The Unofficial Guide to LEGO MINDSTORMS Robots pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:O'Reilly Media

作者:Jonathan B Knudsen

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-10-01

价格:USD 24.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781565926929

丛书系列:

图书标签:

• LEGO
• MINDSTORMS
• Robotics
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• Children's Books

《乐高机器人：创意构建与编程入门》 探索无限可能，让想象力跃然眼前 你是否曾被乐高积木的奇妙世界所吸引？是否曾梦想亲手创造出能够自主行动的机器人？《乐高机器人：创意构建与编程入门》将带你踏上一段令人兴奋的旅程，解锁乐高机器人技术的无限潜能。本书并非一本关于特定乐高系列（如MINDSTORMS）的详细指南，而是聚焦于乐高积木作为搭建载体，以及通用机器人编程理念的普及，旨在激发所有年龄段的创客和梦想家，从零开始，构建属于自己的智能机械生命。 第一章：积木的语言——物理构建的艺术 在我们开始编程之前，最基础也是最迷人的部分，莫过于如何用乐高积木搭建出稳定、灵活且富有表现力的机器人结构。本章将深入探讨乐高搭建的核心原则，它们不仅是简单的连接，更是构成一切复杂机器的基础。 基础连接与稳定性： 我们将从最基本的乐高Technic梁、销和连接件开始，学习如何构建坚固的框架。理解齿轮的啮合原理，如何传递动力，以及如何设计能够承受外部压力的结构，是所有机器人设计的基石。我们将介绍常见的支撑结构，例如三角结构和桁架结构，它们在工业设计和桥梁建设中都扮演着至关重要的角色，在机器人设计中同样不可或缺。 运动部件的设计： 机器人之所以迷人，在于它们能够运动。本章将教授如何设计和实现各种运动机构，包括： 行走机构： 从简单的轮式驱动，到复杂的履带式或多足步行器，我们将探讨不同行走方式的优缺点，以及如何通过齿轮比的调整来优化速度和扭矩。 转向机构： 学习如何利用转向架、差速转向等原理，实现机器人灵活的移动和方向控制。 机械臂与抓手： 探索如何搭建能够伸缩、旋转、甚至模仿人类手部动作的机械臂。我们将研究连杆机构、丝杆传动等，以及各种形态的抓手设计，它们能够胜任从搬运物体到精密操作的多种任务。 传感器与执行器的整合： 机器人之所以智能，在于它们能够感知世界并做出反应。本章将介绍如何将各种传感设备（如距离传感器、颜色传感器、触摸传感器等）以及执行设备（如马达）巧妙地整合到你的乐高结构中。这不仅仅是简单的物理连接，更需要考虑如何优化传感器的视野，以及如何为执行器提供充足的空间和稳固的安装点。 创意设计与模块化： 我们鼓励读者打破思维定势，将机器人设计视为一种艺术创作。本章将分享一些创意设计理念，例如仿生学设计，模仿自然界生物的形态和运动方式。同时，我们将强调模块化设计的重要性，通过创建可互换的功能模块，你可以轻松地升级、修改或重新配置你的机器人，使其适应不同的任务和挑战。 第二章：代码的魔法——通用机器人编程入门 搭建好心仪的机器人之后，如何赋予它们生命，让它们按照我们的指令行动？本章将为你揭开机器人编程的神秘面纱，它并非高不可攀的专业技能，而是充满乐趣和逻辑思维的探索过程。本书不拘泥于某一种特定的编程语言或开发环境，而是着重于讲解通用、易于理解的编程概念，让你能够将这些理念迁移到各种乐高机器人平台或其他入门级编程环境中。 编程思维的建立： 在正式编写代码之前，培养正确的编程思维至关重要。我们将深入浅出地介绍： 算法与流程图： 学习如何将复杂的任务分解成一系列清晰的步骤，并通过流程图来可视化程序的执行逻辑。 顺序、选择与循环： 这是所有编程的基础。我们将通过生动的例子，讲解如何编写按照顺序执行指令的程序，如何根据不同条件做出选择（“如果……那么……”），以及如何重复执行特定任务（“直到……为止……”）。 变量与数据类型： 理解变量的概念，以及如何存储和操作不同类型的数据，例如数字、文本或布尔值。 面向对象的概念（简化版）： 虽然本书不深入探讨复杂的面向对象编程，但我们会 introduce 机器人编程中经常遇到的“对象”概念，例如“电机对象”、“传感器对象”。