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第1篇 基础知识3

第1章 绪论3

1.1 机器人的产生与发展3

1.1.1 古代机器人技术的萌芽4

1.1.2 近代机器人技术的发展5

1.1.3 现代机器人技术的发展5

1.2 机器人的定义6

1.3 机器人系统的组成6

1.3.1 控制部分7

1.3.2 感知部分8

1.3.3 执行部分8

1.4 典型机器人9

1.4.1 工业机器人9

1.4.2 智能汽车11

1.4.3 仿人机器人12

1.4.4 仿生机器人13

1.4.5 军事机器人14

1.4.6 空间探测器15

1.4.7 深海探测器18

1.5 机器人组织及竞赛20

1.5.1 RoboCup20

1.5.2 FIRA组织及其竞赛22

1.5.3 亚太大学生机器人大赛23

1.5.4 飞思卡尔杯智能车竞赛24

第2章 CDS5516数字舵机调试与参数设置26

2.1 舵机的基础知识26

2.1.1 舵机及其工作原理26

2.1.2 舵机的主要参数28

2.1.3 数字舵机28

2.1.4 博创CDS5516数字舵机29

2.2 利用舵机专用测试软件测试舵机及进行参数设置29

2.2.1 UP-Debugger多功能调试器的驱动安装30

2.2.2 UP-Debugger多功能调试器的连接32

2.2.3 利用Robot Servo Terminal检测舵机及ID修改33

2.2.4 舵机的完整测试过程38

第3章 图形化软件的使用39

3.1 LUBY控制器简介39

3.1.1 LUBY控制器的特点39

3.1.2 LUBY控制器接口40

3.2 工程新建、保存、打开与关闭41

3.2.1 新建工程42

3.2.2 保存、打开与关闭工程42

3.3 图形化编程界面说明43

3.4 本节所使用控件的说明44

3.5 图形化编程45

3.6 程序编译与下载46

3.7 利用代码窗口进行程序编辑46

3.8 利用MDK-ARM进行程序编辑47

第2篇 避障机器人53

第4章 避障机器人项目说明53

4.1 项目来源53

4.2 项目要求54

4.3 项目分析与任务分解54

4.3.1 项目流程与功能分析55

4.3.2 技术提取与任务分解55

第5章 轮式机器人直线运动控制57

5.1 基础知识57

5.1.1 电源57

5.1.2 微型直流电机58

5.2 四轮驱动机器人的搭建58

5.3 Mservo舵机控件的使用62

5.4 图形化程序设计63

5.4.1 程序编写前的准备64

5.4.2 图形化程序的编写64

5.5 C语言程序设计65

5.6 运行及调试67

第6章 轮式机器人运动轨迹控制70

6.1 轨迹运动的原理及计算70

6.1.1 直线运动71

6.1.2 曲线运动72

6.1.3 左右转向与原地转向73

6.2 四轮驱动机器人的搭建73

6.3 Var变量定义控件的使用74

6.4 图形化程序设计75

6.5 C语言程序设计76

6.6 运行及调试78

第7章 简易扫描跟踪平台79

7.1 光电传感器79

7.2 光电传感器的使用80

7.2.1 光电传感器的感应距离与连接80

7.2.2 光电传感器的调试81

7.3 简易扫描跟踪平台的搭建81

7.4 关系与逻辑运算符及其表达式83

7.5 控件的使用84

7.5.1 IOinput数字输入控件的使用84

7.5.2 IF选择控件组的使用85

7.5.3 While循环控件组的使用86

7.6 图形化程序设计87

7.6.1 IF选择控件的简单应用87

7.6.2 本章图形化程序的设计88

7.7 C语言程序设计90

第8章 避障机器人的设计与制作92

8.1 示例项目说明92

8.2 避障机器人的搭建92

8.3 避障原理92

8.4 图形化程序设计95

8.5 C语言程序设计98

第3篇 除障机器人103

第9章 除障机器人项目说明103

9.1 项目来源103

9.2 项目要求104

9.3 项目分析与任务分解104

9.3.1 项目流程与功能分析105

9.3.2 技术提取与任务分解105

第10章 多关节机械手的运动控制107

10.1 工业机器人常用坐标系107

10.2 多关节机械手的搭建108

10.3 运行流程及目标点点数据获取110

10.4 机械手目标点位置的获取111

10.5 多关节机械手的图形化程序设计111

10.6 C语言程序设计112

第11章 基于红外测距的跟随小车114

11.1 红外测距传感器测距原理114

11.2 模拟传感器与AnoInput模拟输入控件的使用115

11.2.1 模拟传感器的采集与量化115

11.2.2 模拟传感器的连接与控件设置116

11.3 简易扫描跟踪平台的搭建116

11.4 图形化程序设计117

11.5 C语言程序设计118

第12章 简易雷达扫描平台120

12.1 简单雷达扫描机构的搭建120

12.2 控件的使用121

12.2.1 舵机控件的使用（舵机模式）121

12.2.2 Calculate运算控件的使用121

12.3 图形化程序设计123

12.4 C语言程序设计126

第13章 搬运机器人的设计与制作129

13.1 搬运机器人的搭建129

13.2 搬运机器人的工作流程132

13.3 图形化程序设计133

13.4 C语言程序设计135

13.5 运行流程图示136

第14章 除障机器人的设计与制作139

14.1 示例项目说明139

14.2 避障机器人的搭建139

