机器人制作提高篇PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

机器人制作提高篇PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 组装模块式机器人1

1.1 制作模块1

1.1.1 组装Roundabout机器人或其他机器人2

1.1.2 章节安排2

1.2 熟悉机械加工3

1.2.1 配置自己的机械加工间4

1.2.2 选择一种微型铣床4

1.3 总体介绍7

1.3.1 机械零部件的内容编排7

1.3.2 独立电子模块的分组归类7

1.3.3 机器人的组装与调试8

1.4 把这些零件和技术应用到其他机器人上8

第2章 两种自制电机联轴器的比较及如何避免常见误差11

2.1 两种自制联轴器技术的比较11

2.1.1 研究伸缩管式联轴器11

2.1.2 与实心杆联轴器的比较12

2.2 确定联轴器钻孔的效果、常见偏差及效果12

2.2.1 固定螺钉孔和电机轴孔的连接13

2.2.2 孔的角度与中心位置的校正14

2.3 准备制作实心杆联轴器17

第3章 制作定位器和在实心杆上钻孔来加工联轴器18

3.1 收集工具和零件18

3.2 确定制作联轴器所需实心杆的长度19

3.2.1 测量电机轴和LEGO十字轴的尺寸19

3.2.2 选择制作联轴器本体的实心杆20

3.2.3 把实心杆截成联轴器所需尺寸21

3.2.4 把联轴器本体的端面打磨光滑22

3.2.5 把具有一定长度的联轴器杆放置在一边24

3.3 制作一个联轴器定位器24

3.3.1 截取联轴器定位器块25

3.3.2 在联轴器的定位器上钻紧定螺钉孔26

3.3.3 在联轴器定位器的紧定螺钉孔上加工螺纹27

3.3.4 在定位器上钻联轴器杆的固定孔28

3.4 省钱的机会32

3.4.1 扩大紧配合的孔32

3.4.2 在联轴器定位器上安装紧定螺钉33

3.4.3 重新定位联轴器定位器33

3.5 在联轴器上加工联接电机轴和LEGO十字轴的孔33

3.5.1 更换钻头，而不是更换联轴器杆36

3.5.2 进行最后的修正：使端面与侧面成直角36

3.6 检查联轴器36

第4章 完成实心杆电机联轴器38

4.1 在联轴器上安装紧定螺钉38

4.1.1 确定联轴器上紧定螺钉的位置38

4.1.2 加工联轴器上的紧定螺钉孔39

4.1.3 对联轴器上的紧定螺钉孔攻丝40

4.1.4 选择紧定螺钉41

4.2 联接LEGO十字轴42

4.3 总结44

第5章 在车轮内部安装电机46

5.1 遇到危险：电机轴弯曲46

5.1.1 带有支撑的正常驱动46

5.1.2 没有支撑时产生的弯曲47

5.2 制作一个轮毂接头联轴器47

5.2.1 使电机轴的外径与LEGO车轮的内径相配合47

5.2.2 简单加工联轴器轮毂接头杆49

5.2.3 加工内圆盘和外圆盘50

5.2.4 在LEGO轮毂上钻中心孔59

5.2.5 把所有的零件安装并且粘接在一起61

5.3 总结63

第6章 理解电子实验中的标准和参数设置64

6.1 读原理图64

6.1.1 布线64

6.1.2 标定流水号66

6.1.3 标定元件类型参数67

6.1.4 电源的说明71

6.2 无焊面包板的使用73

6.2.1 无焊面包板的选择73

6.2.2 根据照片连接无焊面包板73

6.3 了解示波器信号曲线77

6.4 充分利用现代电子技术77

6.4.1 克服认知障碍77

6.4.2 避免使用过时的技术78

6.4.3 使用表面贴装元件78

6.4.4 和通孔元件说“再见”79

6.5 总结81

第7章 搭建线性稳压电源82

7.1 理解稳压器82

7.2 理解线性稳压电源83

7.2.1 7805线性稳压器83

7.2.2 通过减小输入的未稳压的最小电压来改善电源特性88

7.2.3 考虑线性稳压器的各种因素96

7.2.4 市场的变化限定了5V稳压器的选择100

7.3 向最优化的方向前进101

