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第一部分 机器人制作中的科学与技术1

第1章 欢迎来到机器人的精彩世界2

1.1制作机器人的乐趣2

1.2为什么制作机器人3

1.2.1 机器人技术是现代科技的基石3

1.2.2机器人技术可以作为职业生涯的一块敲门砖4

1.2.3机器人救援技术4

1.2.4最重要的一点，机器人实在是太好玩了4

1.3模块化制作方式4

1.4成本更低，机器人更好5

1.5需要掌握的技术5

1.5.1电子学背景6

1.5.2编程经验7

1.5.3机械经验7

1.5.4手工技能7

1.5.5两个非常重要的技能7

1.6自制、套件或者成品8

1.6.1自己制作8

1.6.2成品机器人8

1.6.3套件或零件8

1.6.3.1 V E ×机器人设计系统9

1.6.3.2 Lyn×motion舵机制作套件9

1.6.3.3 Bioloid机器人套件9

1.6.3.4 Pitsco / FIRST机器人FTC套件9

1.6.4与你的技能相称的项目10

1.7像机器人设计师那样思考10

第2章 机器人的构造11

2.1固定与移动式机器人11

2.2自动与遥控式机器人12

2.3人工与自主机器人13

2.4那么，机器人到底是什么13

2.5机器人的身体14

2.5.1机器人的尺寸、形状和样式14

2.5.1.1乌龟或桌面机器人14

2.5.1.2小车机器人15

2.5.1.3步行机器人15

2.5.1.4手臂和夹持器16

2.5.1.5机器人和类人型机器人16

2.5.2骨骼结构17

2.5.3骨头和肉——木头、塑料或金属18

2.6运动系统19

2.6.1车轮19

2.6.2履带20

2.6.3腿20

2.7动力系统21

2.7.1电池的种类21

2.7.2其他动力来源21

2.8传感器21

2.8.1触觉22

2.8.2光线和声音22

2.8.3嗅觉和味觉23

2.8.4遥感23

2.8.5倾斜、运动、定位23

2.9输出设备23

2.10“机器人”名称的由来24

第3章 准备材料25

3.1电子配套材料商店25

3.2在线电子经销商26

3.3使用FindChipS.com查找元件26

3.4专业在线机器人零售商27

3.5业余爱好和模型商店27

3.6工艺用品商店27

3.7五金和家装材料商店28

3.8电子制造商的样品28

3.9上网查找你需要的材料29

3.10有计划的一次性采购29

3.11令人难忘的剩余物资商店30

3.12从专业商店购买材料30

3.13回收：利用现有资源31

3.14做事情有条理32

3.14.1小材料的收纳柜32

3.14.2大型储存柜33

3.14.3工具箱和背包33

3.14.4保管好你的存货清单33

3.14.5特别的储存方案34

第二部分 制作机器人35

第4章 安全第一（永远放在首位）36

4.1操作安全36

4.2电池安全37

4.3焊接安全37

4.4防火安全37

4.5防止静电损害38

4.5.1静电放电的问题38

4.5.2使用防静电腕带38

4.5.3.保存静电敏感元件39

4.5.3.1合适的服装可以减小静电39

4.5.3.2使用接地的焊接工具40

4.6用电安全40

4.7急救40

4.7.1眼睛伤害的急救40

4.7.2电击伤害的急救41

4.8利用常识，并享受你的爱好41

第5章 制作机器人的身体——基本知识42

5.1选择合适的制作材料42

5.1.1木头43

5.1.2塑料43

5.1.3金属44

5.1.4轻质复合材料45

5.2评论：选择正确的材料45

5.3用“身边”的材料制作机器人46

5.4制作机器人的基本工具46

5.4.1卷尺46

5.4.2螺丝刀47

5.4.3锤子47

5.4.4钳子47

5.4.5.钢锯47

5.4.6电钻48

5.4.7钻头48

5.4.8螺丝批头49

5.4.9雕刻刀49

5.4.10套筒螺丝刀49

5.5可选工具49

5.6五金用品50

5.6.1螺丝和螺母50

5.6.2垫片50

5.6.3支架50

5.7准备一个工作室51

第6章 机械加工技术52

6.1重中之重：眼镜与耳朵的保护52

6.2计划、起草、测量、标记52

6.3材料的钻孔53

6.3.1选择正确的钻头53

6.3.2选择合适的速度54

6.3.3保养好钻头的卡盘54

6.3.4控制钻孔的深度55

6.3.5钻孔的垂直校正56

6.3.6使用夹具和台钳56

6.3.7钻孔窍门56

6.4材料的切割57

6.4.1注意安全57

6.4.2使用锯的窍门58

6.4.3限制切割深度58

6.4.4其他金属切割方法59

6.5使用手持电动工具59

6.5.1工具的安全59

6.5.2工具的保养60

6.5.3使用常识60

6.6使用气动工具提高工作效率60

第7章 木头的加工61

7.1硬木和软木的区别61

7.2木板与胶合板61

7.2.1使用胶合板62

7.2.2使用木板63

7.2.3常见木板规格63

7.2.4中密度纤维板63

7.3木工技巧64

7.3.1切割一个底盘64

7.3.1.1多边形底盘的加工64

7.3.1.2去除更多的角65

7.3.1.3制作轮框66

7.3.2框架的切割67

7.3.2.1正确的测量68

7.3.2.2组装框架68

7.3.3木头的钻孔69

7.3.3.1使用垫板69

7.3.3.2调节钻孔的速度69

7.3.4木头的打磨70

7.3.4.1粗磨和休整70

7.3.4.2砂纸70

7.3.4.3油漆70

第8章 制作木制结构的移动平台71

8.1制作底盘71

8.1.0切割和钻孔72

8.2安装电动机73

8.3安装车轮74

8.4安装球形万向轮75

8.5 PlyBot的使用75

8.6其他方式76

第9章 塑料的加工77

9.1常见塑料的种类77

