本書介紹Arduino自動(dòng)小車的基本知識(shí), 涵蓋大多數(shù)機(jī)器人自動(dòng)小車的控制范例, 如使用紅外線循跡模塊、RFID模塊、超音波模塊、紅外線遙控器、十字游戲桿模塊、手機(jī)觸控、手勢操控等控制方式, 并且通過紅外線、RF、XBee、藍(lán)牙、Wi-Fi等無線通訊聯(lián)機(jī)控制機(jī)器人自動(dòng)車, 另附有自動(dòng)車范例組裝解說PDF與視頻, 為最全面的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)典。
在英、美、日、德等工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中,工業(yè)型機(jī)器人(Robot)早已成為自動(dòng)化生產(chǎn)的主角。除了工業(yè)型機(jī)器人外,服務(wù)型機(jī)器人也開始應(yīng)用于國防、救災(zāi)、醫(yī)療、運(yùn)輸、農(nóng)用、建筑等領(lǐng)域。機(jī)器人是集機(jī)械、電子、電機(jī)、控制、計(jì)算機(jī)、傳感、人工智能等多種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)品。隨著機(jī)器人工業(yè)的興起,對于程序設(shè)計(jì)、嵌入系統(tǒng)、材料零部件、機(jī)電集成等研發(fā)人才的需求也與日俱增。
機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式大致上可以分為輪型機(jī)器人和足型機(jī)器人兩種。輪型機(jī)器人具有快速移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),而足型機(jī)器人具有機(jī)動(dòng)性、可步行于危險(xiǎn)環(huán)境、跨越障礙物以及可上下臺(tái)階等優(yōu)點(diǎn)。本書主要介紹輪型自動(dòng)機(jī)器人(后面簡稱為自動(dòng)機(jī)器人)的制作技術(shù)。幾十年前要制作一臺(tái)自動(dòng)機(jī)器人,不但技術(shù)復(fù)雜而且價(jià)格昂貴,隨著開放源碼(open-source)Arduino的出現(xiàn),在軟件方面已內(nèi)建了多樣化的函數(shù),以此簡化了周邊部件的底層控制程序,硬件方面也有多樣化的周邊模塊可供選擇。另外,網(wǎng)絡(luò)上也提供了相當(dāng)豐富的共享資源,讓沒有電子、信息相關(guān)專業(yè)背景的人也可以快速又簡單地制作一臺(tái)Arduino自動(dòng)機(jī)器人。本書為誰而寫
《Arduino自動(dòng)小車最佳入門與應(yīng)用》是為一些對自動(dòng)機(jī)器人感興趣,卻又苦于沒有足夠知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)能力去開發(fā)設(shè)計(jì)的讀者而編寫的。通過本書淺顯易懂的圖文解說,讀者只要按圖施工,就能保證成功。本書如何編排
本書內(nèi)容已經(jīng)涵蓋了大多數(shù)自動(dòng)機(jī)器人的控制范例,如使用紅外線循跡模塊、RFID模塊、超聲波模塊、紅外線遙控器、十字游戲桿模塊等,并且通過紅外線、RF、XBee、藍(lán)牙、Wi-Fi等無線通信來建立連接,以便控制自動(dòng)機(jī)器人。本書中每一章所需的軟、硬件知識(shí)和相關(guān)技術(shù)都有詳細(xì)的圖文解說,讀者可根據(jù)自己的喜好自行安排閱讀順序并輕松組裝完成具有個(gè)人特色的Arduino自動(dòng)機(jī)器人。
第1章Arduino快速入門:快速引領(lǐng)讀者認(rèn)識(shí)Arduino硬件和軟件的相關(guān)知識(shí),并介紹Arduino開發(fā)環(huán)境的建立和使用。另外,提供了Arduino語言的語句、語法以及常用內(nèi)部函數(shù)的說明,以方便讀者隨時(shí)查閱。如果要進(jìn)一步了解詳情,可到官方網(wǎng)站ardruno.cc上閱讀。
第2章基本電路原理:本章主要是針對從未學(xué)過電子、信息等相關(guān)知識(shí)的初學(xué)者而編寫的。內(nèi)容包含電的基本概念、數(shù)字系統(tǒng)等電學(xué)理論基礎(chǔ),并且介紹基本手動(dòng)工具和萬用電表的使用方法。如果讀者已經(jīng)熟悉,可以直接跳過本章。
第3章自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí):認(rèn)識(shí)與使用自動(dòng)機(jī)器人所需的Arduino板、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊、馬達(dá)部件、電源電路、周邊擴(kuò)展板等模塊,以及如何制作一臺(tái)自動(dòng)機(jī)器人,如何利用Arduino板來控制自動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行前進(jìn)、后退、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、停止等行走動(dòng)作。本章是后面各章的基礎(chǔ),讀者有必要詳細(xì)閱讀。
