机器人创意设计与制作全攻略

绪论 什么是机器人

0.1 综述 / 002

0.2 认识机器和机器人 / 002

0.3 机器人的发展历史 / 003

0.3.1 早期机器人的发展史 / 003

0.3.2 近代机器人的发展史 / 005

0.4 未来机器人的展望 / 010

0.5 形形色色的机器人 / 010

0.5.1 工业机器人 / 011

0.5.2 服务机器人 / 012

0.5.3 医疗机器人 / 014

0.5.4 军用机器人 / 015

0.6 机器人程序 / 016

0.6.1 低级语言阶段 / 017

0.6.2 高级语言阶段 / 017

0.7 如何动手做一个机器人 / 018



第1章 机器人系统的组成部分

1.1 综述 / 021

1.2 机器人系统 / 021

1.3 动力来源——供电系统 / 024

1.3.1 直流电源 / 025

1.3.2 交流电源 / 025

1.3.3 储存电的仓库——电池 / 026

1.4 机器人的大脑——控制系统 / 027

1.5 机器人如何观察世界——传感系统 / 030

1.5.1 信号与电信号 / 030

1.5.2 各式各样的传感器 / 031

1.6 是时候该执行任务了——执行机构 / 032

1.7 动力能源的水龙头——驱动器 / 033



第2章 机器人的外部结构

2.1 综述 / 035

2.2 认识零件 / 035

2.2.1 梁零件 / 035

2.2.2 板零件 / 037

2.2.3 杆零件 / 037

2.2.4 片零件和条零件 / 037

2.2.5 连接柱 / 038

2.2.6 角度连接件 / 038

2.2.7 方梁连接件 / 038

2.2.8 L形连接件 / 039

2.2.9 关节轴承 / 039

2.2.10 螺钉、螺栓和螺母 / 039

2.2.11 自攻螺钉 / 040

2.2.12 自锁螺母 / 040

2.2.13 顶丝 / 041

2.2.14 销 / 041

2.2.15 直齿轮 / 041

2.2.16 斜齿轮 / 042

2.2.17 锥齿轮 / 042

2.2.18 冠齿轮 / 042

2.2.19 滑轮 / 043

2.2.20 履带轮和履带 / 043

2.2.21 齿条 / 044

2.2.22 凸轮 / 044

2.2.23 蜗轮和蜗杆 / 045

2.2.24 棘轮和棘爪 / 045

2.2.25 轴 / 046

2.2.26 轴承 / 046

2.2.27 轴套 / 046

2.2.28 联轴器 / 046

2.2.29 丝杠 / 047

2.2.30 法兰盘 / 047

2.2.31 轮毂 / 047

2.2.32 电机支架 / 047

2.2.33 舵机支架和舵机臂 / 048

2.2.34 金属零件和EV3零件结合 / 048

2.3 机械结构 / 049

2.3.1 连杆机构 / 049

2.3.2 平面铰链四杆机构 / 050

2.3.3 曲柄滑块机构 / 052

2.3.4 齿轮机构 / 053

2.3.5 齿轮齿条机构 / 054

2.3.6 蜗轮蜗杆机构 / 055

2.3.7 凸轮机构 / 055

2.3.8 棘轮机构 / 056

2.3.9 带传动机构 / 057

2.3.10 链传动机构 / 058

2.3.11 螺旋机构 / 058

2.3.12 弹簧机构 / 059

2.3.13 阻尼机构 / 060

2.3.14 机构的串联 / 060

2.3.15 机构的并联 / 061

2.4 电路基础 / 061

2.4.1 电压 / 062

2.4.2 电流（电流强度） / 063

2.4.3 直流电和交流电 / 063

2.4.4 电阻 / 063

2.4.5 串联与并联 / 064

2.4.6 短路 / 064

2.4.7 断路 / 064

2.4.8 导体、绝缘体、超导体 / 065

2.4.9 半导体 / 065

2.4.10 负载 / 065

2.4.11 单片机 / 066

2.4.12 芯片 / 066

2.4.13 引脚 / 066

2.4.14 印制电路板PCB / 067

