第1篇　基礎知識

第1章　緒論　3
1.1　機器人的產生與發展　3
1.1.1　古代機器人技術的萌芽　4
1.1.2　近代機器人技術的發展　5
1.1.3　現代機器人技術的發展　5
1.2　機器人的定義　6
1.3　機器人系統的組成　6
1.3.1　控制部分　7
1.3.2　感知部分　8
1.3.3　執行部分　8
1.4　典型機器人　9
1.4.1　工業機器人　9
1.4.2　智能汽車　11
1.4.3　仿人機器人　12
1.4.4　仿生機器人　13
1.4.5　軍事機器人　14
1.4.6　空間探測器　15
1.4.7　深海探測器　18
1.5　機器人組織及競賽　20
1.5.1　RoboCup　20
1.5.2　FIRA組織及其競賽　22
1.5.3　亞太大學生機器人大賽　23
1.5.4　飛思卡爾杯智能車競賽　24
第2章　CDS5516數字舵機調試與參數設置　26
2.1　舵機的基礎知識　26
2.1.1　舵機及其工作原理　26
2.1.2　舵機的主要參數　28
2.1.3　數字舵機　28
2.1.4　博創CDS5516數字舵機　29
2.2　利用舵機專用測試軟件測試舵機及進行參數設置　29
2.2.1　UP-Debugger多功能調試器的驅動安裝　30
2.2.2　UP-Debugger多功能調試器的連接　32
2.2.3　利用Robot Servo Terminal檢測舵機及ID修改　33
2.2.4　舵機的完整測試過程　38
第3章　圖形化軟件的使用　39
3.1　LUBY控制器簡介　39
3.1.1　LUBY控制器的特點　39
3.1.2　LUBY控制器接口　40
3.2　工程新建、保存、打開與關閉　41
3.2.1　新建工程　42
3.2.2　保存、打開與關閉工程　42
3.3　圖形化編程界面說明　43
3.4　本節所使用控件的說明　44
3.5　圖形化編程　45
3.6　程序編譯與下載　46
3.7　利用代碼窗口進行程序編輯　46
3.8　利用MDK-ARM進行程序編輯　47
第2篇　避障機器人

第4章　避障機器人項目說明　53
4.1　項目來源　53
4.2　項目要求　54
4.3　項目分析與任務分解　54
4.3.1　項目流程與功能分析　55
4.3.2　技術提取與任務分解　55
第5章　輪式機器人直線運動控制　57
5.1　基礎知識　57
5.1.1　電源　57
5.1.2　微型直流電機　58
5.2　四輪驅動機器人的搭建　58
5.3　Mservo舵機控件的使用　62
5.4　圖形化程序設計　63
5.4.1　程序編寫前的準備　64
5.4.2　圖形化程序的編寫　64
5.5　C語言程序設計　65
5.6　運行及調試　67
第6章　輪式機器人運動軌跡控制　70
6.1　軌跡運動的原理及計算　70
6.1.1　直線運動　71
6.1.2　曲線運動　72
6.1.3　左右轉向與原地轉向　73
6.2　四輪驅動機器人的搭建　73
6.3　Var變量定義控件的使用　74
6.4　圖形化程序設計　75
6.5　C語言程序設計　76
6.6　運行及調試　78
第7章　簡易掃描跟蹤平臺　79
7.1　光電傳感器　79
7.2　光電傳感器的使用　80
7.2.1　光電傳感器的感應距離與連接　80
7.2.2　光電傳感器的調試　81
7.3　簡易掃描跟蹤平臺的搭建　81
7.4　關系與邏輯運算符及其表達式　83
7.5　控件的使用　84
7.5.1　IOinput數字輸入控件的使用　84
7.5.2　IF選擇控件組的使用　85
7.5.3　While循環控件組的使用　86
7.6　圖形化程序設計　87
7.6.1　IF選擇控件的簡單應用　87
7.6.2　本章圖形化程序的設計　88
7.7　C語言程序設計　90
第8章　避障機器人的設計與制作　92
8.1　示例項目說明　92
8.2　避障機器人的搭建　92
8.3　避障原理　92
8.4　圖形化程序設計　95
8.5　C語言程序設計　98
第3篇　除障機器人

第9章　除障機器人項目說明　103
9.1　項目來源　103
9.2　項目要求　104
9.3　項目分析與任務分解　104
9.3.1　項目流程與功能分析　105
9.3.2　技術提取與任務分解　105
第10章　多關節機械手的運動控制　107
10.1　工業機器人常用坐標系　107
10.2　多關節機械手的搭建　108
10.3　運行流程及目標點點數據獲取　110
10.4　機械手目標點位置的獲取　111
10.5　多關節機械手的圖形化程序設計　111
10.6　C語言程序設計　112
第11章　基于紅外測距的跟隨小車　114
11.1　紅外測距傳感器測距原理　114
11.2　模擬傳感器與AnoInput模擬輸入控件的使用　115
11.2.1　模擬傳感器的采集與量化　115
11.2.2　模擬傳感器的連接與控件設置　116
11.3　簡易掃描跟蹤平臺的搭建　116
11.4　圖形化程序設計　117
11.5　C語言程序設計　118
第12章　簡易雷達掃描平臺　120
12.1　簡單雷達掃描機構的搭建　120
12.2　控件的使用　121
12.2.1　舵機控件的使用（舵機模式）　121
12.2.2　Calculate運算控件的使用　121
12.3　圖形化程序設計　123
12.4　C語言程序設計　126
第13章　搬運機器人的設計與制作　129
13.1　搬運機器人的搭建　129
13.2　搬運機器人的工作流程　132
13.3　圖形化程序設計　133
13.4　C語言程序設計　135
13.5　運行流程圖示　136
第14章　除障機器人的設計與制作　139
14.1　示例項目說明　139
14.2　避障機器人的搭建　139
14.3　除障原理與處理流程　141
14.4　圖形化程序設計　142
14.5　C語言程序設計　144
14.6　運行流程圖示　146
第4篇　全向運動機器人