第8章 机器人电源的改进104

8.1 增大输入／输出电容的容量104

8.1.1 使用大电容值电容增加电池的寿命105

8.1.2 大电容值电容导致关机延迟105

8.1.3 使用双刀双掷电源开关（DPDT）减少断开时间107

8.1.4 选择大电容值电容108

8.1.5 增加钽电容的安全系数108

8.2 增加魔术电容109

8.3 使用旁路／去耦合电容调节电路110

8.4 防止短路或过电流造成的损坏112

8.4.1 决定是否需要过电流保护112

8.4.2 使用熔丝保护113

8.4.3 使用手动复位电路断路器保护113

8.4.4 使用一个固态自复位的PPTC元件为机器人提供短路和过电流保护113

8.5 在稳压电路中防止过压损坏116

8.5.1 齐纳（zener）二极管的介绍117

8.5.2 使用齐纳二极管使电源断路以进行过电压保护118

8.5.3 选择适当的击穿电压119

8.5.4 购买齐纳二极管119

8.6 组合成一个可靠的机器人电源120

第9章 简易电机驱动器122

9.1 为什么使用电机驱动器？122

9.1.1 电机运行电压高于逻辑芯片所能提供的电压122

9.1.2 为电机输入高于逻辑芯片所能提供的电流122

9.1.3 电机噪声产生逻辑错误123

9.1.4 为电机提供稳压电源，还是未稳压电源123

9.2 电机4种工作模式的演示124

9.2.1 顺时针旋转124

9.2.2 逆时针旋转125

9.2.3 自由旋转／惰行（慢衰减）125

9.2.4 制动／停止（快衰减）126

9.3 单晶体管简单驱动127

9.3.1 NPN型双极性单晶体管电机驱动电路128

9.3.2 NPN型双极性单晶体管电机驱动器的实现131

9.3.3 PNP型双极性单晶体管电机驱动电路132

9.3.4 PNP型双极性单晶体管电机驱动器的实现133

9.4 将NPN和PNP两种电机驱动器一同使用133

9.4.1 由NPN和PNP共同组成的电机驱动器134

9.4.2 避免短路134

9.5 经典的双极性H桥135

9.5.1 H桥电路驱动电机顺时针旋转136

9.5.2 H桥电路驱动电机逆时针旋转136

9.5.3 H桥电制动（下回路）136

9.5.4 H桥电制动（上回路）138

9.5.5 H桥电路驱动下的惰行139

9.5.6 列举H桥其他的状态组合139

9.5.7 经典双极性H桥电路实现140

9.6 上回路的接口电路140

9.6.1 通过不调整逻辑芯片电压来避免使用接口电路141

9.6.2 通过调整H桥电路电压来避免使用接口电路141

9.6.3 使用NPN驱动PNP141

9.6.4 使用接口芯片144

9.7 精通电机控制147

第10章 高效大功率电机驱动器148

10.1 利用MOSFET驱动电机148

10.1.1 N-沟道单晶体管功率MOSFET电机驱动电路介绍149

10.1.2 通过电阻提供一个默认的输入值151

10.1.3 通过增加下拉电阻改进N-沟道功率MOSFET单晶体管电机驱动电路155

10.1.4 使用下拉电阻搭建N-沟道功率MOSFET单晶体管电机驱动电路156

10.1.5 P-沟道功率MOSFET单晶体管电机驱动电路介绍156

10.1.6 搭建P-沟道功率MOSFET单晶体管电机驱动电路156

10.1.7 功率MOSFET H桥介绍157

10.1.8 选择功率MOSFET161

10.2 用芯片驱动电机165

10.2.1 理想中的驱动芯片165

10.2.2 用4427系列作为独立的电机驱动器166

10.2.3 在一个芯片上得到经典的双极性H桥168

10.2.4 MC33887：一个功能强大的MOSFET H桥电机驱动器170

10.3 电机驱动器的评估176

10.3.1 电机驱动器功率传输的评估177

10.3.2 电机驱动器效率的评估179

10.4 总结181

第11章 制作一个红外测障传感器来检测对手及墙壁183