9.2最适合用于机器人的塑料78

9.3哪里去买塑料79

9.4硬质发泡PVC的特性79

9.4.1发泡PVC的优点79

9.4.2选择板材的厚度80

9.5怎么切割塑料80

9.5.1裁切技巧81

9.5.2用锯切割81

9.6怎么给塑料钻孔82

9.6.1先定位再扩孔82

9.6.2电动工具的转速82

9.7制作塑料底盘82

9.7.1参考木制底盘的设计83

9.7.2直线切割制作底盘83

9.8制作塑料框架84

9.9如何使塑料弯曲定型85

9.10如何将塑料的边沿打磨光滑85

9.11如何黏合塑料85

9.11.1使用液状黏合剂86

9.11.2使用家用黏合剂86

9.12使用热胶枪加工塑料87

9.13如何给塑料上漆87

9.14家用塑料制品制作机器人87

第10章 制作塑料结构的移动平台89

10.1制作底盘89

10.2安装电动机91

10.3安装车轮92

10.4安装球形万向轮92

10.5使用PlastoBot92

10.6更改PlastoBot的设计93

第11章 金属的加工95

11.1适合制作机器人的金属种类95

11.1.1铝95

11.1.2钢95

11.1.3铜96

11.1.4锌和锡96

11.2测量金属的厚度96

11.3什么是热处理97

11.4哪里去买金属材料98

11.5机器人常用金属98

11.6家装商店里的金属材料99

11.6.1铝型材99

11.6.2加强板99

11.6.3钢管和角铁100

11.6.4 EMT管子100

11.7工艺和业余爱好商店里的金属材料101

11.8金属加工技术101

11.8.1切割底盘102

11.8.2切割厚金属板103

11.8.3切割薄金属板103

11.8.4切割框架103

11.8.4.1使用短锯和斜锯架104

11.8.4.2制作箱式框架104

11.8.5给金属钻孔104

11.8.5.1冲定位坑105

11.8.5.2使用钻孔油105

11.8.5.3使用钻床105

11.8.5.4给金属攻丝105

11.8.6弯曲金属106

11.8.7修整金属107

11.8.7.1使用金属锉107

11.8.7.2使用砂纸107

11.8.7.3金属上漆108

第12章 制作金属结构的移动平台109

12.1制作底盘109

12.1.1准备材料110

12.1.2钻孔111

12.1.3组装条带和钉接板112

12.1.4安装舵机支架112

12.1.5安装万向轮113

12.1.6安装舵机和车轮113

12.2使用TinBot114

第13章 装配技术115

13.1螺丝、螺母和其他紧固件115

13.1.1紧固件的尺寸116

13.1.1.1英制116

13.1.1.2公制116

13.1.2木螺丝和金属自攻螺丝116

13.1.3螺丝头部的样式117

13.1.4螺丝刀的样式117

13.1.5螺母118

13.1.6垫片和它们的用法118

13.1.7紧固件的材料119

13.1.8紧固件的购买119

13.1.9攻出螺纹120

13.2支架120

13.2.1镀锌钢板支架120

13.2.2塑料支架121

13.3黏合剂的选择和使用121

13.3.1接合与定型122

13.3.2家用胶水122

13.3.2.1 PVAc（聚醋酸乙烯）122

13.3.2.2硅酮122

13.3.2.3接触黏合剂122

13.3.2.4液状黏合剂123

13.3.3使用家用胶水123

13.3.4双份环氧树脂黏合剂123

13.3.4.1环氧树脂特别在哪里123

13.3.4.2使用双份环氧树脂124

13.3.5你、机器人和超级胶水124

13.3.6使用热熔胶125

13.3.7用夹具或胶带固定好接合部位125

13.3.8接合加固的方法126

13.3.9总结：选择合适的胶水127

第14章 快速成型法128

14.1选择轻量机器人材料128

14.1.1加厚硬纸板，就是它128

14.1.2空心塑料板129

14.1.3泡沫塑料板129

14.1.4建筑泡沫129

14.1.5相框牛皮纸板130

14.2基底板的切割和钻孔130

14.2.1使用小刀进行切割131

14.2.2使用纸板切割器131

14.3使用临时紧固件辅助快速成型131

14.3.1搭扣紧固件132

14.3.2塑料扎带133

14.3.3胶带133

14.3.4双面胶带133

14.3.5电缆夹具134

14.3.6可用于快速成型的各种黏合剂134

第15章 用计算机辅助设计机器人的草135

15.1规划钻孔和切割的布局135

15.1.1手工设计布局135

15.1.1.1直接绘制135

15.1.1.2使用纸模板136

15.1.1.3制作多个零件136

15.1.1.4使用复写纸和划线器136

15.1.2用计算机图形程序设计布局137

15.1.2.1矢量图是最佳的选择137

15.1.2.2使用Inkscape设计机器人137

15.1.3用低成本CAD程序设计布局138

15.1.3.1 CAD的优点139

15.1.3.2基本CAD功能140

15.2矢量图形的格式140

15.3使用激光切割服务141

15.4金属与塑料零件的快速成型142

第16章 用玩具制作高科技机器人143

16.1 Erector制作套件143

16.2慧鱼（Fischertec-hnik）144

16.3 K’NE×144

16.4其他值得一试的制作套件145

16.4.1 Inventa145

16.4.2 Zoob145

16.4.3 Zometool145

16.4.4值得纪念的制作玩具145

16.5元件拼插式制作146

16.5.1建立永久性的连接146

16.5.2用拼接零件组装模块147

16.6改装机器人的特制玩具147

16.6.1田宫147

16.6.2 OWIKIT和MOVITS148

16.7把玩具车改装成机器人148