第15章　基于視覺跟隨的機器人項目說明　151
15.1　項目來源　151
15.2　項目要求　152
15.3　項目分析與任務分解　153
15.3.1　項目流程分析　153
15.3.2　項目系統結構　153
15.3.3　項目實現所需的主要技術　154
15.3.4　任務分解　154
第16章　三輪全向運動平臺搭建及方向控制　156
16.1　全向運動及其機構簡介　156
16.2　三輪全向運動控制原理　158
16.2.1　平移時的輪速分析　160
16.2.2　自轉時的輪速分析　161
16.3　全向運動平臺搭建　161
16.4　圖形化程序設計　162
16.5　C語言程序設計　163
第17章　四輪全向運動平臺軌跡控制　165
17.1　四輪全向運動方向控制原理　165
17.1.1　平移時的輪速分析　166
17.1.2　自轉時的輪速分析　167
17.2　四輪全向運動平臺搭建　168
17.3　圖形化程序設計　169
17.4　C語言程序設計　169
第18章　Woody的視覺識別使用　171
18.1　計算機視覺基礎　171
18.1.1　數字圖像　172
18.1.2　數字圖像的分類　172
18.1.3　顏色空間　173
18.1.4　閾值分割　174
18.2　Woody的硬件連接與啟動　175
18.3　Woody控制器的網絡設置　176
18.3.1　利用WoodySettings軟件進行網絡設置　176
18.3.2　手動進行網絡設置　177
18.4　圖像捕捉設置　178
18.5　圖像捕捉與顏色識別測試　180
18.6　顏色閾值設置原則　182
第19章　基于視覺的目標跟隨平臺　183
19.1　基于視覺的目標跟隨平臺搭建　183
19.2　視覺相關控件的使用　184
19.2.1　Wsettings設置控件　184
19.2.2　Wimage圖像捕捉控件　184
19.3　圖形化程序設計　185
19.3.1　控制原理　185
19.3.2　圖形化程序　187
19.4　C語言程序設計　189
第20章　簡易視覺云臺及在目標定位中的應用　192
20.1　視覺云臺簡介　192
20.2　基于視覺的目標定位原理　194
20.3　簡易二自由度視覺云臺的搭建　195
20.4　控制原理　195
20.5　圖形化程序設計　196
20.6　C語言程序設計　198
第21章　全向運動機器人的設計與制作　201
21.1　示例項目說明　201
21.2　全向運動機器人的搭建　201
21.3　控制原理　202
21.3.1　控制原理全向機器人運行流程　202
21.3.2　輪速計算（C語言）　202
21.3.3　輪速計算（圖形化）　204
21.4　圖形化程序設計　204
21.5　C語言程序設計　207
第5篇　綜合項目

第22章　四足爬行機器人　213
22.1　四足爬行機器人的搭建　213
22.2　控制原理　214
22.3　圖形化程序設計　215
22.4　運行效果　216
第23章　雙足步行機器人　217
23.1　雙足機器人的搭建　218
23.2　控制流程　219
23.3　圖形化程序設計　220
23.4　運行效果　220
第24章　循跡機器人　223
24.1　灰度傳感器簡介　223
24.2　尋跡模塊　224
24.3　機器人跟隨原理　225
24.4　路徑跟隨機器人的搭建　227
24.5　圖形化程序設計　228
第25章　語音控制機器人　231
25.1　語音控制機器人的搭建　231
25.2　控制流程　232
25.3　Woody設置　233
25.3.1　語音識別　233
25.3.2　語音播放　236
25.4　圖形化程序設計　237
第26章　出入控制系統　240
26.1　機器人及門控的搭建　240
26.2　控制流程　242
26.3　條碼或二維碼識別測試　242
26.4　圖形化程序設計　243
26.5　運行效果　244
第6篇　基于創意之星平臺的實現

第27章　控制器與NorthStar圖形化軟件　249
27.1　MultiFLEX 2-AVR控制器　249
27.1.1　功能概述　250
27.1.2　外部接口及電氣規范　250
27.1.3　電池和直流電源　251
27.2　NorthStar工程建立及修改　252
27.2.1　工程的建立　252
27.2.2　工程的修改　254
27.3　NorthStar控件使用說明　254
27.3.1　控件的連接與斷開　254
27.3.2　主要控件的設置　255
27.3.3　程序編譯和下載　257
27.4　舵機與傳感器的調試　257
27.4.1　利用菜單選項對舵機進行測試　257
27.4.2　利用舵機控件對舵機進行測試　258
27.4.3　利用菜單選項對傳感器進行測試　259
27.4.4　利用控件對傳感器進行測試　260
27.5　關于直接C語言開發　260
第28章　避障機器人的實現　261
28.1　輪式小車直行運動控制　261
28.2　輪式機器人運動軌跡控制　262
28.3　簡易掃描跟蹤平臺　264
28.4　避障機器人　265
第29章　除障機器人的實現　267
29.1　多關節機械手運動控制　267
29.2　基于紅外測距的跟隨小車　268
29.3　簡易雷達掃描平臺　269
29.4　搬運機器人　271
29.5　除障機器人　272
第30章　其他類型機器人的實現　275
30.1　三輪全向運動平臺軌跡控制　275
30.2　四輪全向運動平臺軌跡控制　275
30.3　四足爬行機器人　276
30.4　雙足步行機器人　277
30.5　循跡機器人　277