第4章紅外線循跡自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí):認(rèn)識(shí)與使用紅外線循跡模塊CNY70和TCRT5000,并且利用紅外線循跡模塊TCRT5000來控制自動(dòng)機(jī)器人自動(dòng)行走在黑色或白色軌道上。
第5章紅外線遙控自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí):認(rèn)識(shí)與使用紅外線遙控器和38kHz、940nm紅外線接收模塊,并且利用紅外線遙控器控制“紅外線遙控自動(dòng)機(jī)器人”的前進(jìn)、后退、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)以及停止等行走動(dòng)作。
第6章手機(jī)藍(lán)牙遙控自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí):認(rèn)識(shí)與使用Android手機(jī)藍(lán)牙模塊和HC-05藍(lán)牙模塊,并且利用手機(jī)藍(lán)牙來控制“藍(lán)牙遙控自動(dòng)機(jī)器人”的前進(jìn)、后退、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)及停止等行走動(dòng)作。
第7章RF遙控自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí):認(rèn)識(shí)與使用RF模塊,并且使用VirtualWire函數(shù)庫進(jìn)行RF無線通信。通過十字游戲桿的按壓方向,遠(yuǎn)程控制“RF遙控自動(dòng)機(jī)器人”執(zhí)行前進(jìn)、后退、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)及停止等行走動(dòng)作。
第8章XBee遙控自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí):認(rèn)識(shí)與使用XBee模塊,并且使用XBee模塊進(jìn)行無線通信。通過十字游戲桿的按壓方向,遠(yuǎn)程控制“XBee遙控自動(dòng)機(jī)器人”執(zhí)行前進(jìn)、后退、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)及停止等行走動(dòng)作。
第9章加速度計(jì)遙控自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí):本章可分為兩部分,第一部分通過MMA7260加速度計(jì)模塊的重力變化,使用XBee模塊進(jìn)行無線通信,遠(yuǎn)程控制“XBee遙控自動(dòng)機(jī)器人”執(zhí)行前進(jìn)、后退、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)及停止等行走動(dòng)作;第二部分通過手機(jī)加速度計(jì)的手勢控制,使用藍(lán)牙模塊進(jìn)行無線通信,遠(yuǎn)程控制“藍(lán)牙遙控自動(dòng)機(jī)器人”執(zhí)行前進(jìn)、后退、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)及停止等行走動(dòng)作。
第1章 Arduino快速入門
1-1 認(rèn)識(shí)Arduino
1-2 Arduino硬件介紹
1-2-1 Duemilanove板
1-2-2 UNO板
1-2-3 Leonardo板
1-2-4 DUE板
1-2-5 Mini板
1-2-6 Micro板
1-2-7 Nano板
1-2-8 Mega 2560板
1-2-9 LilyPad板
1-2-10 Fio板
1-3 Arduino軟件介紹
1-3-1 下載Arduino開發(fā)環(huán)境
1-3-2 安裝Arduino板驅(qū)動(dòng)程序
1-3-3 Arduino開發(fā)環(huán)境使用說明
1-3-4 執(zhí)行第一個(gè)Arduino范例程序
1-4 Arduino語言基礎(chǔ)
1-4-1 變量與常數(shù)
1-4-2 運(yùn)算符
1-4-3 Arduino程序流程控制
1-4-4 數(shù)組
1-4-5 預(yù)處理命令
1-4-6 函數(shù)
1-4-7 Arduino常用函數(shù)
第2章 基本電路原理
2-1 電的基本概念
2-1-1 電荷
2-1-2 電壓
