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微小型無人系統設計與製作

為了解決Arduino 六足 機器人的問題，作者張金 這樣論述：

本書適應21世紀傳感、測控、無人、人工智慧等技術發展的需要，詳細討論了陸上及低空無人系統的設計方法與製作技巧，即以編者團隊近年指導學生參加全國教育機器人大賽、“恩智浦”（原“飛思卡爾”）杯全國大學生智慧車競賽等的獲獎作品為核心，從總體方案設計、硬體設計、軟體設計、軟/硬體調試技巧等幾個方面詳細介紹微小型無人系統的設計製作方法。 本書思路清晰、案例具體、可操作性強，特別適合95後機器人、無人機等愛好者作為入門實踐教程，高等院校機械電子、自動化、測控技術與儀器等專業相關課程的教材，以及大學生智慧車競賽和電子設計競賽基礎培訓教學用書。 張金 陸軍炮兵防空兵學院教授，自2005

年開始，一直組織學生參加全國大學生電子設計競賽、全國大學生教育機器人大賽，獲全國特等獎3項、一等獎4張金項、二等獎5項、安徽賽區一等獎3項。 第1章 概述 1-1基本概念 1-2組成分類 1-3微小型無人系統的發展對技術的挑戰 1-4微小型無人系統的關鍵技術 第2章 Arduino智慧搬運小車的設計與製作 2-1總體設計方案 2-1-1智慧搬運小車的結構 2-1-2智慧搬運小車的功能 2-2硬體設計 2-2-1伺服電動機 2-2-2QTI感測器 2-2-3超聲波感測器 2-2-4顏色感測器 2-3軟體設計 2-3-1軟體總體設計 2-3-2QTI感測器的尋線演算法 2-3

-3超聲波定位演算法 2-3-4白平衡和顏色識別演算法 2-3-5搬運過程 2-4設計心得 第3章 Arduino虛擬實境感知小車的設計與製作 3-1總體方案設計 3-1-1系統的組成 3-1-2系統組成模組 3-1-3系統結構圖 3-2硬體設計 3-2-1控制系統 3-2-2動力系統 3-2-3底盤系統 3-3軟體設計 第4章 聲音導引系統的設計與製作 4-1設計任務 4-2設計要求 4-2-1基本要求 4-2-2補充說明 4-3方案比較與論證 4-3-1需求分析 4-3-2系統設計方案 4-3-3聲源定位方案的選擇 4-4理論分析與計算 4-4-1測量原理 4-4-2系統計算模型 4-

4-3誤差信號的產生 4-4-4誤差的計算 4-5聲音導引系統的硬體設計 4-5-1總體設計 4-5-2無線收/發電路的設計 4-5-3電機驅動及控制電路的設計 4-5-4音訊產生和接收電路的設計 4-5-5語音指示電路的設計 4-5-6控制電路的設計 4-6聲音導引系統的軟體設計 4-6-1系統工作流程 4-6-2定位參數的計算 4-6-3軟體流程 4-7系統測試 4-7-1測試使用的儀器 4-7-2指標測試 第5章 四旋翼無人飛行器的設計與製作 5-1概述 5-2總體設計 5-2-1四旋翼無人飛行器的飛行控制平臺 5-2-2四旋翼無人飛行器的結構及控制原理 5-3硬體設計 5-3-1系統

組成 5-3-2微控制系統模組 5-3-3飛行姿態檢測模組 5-3-4電機驅動模組 5-3-5超聲波測距模組 5-3-6紅外避障模組 5-3-7電源模組 5-4四旋翼無人飛行器的軟體設計 5-4-1軟體總體設計 5-4-2軟體發展平臺 5-5飛行姿態解算演算法及程式 5-5-1加速度感測器檢測資料解算 5-5-2陀螺儀檢測資料解算 5-5-3卡爾曼濾波與平均值濾波 5-6PID控制演算法 5-7四旋翼無人飛行器的製作與調試 5-7-1電子調速器對電機控制的調試 5-7-2MPU6050感測器測量調試 5-7-3超聲波測距調試 5-7-4紅外避障調試 5-7-5四旋翼無人飛行器整體調試 第6章