16.7.1机动车辆149

16.7.2使用车辆里面的零件150

16.7.3零件的重新组装150

第17章 用身边的材料制作机器人152

17.1几个寻找可用材料的思路152

17.2尝试“免切割”金属底盘的设计153

17.2.1迷你T-BOT简介153

17.2.2制作迷你T-BOT154

17.2.3使用大号T型铁制作大机器人155

17.2.4木头加强用的金属片155

17.2.4.0更多思路156

17.3使用木头和塑料样品157

17.4注意观察多动脑157

第三部分 动力、电动机和运动159

第18章 电池大全160

18.1动力概述160

18.2适用于机器人的电池161

18.2.1碳-锌电池161

18.2.2碱性电池161

18.2.3可充电碱性电池161

18.2.4镍-镉电池161

18.2.5镍金属氢化物电池162

18.2.6锂离子电池162

18.2.7密封式铅-酸电池（SLA）162

18.2.8应该选择哪种电池163

18.3了解电池的参数163

18.3.1电压163

18.3.1.1名义上的（“标称”）电压163

18.3.1.2电压下降的问题164

18.3.2容量165

18.3.2.1用安时表示容量165

18.3.2.2预留出一定容量165

18.3.2.3过放电的危害165

18.3.2.4小电池的容量166

18.3.3了解电池的内阻166

18.3.4了解电池的充电参数167

18.4给电池充电167

18.5机器人电池一览167

18.6常见的电池尺寸167

18.7增加电池的额定值169

第19章 机器人的动力系统170

19.1电源和电池的电路符号170

19.2使用预制电池组171

19.2.1使用模型预制的电池组171

19.2.2镍镉或镍氢电池171

19.3制作你自己的可充电电池组172

19.4使用电池和电池仓173

19.4.1将电池仓安装在机器人上173

19.4.2 9V电池卡扣和电池卡子174

19.4.3用电池仓实现“中间”电压174

19.5最好的电池布局175

19.6电池和机器人的连接175

19.7预防电池反接176

19.7.1结构互锁式连接176

19.7.2电路反接保护177

19.8在线资源：如何给电池仓或插墙式稳压电源焊接桶形插头177

19.9加入熔丝保护177

19.10提供多组电压178

19.10.1单电池、单电压178

19.10.2单电池、多组电压179

19.10.3多组电池、多组电压179

19.10.4多组电池、分组电压179

19.11调整电压数值180

19.11.1使用硅二极管降压180

19.11.2稳压二极管的电压调整181

19.11.3线性稳压器182

19.11.4开关式稳压电源183

19.11.5使用多组电压调整184

19.12处理电力不足的问题185

19.13电池电压监视器185

第20章 让机器人动起来186

20.1选择一种运动系统186

20.2轮式运动187

20.2.1差速运动187

20.2.2车式转向188

20.2.3三轮车式转向189

20.2.4全方位转向189

20.2.4.1全方位转向是如何实现的190

20.2.4.2其他结构的全方位转向191

20.3履带式运动191

20.4腿式运动192

20.5其他运动方式193

20.6在线资源：控制机器人的重量194

第21章 选择正确的电动机195

21.1交流电动机还是直流电动机195

21.2连续旋转还是步进电动机196

21.3舵机196

21.4电动机参数197

21.4.1工作电压197

21.4.2电流消耗197

21.4.3转速198

21.4.4转矩198

21.4.5失速或额定转矩199

21.4.6 判断电动机的转矩199

21.5测量电动机的电流消耗200

21.5.1直接测量电动机电流200

21.5.2间接测量电动机的电流202

21.6处理电压下降的问题202

21.7消除电噪声203

第22章 使用直流电动机205

22.1直流电动机的原理205

22.1.1永磁直流电动机：经济实惠，使用方便205

22.1.2转向可逆206

22.2评论直流电动机的参数207

22.3控制直流电动机207

22.4用开关控制电动机207

22.4.1用开关实现简单的开／关控制208

22.4.2用开关控制转向208

22.5用继电器控制电动机209

22.5.1继电器的内部结构209

22.5.2简单的继电器开关控制210

22.5.3用继电器控制方向210

22.5.4创建一个继电器半桥211

22.5.5继电器的额定电流212

22.5.6简易继电器驱动电路212

22.6用双极型晶体管控制电动机213

22.6.1基本的晶体管电动机控制214

22.6.2双向晶体管控制215

22.7用功率场效应晶体管控制电动机215

22.7.1基本的MOSFET电动机开关216

22.7.2使用场效应晶体管的电动机H桥216

22.7.3常见晶体管H桥的设计要点217

22.8用双向模块控制电动机218

22.8.1使用L293D和754410电动机驱动IC219

22.8.2附加项目：使用L298电动机驱动IC220

22.8.3“智能”双向电动机控制模块220

22.9控制直流电动机的速度221

22.9.1不应该采取的方法221

22.9.2基本速度控制221

22.10附加项目：电动机控制模块的接口电路222

第23章 使用舵机223

23.1遥控舵机的工作原理223

23.1.1内部结构224

23.1.2旋转限位225

23.2 R/C舵机的控制信号225

23.2.1脉冲同样控制着速度226

23.2.2脉冲宽度范围的变化226

23.3电位器的作用227

23.4特殊用途的舵机类型和尺寸227

23.5齿轮机构和输出力度227

