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機器人創新設計與實踐(新工科建設機器人工程精品系列教材)

  • 作者：編者:孫冬//王才東//于澤琦//周振//張曉冬|責編:張鑫
  • 出版社：電子工業
  • ISBN：9787121529139
  • 出版日期：2026/03/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：202
人民幣：RMB 49 元      售價：元
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內容大鋼
    本書立足「新工科」人才培養需求，以「專創融合」為鮮明特色，助力學生深入理解機器人核心技術。通過構建分層遞進、銜接有序的實踐教學體系，本書聚焦學生創新思維與實踐能力的協同培養，實現知識傳授與能力提升的有機統一。
    全書共分為11章，系統劃分為理論基礎、實踐應用、創新提升三大模塊：理論基礎模塊涵蓋機器人認知、機械結構、硬體電路、控制軟體及ROS等核心基礎知識；實踐應用模塊精心設計典型案例，精準銜接理論知識與創新實踐操作；創新提升模塊進一步引導學生將理論知識轉化為實際應用成果，強化創新意識與實踐應用能力。
    本書主要面向高等院校機械、自動化、電氣、電子信息等相關專業本科生，可作為機器人相關選修課、創新創業課程的教材，也可作為機器人技術愛好者、工程技術人員的實用參考資料。
作者介紹
編者:孫冬//王才東//于澤琦//周振//張曉冬|責編:張鑫
目錄
第1章  緒論
  1.1  機器人介紹
    1.1.1  機器人的定義與起源
    1.1.2  機器人的發展歷程
  1.2  機器人的分類
    1.2.1  按應用領域分類
    1.2.2  按運動方式分類
    1.2.3  按智能程度分類
    1.2.4  按結構形式分類
    1.2.5  按控制方式分類
    1.2.6  按驅動方式分類
    1.2.7  按感知方式分類
    1.2.8  按交互方式分類
    1.2.9  按能源供應方式分類
    1.2.10  按尺寸大小分類
  1.3  機器人的開發與應用
    1.3.1  機器人開發的關鍵技術
    1.3.2  機器人開發的流程
    1.3.3  機器人的應用領域
  1.4  機器人的發展前景
    1.4.1  技術突破推動機器人智能化
    1.4.2  應用領域的持續拓展
    1.4.3  社會影響與經濟變革
    1.4.4  未來趨勢與展望
第2章  機器人控制軟體
  2.1  編程環境搭建
  2.2  Arduino IDE軟體
    2.2.1  Arduino概述
    2.2.2  程序編寫
第3章  機器人硬體電路結構
  3.1  主控板與擴展板
    3.1.1  Basra主控板
    3.1.2  BigFish擴展板
    3.1.3  Birdmen手柄擴展板
  3.2  常用執行器功能及工作原理
    3.2.1  伺服電動機
    3.2.2  直流電動機
    3.2.3  無刷電動機
    3.2.4  步進電動機
    3.2.5  氣動系統
  3.3  常用感測器功能及工作原理
    3.3.1  數字量感測器
    3.3.2  模擬量感測器
  3.4  機器人通信功能及工作原理
    3.4.1  通信轉接板
    3.4.2  藍牙串口通信模塊
    3.4.3  NRF24L01無線通信模塊
    3.4.4  ZigBee通信模塊
    3.4.5  無線路由器
第4章  機器人機械結構

  4.1  機械零件
    4.1.1  零件的擴展性
    4.1.2  連桿零件
    4.1.3  平板零件
    4.1.4  框架零件
    4.1.5  其他輔助零件
    4.1.6  零件的固定
  4.2  基本機械結構
    4.2.1  剛體結構
    4.2.2  可動結構
  4.3  常用的平面機構
    4.3.1  平面連桿機構
    4.3.2  凸輪機構
    4.3.3  齒輪機構
    4.3.4  輪系機構
    4.3.5  棘輪機構
  4.4  機器人模塊化設計
    4.4.1  驅動輪模塊
    4.4.2  隨動輪模塊
    4.4.3  履帶模塊
    4.4.4  關節模塊
    4.4.5  機械手模塊
    4.4.6  其他功能模塊
  4.5  機器人創意設計案例
    4.5.1  創意選題
    4.5.2  創意設計
    4.5.3  項目管理
    4.5.4  機器人創意作品案例
第5章  ROS環境配置基礎
  5.1  引言
    5.1.1  ROS簡介
    5.1.2  ROS的核心概念
    5.1.3  ROS的應用領域
    5.1.4  ROS的未來發展
  5.2  安裝ROS的環境準備
    5.2.1  操作系統要求
    5.2.2  安裝Ubuntu
    5.2.3  系統更新與依賴安裝
  5.3  ROS安裝與配置
    5.3.1  配置軟體源
    5.3.2  安裝ROS核心包
    5.3.3  初始化rosdep
    5.3.4  設置環境變數
    5.3.5  測試ROS安裝
  5.4  創建工作空間及常用工具配置
    5.4.1  創建工作空間
    5.4.2  配置ROS基礎工具
  5.5  ROS文件系統
    5.5.1  工作空間的創建與管理
    5.5.2  消息、服務和動作的定義