Arduino 六足機器人的設計與製作 6-1六足機器人的總體設計方案 6-1-1六足機器人的主要功能 6-1-2六足機器人肢體結構設計 6-1-3六足機器人控制系統方案總體設計 6-2六足機器人的步態分析 6-2-1三角步態原理 6-2-2六足機器人直行步態 6-2-3六足機器人定點轉彎步態 6-3硬體設計及組裝 6-3-1Arduino主控制板 6-3-2舵機 6-3-3舵機控制板 6-3-4遙控器 6-4六足機器人的組裝 6-4-1舵機的組裝 6-4-2安裝六足機器人的支架 6-4-3舵機介面的連接 6-4-4PS2手柄接收器與舵機控制器的連接 6-4-5六足機器人與Arduino主控

制板的連接 6-5軟體設計 6-5-1舵機上位機軟體 6-5-2六足機器人超聲波搖頭避障 6-5-3六足機器人穿越火線 6-5-4六足機器人紅外遙控 6-5-5六足機器人紅外防跌落 第7章 直立智慧車的設計與製作 7-1總體方案設計 7-2機械方案設計 7-2-1直立車模與控制原理 7-2-2機械方案的設計原則 7-2-3機械結構的設計 7-3硬體方案設計 7-3-1電源模組 7-3-2MCU模組 7-3-3電磁信號處理模組 7-3-4姿態傳感模組 7-3-5編碼器模組 7-3-6電機驅動模組 7-3-7藍牙通信模組 7-4軟體方案設計 7-4-1角度環控制 7-4-2速度環控制 7-4-3

轉向環控制 7-4-4電機PWM波的輸出及各控制環之間的耦合關係 7-5系統調試 7-5-1直立車模的直立調試 7-5-2直立車模的速度調試 7-5-3直立車模的轉向調試 第8章 電磁智慧車的設計與製作 8-1系統總體方案設計 8-2系統硬體設計 8-2-1主控板 8-2-2電磁感測器模組 8-2-3電機驅動模組 8-3系統軟體的設計 8-3-1感測器資料獲取處理演算法 8-3-2位置偏差獲取演算法 8-3-3路徑規劃 8-3-4控制演算法 8-4系統調試 8-4-1電磁感測器模組的調試 8-4-2參數整定 第9章 攝像頭智慧車的設計與製作 9-1總體方案設計 9-1-1系統目標功能 9-

1-2系統整體設計 9-2攝像頭感測器的安裝 9-3攝像頭智慧車的硬體設計 9-3-1電源管理模組 9-3-2超聲波感測器 9-3-3編碼器模組 9-3-4攝像頭感測器 9-3-5輔助調試模組 9-3-6舵機驅動模組 9-4圖像分析與處理 9-4-1提取邊界 9-4-2計算中線 9-4-3十字元素的識別及處理 9-4-4橫斷元素的識別及處理 9-4-5坡道元素的識別及處理 9-4-6彎道元素的識別及處理 9-4-7小S彎道元素的識別及處理 9-4-8斑馬線元素的識別及處理 9-5控制演算法及其應用 9-5-1PID控制演算法 9-5-2PID參數調整 9-5-3PID控制器在舵機控制中的應用

9-5-4PID控制器在電機控制中的應用 9-6系統總體調試 9-6-1電機參數的調試 9-6-2轉向舵機的調試 9-6-3車體機械調整 9-6-4其他調試方法 第10章 智慧車多機交互的設計與製作 10-1通信手段 10-1-1藍牙模組 10-1-2NRF24L01模組 10-1-3WIFI模組 10-2雙車追逐方案設計 10-2-1系統總體設計 10-2-2通信測距模組的選擇 10-2-3雙車距離的控制 10-2-4調試方法 10-3雙車超車方案的設計 10-3-1比賽規則 10-3-2超車方案 10-4雙車會車方案的設計 10-4-1競賽規則 10-4-2會車方案 10-5空-地協同方

