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第1章 小型仿生机器人的基本概念1

1.1 生物的本领1

1.1.1 不同凡响的探测能力1

1.1.2 别具一格的伪装能力2

1.1.3 出类拔萃的通信能力4

1.2 生物的启迪5

1.2.1 发人深省的对比5

1.2.2 生物形态的妙用8

1.3 仿生学的基本概念11

1.3.1 什么是机器人11

1.3.2 什么是仿生学15

1.3.3 仿生机器人的特点、应用与发展28

第2章 让你的机器人善运动——驱动系统31

2.1 机器人常用驱动系统32

2.1.1 直流无刷电动机32

2.1.2 步进电动机33

2.1.3 伺服电动机34

2.1.4 舵机35

2.2 选择合适的舵机37

2.2.1 舵机的性能参数37

2.2.2 舵机的驱动与控制39

第3章 让你的机器人会思考——控制系统41

3.1 机器人控制系统简述42

3.1.1 机器人控制系统的基本组成42

3.1.2 机器人控制系统的工作机理43

3.1.3 机器人控制系统的主要作用43

3.2 单片机控制技术简述44

3.2.1 单片机的工作原理44

3.2.2 单片机系统与计算机的区别45

3.2.3 单片机的驱动外设45

3.2.4 单片机的编程语言46

3.3 DSP控制技术简述47

3.3.1 DSP简介47

3.3.2 DSP的特点48

3.3.3 DSP的驱动外设48

3.3.4 DSP的编程语言48

3.4 ARM控制技术简述50

3.4.1 ARM简介50

3.4.2 ARM的特点50

3.4.3 ARM的驱动外设51

3.4.4 ARM的编程语言51

第4章 让你的机器人有能量——电源系统52

4.1 机器人电源系统简述52

4.1.1 电源系统的基本组成52

4.1.2 电源系统的工作机理53

4.1.3 电源系统的主要作用53

4.2 锂离子电池54

4.2.1 锂离子电池的工作原理54

4.2.2 锂离子电池的使用特点55

4.2.3 锂离子电池的充放电特性55

4.3 锂聚合物电池57

4.3.1 锂聚合物电池的工作原理58

4.3.2 锂聚合物电池的使用特点59

4.3.3 锂聚合物电池的充放电特性59

4.4 镍氢电池60

4.4.1 镍氢电池的工作原理60

4.4.2 镍氢电池的使用特点61

4.4.3 镍氢电池的充放电特性61

第5章 让你的机器人能感知——传感系统63

5.1 机器人传感系统简述64

5.1.1 传感器的定义和分类64

5.1.2 传感器的基本组成66

5.1.3 传感器的主要作用66

5.2 机器人视觉系统概述67

5.2.1 机器人视觉系统的基本组成67

5.2.2 机器人视觉系统的主要作用与工作机理71

5.3 视觉传感器72

5.3.1 CCD与CMOS的工作原理72

5.3.2 CCD与CMOS的优劣比较74

5.4 测距传感器75

5.4.1 测距传感器的分类75

5.4.2 测距传感器的工作原理76

5.5 触觉传感器79

5.5.1 触觉传感器的分类79

5.5.2 触觉传感器的工作原理80

5.6 姿态传感器83

5.6.1 姿态传感器的分类83

5.6.2 姿态传感器的工作原理84

第6章 让你的机器人懂沟通——通信系统86

6.1 机器人通信系统简述87

6.1.1 机器人通信系统的基本组成87

6.1.2 机器人通信系统的工作机理88

6.1.3 机器人通信系统的主要作用89

6.2 机器人通信技术的分类89

6.2.1 蓝牙无线通信技术89

6.2.2 超带宽无线通信技术93

6.2.3 ZigBee无线通信技术97

6.2.4 Wi-Fi无线通信技术102

6.2.5 2.4 GHz无线通信技术104

第7章 制作你的小型仿生机器人107

7.1 小型仿生机器人的设计工具107

7.1.1 三维实体造型设计的基本内容107

7.1.2 三维实体造型设计的基本软件108

7.1.3 三维实体造型设计的基本步骤108

7.2 小型仿生机器人的制作材料116

7.2.1 塑料类材料116

7.2.2 木材类材料117

7.3 小型仿生机器人的制作工具118

7.3.1 五金工具118

7.3.2 切割设备119

7.3.3 3D打印设备120

7.3.4 测量工具125

第8章 小型仿生六足机器人的设计与制作128

8.1 仿生六足机器人的结构设计129

8.1.1 仿生六足机器人自由度的确定129

8.1.2 仿生六足机器人腿部结构的设计130

8.1.3 仿生六足机器人躯干结构的设计133

8.1.4 舵机选型与安装尺寸的确定134

8.1.5 转动副配合与尺寸的确定136

8.2 仿生六足机器人零件的加工136

8.2.1 生成二维切割图纸136

8.2.2 零件的切割加工140

8.3 仿生六足机器人的装配142

8.3.1 仿生六足机器人的单腿装配142

8.3.2 仿生六足机器人躯干的装配148

8.3.3 仿生六足机器人整体的装配149

第9章 小型仿生四足机器人的设计与制作151

9.1 仿生学研究与四足机器人运动参数的设计151

9.2 仿生四足机器人腿部尺寸与自由度的分析154

9.3 仿生四足机器人的结构设计155

9.3.1 仿生四足机器人腿部结构的设计155

9.3.2 仿生四足机器人躯干的设计157

9.4 仿生四足机器人零件的加工158

9.4.1 生成二维切割图纸158

9.4.2 零件的切割加工161

9.5 仿生四足机器人的装配164

9.5.1 仿生四足机器人大腿节的装配164

9.5.2 仿生四足机器人髋关节的装配167

9.5.3 仿生四足机器人小腿节的装配168

9.5.4 仿生四足机器人单腿的装配170

9.5.5 仿生四足机器人躯干的装配170

9.5.6 仿生四足机器人整体的装配170

第10章 小型仿人双足机器人的制作与装配174

10.1 仿人双足机器人的结构设计与制作175

10.2 仿人双足机器人躯干的装配177

10.3 仿人双足机器人上肢的装配184

10.4 仿人双足机器人腿部的装配190

10.5 仿人双足机器人整体的装配197

第11章 小型仿生机器人的调试与编程201

11.1 机器人主控制器简介201

11.2 机器人的遥控调试202

11.2.1 双足机器人遥控器功能介绍203

11.2.2 设置初始姿态205

11.3 编写小型仿人双足机器人的运动动作208

11.3.1 小型仿人双足机器人的运动原理208

11.3.2 小型仿人双足机器人动作程序的编写209

11.3.3 小型仿人双足机器人动作的运行211

参考文献213