23.6输出轴的轴衬或轴承228

23.7典型舵机参数228

23.8连接器的类型和配线229

23.8.1连接器的类型229

23.8.2引出线230

23.8.3彩色编码230

23.8.4用排插配合连接器230

23.9模拟与数字舵机231

23.10舵机的控制电路231

23.10.1用单片机控制舵机232

23.10.2使用串行舵机控制器233

23.10.3附加项目：使用LM555时基IC控制舵机，以及更多方法233

23.10.4使用超过7.2V的电压233

23.10.5处理和避免“死区”问题233

23.11使用连续旋转的舵机234

23.12把标准舵机改造成可以连续旋转的舵机234

23.12.1改造舵机的方法235

23.12.2基本改造说明235

23.12.3你需要的工具235

23.12.4选择要改造的舵机236

23.12.5改造HITECHS-422的步骤236

23.12.6改造FUTABA S3003舵机的步骤238

23.12.7测试改造好的舵机238

23.12.8改造舵机的局限性238

23.13用舵机控制传感器转台239

第24章 安装电动机和车轮240

24.1安装直流电动机240

24.1.1使用安装孔240

24.1.2使用自带的底座241

24.1.3使用支架241

24.1.3.1金属支架242

24.1.3.2木头或塑料支架242

24.1.3.3使用夹具243

24.2用铝槽管安装和校准电动机的位置243

24.3安装R/C舵机243

24.3.1用螺丝安装舵机244

24.3.1.1特制的舵机安装板244

24.3.1.2只做你自己的舵机安装板244

24.3.1.3舵机的“支撑”式安装支架245

24.3.2用黏合剂固定舵机245

24.4在轴上安装传动元件245

24.4.1压接245

24.4.2螺丝固定246

24.4.3专门设计的互锁机构246

24.4.4舵盘246

24.4.5黏合剂246

24.5车轮与直流减速电动机的安装246

24.5.1使用配套的电动机和车轮247

24.5.2制作定制车轮247

24.5.2.1车轮和固定螺丝247

24.5.2.2使用法兰盘248

24.6车轮与舵机的安装248

24.6.1和舵机配套的车轮248

24.6.2制作和舵机配套的车轮248

24.7给舵机安装联动机构249

24.7.1控制直线运动250

24.7.2增加润滑250

24.8机器人的传动元件250

24.9使用刚性和柔性轴连器252

24.9.1购买现成的轴连器252

24.9.2制作你自己的刚性轴连器253

24.9.2.1用管型材制作轴连器253

24.9.2.2用立柱或螺纹接头制作轴连器254

24.9.3制作你自己的柔性轴连器255

24.10不同轴型的用法255

24.11你需要了解的一些齿轮方面的知识256

24.11.1齿轮入门256

24.11.2齿轮是圆形的杠杆257

24.11.3建立齿轮减速257

24.11.4齿轮齿的种类258

24.11.5常见齿轮规格259

24.11.6使用带有减速齿轮的电动机259

24.11.7哪里可以找到齿轮259

第25章 用形状记忆合金控制机器人的运动261

25.1形状记忆合金与机器人技术261

25.2形状记忆合金基础知识261

25.3使用形状记忆合金262

25.3.1终结器262

25.3.2力矩偏置263

25.3.3控制电路263

25.4用单片机控制形状记忆合金264

25.5试验SMA机械装置266

25.6使用现成的SMA机械装置266

第四部分 常见机器人项目269

第26章 制作轮式和履带式机器人270

26.1轮式机器人的基本设计原则270

26.1.1驱动电动机的设计270

26.1.1.1中置驱动电动机的安装270

26.1.1.2前置驱动电动机的安装271

26.1.2选择合适的车轮271

26.1.2.1车轮的材料272

26.1.2.2车轮的直径和宽度272

26.1.2.3车轮布局和转弯半径273

26.1.3了解车轮牵引273

26.1.4用车轮直径计算机器人的行驶速度274

26.1.5轮式机器人的支撑脚轮和滑垫274

26.1.5.0正确的使用脚轮276

26.2双电动机的BasicBot276

26.2.1制作BasicBot277

26.2.2添加第二层底盘278

26.2.3使用效率更高的电动机278

26.3附加项目：双层RoverBot278

26.4制作4WD机器人279

26.4.1单独电动机或连接式驱动279

26.4.1.1制作一个单独电动机的4WD机器人280

26.4.1.2制作一个连接式的4WD机器人281

26.5制作坦克式机器人281

26.5.1寻找合适的坦克履带282

26.5.2使用柔性橡胶履带的机器人282

26.5.3使用田宫的履带和车轮套件283

26.5.3.1制作一个多用途的履带式机器人底盘283

26.5.3.2组装侧轨285

26.5.3.3安装直流齿轮减速电动机286

26.5.3.4组装履带286

26.5.3.5替换FA-1 30电动机287

26.5.3.6可选方案：使用舵机287

26.5.3.7添加第二层底盘287

26.5.4履带式机器人的操控287

26.5.5橡胶履带的特别注意事项288

26.5.6使用塑料履带288

26.5.7防止履带脱轨289

第27章 制作腿式机器人290

27.1概述腿式机器人290

27.1.1腿的数量290

27.1.2静态与动态平衡291

27.1.3两足：机器人或人形机器人291

27.1.4关节数量／自由度292

27.1.5应对地形292

27.2选择最合适的制作材料293

27.3从头开始制作或使用套件293

27.3.1从头开始自己制作294

27.3.2使用预制件制作294

27.3.3使用混合零件制作294

27.3.4电动机轴的支撑方式和叉架294