案的設計 10-5-1硬體系統 10-5-2機械部分 10-5-3軟體系統

JavaScript機器人：用Raspberry Pi、Arduino和BeagleBone構建NodeBots

為了解決Arduino 六足 機器人的問題，作者[美] 瑞克·沃爾德龍 這樣論述：

JavaScript不僅是Web的程式設計語言，也是編寫非同步程式簡單的語言之一。正如在管理動態使用者介面時，Web應用程式需要在後臺與Web伺服器進行交互一樣，機器人需要在等待指令或尋找障礙時考慮進展情況。 　 　 《JavaScript機器人：用Raspberry Pi、Arduino和BeagleBone構建NodeBots》展示使用JavaScript構建回應周圍世界的機器人的方法。使用支援 Arduino、樹莓派和BeagleBone的開源Johnny-Five機器人庫，逐步學習構建和程式設計能夠漫遊、游泳、打字、散步、跳舞、發送提醒、製作音樂、表達情感等的機器人的方法。 　　 本書

作者RickWaldron發明了Johnny-Five，並且已經招募了14位程式師組成團隊，與你分享他們熱哀的JavaScript機器人項目。 　 《JavaScript機器人：用Raspberry Pi、Arduino和BeagleBone構建NodeBots》中詳細說明了項目所需的材料，找到材料的地點以及購買材料的估計成本，並且在計畫和排除專案故障的過程中會提供大量幫助，這樣你可以輕鬆地構建本書中的項目。 第1章 用Lo-tech材料建造機器人 1.1 構建SimpleBot 1.1.1 材料單 1.1.2 構建步驟 1.1.3 安裝Node.js包 1.1.4 使用基

本程式測試構建 1.1.5 故障排除——接線 1.1.6 一個簡單的驅動程式 1.1.7 故障排除——伺服電機 1.2 切斷電源線 1.2.1 構建無線SimpleBot 1.2.2 連接 1.2.3 控制SimpleBot 1.2.4 疑難排解 1.3 進一步探索 第2章 TypeBot 2.1 材料清單 2.2 剖析機器人手臂 2.2.1 設計手臂 2.2.2 約束手臂 2.3 構建硬體 2.3.1 底座和肩膀 2.3.2 肘部 2.3.3 腕部 2.3.4 手指 2.3.5 腦部 2.4 編寫軟體 2.4.1 創建專案檔案 2.4.2 控制伺服 2.4.3 初始化 2.4.4 按鍵排序

2.4.5 首次運行 2.4.6 微調手臂 2.5 進一步探索 第3章 節點船 3.1 材料清單 3.2 潛艇電機吊艙 3.2.1 為什麼要使用電機驅動器 3.2.2.電機吊艙零件 3.2.3 修改電機 3.2.4 測試電機 3.2.5 完成電機 3.2.6 插入電機 3.2.7 打孔 3.2.8 關閉電機吊艙 3.2.9 電線的防水 3.3 安裝Spark核心板 3.4 第一個Spark項目 3.5 焊接電機驅動器 3.6 給小船接線 3.6.1 給電機驅動器供電 3.6.2 連接Spark核心板和電機驅動器 3.6.3 連接電機 3.7 電機的控制：代碼 3.7.1 添加按鍵事件 3.

7 ，2記錄按鍵狀態 3.8 船體裝配 3.9 伺服系統 3.9.1 伺服系統程式設計 3.9.2 安裝方向舵 3.1 0啟航 3.1 1進一步探索 第4章 piDuin05移動機器人平臺 4.1 材料清單 4.2 安裝開發板和軟體 4.2.1 在樹莓派上安裝Node.js 4.2.2 下載piDuin05代碼和依賴項 4.2.3 插入Arduino 4.2.4 通過WebSockets測試Johnny-Five 4.2.5 流覽appjs 4.2.6 初始化Johnny-Five 4.2.7 控制硬體 4.2.8 使用WebSockets進行低延遲控制 4.2.9 從任何地方連接 4.3

