Arduino 機器人權威指南（簡體書）

你想制作有趣的機器人嗎？你想讓機器人沿著指定的路線行走嗎？你想讓機器人幫助你清掃庭院嗎？你想讓機器人載著你逛街嗎？那么請選擇 《Arduino機器人權威指南》吧！John-David Warren、Josh Adams和Harald Molle會帶你走進機器人的世界，教會你如何尋找配件、怎樣制作機器人、怎樣進行編程，甚至告訴你如何對機器人進行安全測試。
《Arduino機器人權威指南》可以教會你如何用Arduino來控制各式各樣的機器人，同時提供了每一步的詳細指導。你不僅可以學會Arduino的基本使用方法，還可以了解各種電機的特性。同樣，你會掌握其控制和排除故障的方法，將之應用到你的機器人項目中。《Arduino機器人權威指南》從易到難，講解了各種各樣機器人的制作方法，其中包括GPS機器船、草地機器人、格斗機器人及賽格威機器人等。
無論你是只會擺弄Arduino的初學者，還是一個制作小工具的專家，《Arduino機器人權威指南》都會幫助你制作出意想不到的機器人作品。

作者：
John-David Warren：畢業于阿拉巴馬大學伯明翰分校，電子產品愛好者，實踐過許多不同的項目，小到電動釣魚竿，大到遙控割草機。2010 年4月，他的作品登上了 雜志封面。他目前和他美麗的妻子Melissa 住在阿拉巴馬州伯明翰市。
Josh Adams：畢業于阿拉巴馬大學伯明翰分校，是軟件開發人員，在設計優質軟件和項目管理方面，擁有超過10年的專業經驗。Josh 是Isotope Eleven公司的首席設計師，并負責監管架構決策。
Harald Molle：Harald Molle 是一位擁有30年經驗的電腦工程師。他是一個專業的潛水員，為此甚至研究一款GPS控制機器船來勘測湖泊。他的妻子Jacqueline 非常支持他。
譯者： 作者：<br> John-David Warren：畢業于阿拉巴馬大學伯明翰分校，電子產品愛好者，實踐過許多不同的項目，小到電動釣魚竿，大到遙控割草機。2010 年4月，他的作品登上了 雜志封面。他目前和他美麗的妻子Melissa 住在阿拉巴馬州伯明翰市。<br> Josh Adams：畢業于阿拉巴馬大學伯明翰分校，是軟件開發人員，在設計優質軟件和項目管理方面，擁有超過10年的專業經驗。Josh 是Isotope Eleven公司的首席設計師，并負責監管架構決策。<br> Harald Molle：Harald Molle 是一位擁有30年經驗的電腦工程師。他是一個專業的潛水員，為此甚至研究一款GPS控制機器船來勘測湖泊。他的妻子Jacqueline 非常支持他。<br> 譯者：<br> 于欣龍，工學碩士，2013年畢業于哈爾濱工程大學機械設計及理論專業。大學期間獲得國家、省級獎勵及表彰共48項，申請發明專利2項、實用新型與外觀專利6項，還曾榮獲2007中國機器人大賽空中機器人組固定翼15公斤級冠軍、5公斤級亞軍。現任哈爾濱奧松機器人科技有限公司總經理，哈爾濱工程大學創業學院創業導師，中國第一本開源硬件書籍《愛上Arduino》譯者，國內資深創客。<br> 張陽，互動藝術設計師，熱愛科技和藝術，致力于互動科技和雕塑的結合。做過小型四足機器人、檢測人體噴水的互動佛像、用iPhone控制的可折疊輕型滑板車、嘗試以產品標準設計研發的龍爪燈等。<br> 張巖，工程碩士，本科就讀于哈爾濱工程大學英語專業，后被保送本校電子與通信工程專業攻讀碩士研究生。目前在大唐電信從事智能卡研發工作，業余時間關注Linux和Contiki等開源項目，探索物聯網技術在國內的應用模式和發展方向。<br> 陳麗，博士研究生、講師，IEEE及中國計算機學會會員，主要研究方向為無線移動感知網絡及物聯網等。參研國家自然科學基金及省部級科研項目5項，在《計算機學報》、《軟件學報》等國家一級學術刊物及國外EI期刊發表論文6篇