27.4腿的驱动295

27.4.1控制舵机295

27.4.2使用专用舵机控制器296

27.4.3模拟和数字舵机296

27.4.4舵机的额定扭矩297

27.5腿式机器人的行走步态297

27.6制作一个3舵机的昆虫机器人298

27.6.1你需要用到的零件299

27.6.2腿的切割和制作300

27.6.3切割底盘材料301

27.6.4制作联动装置302

27.6.5前后腿的组装303

27.6.6中间腿的组装303

27.6.7完成HE×3BOT的组装304

27.6.8操纵HE×3BOT305

27.6.9安装电路和附件306

27.7制作X- Y舵机关节306

27.7.1切割零件306

27.7.2零件的钻孔307

27.7.3切割舵机的方孔308

27.7.4组装X-Y关节308

27.7.5作为腿部关节309

27.7.6作为传感器转台309

27.7.7作为腕关节的一部分309

27.8补充项目：制作一个12舵机的昆虫机器人309

第28章 实验机器人的手臂311

28.1人类的手臂311

28.2常见机器臂的自由度311

28.3手臂的类型312

28.3.1旋转坐标312

28.3.2极坐标313

28.3.3圆柱坐标313

28.3.4笛卡尔坐标314

28.4驱动技术314

28.4.1电气驱动314

28.4.2液压驱动314

28.4.3压缩空气驱动314

28.5制作一个机器人的腕关节315

28.6制作一个实用的旋转坐标机器臂316

28.6.1制作舵机安装板317

28.6.2制作底盘317

28.6.3安装关节上的舵机318

28.6.4把肩关节舵机安装在底盘上318

28.6.5组装上臂318

28.6.6把上臂安装到肩关节319

28.6.7把舵机安装到前臂319

28.6.8把上臂安装到肘关节319

28.6.9安装腕关节320

28.7用套件制作一个机器臂320

28.7.1用机器人制作套件制作手臂320

28.7.2用专业套件制作手臂321

第29章 实验机器人夹持器322

29.1夹持器的基本概念322

29.2钳形夹持器323

29.2.1基本模型323

29.2.2升级方案324

29.2.3创建平行运动的夹持器325

29.3夹具式夹持器325

29.3.1切割夹持器安装板327

29.3.2舵机的安装327

29.3.3夹具的安装328

29.4在线资源：更多的夹持器设计方案329

第五部分 机器人电子学331

第30章 制作机器人的基础电子学332

30.1电子制作需要准备的工具332

30.1.1万用表332

30.1.1.1数字或模拟332

30.1.1.2自动或手动量程333

30.1.1.3测量精度333

30.1.1.4测量功能333

30.1.1.5万用表配件334

30.1.1.6使用万用表：基本操作334

30.1.1.7使用万用表：测量电池335

30.1.1.8使用万用表：测量电阻的阻值335

30.1.1.9万用表安全保护：良好的操作习惯336

30.1.2在线资源：使用逻辑探针336

30.1.3钎焊笔336

30.1.4电子制作的手动工具337

30.2制作电路——基础知识338

30.3了解导线和配线338

30.3.1绝缘338

30.3.2规格338

30.3.3导线种类339

30.4如何进行焊接339

30.4.1焊接用工具339

30.4.1.1支架339

30.4.1.2海绵339

30.4.1.3焊锡340

30.4.1.4其他焊接工具340

30.4.2焊接前的清洁工作340

30.4.3设置正确的焊接温度340

30.4.4正确的焊接步骤341

30.4.4.1完工修整342

30.4.4.2优质焊接的技巧342

30.4.5烙铁头的保养和清洁343

30.5使用排针和排座343

30.5.1自制针式连接器343

30.5.2准备孔式连接器344

30.5.3最好的连接344

30.6使用跳线344

30.7有益的设计原则345

30.7.1使用上拉和下拉电阻345

30.7.2将没用的输入端设置为低电平345

30.7.3使用退偶电容346

30.7.4减小管脚长度346

30.7.5避免地线环路347

30.8什么是RoHS347

第31章 机器人常用的电子元件348

31.1首先是电路符号348

31.2固定电阻349

31.2.1电阻的参数是怎么标识的349

31.2.2测量电阻的阻值350

31.2.3电阻的常见应用351

31.2.3.1用电阻分配电压351

31.2.3.2用电阻限制电流352

31.2.4理解欧姆定律353

31.2.4.1举例说明欧姆定律的计算方法354

31.2.4.2计算功率（瓦特）354

31.3电位器354

31.3.1线性或音量型电位器355

31.3.2使用电位器355

31.3.3其他类型的可变电阻356

31.3.4查看电位器的阻值356

31.4电容357

31.4.1电容的参数是怎么定义的357

31.4.2电容是如何标识的358

31.4.2.1电容量358

31.4.2.2电介质击穿电压359

31.4.2.3极性标识359

31.4.3了解电容的电介质材料359

31.4.4电容的常见用途359

31.5二极管360

31.5.1二极管的参数是怎么标识的360

31.5.2认识二极管的极性361

31.5.3探索二极管的组成361

31.5.4二极管的常见应用361

31.5.4.1消减电压361

31.5.4.2反接保护361

31.6发光二极管（LED）362

31.6.1点亮LED362

31.6.2形状、尺寸和亮度362

31.6.2.0 LED显示屏363

31.6.3 LED的颜色363

31.6.3.0共阳极或共阴极364

31.7晶体管364

31.7.1如何识别晶体管364

