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第1章 究竟什么是机器人1

1.1定义机器人的7个标准1

1.1.1标准1：感知环境2

1.1.2标准2：可编程的动作和行为2

1.1.3标准3：改变环境、与环境交互或作用于环境2

1.1.4标准4：具备电源2

1.1.5标准5：适用于表示指令和数据的语言3

1.1.6标准6：无需外部干预的自主性3

1.1.7标准7：一个没有生命的机器4

1.1.8机器人分类4

1.1.9传感器6

1.1.10执行器7

1.1.11末端作用器8

1.1.12控制器8

1.1.13机器人所在的场景12

1.2给机器人指令14

1.2.1每个机器人都有一种语言14

1.2.2迁就机器人的语言16

1.2.3在可视化编程环境中表示机器人场景18

1.2.4 Midamba的困境18

1.3下文预告20

第2章 机器人词汇21

2.1为什么需要更多努力22

2.2确定动作25

2.3自主机器人的ROLL模型26

2.3.1机器人的能力27

2.3.2场景和态势中的机器人角色28

2.4下文预告30

第3章 机器人场景图形规划31

3.1建立场景地图31

3.1.1创建平面图32

3.1.2机器人的世界34

3.1.3 RSVP READ设置36

3.2伪代码和绘制RSVP流程图38

3.2.1控制流程和控制结构39

3.2.2子程序43

3.3目标和机器人状态图46

3.4下文预告50

第4章 检验机器人的实际能力51

4.1微控制器的实际检验53

4.2传感器的实际检验56

4.3执行器和末端作用器的检验60

4.4 REQUIRE机器人效能62

4.5下文预告64

第5章 详解传感器65

5.1传感器感知66

5.1.1模拟和数字传感器68

5.1.2读取模拟和数字信号69

5.1.3传感器输出71

5.1.4读数存储72

5.1.5有源和无源传感器72

5.1.6传感器与微控制器的连接74

5.1.7传感器属性77

5.1.8范围和分辨率78

5.1.9精度和准确度78

5.1.10线性度79

5.1.11传感器校准80

5.1.12传感器相关问题81

5.1.13终端用户校准过程81

5.1.14校准方法82

5.2下文预告83

第6章 通过编程控制机器人的传感器84

6.1使用颜色传感器84

6.1.1颜色传感器模式86

6.1.2探测距离87

6.1.3机器人环境的照明87

6.1.4校准颜色传感器88

6.1.5编程颜色传感器89

6.2用于检测和跟踪颜色目标的数码相机92

6.3利用RS Media跟踪颜色目标92

6.4使用Pixy Vision传感器跟踪颜色目标95

6.4.1训练Pixy以检测目标96

6.4.2编程Pixy98

6.4.3详解属性101

6.5超声波传感器101

6.5.1超声波传感器的局限性和准确性102

6.5.2超声波传感器的模式106

6.5.3采样读数106

6.5.4传感器读数的数据类型107

6.5.5校准超声波传感器107

6.5.6编程超声波传感器108

6.6罗盘传感器计算机器人的航向117

6.7下文预告121

第7章 电动机和伺服机构编程122

7.1执行器是输出转换器122

7.1.1电动机特性123

7.1.2电压123

7.1.3电流123

7.1.4转速123

7.1.5扭矩123

7.1.6电阻123

7.2不同类型的直流电动机124

7.2.1直流电动机124

7.2.2转速和扭矩126

7.2.3齿轮电动机127

7.3电动机配置：直接和间接动力传动系统134

7.4室内和室外机器人的地形挑战134

7.4.1应对地形挑战135

7.4.2机器人手臂和末端作用器的扭矩挑战138

7.4.3计算扭矩和转速需求138

7.4.4电动机和REQUIRE139

7.5通过编程使机器人移动140

7.5.1一个电动机，还是两个、三个、更多个电动机140

7.5.2执行动作140

7.5.3编程动作141

7.5.4通过编程使电动机移动到指定位置145

7.5.5使用Arduino实现电动机编程151

7.6机器人手臂和末端作用器154

7.6.1不同类型的机器人手臂154

7.6.2机器人手臂的扭矩155

7.6.3不同类型的末端作用器157

7.6.4为机器人的手臂进行编程159

7.6.5计算运动学163

7.7下文预告166

第8章 开始自主：构建机器人所对应的软件机器人167

8.1初探软件机器人169

8.1.1部件部分171

8.1.2动作部分171

8.1.3任务部分171

8.1.4场景（态势）部分171

8.2机器人的ROLL模型和软件机器人框架172

8.2.1 BURT把软件机器人框架转换为类173

8.2.2第一次实现自主机器人程序设计184

8.3下文预告185

第9章 机器人SPACES186

9.1机器人需要自身的SPACES187

9.1.1扩展的机器人场景187

9.1.2 REQUIRE检查表188

9.1.3前提或后置条件不满足时会发生的情况190

9.1.4前提或后置条件不满足时的行动选择191

9.2详解机器人初始化后置条件192

9.2.1启动前提条件和后置条件194

9.2.2编码前提条件和后置条件195

9.2.3前提和后置条件的出处200

9.3 SPACES检查和RSVP状态图204

9.4下文预告206

第10章 自主机器人需要STORIES207

10.1不只是动作208

10.1.1 Birthday Robot Take 2208

10.1.2机器人STORIES209

10.1.3扩展的机器人场景210

10.1.4将Unit 1的场景转换为STORIES210

10.1.5详解场景的本体210

10.1.6关注机器人的意图220

10.1.7面向对象的机器人代码和效能问题243

10.2下文预告244

第11章 系统整合：Midamba的第一个自主机器人编程245

11.1 Midamba的初始场景245

11.1.1 Midamba一夜之间成为机器人程序员245

11.1.2步骤1：机器人在仓库场景中247

11.1.3步骤2：设施场景1的机器人词汇和ROLL模型249

11.1.4步骤3：设施场景1的RSVP250

11.1.5机器人POV图的布局图251

11.1.6 Midamba的设施场景1（精简）252

11.1.7 RSVP的图形化流程图252

11.1.8 RSVP的状态图258

11.2 Midamba关于机器人Unit 1和Unit2的STORIES258

11.3下文预告270

第12章 开源SARAA机器人总结274

12.1低成本、开源、入门级机器人274

12.1.1基于场景的编程有助于确保机器人的安全276

12.1.2 SARAA机器人总结276

12.1.3对机器人编程新手的建议278

12.1.4 Midamba场景的完整RSVP、 STORIES和源代码278

术语表279