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第1章 基礎
1.1 電學
1.1.1 電模擬
1.1.2 電的基礎知識
1.1.3 電路
1.1.4 電信號測量
1.1.5 萬用表
1.1.6 電壓測量
1.1.7 電流強度測量
1.1.8 電容測量
1.1.9 電阻測量
1.1.10 使用歐姆定律計算電阻功率
1.1.11 示波器
1.1.12 負載
1.1.13 電路連接 第1章 基礎
1.1 電學
1.1.1 電模擬
1.1.2 電的基礎知識
1.1.3 電路
1.1.4 電信號測量
1.1.5 萬用表
1.1.6 電壓測量
1.1.7 電流強度測量
1.1.8 電容測量
1.1.9 電阻測量
1.1.10 使用歐姆定律計算電阻功率
1.1.11 示波器
1.1.12 負載
1.1.13 電路連接
1.2 電子學
1.2.1 半導體
1.2.2 技術手冊
1.2.3 集成電路
1.2.4 通孔元件
1.3 Arduino初級讀本
1.3.1 Arduino變體
1.3.2 Arduino集成開發環境
1.3.3 草稿
1.3.4 信號
1.4 構建電路
1.4.1 電路設計
1.4.2 原理圖
1.4.3 原型
1.5 搭建機器人
1.5.1 硬件
1.5.2 材料
1.5.3 工作區域
1.6 總結
第2章 基于Arduino的機器人
2.1 Arduino接口
2.1.1 繼電器
2.1.2 晶體管
2.1.3 電機控制器的接口
2.2 用戶控制
2.2.1 連線（有線）控制
2.2.2 紅外控制（IR）
2.2.3 無線電控制系統
2.3 傳感器導航
2.3.1 接觸式感知
2.3.2 距離和反射式感知
2.3.3 方向（定位）
2.3.4 非自主傳感器
2.4 總結
第3章 讓機器人動起來
3.1 電機
3.1.1 有刷直流電機（永久磁鐵型）
3.1.2 無刷直流電機
3.1.3 步進電機
3.1.4 齒輪減速電機
3.1.5 伺服舵機
3.1.6 線性制動器
3.1.7 功率計算
3.1.8 驅動
3.1.9 尋找合適的電機
3.2 H橋
3.2.1 產生制動
3.2.2 實現
3.2.3 H橋集成電路
3.2.4 更改PWM頻率
3.2.5 反電動勢
3.2.6 電流檢測
3.2.7 基于H橋的商品（電機控制器）
3.3 電池
3.3.1 鎳鎘電池（NiCad）
3.3.2 鎳氫電池（NiMH）
3.3.3 鋰聚合物電池（LiPo）
3.3.4 鉛酸蓄電池
3.3.5 充電
3.4 材料
3.4.1 木材
3.4.2 金屬
3.4.3 螺栓和螺母
3.4.4 塑料
3.4.5 鏈條和鏈輪齒
3.4.6 車輪
3.5 總結
第4章 萊納斯尋線機器人
4.1 萊納斯的零件清單
4.2 如何使萊納斯工作
4.2.1 軌道
4.3 制作紅外傳感器電路板
4.4 改裝成連續旋轉的伺服舵機
4.4.1 方法1：帶有外部速度控制器的直接直流驅動
4.4.2 方法2：帶有內部電機驅動電路的伺服脈沖驅動
4.5 合適的驅動輪
4.6 制作框架
4.7 制作連接
4.8 電池安裝
4.8.1 安裝電源開關
4.9 加載代碼
4.10 制作軌道
4.11 測試
4.12 附加組件
4.12.1 LED指示燈
4.12.2 噴漆
4.12.3 添加速度調節器（電位器）
4.13 總結
第5章 墻追蹤機器人Wally
5.1 如何讓Wally工作
5.2 Wally的零件清單
5.3 電機控制器
5.3.1 高側開關
5.3.2 低側開關
5.3.3 電路制作
5.4 制作框架
5.5 安裝傳感器
5.6 安裝電池和電源開關
5.6.1 電源開關安裝
5.7 代碼
5.7.1 代碼目標
5.8 總結
第6章 制作PCB板
6.1 PCB基礎
6.2 你需要什么來開始
