Robot Building for Dummies pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Arrick, Roger

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2003-10

价格:180.00元

装帧:Pap

isbn号码:9780764540691

丛书系列:

图书标签:

• 编程
• 科普
• 机器人
• DIY
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• 动手实践

机器人技术入门与实践：从零开始构建你的第一个智能设备 内容简介 本书旨在为所有对机器人技术充满好奇心，并渴望动手实践的读者提供一个全面、系统且易于理解的入门指南。我们深知，机器人技术看似高深莫测，但其核心原理和实践过程对于任何有决心学习的人来说都是触手可及的。本书将完全避开市面上其他同类书籍可能侧重于的特定品牌或模型介绍，转而聚焦于机器人技术背后的通用原理、跨平台技能和独立解决问题的能力的培养。 第一部分：理解机器人世界的基石 本部分将为读者打下坚实的理论基础，确保在动手之前，你已经对“机器人”这个概念有了深刻的理解，而不仅仅是停留在科幻小说的层面。 第一章：什么是真正的机器人？超越人形外观的定义 我们将探讨机器人的本质——传感器、控制器和执行器三要素的相互作用。不同于仅仅关注组装步骤，本章会深入剖析传感器（如超声波、红外线、编码器）的工作原理，解释它们如何将物理世界的信号转化为电子数据，以及控制器（微处理器/微控制器）如何处理这些数据并做出决策。我们会使用通用术语和概念，让你在面对任何硬件平台时都能迅速适应。 第二章：电子学基础：机器人的“血液”与“神经” 对于初学者来说，电子学常常是一个令人望而却步的领域。本章将以最直观的方式介绍必要的电子学知识，包括电压、电流、电阻的基本概念（欧姆定律的实际应用），以及如何安全地使用面包板进行原型设计。我们将重点讲解如何安全地连接直流电机、舵机，以及如何正确使用晶体管作为开关，这对于控制高功率部件至关重要。 第三章：编程思维与逻辑构建 机器人编程并非简单的代码堆砌，而是一种结构化的逻辑思维。本章将引入高级流程图设计方法，教授如何将复杂的任务分解为一系列可执行的、可测试的小模块。我们将使用伪代码和流程图来阐述控制循环、条件判断和状态机的概念，这些是所有自主机器人运行的核心逻辑。我们不预设任何特定的编程语言，而是侧重于算法的通用性。 第二部分：核心组件的选取与交互 在理解了理论基础后，我们将进入硬件选型和实际连接的阶段，强调兼容性、效率和成本控制的平衡艺术。 第四章：控制核心的选择：从微控制器到单板计算机 本章将对比不同类型控制器的优缺点，例如低功耗微控制器（强调实时响应和资源受限环境）与功能强大的单板计算机（强调复杂算法和网络连接）。我们将深入探讨输入/输出（I/O）引脚的配置、中断处理机制以及如何通过串行通信（UART, I2C, SPI）实现多个芯片之间的高效数据交换。这里的重点在于理解通信协议而非特定芯片的库函数。 第五章：驱动系统：赋予机器身体运动的能力 运动是机器人的关键特征。本章将详细讲解各种驱动技术的选择依据：直流减速电机、步进电机和伺服电机（舵机）各自最适合的应用场景。我们会用图表对比不同驱动器（如H桥）的选择标准，并介绍如何使用脉冲宽度调制（PWM）技术来精确控制电机的速度和方向，确保平稳的动作输出。 第六章：传感器融合与环境感知 一个“智能”的机器人必须能感知周围的世界。本章侧重于传感器数据的获取、清洗和整合。我们会讨论如何处理传感器引入的“噪声”问题，并介绍传感器融合的基本概念，即如何结合来自不同类型传感器（如里程计和陀螺仪）的数据，以获得比单一传感器更准确的环境模型。 第三部分：结构设计与机械集成 本书强调机器人是一个机电一体的系统，因此机械结构的设计与电子元件的集成同等重要。 第七章：机械结构设计原则：强度、重量与布局 我们将教授结构设计中的基本工程原理，包括载荷分布、重心计算和材料选择。读者将学习如何通过简单的几何分析来优化框架的刚性，避免在运动中产生不必要的形变或振动。本章将提供一套通用的设计考量清单，无论你使用何种材料（塑料、铝材或木材），都能确保结构稳定。 第八章：线束管理与电磁兼容性（EMC） 一个专业构建的机器人，其内部布线必须清晰且高效。本章专注于实际的布线技术，包括如何避免电源线与信号线之间的串扰，如何进行合理的接地设计，以及如何使用屏蔽技术来最小化电磁干扰，这对于高精度定位和通信至关重要。 第四部分：软件架构与高级控制 本部分将引导读者构建出更复杂、更健壮的机器人软件系统。 第九章：状态机与任务调度 如何让机器人管理多个并发任务（例如：避障、路径跟踪、数据记录）？本章将系统介绍有限状态机（FSM）的设计与实现，这是管理复杂行为序列的有效工具。我们将展示如何使用状态迁移图来清晰地定义机器人在不同环境刺激下的响应，确保系统行为的可预测性。 第十章：反馈控制入门：PID调节器 对于任何需要精确控制（如保持平衡、精确跟随目标）的机器人，反馈控制是核心。本章将深入浅出地解释比例-积分-微分（PID）控制器的三个参数的物理意义及其对系统稳定性和响应速度的影响。我们将提供一套通用的方法论，帮助读者在没有复杂数学推导的情况下，学会如何手动“整定”PID参数以适应特定的机械负载。 第十一章：自主导航的基本概念 自主移动机器人是机器人技术的终极目标之一。本章将介绍移动机器人的定位、映射和路径规划的初步概念。我们将讨论里程计误差的累积问题，并介绍如何通过简单的定位算法（如三角定位或简单的滤波）来估计机器人在空间中的位置。 结语：持续学习与创新 本书的最终目标是培养一个独立的机器人开发者。我们提供的知识框架是通用的，它允许你在接触任何新型组件或技术时，都能快速地将其融入你已建立的知识体系中。我们鼓励读者将书中学到的原理应用于解决现实世界中的实际问题，不断探索机器人在不同场景下的潜力。

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