11.1 用一个通用模块来探测调制红外光，遥控器中都使用这种技术183

11.1.1 松下PNA4602M红外接收集成芯片介绍183

11.1.2 PNA4602M集成芯片的接线介绍184

11.1.3 测试PNA4602M芯片184

11.2 加一个发光二极管指示器来扩展检测电路186

11.2.1 加一个74AC14反相器芯片来驱动发光二极管186

11.2.2 检查指示电路186

11.3 完成反射式检测器电路189

11.3.1 测试完整的反射式检测器装置189

11.3.2 38 kHz反射式探测器在无焊面包板上的实现191

11.4 让它工作起来197

第12章 反射式探测器的微调198

12.1 调整频率到38 kHz198

12.1.1 开始检测到信号和检测不到信号期间的中间位置199

12.1.2 使用一个可以测量频率的万用表202

12.1.3 使用示波器202

12.1.4 施密特反相器的作用202

12.1.5 诊断在电路调试过程中遇到的问题204

12.2 反射式探测器的局限性205

12.2.1 在室外或强光下不能工作205

12.2.2 无法检测某些特定物体206

12.2.3 无法检测到太远或过近的目标207

12.2.4 不能提供范围值209

12.3 准备应用在实际的机器人上209

第13章 Roundabout机器人211

13.1 避障机器人的检验211

13.1.1 Roundabout机器人的侧视图211

13.1.2 避障机器人的顶视图和底视图212

13.2 Roundabout机器人的电路213

13.2.1 电源214

13.2.2 用简单逻辑控制方向214

13.3 制作Roundabout机器人的机体217

13.3.1 可用齿轮电机选择218

13.3.2 应具有的特征219

13.3.3 机器人机体的设计220

13.3.4 构造Roundabout机器人的中心平台225

13.3.5 检查Roundabout机器人的电机机构226

13.3.6 选择LEGO齿轮228

13.3.7 LEGO运动器件的物理极限231

13.3.8 制作Roundabout机器人机座232

13.4 Roundabout机器人总结240

第14章 测试Roundabout机器人241

14.1 准备测试机器人241

14.1.1 所有控制器件调整到安全或适当位置241

14.1.2 一次测试一个模块242

14.1.3 测量闭合电路的阻抗242

14.1.4 把机器人放置在支架上244

14.1.5 检查电池电压和极性245

14.1.6 监测上电期间的电流变化245

14.2 调试机器人以及纠正小故障246

14.2.1 精确调整红外反射探测器246

14.2.2 触发双色LED246

14.2.3 传感器的测试247

14.2.4 混淆电机接线248

14.3 评估Roundabout机器人的性能248

14.3.1 在测试过程中解决问题248

14.3.2 测试机器人的所有功能251

14.3.3 挑战Roundabout机器人252

14.4 停止运动254

14.4.1 实验墙的评估254

14.4.2 对Roundabout机器人行走的评估255

14.4.3 减少探测中的不确定性256

14.4.4 竭尽所能，想尽一切办法261

第15章 如果我只有一个大脑262

15.1 摩托罗拉KX8微控制器262

15.2 比较微控制器和逻辑芯片263

15.2.1 选择一个性能超过微控制器的逻辑芯片263

15.2.2 选择一个性能优于逻辑芯片的微控制器264

15.3 微控制器的编程265

15.3.1 存储程序265

15.3.2 判断程序存储空间266

15.3.3 写人程序266

15.3.4 没有网络的操作267

15.3.5 编译及下载程序267

15.3.6 调试程序268

15.4 探究微控制器的性能271

15.4.1 微控制器的封装形式271

15.4.2 微控制器的引脚272

