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| 編輯推薦： |
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本书从设计和实现小型机器人需关注的问题出发，详细探讨了机器人主要功能模块的基本原理、工作过程和具体实现案例。适合高等院校机器人工程、机械工程及自动化、电气工程及其自动化、智能科学与控制技术等专业师生
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本书从设计和实现小型机器人需关注的问题出发，详细探讨了机器人主要功能模块的基本原理、工作过程和具体实现案例。全书共7章，其中前5章为机器人设计的基础理论，主要内容包括绪论、机器人的机械结构系统、机器人电路设计、机器人中的传感器、机器人控制系统等。第6、7章分别为轮式巡线机器人的设计与制作和仿人竞速机器人的设计与制作，详细介绍了针对一个具体需求，如何设计和制作机器人。本书兼顾机器人关键技术的理论及应用实践，适合作为高等院校机器人工程、机械工程及自动化、电气工程及其自动化、智能科学与控制技术等专业的教材，也可供其他相关专业和从事机器人技术工作的工程技术人员参考。本书配套授课用教学资源，需要的教师可登录机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com）免费注册、审核通过后下载，或联系编辑索取（微信：15910938545/电话：010-88379739）。
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第1章 绪论11.1 机器人的概念和发展历史11.1.1 机器人的概念11.1.2 机器人的发展历史11.2 机器人的组成和分类21.2.1 机器人的组成21.2.2 机器人的分类31.3 机器人的关键技术51.3.1 信息感知51.3.2 执行机构61.3.3 运动控制81.4 机器人的应用81.4.1 工业机器人81.4.2 服务机器人101.4.3 水下机器人121.4.4 无人机131.4.5 空间机器人151.5 机器人技术的发展161.5.1 软体机器人161.5.2 感知与交互161.5.3 智能技术18习题19第2章 机器人的机械结构系统202.1 机械结构系统的主要参数202.2 机械臂232.2.1 机械臂的结构232.2.2 关节242.2.3 腕部的结构252.2.4 手部结构272.2.5 传动方式282.3 行走机构332.3.1 足式332.3.2 轮式362.3.3 履带式402.4 机械结构设计实例432.4.1 SolidWorks简介432.4.2 SolidWorks基础知识442.4.3 制作零件492.4.4 组建装配体512.4.5 生成工程图522.5 3D打印542.5.1 3D打印概述542.5.2 3D打印步骤54习题56第3章 机器人电路设计583.1 机器人的电源系统583.1.1 机器人供电方式583.1.2 锂电池593.1.3 直流稳压电路623.1.4 充电装置633.2 机器人驱动器系统643.2.1 电动机643.2.2 舵机663.2.3 PWM控制673.2.4 驱动电路693.3 机器人常用电路接口723.3.1 A/D接口电路723.3.2 上拉和下拉电路743.3.3 OC/OD门电路763.4 机器人处理控制器773.4.1 单片机概述773.4.2 MCS-51系列单片机783.4.3 STM32系列单片机823.5 机器人中的串口通信873.5.1 串行通信和并行通信873.5.2 串行通信原理873.5.3 串行通信应用90习题91第4章 机器人中的传感器924.1 传感器924.1.1 传感器的概念924.1.2 传感器的分类934.1.3 传感器的参数934.2 测距传感器944.2.1 超声波传感器944.2.2 激光传感器964.2.3 红外传感器1004.3 灰度和颜色传感器1014.3.1 灰度传感器1024.3.2 颜色传感器1034.4 视觉传感器1054.5 惯性测量传感器1084.5.1 加速度传感器1094.5.2 陀螺仪1104.5.3 磁传感器1114.5.4 惯性测量传感器的应用113习题115第5章 机器人控制系统1165.1 机器人的PID控制1165.1.1 PID运动控制1165.1.2 智能PID参数整定1205.2 机器人的上层控制1245.2.1 机器人的路径规划1245.2.2 足式机器人步态控制1275.2.3 多机器人协作1295.3 机器人控制的MATLAB仿真1335.3.1 多关节机器人控制算法仿真1335.3.2 路径规划算法仿真1365.3.3 双足机器人步态规划算法仿真139习题142第6章 轮式巡线机器人的设计与制作1446.1 轮式巡线机器人1446.2 硬件设计1456.2.1 机械结构设计1456.2.2 电路设计1466.3 软件开发环境1486.3.1 Keil MDK开发环境的安装1496.3.2 下载及调试软件1526.4 STM32的I/O端口的应用1536.4.1 I/O端口的配置及使用1536.4.2 PWM波产生1556.4.3 舵机和电动机驱动1576.4.4 传感器数据采集1606.5 系统整体调试1636.5.1 直行纠偏调试1636.5.2 左转调试1646.5.3 右转调试165习题166第7章 仿人竞速机器人的设计与制作1677.1 仿人竞速机器人概述1677.2 仿人竞速机器人的硬件设计1687.2.1 机械结构设计1687.2.2 控制电路设计1707.3 仿人竞速机器人的程序控制设计1727.4 仿人竞速机器人的步态规划1747.4.1 步态规划的方法1757.4.2 步态规划的方式1757.4.3 步态稳定性分析1767.4.4 步行周期与轨迹规划1787.5 系统整体调试181习题185
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前 言机器人技术是高等院校近年来面向自动化、机械工程等专业开设的课程，该课程的知识点多、覆盖面广，具有较强的理论性和工程实践性。本教材是在总结多年教学改革经验和实践的基础上，综合考虑了机器人设计课程的综合性、专业性特点及技术发展趋势，为适应当前培养创新型人才的要求而编写的。教材从学生实践技能和创新意识的早期培养着手，在帮助学生消化和巩固电路、机械、控制等理论知识的同时，注意引导学生运用所学知识解决工程实际问题，激发学生的创新思维，努力培养学生的工程素养和创新能力。本书共7章。第1章是绪论部分，对机器人的概念、组成、分类及关键技术等进行了说明；第2章介绍了机器人的机械结构系统，包括机械结构系统的主要参数、机械臂、行走机构等；第3章介绍了机器人电路设计，包括电源系统、驱动器系统、常用电路接口、串口通信等；第4章介绍了机器人中的传感器，对传感器种类、工作原理和应用模块等进行了介绍；第5章介绍了机器人控制系统，包括机器人的PID控制、上层控制及相关算法的仿真等；第6章和第7章分别介绍了轮式巡线机器人和仿人竞速机器人的设计与制作，包括机械设计、硬件设计、软件开发环境及整体调试等。本教材由浅入深、通俗易懂；各章节的内容既循序渐进又相对独立，方便教师根据学生情况和教学需要选择不同教学内容。内容设计上从局部到整体，先引导学生学习机器人各模块的工作原理，再以轮式巡线机器人和仿人竞速机器人的设计与制作为实例，进一步培养学生的工程意识和综合应用能力。本书由贾永兴、许凤慧、杨宇、王磊编写。其中贾永兴负责第1章和第4章的编写，许凤慧负责第3章和第5章的编写，杨宇负责第2章和第7章的编写，王磊负责第6章的编写，贾永兴对全书进行了统稿。陆军工程大学烽火机器人俱乐部的其他指导老师对本书的编写给予了大力支持，并提出了很多宝贵的意见，在此致以衷心的感谢。限于编者水平和时间，书中错误和不妥之处在所难免，还请读者批评指正。编 者
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