    5.5.3  啟動文件的使用
  5.6  ROS的通信機制
    5.6.1  話題
    5.6.2  服務
    5.6.3  動作
    5.6.4  參數伺服器
  5.7  常用ROS感測器
    5.7.1  激光雷達
    5.7.2  攝像頭
    5.7.3  慣性測量單元
    5.7.4  全球定位系統
    5.7.5  超聲波感測器
    5.7.6  壓力感測器
    5.7.7  輪式編碼器
    5.7.8  氣體感測器
第6章  創新設計實踐案例：車型機器人
  6.1  車型機器人功能簡介
  6.2  Basra主控板的使用
  6.3  超聲波避障車型機器人
    6.3.1  雙輪萬向車的組裝
    6.3.2  雙輪底盤的運動控制
    6.3.3  超聲波感測器的使用
  6.4  帶機械爪的機器人
    6.4.1  機械爪的組裝
    6.4.2  機械爪的運動控制
    6.4.3  灰度感測器的使用
  6.5  藍牙遙控機器人
  6.6  履帶機器人
    6.6.1  使用三維文件輔助安裝
    6.6.2  履帶式底盤的組裝
第7章  創新設計實踐案例：全地形機器人
  7.1  全地形機器人功能解讀
    7.1.1  「全地形小車設計與製作」的競賽場地介紹
    7.1.2  「全地形小車設計與製作」的任務規則與得分標準
    7.1.3  「全地形小車設計與製作」的比賽流程
  7.2  底盤結構設計
  7.3  底盤循跡功能
  7.4  顏色識別功能
    7.4.1  TCS3200顏色感測器
    7.4.2  I2C顏色感測器
  7.5  觸鬚感測器的使用
第8章  創新設計實踐案例：全能對抗賽機器人
  8.1  全能對抗賽機器人功能解讀
    8.1.1  「機器人全能對抗賽」的競賽場地介紹
    8.1.2  「機器人全能對抗賽」的參賽機器人要求
    8.1.3  「機器人全能對抗賽」的比賽過程
  8.2  電控設計
    8.2.1  NRF24L01無線通信模塊
    8.2.2  Birdmen手柄擴展板
    8.2.3  增加感測器介面的方法

  8.3  三自由度機械臂結構設計與控制
第9章  創新設計實踐案例：智能搬運機器人
  9.1  智能搬運機器人功能解讀
  9.2  機械結構設計
    9.2.1  月球車底盤介紹
    9.2.2  月球車底盤的驅動輪
    9.2.3  月球車底盤的雙搖臂
    9.2.4  智能搬運機器人的機械臂結構
  9.3  硬體電路設計
  9.4  控制軟體設計
第10章  創新設計實踐案例：協作機械臂
  10.1  協作機械臂虛實結合挑戰賽規則
    10.1.1  競賽場地
    10.1.2  競賽任務
    10.1.3  比賽過程
  10.2  機械臂硬體結構
    10.2.1  機械臂簡介
    10.2.2  機械臂結構及參數
  10.3  模擬實驗
    10.3.1  Webots簡介
    10.3.2  Webots使用
    10.3.3  機械臂模擬模型
    10.3.4  運動學模擬實驗
  10.4  機械臂操作
第11章  創新設計實踐案例：智能救援機器人
  11.1  智能救援機器人功能解讀
    11.1.1  「智能救援機器人設計與製作」的競賽場地介紹
    11.1.2  「智能救援機器人設計與製作」的現場對抗任務規則與得分標準
    11.1.3  「智能救援機器人設計與製作」的比賽規則
    11.1.4  「智能救援機器人設計與製作」的評分
  11.2  機械結構設計
    11.2.1  底盤介紹
    11.2.2  護具把手介紹
    11.2.3  夾爪介紹
    11.2.4  舵機支架介紹
  11.3  硬體電子電路設計
    11.3.1  硬體結構設計
    11.3.2  感測器及執行機構介紹
    11.3.3  硬體電路設計
  11.4  軟體設計
    11.4.1  主控製程序設計
    11.4.2  Jetson Nano程序設計
附錄A  探索者平台MX201配置清單
附錄B  探索者平台MX301配置清單
附錄C  探索者平台1615M配置清單
參考文獻

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