14.3 除障原理与处理流程141

14.4 图形化程序设计142

14.5 C语言程序设计144

14.6 运行流程图示146

第4篇 全向运动机器人151

第15章 基于视觉跟随的机器人项目说明151

15.1 项目来源151

15.2 项目要求152

15.3 项目分析与任务分解153

15.3.1 项目流程分析153

15.3.2 项目系统结构153

15.3.3 项目实现所需的主要技术154

15.3.4 任务分解154

第16章 三轮全向运动平台搭建及方向控制156

16.1 全向运动及其机构简介156

16.2 三轮全向运动控制原理158

16.2.1 平移时的轮速分析160

16.2.2 自转时的轮速分析161

16.3 全向运动平台搭建161

16.4 图形化程序设计162

16.5 C语言程序设计163

第17章 四轮全向运动平台轨迹控制165

17.1 四轮全向运动方向控制原理165

17.1.1 平移时的轮速分析166

17.1.2 自转时的轮速分析167

17.2 四轮全向运动平台搭建168

17.3 图形化程序设计169

17.4 C语言程序设计169

第18章 Woody的视觉识别使用171

18.1 计算机视觉基础171

18.1.1 数字图像172

18.1.2 数字图像的分类172

18.1.3 颜色空间173

18.1.4 阈值分割174

18.2 Woody的硬件连接与启动175

18.3 Woody控制器的网络设置176

18.3.1 利用WoodySettings软件进行网络设置176

18.3.2 手动进行网络设置177

18.4 图像捕捉设置178

18.5 图像捕捉与颜色识别测试180

18.6 颜色阈值设置原则182

第19章 基于视觉的目标跟随平台183

19.1 基于视觉的目标跟随平台搭建183

19.2 视觉相关控件的使用184

19.2.1 Wsettings设置控件184

19.2.2 Wimage图像捕捉控件184

19.3 图形化程序设计185

19.3.1 控制原理185

19.3.2 图形化程序187

19.4 C语言程序设计189

第20章 简易视觉云台及在目标定位中的应用192

20.1 视觉云台简介192

20.2 基于视觉的目标定位原理194

20.3 简易二自由度视觉云台的搭建195

20.4 控制原理195

20.5 图形化程序设计196

20.6 C语言程序设计198

第21章 全向运动机器人的设计与制作201

21.1 示例项目说明201

21.2 全向运动机器人的搭建201

21.3 控制原理202

21.3.1 控制原理全向机器人运行流程202

21.3.2 轮速计算（C语言）202

21.3.3 轮速计算（图形化）204

21.4 图形化程序设计204

21.5 C语言程序设计207

第5篇 综合项目213

第22章 四足爬行机器人213

22.1 四足爬行机器人的搭建213

22.2 控制原理214

22.3 图形化程序设计215

22.4 运行效果216

第23章 双足步行机器人217

23.1 双足机器人的搭建218

23.2 控制流程219

23.3 图形化程序设计220

23.4 运行效果220

第24章 循迹机器人223

24.1 灰度传感器简介223

24.2 寻迹模块224

24.3 机器人跟随原理225

24.4 路径跟随机器人的搭建227

24.5 图形化程序设计228

第25章 语音控制机器人231

25.1 语音控制机器人的搭建231

25.2 控制流程232

25.3 Woody设置233

25.3.1 语音识别233

25.3.2 语音播放236

25.4 图形化程序设计237

第26章 出入控制系统240

26.1 机器人及门控的搭建240

26.2 控制流程242

26.3 条码或二维码识别测试242

26.4 图形化程序设计243

26.5 运行效果244

第6篇 基于创意之星平台的实现249

第27章 控制器与NorthStar图形化软件249

27.1 MultiFLEXTM2-AVR控制器249

27.1.1 功能概述250

27.1.2 外部接口及电气规范250

27.1.3 电池和直流电源251

27.2 NorthStar工程建立及修改252

27.2.1 工程的建立252

27.2.2 工程的修改254

27.3 NorthStar控件使用说明254

27.3.1 控件的连接与断开254

27.3.2 主要控件的设置255

27.3.3 程序编译和下载257

27.4 舵机与传感器的调试257

27.4.1 利用菜单选项对舵机进行测试257

27.4.2 利用舵机控件对舵机进行测试258

27.4.3 利用菜单选项对传感器进行测试259

27.4.4 利用控件对传感器进行测试260

27.5 关于直接C语言开发260

第28章 避障机器人的实现261

28.1 轮式小车直行运动控制261

28.2 轮式机器人运动轨迹控制262

28.3 简易扫描跟踪平台264

28.4 避障机器人265

第29章 除障机器人的实现267

29.1 多关节机械手运动控制267

29.2 基于红外测距的跟随小车268

29.3 简易雷达扫描平台269

29.4 搬运机器人271

29.5 除障机器人272

第30章 其他类型机器人的实现275

30.1 三轮全向运动平台轨迹控制275

30.2 四轮全向运动平台轨迹控制275

30.3 四足爬行机器人276

30.4 双足步行机器人277

30.5 循迹机器人277