我们将学习如何调用这些对象的“方法”（例如，让电机正转、读取传感器数值），以及如何访问它们的“属性”（例如，设置电机的转速、获取传感器的读数）。 传感器的读数与应用： 传感器是机器人的眼睛和耳朵。本章将教你如何读取各种传感器的数值，并根据这些数值做出智能的决策： 距离传感器： 学习如何让机器人检测障碍物并采取避让行动。 颜色传感器： 探索如何让机器人识别颜色，并根据颜色执行不同任务，例如跟随黑线、区分物品。 触摸传感器： 编程实现当机器人碰到某个物体时做出反应，例如停止、改变方向。 执行器的控制与协调： 马达和其他执行器是机器人的手脚。我们将学习如何精细地控制它们的运动： 基本运动控制： 编写程序让电机以不同的速度和方向转动，实现前进、后退、转弯等基本动作。 协调多电机： 学习如何同时控制多个电机，例如协调两只轮子实现平稳直线行驶，或者控制机械臂的多个关节协同工作。 脉冲宽度调制（PWM）的原理： 简单介绍PWM技术，它如何帮助我们实现对电机速度的平滑控制，以及对LED灯亮度的调节。 简单的“智能”实现： 通过结合传感器和执行器的编程，我们可以让机器人展现出初步的“智能”： 避障机器人： 编写程序，让机器人能够自主地探测前方的障碍物，并选择最佳的避让路径。 循迹机器人： 利用颜色传感器或光线传感器，让机器人能够沿着预设的线路（如黑线）前进。 遥控机器人（基础）： 学习如何通过简单的输入设备（如蓝牙模块或红外接收器）来接收指令，并控制机器人的行动。 第三章：项目实战——从零开始的创意机器人 理论知识掌握之后，是将它们转化为实际项目的绝佳时机。本章将为你提供一系列循序渐进的项目案例，它们涵盖了不同难度和应用方向，旨在帮助你巩固所学知识，并激发你的创新灵感。 项目一：基础轮式巡逻车 目标： 构建一辆能够直线行驶，并能通过简单的传感器（如触摸传感器）检测到墙壁后停止或改变方向的机器人。 重点： 学习基础的框架搭建、双轮差速驱动的实现，以及如何编写简单的“如果-那么”逻辑来响应传感器信号。 项目二：循迹小车 目标： 使用颜色传感器或红外传感器，让机器人能够沿着事先画好的黑色线条前进。 重点： 深入理解传感器数据在编程中的应用，学习如何根据传感器读数的细微变化来调整电机转速，从而实现精确的循迹。 项目三：仿生机械臂 目标： 构建一个能够执行简单抓取任务的机械臂，例如拾取和放置小型物体。 重点： 学习如何设计多关节的连杆机构，理解齿轮和伺服电机在精确控制角度方面的作用，以及如何通过编程来协调多个关节的运动。 项目四：智能避障探险家 目标： 结合距离传感器，让机器人能够在复杂的环境中自主导航，有效地避开所有障碍物。 重点： 探索更复杂的避障算法，例如“右手法则”或“左手法则”，学习如何让机器人进行更智能的路径规划。 项目五：趣味互动游戏机器人 目标： 尝试构建一个能够与人进行简单互动的机器人，例如一个能够根据颜色变化做出反应的“情绪机器人”，或者一个能够进行简单计数的小游戏伙伴。 重点： 激发创意，将搭建和编程技能与游戏化思维结合，探索人机交互的乐趣。 第四章：进阶探索与未来展望 当你熟练掌握了本书的基础知识和项目后，机器人世界的奥秘将向你敞开更广阔的大门。本章将为你指明进一步学习的方向，并鼓励你持续探索。 传感器融合的魅力： 探讨如何同时使用多个传感器，例如结合距离传感器和颜色传感器，让机器人做出更复杂、更智能的判断。 更高级的编程技巧： 介绍一些更高级的编程概念，例如函数的使用、简单的数据结构，以及如何进行程序的调试和优化。 模块化与可重用性： 强调如何将你的机器人设计分解成更小的、可重用的模块，这对于快速原型开发和团队协作至关重要。 连接外部世界： 简要介绍如何通过蓝牙、Wi-Fi等技术，让你的乐高机器人能够与手机、电脑甚至互联网进行通信，实现更丰富的应用场景。 灵感来源与社区： 鼓励读者积极参与到乐高机器人社区中，与其他爱好者交流经验，分享创意，获取灵感。 乐高机器人生态的无限可能： 展望未来，随着技术的不断发展，乐高积木与机器人技术的结合将带来更多激动人心的可能性，从教育工具到创意艺术，从科学研究到生活助手。 《乐高机器人：创意构建与编程入门》不仅仅是一本书，它是一扇通往创造力、逻辑思维和技术探索的大门。无论你是初学者还是有一定基础的学习者，本书都将为你提供清晰的指引和丰富的实践机会。现在，就拿起你的乐高积木，打开你的思维，让我们一起，用积木搭建梦想，用代码点亮智慧，创造属于你的独一无二的机器人世界！

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