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機器人製作與編程（簡體書）
商品資訊
系列名：高等職業教育十二五規劃教材
ISBN13：9787030369628
出版社：科學出版社
作者：楊維
出版日：2013/06/01
裝訂／頁數：平裝／180頁
規格：23.5cm*16.8cm (高/寬)
版次：1
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商品簡介
名人/編輯推薦
目次
書摘/試閱
商品簡介
本書以項目為主線進行介紹，在項目設計中既注重機器人相關理論知識的介紹，又注重其在實際項目中的應用。全書共6個項目，包括循跡機器人、避障機器人、滅火機器人、擂臺機器人、基于虛擬儀器技術的機器人及工業機器人，內容涵蓋機器人控制器的使用、機械結構的制作及選用、驅動電動機的選用、常用編程語言C語言的使用、傳感器和通信技術等，并介紹了作為工程師和科學家創建測試、測量和控制應用程序的開發環境LabVIEW軟件在機器人開發中的應用。
本書可作為高職高專院校機電類相關專業的教學用書，也可供相關專業工程技術人員使用或參考。
本書可作為高職高專院校機電類相關專業的教學用書，也可供相關專業工程技術人員使用或參考。
名人/編輯推薦
機器人技術所涉及的內容十分廣泛，包括電工電子、機械傳動、傳感檢測、電動機驅動、計算機編程等多方面的技術。隨著機器人技術在工業生產中的大規模應用，企業中需要大量能夠熟練操作、開發機器人的工作人員。本書采用典型機器人項目作為載體，在敘述上力求全面、簡潔和實用，力圖使讀者學完本書后對機器人操作、編程、制作有一個全面的認識。
楊維、修學強主編的《機器人制作與編程（高等職業教育十二五規劃教材）》以教學機器人、工業機器人等為教學平臺，以常見的機器人競賽內容及工業機器人實際應用組織教學項目，從簡到繁、從易到難地引導學生積極思考、相互交流，培養學生的自學能力、創新精神和合作意識。
楊維、修學強主編的《機器人制作與編程（高等職業教育十二五規劃教材）》以教學機器人、工業機器人等為教學平臺，以常見的機器人競賽內容及工業機器人實際應用組織教學項目，從簡到繁、從易到難地引導學生積極思考、相互交流，培養學生的自學能力、創新精神和合作意識。
目次
前言
緒論認識機器人1
0.1走進機器人技術應用大賽3
0.2機器人在工業中的應用6
項目1循跡機器人8
1.1機器人的“大腦”——控制器9
1.1.1基于單片機的控制器9
1.1.2基于嵌入式系統的控制器10
1.1.3基于PC構架的機器人控制器10
1.2循跡機器人的分類11
1.3機器人編程基礎12
1.3.1機器人軟件知識概述12
1.3.2C語言簡介13
1.3.3C語言基本數據類型13
綜合實訓1制作循跡機器人26
任務1.1機器人識別引導線26
任務1.2控制機器人電動機正反轉27
任務1.3機器人循跡的設計29
項目2避障機器人33
2.1機器人的“骨骼”——機械部分34
2.1.1設計制作機器人的一般過程34
2.1.2機器人的機械機構35
2.1.3機器人的執行機構36
2.2機器人的“肌肉”——執行部分38
2.2.1直流電動機38
2.2.2步進電動機40
2.2.3舵機46
2.3避障機器人的“五官”47
2.3.1碰撞傳感器47
2.3.2紅外接近傳感器47
2.4程序的三種結構49
綜合實訓2制作避障機器人62
任務2.1避障機器人目標分析與方案擬定62
任務2.2搭建避障機器人67
任務2.3MultiFLEX2控制器的使用69
任務2.4程序設計與調試76
項目3滅火機器人79
3.1機器人的“心臟”——電源80
3.1.1機器人常用電池80
3.1.2干電池80
3.1.3鉛酸蓄電池81
3.1.4鎳鎘／鎳氫電池83
3.1.5鋰電子／鋰聚合物動力電池83
3.1.6線性穩壓電源85
3.1.7開關電源86
3.2滅火機器人的“五官”88
綜合實訓3制作滅火機器人88
任務3.1認識并安裝遠紅外火焰傳感器88
任務3.2認識并安裝滅火裝置89
任務3.3設計滅火機器人的程序90
項目4擂臺機器人99
4.1機器人常用的其他傳感器100
4.1.1超聲測距傳感器100