31.7.2 NPN和PNP——一枚硬币的两个面365

31.7.3认识MOSFET365

31.8集成电路365

31.8.1识别集成电路366

31.8.2单片机和其他专用IC366

31.9开关367

31.9.1搭配组合368

31.9.2瞬时和中间关断368

31.9.3常开、常闭368

31.10继电器369

31.10.1常见的继电器类型369

31.10.2继电器的尺寸369

31.10.3继电器的可靠性370

31.11其余的370

31.12在线信息：囤积零件370

第32章 使用免焊电路实验板371

32.1了解免焊电路实验板371

32.1.1大小和布局372

32.1.2进行连接372

32.1.3连接电路实验板上面的导线372

32.1.4使用针式跳线374

32.1.5给实验板外面的元件制作针式接头374

32.2用免焊电路实验板搭建电路的过程374

32.3制作长效免焊电路375

32.4电路试验板和机器人的安装376

32.5使用好免焊电路实验板的窍门376

第33章 制作电路板377

33.1可供选择的电路板377

33.2清洁第一378

33.3在焊接式实验电路板上制作永久电路378

33.4用穿孔板点对点的搭建电路378

33.4.1在穿孔板上制作一个电路379

33.4.2可供选择的穿孔板安装工艺379

33.5使用条带电路板380

33.6用电气设计软件创建电子线路板381

33.6.0印制电路板详细资料382

33.7用Fritzing设计Arduino专用电路板383

33.8在线信息：蚀刻自己的印制电路板384

33.9使用定制开发板384

33.10用绕接工艺制作临时电路385

33.10.1如何制作绕接电路385

33.10.2选择一个绕线工具385

33.10.3选择成卷还是按规格裁切的导线386

33.11有效地使用插接头386

第六部分 计算机与电子控制387

第34章 机器人“大脑”概述388

34.1基本的大脑388

34.2开关操作389

34.3分立元件组成的大脑389

34.4程序化大脑390

34.4.1可编程灰质的类型390

34.4.2单板计算机391

34.4.2.1 SBC的架构392

34.4.2.2 SBC的套件392

34.4.3个人电脑392

34.4.3.1使用机载PC392

34.4.3.2通信互联393

34.4.3.3数据存储394

34.4.3.4使用脱机PC394

34.4.4智能手机、平板电脑和PDA395

34.5输入和输出395

34.5.1串行通信396

34.5.2并行通信396

34.5.3模数转换397

34.5.4脉冲频率控制397

第35章 认识单片机398

35.1单片机的分类398

35.1.1 8bit、16bit或32bit398

35.1.2编程语言399

35.1.2.1低级可编程399

35.1.2.2整合语言编程400

35.1.2.3编程语言的选择400

35.1.2.4单片机编程的3个步骤400

35.2单片机的形状和规格401

35.3典型单片机芯片里面的结构402

35.3.1引脚功能403

35.3.2程序和数据的存储403

35.3.3擦除和重新开始404

35.3.4在线编程（或改编程序）404

35.3.5单次编程404

35.4单片机编程器404

35.5单片机的速度405

第36章 程序概念：基本原理406

36.1重要的程序概念406

36.1.1引入流控制407

36.1.2例程的优点407

36.1.3变量407

36.1.4表达式408

36.1.5字符串408

36.1.6数值408

36.1.7条件语句408

36.1.8分支409

36.1.9循环409

36.1.10输入数据409

36.1.11输出数据409

36.2了解数据类型410

36.2.1最常见的数据类型410

36.2.2有符号和无符号的数值411

36.2.3简述：数据类型对数字的限制411

36.3 7个最常见的程序语句412

36.3.1注释412

36.3.2if412

36.3.3 Select Case413

36.3.4 Call414

36.3.5 Go414

36.3.6 For /Next414

36.3.7 While／Wend415

36.4变量、表达式和运算符415

36.4.1变量的赋值415

36.4.2创建表达式417

36.4.2.1数学运算符417

36.4.2.2关系运算符418

36.4.2.3使用And和Or关系运算符418

36.4.3对字符串使用运算符419

36.4.4多重运算符和优先顺序419

36.5在线信息：更多的程序原理420

第七部分微控制器构成的大脑421

第37章 使用Arduino422

37.1 Arduino的结构422

37.2版本上的变化423

37.3用扩展板扩展接口424

37.4 USB连接和电源424

37.5 Arduino的引脚映射425

37.6 Arduino的编程426

37.6.1使用Arduino的IDE：基础知识426

37.6.2 IDE的版本说明427

37.7机器人的编程427

37.7.1使用变量428

37.7.2使用Arduino的引脚429

37.7.3进行试验429

37.8使用舵机431

37.9创建你自己的函数432

37.10在线信息：控制两个舵机434

37.11流控制结构434

37.12使用串行监视窗口436

37.13一些常见的机器人功能437

37.14使用开关和其他数字输入437

37.15连接直流电动机438

第38章 使用PICA × E440

38.1认识PICA × E家族440

38.1.1 PICA × E单片机的基本知识441

38.1.2 08M的内部结构443

38.1.3 18M2的内部结构443

38.2 PICA × E的编程444