2-1-3 電流
2-1-4 電阻
2-1-5 電能
2-1-6 功率
2-2 數(shù)字系統(tǒng)
2-2-1 十進(jìn)制表示法
2-2-2 二進(jìn)制表示法
2-2-3 十六進(jìn)制表示法
2-2-4 常用進(jìn)位轉(zhuǎn)換
2-3 認(rèn)識(shí)基本手動(dòng)工具
2-3-1 面包板
2-3-2 電烙鐵
2-3-3 剝線鉗
2-3-4 尖嘴鉗
2-3-5 斜口鉗
2-4 認(rèn)識(shí)萬用表
2-4-1 電壓的測量
2-4-2 電流的測量
2-4-3 電阻的測量
2-5 認(rèn)識(shí)基本電子元件
第3章 自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí)
3-1 認(rèn)識(shí)機(jī)器人
3-2 認(rèn)識(shí)自動(dòng)機(jī)器人
3-3 認(rèn)識(shí)自動(dòng)機(jī)器人的部件
3-3-1 Arduino控制板
3-3-2 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊
3-3-3 馬達(dá)部件
3-3-4 萬向輪
3-3-5 電源電路
3-3-6 杜邦線
3-3-7 Arduino周邊擴(kuò)展板
3-4 制作自動(dòng)機(jī)器人
3-4-1 車體制作
3-4-2 行走原理
3-4-3 直線行走測試實(shí)習(xí)
3-4-4 轉(zhuǎn)彎測試實(shí)習(xí)
第4章 紅外線循跡自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí)
4-1 認(rèn)識(shí)紅外線
4-2 認(rèn)識(shí)紅外線循跡模塊
4-2-1 CNY70紅外線模塊
4-2-2 TCRT5000紅外線模塊
4-2-3 紅外線循跡模塊
4-2-4 紅外線模塊的數(shù)量
4-2-5 紅外線模塊排列的間距
4-3 認(rèn)識(shí)紅外線循跡自動(dòng)機(jī)器人
4-4 制作紅外線循跡自動(dòng)機(jī)器人
第5章 紅外線遙控自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí)
5-1 認(rèn)識(shí)無線通信
5-2 認(rèn)識(shí)紅外線發(fā)射模塊
5-2-1 編碼電路
5-2-2 載波電路與調(diào)制電路
5-3 認(rèn)識(shí)紅外線接收模塊
5-3-1 紅外線接收模塊
5-3-2 IRremote-h函數(shù)庫
5-4 認(rèn)識(shí)紅外線遙控自動(dòng)機(jī)器人
5-5 制作紅外線遙控自動(dòng)機(jī)器人
第6章 手機(jī)藍(lán)牙遙控自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí)
6-1 認(rèn)識(shí)藍(lán)牙
6-2 認(rèn)識(shí)藍(lán)牙模塊
6-2-1 藍(lán)牙工作模式
6-2-2 藍(lán)牙參數(shù)的設(shè)置
6-2-3 SoftwareSerial-h函數(shù)庫
6-2-4 使用Arduino IDE設(shè)置藍(lán)牙參數(shù)
6-3 認(rèn)識(shí)手機(jī)藍(lán)牙模塊
6-4 認(rèn)識(shí)手機(jī)藍(lán)牙遙控自動(dòng)機(jī)器人
6-5 制作手機(jī)藍(lán)牙遙控自動(dòng)機(jī)器人
6-5-1 手機(jī)藍(lán)牙遙控App程序
6-5-2 修改手機(jī)藍(lán)牙遙控App程序的界面設(shè)置
6-5-3 藍(lán)牙遙控自動(dòng)機(jī)器人的電路
第7章 RF遙控自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí)
7-1 認(rèn)識(shí)
7-2 認(rèn)識(shí)RF模塊
7-3 認(rèn)識(shí)RF遙控自動(dòng)機(jī)器人
7-4 制作RF遙控自動(dòng)機(jī)器人
7-4-1 RF發(fā)射電路
7-4-2 RF遙控自動(dòng)機(jī)器人電路
第8章 XBee遙控自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí)
8-1 認(rèn)識(shí)Zi
8-2 認(rèn)識(shí)XBee模塊
8-2-1 XBee擴(kuò)展板
8-2-2 XBee配置的設(shè)置
8-3 認(rèn)識(shí)XBee遙控自動(dòng)機(jī)器人
8-4 制作XBee遙控自動(dòng)機(jī)器人
8-4-1 XBee發(fā)射電路
8-4-2 XBee遙控自動(dòng)機(jī)器人電路
第9章 加速度計(jì)遙控自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí)
9-1 認(rèn)識(shí)加速度計(jì)
