3 輸入控製 500
12.3.1 Fly Sky CT-6：32美元、5通道、2.4GHz無綫控製器備選方案 501
12.4 電子設備 504
12.4.1 Arduino 504
12.4.2 電機控製器 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 製作框架 510
12.6 傳動係統 513
12.6.1 齒輪傳動裝置 514
12.6.2 鏈條張力調整螺母 515
12.7 電池 520
12.8 安裝電子設備 522
12.8.1 保護好你的大腦 522
12.8.2 連接綫路 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 541
第13章 其他控製方式 542
13.1 用Processing來解碼信號 543
13.2 其他控製方式所用零件清單 543
13.3 選擇輸入設備 544
13.4 Processing必備文件 545
13.5 遵照協議 546
13.6 檢查Processing的代碼 546
13.6.1 代碼解析 549
13.6.2 測試Processing 551
13.7 檢查Arduino的代碼 553
13.8 總結 560
· · · · · · (
收起)