38.3核心语法444

38.3.1注释445

38.3.2变量和引脚／端口定义445

38.3.3使用符号445

38.3.4程序结构446

38.3.5流控制447

38.3.5.1使用if指令447

38.3.5.2更多goto和gosub指令的用法448

38.3.5.3使用for 指令449

38.4 PICA × E适用于机器人的功能450

38.5例子：用PICA × E控制RC舵机451

38.6例子：读取按钮和控制输出452

第39章 使用BASIC Stamp453

39.1 BASIC Stamp的结构453

39.1.1从PC到BASIC Stamp453

39.1.2 BASIC Stamp的内存454

39.2单独的BASIC Stamp或开发套件454

39.3 BS2的物理布局455

39.4 BASIC Stamp与PC机的连接456

39.5认识和使用PBasic456

39.5.1变量和引脚／端口的定义457

39.5.2流控制459

39.5.2.1使用if语句459

39.5.2.2使用goto和gosub语句460

39.5.2.3使用for语句461

39.5.3特殊功能462

39.6连接开关和其他数字输入463

39.7 BASIC Stamp和直流电动机的连接463

39.8 RC舵机和BASIC Stamp的连接465

39.9 PBasic 2.5的补充说明466

39.9.1 if- else- endif结构466

39.9.2 select-case-endselect结构467

39.9.3 do/while /until- loop结构467

39.9.3.0提前退出do循环468

第40章 单片机或计算机的接口电路469

40.1传感器输入469

40.1.1传感器的类型469

40.1.2传感器的例子470

40.2电动机和其他输出471

40.2.1其他常见的输出类型471

40.2.2功率方面的考虑471

40.2.3源电流或沉电流472

40.3输入输出架构473

40.3.1并行接口473

40.3.2串行接口473

40.3.3 I2C和SPI接口474

40.3.4 I2C474

40.3.5 SPI475

40.4输出接口476

40.5数字输入接口476

40.5.1基本界面概念476

40.5.2使用光耦电隔离器477

40.5.3齐纳二极管的输入保护478

40.6模拟输入接口478

40.6.1电压比较器478

40.6.2信号放大479

40.6.3其他OP-AMP处理信号的方法480

40.6.4常见的模拟输入接口480

40.7连接USB481

40.8使用模数转换481

40.8.1模数转换是如何工作的482

40.8.2模数转换IC482

40.8.3集成在单片机里面的ADC483

40.9使用数模转换483

40.10扩展可用的I/O接口483

40.10.1从少到多483

40.10.2从多到少485

40.10.3模拟与数字的复用和分配485

40.11理解端口转换486

40.11.1并行入、串行出487

40.11.2来自串行（到并行）的爱487

40.11.3移位寄存器的级联488

40.11.4专用I/O扩展芯片488

40.12在线信息：认识端口编程488

第41章 遥控系统489

41.1制作操纵杆式的“示教盒”489

41.1.1使用操纵杆示教器491

41.1.2记录和回放动作491

41.2用红外线遥控器指挥机器人492

41.2.1系统概览492

41.2.2接收器／解调器的连接493

41.2.3 PICA × E的编程493

41.2.4确定控制数值494

41.2.5控制机器人的电动机496

41.2.6用遥控器操纵机器人497

41.2.7特别注意497

41.3在线信息：通过无线电信号控制497

41.4视频传输498

第八部分 传感器、导航和反馈501

第42章 增加触觉感应502

42.1认识触觉502

42.2机械开关503

42.2.1物理接触式碰撞开关503

42.2.2扩大开关的接触面504

42.2.3延长触须504

42.2.4弹簧触须504

42.2.5自制触须开关505

42.2.6多个碰撞开关506

42.2.6.1使用优先编码器506

42.2.6.2使用多路复用器507

42.2.6.3使用PISO集成电路508

42.3使用按钮去抖电路509

42.4用软件实现开关去抖510

42.5碰撞开关的编程511

42.6机械式压力传感器513

42.6.1防静电导电海棉513

42.6.1.1实验基本的电阻压垫513

42.6.1.2增强型压垫514

42.6.1.3读数的变化514

42.6.1.4连接到单片机514

42.6.2开／关式压垫515

42.6.3力敏电阻516

42.6.4柔性电阻516

42.6.5用导电涂料自制传感器516

42.7实验压电式接触传感器516

42.7.1压电材料是如何产生电压的517

42.7.2实验压电传感器517

42.7.3需要注意的问题518

42.7.4搭建接口电路518

42.8实验压电薄膜519

42.8.1给压电薄膜安装管脚519

42.8.2把压电薄膜作为机械传感器520

42.8.3组装压电薄膜式弯曲传感器520

42.9在线信息：制作压电式碰撞杆521

42.10其他类型的“接触”传感器522

第43章 接近和距离传感523

43.1设计概述523

43.1.1近距离物体检测524

43.1.2远距离物体检测524

43.1.3传感器的深度和广度525

43.2简单的红外线接近传感器525

43.2.1调节灵敏度526

43.2.2在夹持器上使用红外线探测器526

43.3调制型红外线接近探测器526

43.3.1基本的IRPD电路527

43.3.2连接到单片机528

