目 錄

第1章 小型仿生機(jī)器人的基本概念 1

1.1 生物的本領(lǐng) 1

1.1.1 不同凡響的探測(cè)能力 1

1.1.2 別具一格的偽裝能力 2

1.1.3 出類拔萃的通信能力 4

1.2 生物的啟迪 5

1.2.1 發(fā)人深省的對(duì)比 5

1.2.2 生物形態(tài)的妙用 8

1.3 仿生學(xué)的基本概念 11

1.3.1 什么是機(jī)器人 11

1.3.2 什么是仿生學(xué) 15

1.3.3 仿生機(jī)器人的特點(diǎn)、應(yīng)用與發(fā)展 28

第2章 讓你的機(jī)器人善運(yùn)動(dòng)——驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 31

2.1 機(jī)器人常用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 32

2.1.1 直流無刷電動(dòng)機(jī) 32

2.1.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 33

2.1.3 伺服電動(dòng)機(jī) 34

2.1.4 舵機(jī) 35

2.2 選擇合適的舵機(jī) 37

2.2.1 舵機(jī)的性能參數(shù) 37

2.2.2 舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制 39

第3章 讓你的機(jī)器人會(huì)思考——控制系統(tǒng) 41

3.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述 42

3.1.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本組成 42

3.1.2 機(jī)器人控制系統(tǒng)的工作機(jī)理 43

3.1.3 機(jī)器人控制系統(tǒng)的主要作用 43

3.2 單片機(jī)控制技術(shù)簡(jiǎn)述 44

3.2.1 單片機(jī)的工作原理 44

3.2.2 單片機(jī)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的區(qū)別 45

3.2.3 單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)外設(shè) 45

3.2.4 單片機(jī)的編程語言 46

3.3 DSP控制技術(shù)簡(jiǎn)述 47

3.3.1 DSP簡(jiǎn)介 47

3.3.2 DSP的特點(diǎn) 48

3.3.3 DSP的驅(qū)動(dòng)外設(shè) 48

3.3.4 DSP的編程語言 48

3.4 ARM控制技術(shù)簡(jiǎn)述 50

3.4.1 ARM簡(jiǎn)介 50

3.4.2 ARM的特點(diǎn) 50

3.4.3 ARM的驅(qū)動(dòng)外設(shè) 51

3.4.4 ARM的編程語言 51

第4章 讓你的機(jī)器人有能量——電源系統(tǒng) 52

4.1 機(jī)器人電源系統(tǒng)簡(jiǎn)述 52

4.1.1 電源系統(tǒng)的基本組成 52

4.1.2 電源系統(tǒng)的工作機(jī)理 53

4.1.3 電源系統(tǒng)的主要作用 53

4.2 鋰離子電池 54

4.2.1 鋰離子電池的工作原理 54

4.2.2 鋰離子電池的使用特點(diǎn) 55

4.2.3 鋰離子電池的充放電特性 55

4.3 鋰聚合物電池 57

4.3.1 鋰聚合物電池的工作原理 58

4.3.2 鋰聚合物電池的使用特點(diǎn) 59

4.3.3 鋰聚合物電池的充放電特性 59

4.4 鎳氫電池 60

4.4.1 鎳氫電池的工作原理 60

4.4.2 鎳氫電池的使用特點(diǎn) 61

4.4.3 鎳氫電池的充放電特性 61

第5章 讓你的機(jī)器人能感知——傳感系統(tǒng) 63

5.1 機(jī)器人傳感系統(tǒng)簡(jiǎn)述 64

5.1.1 傳感器的定義和分類 64

5.1.2 傳感器的基本組成 66

5.1.3 傳感器的主要作用 66

5.2 機(jī)器人視覺系統(tǒng)概述 67

5.2.1 機(jī)器人視覺系統(tǒng)的基本組成 67

5.2.2 機(jī)器人視覺系統(tǒng)的主要作用與工作機(jī)理 71

5.3 視覺傳感器 72

5.3.1 CCD與CMOS的工作原理 72

5.3.2 CCD與CMOS的優(yōu)劣比較 74

5.4 測(cè)距傳感器 75

5.4.1 測(cè)距傳感器的分類 75

5.4.2 測(cè)距傳感器的工作原理 76

5.5 觸覺傳感器 79

5.5.1 觸覺傳感器的分類 79

5.5.2 觸覺傳感器的工作原理 80

5.6 姿態(tài)傳感器 83

5.6.1 姿態(tài)傳感器的分類 83

5.6.2 姿態(tài)傳感器的工作原理 84

第6章 讓你的機(jī)器人懂溝通——通信系統(tǒng) 86

6.1 機(jī)器人通信系統(tǒng)簡(jiǎn)述 87

6.1.1 機(jī)器人通信系統(tǒng)的基本組成 87

6.1.2 機(jī)器人通信系統(tǒng)的工作機(jī)理 88