裝配硬體 4.4 用智慧手機控制 4.4.1 下載piDuin05 Web應用程式 4.4.2 將localtunnel發佈到Web應用程式上 4.4.3 在手機上試用Web應用程式 4.5 流覽app.js和index.html 4.5.1 存儲localtunnel位址和前端 4.5.2 服務使用者介面 4.5.3 觸控式螢幕操縱杆 4.5.4 建立連接 4.5.5 發送命令 4.6 進一步探索 …… 第5章 用Johnny-Five控制六足機器人 第6章 構建語音控制的NodeBots 第7章 室內日晷 第8章 萬聖節惡搞燈光秀 第9章 CheerfulJ5 第10章 使用Beagle

Bone Black的互動式RGB LED顯示幕 第11章 物理安全、JavaScript和你 第12章 人工智慧：蝙蝠機器人 第13章 三角洲機器人和運動學 第14章 喵喵鞋 附錄A 我喜歡程式設計和製作。當我發現Chris Will-iams的node-serialport模組（用於Node.js）時，我記得我在想：“現在我可以對我製作的東西進行程式設計了。”所以我做到 了！我貢獻了一個Arduino程式，它將光敏電阻感測器值列印到開放的串口和一個小的JavaScript處理常式，該程式監聽資料並向終端列印“圖 形”。幾個月後，我開始投身Cam Pedersen的du

ino項目，直到Julian Gaultier就他對Firmata協議的JavaScript實現向我求助。從那時起，我們開始構建一個高級零件類集合，目標是：讓使用 JavaScript控制硬體變得簡單而有趣。 本書將向你展示我們構建的內容以及如何使用它來編寫你所製作的東西。 雖然設計硬體專案的物理挑戰與用任何其他語言程式設計的專案相同，但本書將以直觀設計的介面形式，展示根據維護狀態和提供控制行為的物件來思考硬體的方法。 那麼，如何口頭描述將LED添加到項目然後再打開？你可能會說：“將LED連接到地和引腳9，然後將其打開。”使用Johnny-Five框架，可將其寫為： 如何連接伺服體然後將

喇叭設置為特定角度（以度為單位）？“將伺服連接到引腳10並將其喇叭定位到110°。”如以下代碼所示： 這 些示例都解釋了輸出，但是輸入呢？考慮一下Arduino程式是如何工作的：它們通常依賴於程式迴圈，並且在讀取和處理輸入時經常會引入某種形式的延遲。 這意味著你的Arduino程式在等待輸入時會被阻止。在JavaScript中編寫程式時，永遠不會阻止該過程。事實上，你的處理常式等待資料到達並異 步處理Arduino程式： 這些都是微不足道的示例，但它們說明了你將在本書中反復重複的模式。 每個專案都將向你展示如何在物理意義上構建它，然後在抽象程式設計意義上構建它，後者將與前者同步。 有了這些

概念，你將構建和程式設計： 步行機器人、打字機器人、節點船和PiDuino5移動機器人平臺（第1章至第4章） 六足機器人（第5章） 聲控繼電器控制（第6章） 室內日晷（第7章） 萬聖節惡搞燈光秀、桌面心情燈或照明裝置（第8章至第10章） 安全和通知系統（第11章） 蝙蝠機器人（第12章） 三角洲機器人（第13章） 喵喵鞋（第14章） 對我來說，本書最令人興奮的部分是作者本人。這個小組是NodeBots社區成員的絕佳代表，從一開始就脫穎而出。他們不僅僅是作家或工程師，他們還是教師、傳播者、領導者，在我看來他們是英雄。毫不誇張地講，如果沒有他們我就不可能完成本書。 讓我們少一些言語，多一些實踐。