4.1.2常見接近開關101
4.1.3光纖傳感器102
4.1.4色標傳感器103
4.1.5視覺傳感器103
4.1.6壓覺傳感器104
4.1.7聲音傳感器104
4.1.8GPS接收機105
4.1.9氣體傳感器105
4.1.10姿態／航向測量單元105
4.1.11溫度傳感器106
4.1.12電子磁羅盤106
4.2機器人傳動機構107
4.3擂臺機器人的“五官”109
4.3.1紅外測距傳感器109
4.3.2灰度傳感器111
綜合實訓4制作擂臺機器人112
任務4.1分析比賽規則及制訂對策112
任務4.2擂臺機器人本體搭建115
任務4.3擂臺機器人工作及邏輯設計120
項目5基于虛擬儀器技術的機器人126
5.1虛擬儀器基礎127
5.1.1虛擬儀器概念127
5.1.2虛擬儀器的硬件系統128
5.1.3虛擬儀器的軟件系統129
5.1.4虛擬儀器設計方法130
5.2LabVIEW軟件簡介131
5.3LabVIEW軟件應用基礎133
5.3.1啟動LabVIEW133
5.3.2LabVIEW程序的基本構成135
5.3.3前面板和框圖135
5.3.4LabVIEW的選板135
5.3.5程序結構139
綜合實訓5利用LabVIEW控制機器人147
任務5.1認識LabVIEW機器人工具包147
任務5.2利用LabVIEW完成對機器人的控制149
項目6工業機器人153
6.1工業機器人概述154
6.1.1工業機器人的基本組成與控制方式154
6.1.2工業機器人的技術指標156
6.1.3工業機器人的應用157
6.2伺服電動機157
綜合實訓6制作工業機器人160
任務6.1認識工業機器人160
任務6.2手動操縱工業機器人165
任務6.3工業機器人示教編程171
主要參考文獻181
緒論認識機器人1
0.1走進機器人技術應用大賽3
0.2機器人在工業中的應用6
項目1循跡機器人8
1.1機器人的“大腦”——控制器9
1.1.1基于單片機的控制器9
1.1.2基于嵌入式系統的控制器10
1.1.3基于PC構架的機器人控制器10
1.2循跡機器人的分類11
1.3機器人編程基礎12
1.3.1機器人軟件知識概述12
1.3.2C語言簡介13
1.3.3C語言基本數據類型13
綜合實訓1制作循跡機器人26
任務1.1機器人識別引導線26
任務1.2控制機器人電動機正反轉27
任務1.3機器人循跡的設計29
項目2避障機器人33
2.1機器人的“骨骼”——機械部分34
2.1.1設計制作機器人的一般過程34
2.1.2機器人的機械機構35
2.1.3機器人的執行機構36
2.2機器人的“肌肉”——執行部分38
2.2.1直流電動機38
2.2.2步進電動機40
2.2.3舵機46
2.3避障機器人的“五官”47
2.3.1碰撞傳感器47
2.3.2紅外接近傳感器47
2.4程序的三種結構49
綜合實訓2制作避障機器人62
任務2.1避障機器人目標分析與方案擬定62
任務2.2搭建避障機器人67
任務2.3MultiFLEX2控制器的使用69
任務2.4程序設計與調試76
項目3滅火機器人79
3.1機器人的“心臟”——電源80
3.1.1機器人常用電池80
3.1.2干電池80
3.1.3鉛酸蓄電池81
3.1.4鎳鎘／鎳氫電池83
3.1.5鋰電子／鋰聚合物動力電池83
3.1.6線性穩壓電源85
3.1.7開關電源86
3.2滅火機器人的“五官”88
綜合實訓3制作滅火機器人88
任務3.1認識并安裝遠紅外火焰傳感器88
任務3.2認識并安裝滅火裝置89
任務3.3設計滅火機器人的程序90
項目4擂臺機器人99
4.1機器人常用的其他傳感器100
4.1.1超聲測距傳感器100
4.1.2常見接近開關101
4.1.3光纖傳感器102
4.1.4色標傳感器103
4.1.5視覺傳感器103
4.1.6壓覺傳感器104
4.1.7聲音傳感器104
4.1.8GPS接收機105
4.1.9氣體傳感器105
4.1.10姿態／航向測量單元105
4.1.11溫度傳感器106
4.1.12電子磁羅盤106
4.2機器人傳動機構107
4.3擂臺機器人的“五官”109
4.3.1紅外測距傳感器109
4.3.2灰度傳感器111