2.4.15 丝印 / 068

2.4.16 脉冲 / 068

2.4.17 封装 / 068

2.5 传感器 / 070

2.5.1 红外巡线传感器 / 071

2.5.2 超声波传感器 / 072

2.5.3 光敏传感器 / 073

2.5.4 声音传感器 / 074

2.5.5 碰撞开关和按键 / 074

2.5.6 火焰传感器 / 075

2.5.7 人体红外传感器 / 075

2.5.8 温湿度传感器 / 077

2.5.9 气体检测传感器 / 078

2.5.10 触摸传感器 / 078

2.5.11 倾斜传感器 / 079

2.5.12 磁性传感器 / 079

2.5.13 土壤湿度传感器和水蒸气传感器 / 079

2.5.14 压力传感器 / 080

2.5.15 颜色传感器 / 080

2.5.16 电子罗盘 / 081

2.5.17 陀螺仪 / 082

2.6 认识电子元器件 / 084

2.6.1 发光二极管 / 084

2.6.2 二极管 / 085

2.6.3 电阻 / 086

2.6.4 电容 / 087

2.6.5 电感 / 088

2.6.6 三极管 / 088

2.6.7 场效应管 / 089

2.6.8 三端稳压器 / 090

2.6.9 晶振 / 090

2.6.10 电位器 / 091

2.6.11 熔断器 / 091

2.6.12 电磁继电器 / 091

2.6.13 扬声器 / 092

2.6.14 蜂鸣器 / 092

2.6.15 数码管 / 093

2.6.16 全彩LED / 094

2.6.17 液晶显示屏（LCD） / 094

2.6.18 点阵屏 / 096

2.6.19 开关 / 097

2.6.20 自锁开关 / 097

2.6.21 拨码开关 / 098

2.6.22 面包板 / 098

2.6.23 洞洞板 / 099

2.6.24 排针 / 100

2.6.25 杜邦线 / 100

2.6.26 IC插座 / 100

2.6.27 跳线帽 / 100

2.6.28 鳄鱼夹 / 101

2.6.29 电池盒和电池座 / 101

2.6.30 USB接口 / 101

2.7 简单的电路 / 102

2.7.1 LED控制电路 / 102

2.7.2 全彩LED电路 / 103

2.7.3 7805直流降压电路 / 103

2.7.4 电阻分压电路 / 104

2.7.5 光控灯 / 105

2.7.6 循迹模块 / 106

2.7.7 惠斯通电桥 / 108

2.7.8 三极管放大电路 / 108

2.7.9 场效应管放大电路 / 110

2.7.10 单片机*小系统 / 111

2.7.11 USB转串口电路 / 113

2.7.12 L298N驱动电路 / 114

2.7.13 H桥 / 116

2.8 执行装置 / 117

2.8.1 直流电动机和减速电动机 / 117

2.8.2 舵机 / 118

2.8.3 步进电动机 / 119

2.8.4 伺服电动机 / 121

2.8.5 空心杯电动机和螺旋桨 / 122

2.8.6 无刷电动机和电调 / 122

2.8.7 振动电动机 / 123

2.8.8 电磁铁 / 123

2.8.9 其他装置 / 123

2.8.10 手爪 / 125

2.8.11 机械臂 / 125

2.8.12 履带 / 126

2.8.13 悬挂装置 / 126

2.8.14 万向轮和常见的轮式底盘 / 127

2.8.15 麦克纳姆轮 / 130

2.8.16 多足机器人 / 132

2.8.17 双足机器人 / 133



第3章 机器人的内部程序

3.1 综述 / 135

3.2 认识程序的框架 / 136

3.3 认识编译环境／编译器 / 137

3.4 基本元素 / 139

3.4.1 关键字 / 140

3.4.2 标识符 / 141

3.4.3 标识符的命名规范 / 142

3.4.4 空白符 / 142

3.5 数据类型 / 143

3.5.1 整数类型 / 143

3.5.2 浮点类型 / 145

3.5.3 void类型 / 145

