Contents 目 录

译者序

前言

致谢

第1章 究竟什么是机器人 1

1.1 定义机器人的7个标准 1

1.1.1标准1：感知环境 2

1.1.2标准2：可编程的动作和行为 2

1.1.3标准3：改变环境、与环境交互或作用于环境 2

1.1.4 标准4：具备电源 2

1.1.5标准5：适用于表示指令和数据的语言 3

1.1.6标准6：无需外部干预的自主性 3

1.1.7标准7：一个没有生命的机器 4

1.1.8 机器人分类 4

1.1.9 传感器 6

1.1.10 执行器 7

1.1.11 末端作用器 8

1.1.12 控制器 8

1.1.13 机器人所在的场景 12

1.2 给机器人指令 14

1.2.1每个机器人都有一种语言 14

1.2.2 迁就机器人的语言 16

1.2.3在可视化编程环境中表示机器人场景 18

1.2.4 Midamba的困境 18

1.3 下文预告 20

第2章 机器人词汇 21

2.1 为什么需要更多努力 22

2.2 确定动作 25

2.3 自主机器人的ROLL模型 26

2.3.1 机器人的能力 27

2.3.2场景和态势中的机器人角色 28

2.4 下文预告 30

第3章 机器人场景图形规划 31

3.1 建立场景地图 31

3.1.1 创建平面图 32

3.1.2 机器人的世界 34

3.1.3 RSVP READ设置 36

3.2 伪代码和绘制RSVP流程图 38

3.2.1 控制流程和控制结构 39

3.2.2 子程序 43

3.3 目标和机器人状态图 46

3.4 下文预告 50

第4章 检验机器人的实际能力 51

4.1 微控制器的实际检验 53

4.2 传感器的实际检验 56

4.3 执行器和末端作用器的检验 60

4.4 REQUIRE机器人效能 62

4.5 下文预告 64

第5章 详解传感器 65

5.1 传感器感知 66

5.1.1 模拟和数字传感器 68

5.1.2 读取模拟和数字信号 69

5.1.3 传感器输出 71

5.1.4 读数存储 72

5.1.5 有源和无源传感器 72

5.1.6 传感器与微控制器的连接 74

5.1.7 传感器属性 77

5.1.8 范围和分辨率 78

5.1.9 精度和度 78

5.1.10 线性度 79

5.1.11 传感器校准 80

5.1.12 传感器相关问题 81

5.1.13 终端用户校准过程 81

5.1.14 校准方法 82

5.2 下文预告 83

第6章 通过编程控制机器人的传感器 84

6.1 使用颜色传感器 84

6.1.1 颜色传感器模式 86

6.1.2 探测距离 87

6.1.3 机器人环境的照明 87

6.1.4 校准颜色传感器 88

6.1.5 编程颜色传感器 89

6.2用于检测和跟踪颜色目标的数码相机 92

6.3 利用RS Media跟踪颜色目标 92

6.4使用Pixy Vision传感器跟踪颜色目标 95

6.4.1 训练Pixy以检测目标 96

6.4.2 编程Pixy 98

6.4.3 详解属性 101

6.5 超声波传感器 101

6.5.1超声波传感器的局限性和性 102

6.5.2 超声波传感器的模式 106

6.5.3 采样读数 106

6.5.4 传感器读数的数据类型 107

6.5.5 校准超声波传感器 107

6.5.6 编程超声波传感器 108

6.6 罗盘传感器计算机器人的航向 117

6.7 下文预告 121

第7章 电动机和伺服机构编程 122

7.1 执行器是输出转换器 122

7.1.1 电动机特性 123

7.1.2 电压 123

7.1.3 电流 123

7.1.4 转速 123

7.1.5 扭矩 123

7.1.6 电阻 123

7.2 不同类型的直流电动机 124

7.2.1 直流电动机 124

7.2.2 转速和扭矩 126

7.2.3 齿轮电动机 127

7.3电动机配置：直接和间接动力传动系统 134

7.4 室内和室外机器人的地形挑战 134

7.4.1 应对地形挑战 135

7.4.2机器人手臂和末端作用器的扭矩挑战 138

7.4.3 计算扭矩和转速需求 138

7.4.4 电动机和REQUIRE 139

7.5 通过编程使机器人移动 140

7.5.1一个电动机，还是两个、三个、更多个电动机 140

7.5.2 执行动作 140

7.5.3 编程动作 141

7.5.4通过编程使电动机移动到指定位置 145

7.5.5使用Arduino实现电动机编程 151

7.6 机器人手臂和末端作用器 154

7.6.1 不同类型的机器人手臂 154

7.6.2 机器人手臂的扭矩 155

7.6.3 不同类型的末端作用器 157

7.6.4 为机器人的手臂进行编程 159

7.6.5 计算运动学 163

7.7 下文预告 166

第8章 开始自主：构建机器人所对应的软件机器人 167

8.1 初探软件机器人 169

8.1.1 部件部分 171

8.1.2 动作部分 171

8.1.3 任务部分 171

8.1.4 场景(态势)部分 171

8.2机器人的ROLL模型和软件机器人框架 172

8.2.1BURT把软件机器人框架转换为类 173

8.2.2及时次实现自主机器人程序设计 184

8.3 下文预告 185

第9章 机器人SPACES 186

9.1 机器人需要自身的SPACES 187

9.1.1 扩展的机器人场景 187

9.1.2 REQUIRE检查表 188

9.1.3前提或后置条件不满足时会发生的情况 190

9.1.4前提或后置条件不满足时的行动选择 191

9.2 详解机器人初始化后置条件 192

9.2.1启动前提条件和后置条件 194

9.2.2编码前提条件和后置条件 195

9.2.3 前提和后置条件的出处 200

9.3 SPACES检查和RSVP状态图 204

9.4 下文预告 206

第10章 自主机器人需要STORIES 207

10.1 不只是动作 208

10.1.1 Birthday Robot Take 2 208

10.1.2 机器人STORIES