6.3 電路設計
6.3.1 搜索開源設計
6.3.2 制作你自己的設計
6.3.3 使用Eagle原理圖編輯器工作
6.3.4 使用Eagle電路板編輯器工作
6.4 轉印設計
6.4.1 讓我們制作一塊Arduino克隆板——Jduino
6.4.2 開始轉印
6.5 腐蝕
6.5.1 測量腐蝕液
6.5.2 腐蝕（方法1）
6.5.3 腐蝕（方法2）
6.5.4 清除墨粉
6.6 鉆孔
6.7 焊接
6.7.1 制作Arduino克隆板
6.7.2 制作BJT H-橋
6.8 測試
6.9 總結
第7章 昆蟲機器人
7.1 通過Arduino讀取開關
7.2 如何使昆蟲機器人工作
7.2.1 天線傳感器
7.2.2 碰撞傳感器
7.3 昆蟲機器人的零件清單
7.4 電機
7.4.1 改裝伺服舵機
7.4.2 控制伺服舵機
7.4.3 將脈沖值轉換為角度值
7.4.4 將車輪安裝到伺服舵機
7.5 制作框架
7.5.1 標記有機玻璃
7.5.2 切割有機玻璃
7.5.3 安裝電機
7.5.4 安裝腳輪
7.5.5 安裝Arduino
7.5.6 安裝電池
7.6 制作傳感器
7.6.1 前置天線傳感器
7.6.2 后置碰撞傳感器
7.7 制作連線
7.8 加載代碼
7.8.1 創建一個延遲
7.8.2 變量
7.8.3 代碼
7.9 制作一頂帽子
7.10 總結
第8章 探險者機器人
8.1 如何使探險者機器人工作
8.1.1 R/C控制
8.1.2 強大的電機
8.1.3 電流檢測
8.1.4 啟動視頻
8.1.5 啟動Xbee
8.2 探險者機器人的零件清單
8.3 制作框架
8.3.1 規格
8.3.2 添加電池支架
8.3.3 切割底部框架支架
8.3.4 切割頂部框架支架
8.3.5 切割和彎曲主框架板
8.3.6 添加橫桿和安裝腳輪
8.3.7 有機玻璃甲板（任選）
8.4 制作電機控制器
8.4.1 電流檢測和限流
8.4.2 H橋設計
8.5 設置Arduino
8.5.1 連接H橋
8.6 設置Xbee
8.6.1 測試Xbee
8.7 添加攝像頭
8.7.1 二自由度云臺
8.7.2 制作第一個支架
8.7.3 制作第二個支架
8.8 加載代碼
8.9 總結
第9章 機器船
9.1 開場白
9.2 機器船的零件清單
9.2.1 聚苯乙烯泡沫塑料
9.2.2 環氧樹脂
9.2.3 手套
9.2.4 玻璃纖維布
9.2.5 膠水
9.2.6 泡沫塑料切割機和美工刀
9.2.7 雜項
9.3 機器船設計
9.4 組裝機器船
9.4.1 模板
9.4.2 將模板膠合到EPS/ XPS板上
9.4.3 切出分段
9.4.4 把分段膠合在一起
9.4.5 插入泡沫錨
9.4.6 涂層
9.4.7 涂抹成品
9.4.8 鰭
9.4.9 上色
9.4.10 甲板
9.4.11 完成組裝
9.5 推進裝置
9.5.1 底板
9.5.2 樞軸
9.5.3 管子
9.5.4 舵角
9.5.5 電機
9.5.6 舵機
9.5.7 推桿
9.6 電子設備
9.6.1 系統的核心——ArduPilot PCB
9.6.2 GPS模塊
9.6.3 電子調速器（ESC）
9.6.4 電機
9.6.5 舵機
9.6.6 電池組
9.6.7 安裝電子設備
9.7 軟件和任務規劃
9.7.1 GPS接收器
9.7.2 軟件
9.7.3 安裝軟件
9.7.4 任務規劃
9.8 全部放在一起
9.8.1 集成系統
9.8.2 船，歡呼吧！
9.9 故障排除
9.9.1 電機/螺旋槳的推力不夠
9.9.2 電機不啟動
9.10 總結
第10章 草地機器人400
10.1 如何使草地機器人400工作
10.1.1 割草機甲板
10.1.2 大容量電池
10.1.3 鋼框架
10.1.4 卸料斗
10.1.5 充氣輪胎
10.1.6 前燈