6.1.3 機(jī)器人通信系統(tǒng)的主要作用 89

6.2 機(jī)器人通信技術(shù)的分類 89

6.2.1 藍(lán)牙無線通信技術(shù) 89

6.2.2 超帶寬無線通信技術(shù) 93

6.2.3 ZigBee無線通信技術(shù) 97

6.2.4 Wi-Fi無線通信技術(shù) 102

6.2.5 2.4 GHz無線通信技術(shù) 104

第7章 制作你的小型仿生機(jī)器人 107

7.1 小型仿生機(jī)器人的設(shè)計(jì)工具 107

7.1.1 三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 107

7.1.2 三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)的基本軟件 108

7.1.3 三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)的基本步驟 108

7.2 小型仿生機(jī)器人的制作材料 116

7.2.1 塑料類材料 116

7.2.2 木材類材料 117

7.3 小型仿生機(jī)器人的制作工具 118

7.3.1 五金工具 118

7.3.2 切割設(shè)備 119

7.3.3 3D打印設(shè)備 120

7.3.4 測(cè)量工具 125

第8章 小型仿生六足機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作 128

8.1 仿生六足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 129

8.1.1 仿生六足機(jī)器人自由度的確定 129

8.1.2 仿生六足機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 130

8.1.3 仿生六足機(jī)器人軀干結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 133

8.1.4 舵機(jī)選型與安裝尺寸的確定 134

8.1.5 轉(zhuǎn)動(dòng)副配合與尺寸的確定 136

8.2 仿生六足機(jī)器人零件的加工 136

8.2.1 生成二維切割圖紙 136

8.2.2 零件的切割加工 140

8.3 仿生六足機(jī)器人的裝配 142

8.3.1 仿生六足機(jī)器人的單腿裝配 142

8.3.2 仿生六足機(jī)器人軀干的裝配 148

8.3.3 仿生六足機(jī)器人整體的裝配 149

第9章 小型仿生四足機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作 151

9.1 仿生學(xué)研究與四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì) 151

9.2 仿生四足機(jī)器人腿部尺寸與自由度的分析 154

9.3 仿生四足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 155

9.3.1 仿生四足機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 155

9.3.2 仿生四足機(jī)器人軀干的設(shè)計(jì) 157

9.4 仿生四足機(jī)器人零件的加工 158

9.4.1 生成二維切割圖紙 158

9.4.2 零件的切割加工 161

9.5 仿生四足機(jī)器人的裝配 164

9.5.1 仿生四足機(jī)器人大腿節(jié)的裝配 164

9.5.2 仿生四足機(jī)器人髖關(guān)節(jié)的裝配 167

9.5.3 仿生四足機(jī)器人小腿節(jié)的裝配 168

9.5.4 仿生四足機(jī)器人單腿的裝配 170

9.5.5 仿生四足機(jī)器人軀干的裝配 170

9.5.6 仿生四足機(jī)器人整體的裝配 170

第10章 小型仿人雙足機(jī)器人的制作與裝配 174

10.1 仿人雙足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 175

10.2 仿人雙足機(jī)器人軀干的裝配 177

10.3 仿人雙足機(jī)器人上肢的裝配 184

10.4 仿人雙足機(jī)器人腿部的裝配 190

10.5 仿人雙足機(jī)器人整體的裝配 197

第11章 小型仿生機(jī)器人的調(diào)試與編程 201

11.1 機(jī)器人主控制器簡(jiǎn)介 201

11.2 機(jī)器人的遙控調(diào)試 202

11.2.1 雙足機(jī)器人遙控器功能介紹 203

11.2.2 設(shè)置初始姿態(tài) 205

11.3 編寫小型仿人雙足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作 208

11.3.1 小型仿人雙足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理 208

11.3.2 小型仿人雙足機(jī)器人動(dòng)作程序的編寫 209

11.3.3 小型仿人雙足機(jī)器人動(dòng)作的運(yùn)行 211

參考文