綜合實訓4制作擂臺機器人112
任務4.1分析比賽規則及制訂對策112
任務4.2擂臺機器人本體搭建115
任務4.3擂臺機器人工作及邏輯設計120
項目5基于虛擬儀器技術的機器人126
5.1虛擬儀器基礎127
5.1.1虛擬儀器概念127
5.1.2虛擬儀器的硬件系統128
5.1.3虛擬儀器的軟件系統129
5.1.4虛擬儀器設計方法130
5.2LabVIEW軟件簡介131
5.3LabVIEW軟件應用基礎133
5.3.1啟動LabVIEW133
5.3.2LabVIEW程序的基本構成135
5.3.3前面板和框圖135
5.3.4LabVIEW的選板135
5.3.5程序結構139
綜合實訓5利用LabVIEW控制機器人147
任務5.1認識LabVIEW機器人工具包147
任務5.2利用LabVIEW完成對機器人的控制149
項目6工業機器人153
6.1工業機器人概述154
6.1.1工業機器人的基本組成與控制方式154
6.1.2工業機器人的技術指標156
6.1.3工業機器人的應用157
6.2伺服電動機157
綜合實訓6制作工業機器人160
任務6.1認識工業機器人160
任務6.2手動操縱工業機器人165
任務6.3工業機器人示教編程171
主要參考文獻181
書摘/試閱
1.熟悉場地，分析規則
在指定的擂臺上有雙方機器人和5個中國象棋棋子。雙方機器人模擬中國古代擂臺搏擊的規則互相擊打或者推擠。如果一方機器人整體離開擂臺區域或者不能再繼續行動，則另一方獲勝；如果雙方均未離開擂臺且都能自主移動，則在比賽時間結束后推下擂臺上象棋棋子數量多的一方獲勝；否則雙方判為平局。
擂臺機器人比賽場地如圖4—16所示（即擂臺，擂臺是長、寬分別為2400 mm，高為150mm的正方形矮臺），臺上表面即為擂臺場地。底色從外側四角到中心分別為純黑到純白漸變的灰度。場地的材質為木質，場地表面最大承重為50kg。場地的兩個角落設有坡道，坡道入口處的區域為出發區。機器人從出發區啟動后，沿著該坡道走上擂臺。場地四周0.5m處有高400mm的方形白色圍欄。出發區及坡道用正藍色和正黃色顏色涂敷。出發區平地尺寸為300mm×400mm。出發坡道水平長度為400mm，寬度為400mm，坡道頂端高度與擂臺平齊，即150mm。
象棋棋子的材質為松木，質量為50～100g，直徑為70mm、高為44mm的圓桶狀（兩個棋子粘連疊放），顏色為松木原色，字體顏色為黑（紅）色，如圖4—17所示。在比賽規則允許的范圍內，盡量讓機器人具有別人不具有的優勢。對比賽場地分析得到以下幾個重點：
（1）分為無差別組和仿人組，本實訓的實施針對無差別組。
（2）需要從擂臺外的出發區上坡進入擂臺。
（3）確保自身不掉下擂臺。
（4）能夠找到棋子或者敵方。
（5）能夠推動敵方，將敵方推下擂臺。
（6）能夠將棋子推下擂臺。
（7）避免自己被敵方推下擂臺。
2.制訂對策
根據比賽規則提煉出來的幾個重點是進行比賽機器人設計的依據。
1）自動上坡并到達比賽場地
可以采用以下兩種方式實現爬坡行為。
（1）定時方式。根據場地調試，設置合適的機器人速度和延時，讓機器人進行自行爬坡。
（2）傳感方式。安裝傳感器或者攝像頭，通過區分斜坡和場地的顏色來實現。
其中，定時方式較為簡單，傳感方式較難。對于無差別組機器人來說，采用定時方式即可。
2）確保自己不掉下擂臺
需要有傳感器進行擂臺邊沿檢測，當發現機器人已經靠近邊沿時立刻轉彎或者掉頭。擂臺和地面存在比較大的高度差，通過紅外測距傳感器很容易發現這個高度落差，從而判斷出擂臺的邊沿。如圖4—18所示，在機器人上安裝一個紅外測距傳感器，斜向下測量地面和機器人的距離，當機器人到達擂臺邊沿時，傳感器的測量值會突然間變得很小（距離值很大，距離和測量值呈反相關系）。由于紅外測距傳感器使用方便，并且“9Jm，z星”控制器最多可以接入8個紅外測距傳感器，可以將它作為首選方案。
擂臺地面是有灰度變化的，可以在機器人腹部安裝一些灰度傳感器，來判讀機器人覆蓋區域的灰度變化，從而判斷機器人相對場地的方向。通過整體灰度值來判讀機器人的位置是不是靠近邊沿，如果機器人靠近邊沿則轉彎或者后退。
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