9-2 認(rèn)識(shí)加速度計(jì)模塊
9-2-1 加速度計(jì)的g值靈敏度
9-2-2 傾斜角度與X、Y、Z三軸輸出電壓的關(guān)系
9-2-3 最大傾斜角度與X、Y、Z三軸輸出電壓的關(guān)系
9-3 認(rèn)識(shí)加速度計(jì)遙控自動(dòng)機(jī)器人
9-4 制作加速度計(jì)遙控自動(dòng)機(jī)器人
9-4-1 加速度計(jì)遙控電路
9-4-2 XBee遙控自動(dòng)機(jī)器人電路
9-5 認(rèn)識(shí)手機(jī)加速度計(jì)
9-5-1 手機(jī)傾斜角度與X、Y、Z三軸輸出值的關(guān)系
9-5-2 手機(jī)最大傾斜角度與X、Y、Z三軸輸出值的關(guān)系
9-6 認(rèn)識(shí)手機(jī)加速度計(jì)遙控自動(dòng)機(jī)器人
9-7 制作手機(jī)加速度計(jì)遙控自動(dòng)機(jī)器人
9-7-1 手機(jī)加速度計(jì)遙控App程序
9-7-2 藍(lán)牙遙控自動(dòng)機(jī)器人電路
第10章 超聲波避障自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí)
10-1 認(rèn)識(shí)超聲波
10-2 認(rèn)識(shí)超聲波模塊
10-2-1 工作原理
10-2-2 物體定位
10-3 認(rèn)識(shí)超聲波避障自動(dòng)機(jī)器人
10-3-1 工作原理
10-3-2 行走策略
10-4 制作超聲波避障自動(dòng)機(jī)器人
第11章 RFID導(dǎo)航自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí)
11-1 認(rèn)識(shí)聲音
11-2 認(rèn)識(shí)RFID
11-2-1 RFID讀取器
11-2-2 RFID標(biāo)簽
11-3 認(rèn)識(shí)RFID模塊
11-3-1 125kHz低頻RFID模塊
11-3-2 13-56MHz高頻RFID模塊
11-4 認(rèn)識(shí)RFID導(dǎo)航自動(dòng)機(jī)器人
11-5 讀取RFID標(biāo)簽序號(hào)
11-6 制作RFID導(dǎo)航自動(dòng)機(jī)器人
第12章 Wi-Fi遙控自動(dòng)機(jī)器人實(shí)習(xí)
12-1 認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
12-1-1 局域網(wǎng)(LAN)
12-1-2 廣域網(wǎng)(WAN)
12-1-3 無線局域網(wǎng)(WLAN)
12-2 認(rèn)識(shí)以太網(wǎng)模塊
12-3 制作以太網(wǎng)家電控制電路
12-4 認(rèn)識(shí)Wi-Fi模塊
12-4-1 官方Wi-Fi擴(kuò)展板
12-4-2 兼容Wi-Fi擴(kuò)展板
12-4-3 下載WiShield函數(shù)庫
12-5 認(rèn)識(shí)Wi-Fi遙控自動(dòng)機(jī)器人
12-6 制作Wi-Fi遙控自動(dòng)機(jī)器人
12-7 認(rèn)識(shí)ESP8266 Wi-Fi模塊
12-7-1 ESP8266 Wi-Fi功能AT命令
12-7-2 設(shè)置ESP8266模塊參數(shù)
12-8 認(rèn)識(shí)ESP8266 Wi-Fi遙控自動(dòng)機(jī)器人
12-9 制作ESP8266 Wi-Fi遙控自動(dòng)機(jī)器人
12-9-1 手機(jī)Wi-Fi遙控App程序
12-9-2 ESP8266 Wi-Fi遙控自動(dòng)機(jī)器人電路
附錄A 實(shí)習(xí)材料表
A-1 如何購買本書材料
A-2 全書實(shí)習(xí)材料表
A-3 各章實(shí)習(xí)材料表
A-3-1
第3章實(shí)習(xí)材料表
A-3-2
第4章實(shí)習(xí)材料表
A-3-3
第5章實(shí)習(xí)材料表
A-3-4
第6章實(shí)習(xí)材料表
A-3-5
第7章實(shí)習(xí)材料表
A-3-6
第8章實(shí)習(xí)材料表
A-3-7
第9章實(shí)習(xí)材料表
A-3-8
第10章實(shí)習(xí)材料表
A-3-9
第11章實(shí)習(xí)材料表
A-3-10
第12章實(shí)習(xí)材料表
附錄B 刻錄ATmega開機(jī)引導(dǎo)程序
B-1 認(rèn)識(shí)引導(dǎo)程序(Bootloader)
B-2 認(rèn)識(shí)Arduino UNO板引腳
B-3 使用ArduinoISP燒錄ATmega引導(dǎo)程序
附錄C Arduino自動(dòng)機(jī)器人組裝說明
C-1 自動(dòng)機(jī)器人車體的組裝
C-2 Arduino控制板和原型擴(kuò)展板的組裝
C-3 超聲波模塊和伺服馬達(dá)的組裝
C-4 紅外線循跡模塊的組裝