43.3.2.1基于LM555的定时器528

43.3.2.2辅助单片机529

43.3.3加强版IRPD电路530

43.4红外线测距533

43.4.1熟悉不同类型的传感器534

43.4.2基本电气连接535

43.4.3使用GP2D15红外距离判断传感器535

43.4.4使用的GP2D12模拟输出红外测距传感器536

43.4.5夏普红外线模块的习惯做法537

43.5网上资源：被动式红外线检测538

43.6超声波测距538

43.6.1确实的信息539

43.6.2使用超声波测距传感器539

43.6.3基本超声波传感器的编程539

43.6.4增强型超声波传感器的编程541

43.6.5超声波传感器的参数541

第44章 机器视觉543

44.1适用于机器视觉的简单传感器543

44.1.1光敏电阻544

44.1.2光电晶体管544

44.1.3光电二极管545

44.1.4简单传感器的光谱响应546

44.2制作一个“单细胞”眼睛546

44.2.0创造一个感光机器人547

44.3制作一个机器人复眼549

44.3.1复眼的物理结构549

44.3.2测试程序549

44.3.3处理光污染551

44.4给光敏传感器配上透镜和滤波器552

44.5视频视觉系统：简介552

44.5.1摄像机成套设备552

44.5.2以PC机为基础的视觉553

44.5.3其他例子——以单片机为基础的视觉553

44.5.4使用复合视频的视觉554

第45章 机器人导航555

45.1跟随预定路线：循线555

45.1.1循线机制556

45.1.2选择合适的电阻557

45.1.3发射器／探测器的布局557

45.1.4使用现成的发射器／探测器558

45.1.5避免过度地急转弯558

45.1.6循线软件558

45.1.7循线传感器的其他用途559

45.2循边559

45.2.0各种循边方式559

45.3测距：计算机器人的行驶距离560

45.3.1光学编码器560

45.3.2磁性编码器561

45.3.3机械编码器561

45.3.4细看测距561

45.3.5解剖的反射式编码器562

45.3.6解剖透射式编码器562

45.3.7编码器的分辨率563

45.3.8测量距离563

45.3.9安装码盘和光学器件563

45.3.9.1安装码盘563

45.3.9.2安装的光学传感器564

45.3.10电气接口和调整564

45.3.11测试你的编码器565

45.3.12脉冲计数程序566

45.3.13使用正交编码566

45.3.14使用现成的编码器567

45.3.15测距误差568

45.3.16什么时候不需要里程表568

45.4罗盘定位568

45.5实验倾斜和重力传感器570

45.5.1用传感器测量倾斜570

45.5.2认识加速度计571

45.5.3单轴、双轴和三轴传感571

45.5.4验加速度计572

45.5.5加速度计的附加用途574

45.6更多机器人导航系统575

第46章 听觉与发音576

46.1预编程声音模块576

46.2商业电子音效套件577

46.3制造警报和其他警告音578

46.4用单片机制造声音和音乐579

46.5使用音频放大器580

46.6用单片机播放声音和音乐581

46.7语音合成：让机器人开始讲话582

46.7.0专业语音芯片582

46.8倾听声音584

46.8.1话筒585

46.8.2话筒放大器585

46.8.3连接到你的单片机586

46.9在线资源：更多声音项目587

第47章 与你的作品互动588

47.1用LED显示反馈信息588

47.1.1用一个LED显示反馈信息588

47.1.2多个LED显示反馈信息589

47.1.3用7段LED数码管显示反馈信息591

47.1.3.1显示数字591

47.1.3.2显示任意形状593

47.2简单声音反馈595

47.3使用LCD显示屏595

47.3.1文本或图形596

47.3.2彩色、单色、背光596

47.3.3 LCD接口类型596

47.4用光线效果实现人机互动598

47.4.1多个LED599

47.4.2超亮和特亮LED599

47.4.3多色LED600

47.4.4在线信息：更多唬人的光影戏法602

第48章 注意安全，独行侠603

48.1火焰检测603

48.1.1检测火焰中的紫外线603

48.1.2寻找闪烁的火焰604

48.1.3探测火焰中的红外线604

48.2烟雾检测605

48.2.1改装烟雾报警器606

48.2.1.1检查操作是否正常606

48.2.1.2烟雾报警器的内部606

48.2.2报警器与单片机的连接607

48.2.3测试警报器608

48.2.4在5V电压下工作608

48.2.5机器人探测烟雾的局限609

48.3检测危险气体609

48.3.1制作有害气体检测电路609

48.3.2预热、调节和使用610

48.3.3不同比重的气体611

48.4热传感611

48.5机器人救火竞赛613

48.6最后，着手去做613

附录A RBB技术支持网站614

网站内容614

后备技术支持网站614

特殊材料和网站资源614

附录B在线材料资源616

机器人技术616

电子学617

模型618

论坛和博客618

更多在线资源618

附录C机械参考619

十进制小数619

钻头和丝锥的尺寸——英制620

钻头和丝锥的尺寸——公制620

钻头的数字与分数英寸对照表621

紧固件：英制螺纹标准一览621

十进制英寸、分数英寸、Mil与Gauge（以铝板为例）的对照表622

上网获得更多信息622

附录D电子参考623

公式623

欧姆定律623

电阻的计算623

计算两个电阻并联624

缩写624

六种最常见的电子计量单位627

电阻色环628

电阻色环编码表628

导线规格628