10.1.7 失效保護
10.2 工具和零件列表
10.2.1 割草機
10.2.2 零件清單
10.3 輪子
10.3.1 前腳輪
10.3.2 后驅動輪
10.3.3 安裝鏈輪
10.4 框架
10.5 傳動系統
10.5.1 安裝電機支架
10.5.2 安裝鏈條
10.6 電機控制器
10.6.1 選購一個電機控制器
10.6.2 散熱風扇
10.6.3 電機控制器反饋
10.7 Arduino
10.7.1 固定好連接以防行駛顛簸
10.8 失效保護
10.8.1 無線電遙控撥動開關
10.8.2 功率繼電器
10.8.3 避免無線電遙控本身的失效保護
10.9 連接電路
10.10 代碼
10.11 美化和添加附件
10.11.1 噴漆
10.11.2 前燈
10.11.3 卸料斗
10.11.4 割草機安全開關
10.12 總結
第11章 賽格威機器人
11.1 如何使賽格威機器人工作
11.1.1 慣性測量單元
11.1.2 轉向和增益
11.1.3 嚙合器
11.2 賽格威機器人的零件清單
11.3 選擇合適的傳感器
11.3.1 3.3V電源
11.3.2 加速度計
11.3.3 陀螺儀
11.3.4 陀螺儀和加速度計的總結
11.3.5 角度濾波
11.4 制作慣性測量單元適配板
11.5 選擇電機
11.5.1 卸掉電力制動器
11.5.2 電機安裝位置
11.6 選擇電機控制器
11.6.1 SoftwareSerial庫
11.6.2 Sabertooth控制器的簡化串口
11.7 電池
11.7.1 密封鉛酸蓄電池
11.7.2 充電
11.7.3 12V供電
11.8 框架
11.8.1 框架設計
11.8.2 制作框架
11.9 輸入裝置
11.9.1 轉向
11.9.2 增益
11.9.3 嚙合器
11.9.4 水平啟動
11.9.5 安裝輸入裝置到框架上
11.10 安裝電子設備
11.10.1 焊接輸入裝置
11.10.2 連接線路
11.11 分析代碼
11.11.1 sample_accel()函數
11.11.2 sample_gyro()函數
11.11.3 檢查角度讀數
11.11.4 calculate_angle() 函數
11.11.5 read_pots()函數
11.11.6 auto_level()函數
11.11.7 update_motor_speed() 函數
11.11.8 time_stamp()函數
11.11.9 serial_print_stuff()函數
11.11.10 完整代碼
11.12 測試
11.13 總結
11.14 參考資料
第12章 格斗機器人
12.1 機器人格斗的誕生
12.1.1 格斗機器人的規章制度
12.1.2 沒有價格限制
12.2 格斗機器人零件清單
12.3 輸入控制
12.3.1 Fly Sky CT-6：32美元、5通道、2.4GHz無線控制器備選方案
12.4 電子設備
12.4.1 Arduino
12.4.2 電機控制器
12.5 框架
12.5.1 是買，還是做
12.5.2 改裝輪子
12.5.3 制作框架
12.6 傳動系統
12.6.1 齒輪傳動裝置
12.6.2 鏈條張力調整螺母
12.7 電池
12.8 安裝電子設備
12.8.1 保護好你的大腦
12.8.2 連接線路
12.9 代碼
12.10 盔甲
12.11 武器
12.12 附加信息
12.13 總結
第13章 其他控制方式
13.1 用Processing來解碼信號
13.2 其他控制方式所用零件清單
13.3 選擇輸入設備
13.4 Processing必備文件
13.5 遵照協議
13.6 檢查Processing的代碼
13.6.1 代碼解析
13.6.2 測試Processing
13.7 檢查Arduino的代碼
13.8 總結