不必按任何特定順序完成這些專案，請查看目錄，找到一個看起來很有趣的專案，然後開始構建！ 排版約定 本書使用以下印刷約定： 斜體 表示URL、電子郵寄地址。 等寬字體 用於程式清單。 等寬粗體 顯示應由使用者按字面輸入的命令或其他文本。 此圖示表示提示、建議或一般說明。 此圖示表示警告或注意。 每章中的零件號使用以下縮寫： MS: Maker Shed（http://makershed.com） AZ: Amazon（http://amazon.com） AF: Adafruit（http://adafruit.com） SF: SparkFun加代碼Xii 1（http://sparkfun

.com） 使用代碼示例 本 書可以幫助你完成工作。通常，你可以在程式和文檔中使用本書中的代碼。 除非你複製了大部分代碼，否則無須與我們聯繫以獲得許可。例如，使用本書中的多個代碼塊編寫程式不需要獲得許可。銷售或分發Make：系列圖書中的示例 CD-ROM需要獲得許可。通過引用本書和引用示例代碼來回答問題不需要獲得許可。將本書中的大量示例代碼合併到產品文檔中需要獲得許可。 我們 感謝但不要求你列出引用出處。出處資訊通常包括標題、作者、出版商和ISBN。例如：“Make: JavaScript Robotics 由Jonathan Beri、 Donovan Buck、 Julian David

Duque、 Andrew Fisher、 Lyza Danger Gardner、 Anna Gerber、 Sara Gorecki、 Susan Hinton、 Bryan Hughes、 Kassandra Perch、 David Resseguie、 Emily Rose、 Pawl Szymczykowski、 Raquel Velez以及Rick Waldron (Maker Media)撰寫。版權歸Backstop Media所有, ISBN978-1-4571-86950。” 如果你認為你對代碼示例的使用超出了許可範圍，請隨時通過bookpermissions@maker

media.com與我們聯繫。 Safari線上電子書 Safari Books Online是一個按需數位圖書館，以書籍和視頻形式提供來自世界領先的技術和商業作者的專業內容。 技術專業人員、軟體發展人員、網頁設計人員以及商業和創意專業人員可以使用Safari Books Online作為研究、解決問題、學習和認證培訓的主要資源。 Safari Books Online為企業、政府、教育和個人提供一系列計畫和優惠的價格。 會 員可以在一個完全可搜索的資料庫中訪問數千本書籍、培訓視頻和預發佈稿件，資料庫來自O’Reilly Media、Prentice Hall Professional、

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在以下網址找到：https://github.com/rwaldron/javascript-robotics。 如果你認為你對代碼示例的使用不合理或超出上述許可，請隨時與我們聯繫[email protected]。 致謝 Julián Duque NodeBots 就是在學習的同時享受樂趣，對我而言，這是一種實現社會影響的方式。一切都始於2013年的NodeConf，這是我第一次在由Rick Waldron和Raquel Velez指導的NodeBots研討會上使用Johnny-Five。我的第一次嘗試是用壓電蜂鳴器，但當時圖書館不支持Piezo課程，所以我向 Rick請教如何

使用它，Rick對我說：“我無法使其工作，自學怎麼樣？”從此，我開始致力於完成這個項目。另外，Raquel給了我第一個 Arduino套件作為禮物並告訴我：“帶上這個套件，實踐你在哥倫比亞學到的東西。”這件小事振奮人心，我在哥倫比亞的Medellín開始了我的 NodeBots篇章。我還通過研討會和談話的方式，在烏拉圭、瓜地馬拉和墨西哥幫助建立社區。我非常感謝Rick和Raquel，是他們鼓舞我並讓我成 為這場創客革命的一部分。

八足機器人機構設計與仿生行走之實現

為了解決Arduino 六足 機器人的問題，作者陳政銘 這樣論述：

本論文設計仿生八足機器人，並嘗試以蜘蛛作為其模仿對象，擁有四對步足，區別於常見的多足機器人，每一步足擁有三節，並於第一對步足中加入新的自由度，以便於機器人擁有新的動作。最後，以仿生移動與仿生動作測試其設計完整度，包含新自由度的應用-挖洞、獵捕與捕食，並以現有影片作為參照。