3.6 变量 / 145

3.7 常量 / 147

3.8 运算符 / 148

3.8.1 算术运算符 / 148

3.8.2 关系运算符 / 151

3.8.3 逻辑运算符 / 153

3.8.4 位运算符 / 154

3.8.5 赋值运算符 / 157

3.9 判断 / 161

3.10 循环 / 163

3.10.1 循环类型 / 163

3.10.2 循环控制语句 / 173

3.10.3 无限循环 / 178

3.11 函数 / 179

3.11.1 定义函数 / 181

3.11.2 函数声明 / 182

3.11.3 调用函数 / 182

3.11.4 函数参数 / 184

3.12 数组 / 188

3.12.1 声明数组 / 188

3.12.2 初始化数组 / 188

3.12.3 访问数组元素 / 189

3.12.4 多维数组 / 190

3.12.5 传递数组给函数 / 192

3.13 字符串 / 195

3.14 输入和输出 / 198

3.14.1 标准文件 / 198

3.14.2 getchar和putchar函数 / 200

3.14.3 gets和puts函数 / 201

3.14.4 scanf和printf函数 / 202

3.15 进制 / 203

3.15.1 二进制 / 203

3.15.2 十六进制 / 204

3.15.3 进制间的转换 / 204

3.16 一些经典编程基础实例 / 205



第4章 工具的使用

4.1 综述 / 234

4.2 手动工具 / 234

4.2.1 旋具 / 234

4.2.2 扳手 / 235

4.2.3 钳子 / 237

4.2.4 剥线钳 / 238

4.2.5 网线钳 / 239

4.2.6 台钳 / 240

4.2.7 锤子 / 240

4.2.8 锯 / 241

4.2.9 剪刀 / 241

4.2.10 美工刀 / 242

4.2.11 游标卡尺 / 242

4.3 粘接工具 / 243

4.3.1 热熔胶枪和胶棒 / 243

4.3.2 螺纹胶 / 243

4.3.3 导热硅胶 / 244

4.3.4 双面泡沫胶 / 244

4.3.5 502胶水 / 245

4.3.6 尼龙扎带 / 245

4.4 电动工具 / 246

4.4.1 电钻 / 246

4.4.2 电动旋具 / 246

4.4.3 微型磨机 / 246

4.5 电路工具 / 247

4.5.1 万用表 / 247

4.5.2 电烙铁、焊台与焊锡 / 248

4.5.3 热风枪 / 250

4.5.4 吸锡器、吸锡线 / 250

4.5.5 助焊剂——松香 / 251

4.5.6 热缩管 / 251

4.5.7 镊子 / 251

4.5.8 电线 / 251

4.5.9 电工胶带 / 252

4.6 来认识些更强大的工具吧 / 252

4.6.1 3D打印机 / 252

4.6.2 微型机床 / 253



第5章 机器人制作案例

5.1 综述 / 259

5.2 木工小车 / 259

5.2.1 准备工作 / 260

5.2.2 理解设计图纸 / 261

5.2.3 切割外轮廓 / 264

5.2.4 切割内轮廓 / 265

5.2.5 木棒的加工 / 266

5.2.6 铣零件 / 268

5.2.7 磨床打磨零件 / 269

5.2.8 底盘组装 / 270

5.2.9 车体组装 / 273

5.2.10 总结 / 274

5.3 EV3-金属机械臂 / 274

5.3.1 准备工作 / 275

5.3.2 了解机械臂 / 276

5.3.3 搭建云台 / 276

5.3.4 固定EV3控制器 / 278

5.3.5 组装机械臂 / 279

5.3.6 手爪组装 / 281

5.3.7 手爪的固定与优化 / 284

5.3.8 控制电路与接线 / 286

5.3.9 程序的编写 / 289

5.3.10 总结 / 292

5.4 三轮全向移动底盘 / 292

5.4.1 准备工作 / 293

5.4.2 三轮全向移动底盘概述 / 293

5.4.3 三轮全向移动底盘搭建 / 294