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Arduino的誕生可謂開源硬件發展史上的一個新的里程碑，本人見證著其在中國蓬勃發展的整個過程。尤其近幾年，隨著Arduino軟硬件功能的不斷提高，周邊配套模塊的不斷完善，其應用日趨成熟，應用領域也日趨擴大，從環境監測、智能家居再到3D打印等多個領域都能看到它的身影，特別是在機器人和自動化領域，因為它的存在而生輝增色不少。Arduino因其程序語法簡單易懂、開發資料豐富，受到眾多創客的追捧，從小就喜歡動手DIY的我也不例外。<br> 正當本人忙于本書最后校稿之時，谷歌已完成對“大狗”（BigDog）機器人制造商Boston Dynamics公司的收購。它是谷歌近半年來收購的第八家機器人公司。這則爆炸性新聞，讓“我和我的小伙伴們都驚呆了”，谷歌的這些舉動足以說明未來機器人行業發展的巨大潛力。縱覽國內現有解讀Arduino和機器人制作的相關書籍，本人發現大多是圍繞單一內容展開編寫的，將兩者結合，系統全面講解Arduino在機器人上應用的書籍并不多。本人有幸先于廣大讀者讀到本書英文版《Arduino Robotics》，通過閱讀發現，本書在內容編排上由淺入深、循序漸進，力求通俗易懂，是一本由“理論入，實踐出”的實用型工具書，為此本人決定聯合國內幾位資深機器人愛好者將其翻譯出來，早日跟大家分享，共同學習。<br> 內容編排<br> 全書共分13個章節，各章節內容明確，重點突出，確保讀者快速理解而又不浪費時間。如果你是一個完全沒有電子基礎卻又對機器人制作感興趣的初學者，可以從頭開始章章通讀，前兩章從介紹理論基礎知識、常用工具、電子元件和傳感器入手，內容簡單，容易理解；第3章主要介紹機器人常用的不同種類電機和驅動電路，讓讀者為后面制作機器人做準備。如果你對機器人制作和Arduino編程有一定基礎，相信本書的各種機器人制作項目也會讓你大開眼界，從第4章到13章作者通過親自動手制作機器人項目的方式教授讀者如何選擇電子器件，焊接電路，制作PCB，以及根據功能需要編寫程序，到實際調試和后續改進等過程，整個過程圖文并茂，剖析準確到位，程序注釋句句清晰、簡明。其中第6章內容告訴讀者如何使用目前國外最流行的PCB繪制軟件eagle設計并制作電路板也是本書特色項目之一，填補了這款軟件的國內教學空白。全書中的例子代碼可通過作者創建的網站下載獲取，關于Arduino其他硬件方面的創作，你也可以登錄Rebecca的博客<a href="http://blog.sina.com.crduino">http://blog.sina.com.crduino</a>查找學習。<br> 因本書涉及內容多、專業性強，故邀請不同譯者分章翻譯，最終統稿編排，因此書中難免會出現疏漏與錯誤。如果讀者在閱讀過程中發現任何問題，希望找到譯者共同探討，那么可以加入Arduino Robotics主題QQ群：334268182。在這個群里你會獲得更多關于Arduino和機器人方面問題的解答。<br> 致謝<br> 首先要感謝作者為廣大Arduino和機器人愛好者做出的巨大貢獻。其次，本人因為Arduino有幸結識其他譯者，在此特別感謝我的摯友張陽、張巖和陳麗，沒有你們的辛勤付出，本書不可能順利完成。當然，還要感謝本書編輯，因為你們對本書譯稿的多次審閱和提出寶貴建議才促使本書更加完善并得以早日出版。另外，奧松機器人王非凡、朱新龍、馬麗娜也為本書的校對和出版做了大量工作，在此對他們表示由衷感謝。<br> 古人云：“授人以魚，不如授之以漁”，本書不僅能夠帶著你一步一步去制作各種功能的機器人，還能教會你使用更多制作方法和小妙招。要想做一位名副其實的創客，《Arduino機器人權威指南》是你的最佳選擇，動手就從這里開始吧！<br> <br> 于欣龍<br> 奧松機器人創始人、資深創客