15.4.3 微控制器的存储器277

15.4.4 微控制器的指令长度280

15.4.5 微控制器指令的复杂性280

15.4.6 微控制器的速度280

15.4.7 专用看门狗284

15.4.8 低电压看门狗284

15.5 选择一个微控制器284

15.5.1 用完了285

15.5.2 推荐使用摩托罗拉微控制器286

15.5.3 推荐使用Parallax BASIC Stamp286

15.5.4 到处打听288

15.6 祝你的机器人成功288

第16章 构建Roundabout机器人的子板290

16.1 转换成双层结构290

16.1.1 取代DIP插槽290

16.1.2 板与板之间的连接294

16.1.3 访问主板的困难300

16.1.4 屏蔽红外线反射检测器301

16.2 截取信号：遇到新的管理者302

16.2.1 保持有价值的功能302

16.2.2 红外检测信号的路线变更303

16.2.3 捕捉和终止停转状态303

16.2.4 电机及双极性控制线路的变更303

16.2.5 产生（几乎是）完全控制304

16.3 扩展功能304

16.3.1 检查微控制器的引脚304

16.3.2 驱动微控制器304

16.3.3 留下未用的中断引脚304

16.3.4 检测墙面和障碍物305

16.3.5 控制电机305

16.3.6 控制双极性LED306

16.3.7 读取按钮306

16.3.8 用DIP开关提供多路选择307

16.3.9 通过软件消抖309

16.3.10 制作音乐310

16.3.11 其余引脚用于扩展310

16.4 对机器人升级311

第17章 增加场地传感器模块312

17.1 光敏电阻检测亮度312

17.1.1 通过分压电路将阻值的变化转换为电压值的变化313

17.1.2 光敏电阻的非线性316

17.1.3 不同光敏电阻间的差异318

17.1.4 阻值上升或者下降的速度320

17.1.5 再次使用平衡的亮度检测电路320

17.2 使用光敏二极管IC检测亮度321

17.2.1 场地反射传感器电路介绍321

17.2.2 场地反射电路的实现322

17.3 循线而行328

17.3.1 自动检测标志线的亮度328

17.3.2 读取场地传感器的输出值329

17.3.3 传感器输出值的变换329

17.3.4 沿着黑色标志线行进330

17.3.5 使机器人的中心保持在黑色标志线的上方330

17.3.6 循线而行算法的改进331

17.4 机器人相扑竞赛331

17.4.1 参加相扑竞赛的Roundabout机器人332

17.4.2 DIP开关的设置策略333

17.5 可能扩充的功能333

第18章 烹饪一道机器人大餐335

18.1 音乐制作335

18.1.1 音频电路的描述335

18.1.2 音频电路的补充说明336

18.1.3 调整音量336

18.1.4 扬声器的驱动337

18.1.5 注意声音信号338

18.1.6 演奏一个音符339

18.1.7 演奏一首乐曲339

18.2 按比例放大机器人的本体341

18.2.1 制造一个双平台341

18.2.2 通过滑动的方式转圈341

18.2.3 自己动手建造一个较大的空间342

18.2.4 轮子的沟槽343

18.2.5 轴两端的支撑343

18.3 安装电机344

18.3.1 采用角支架安装电机344

18.3.2 使用右旋角斜齿轮传动装置来节省空间347

18.3.3 采用一个小直径的电机轴和一个整体式电机座，以符合LEGO块的互换性349

18.4 背着太阳能板漫步352

18.4.1 选择合适的轮子，实现平稳行驶352

18.4.2 障碍探测353

18.5 站在机器人的角度考虑问题357

18.5.1 给任何已有的机器人加一个无线摄像机357

18.5.2 浏览无线视频358

18.5.3 在无线摄像机中欣赏自己358

18.6 感谢359