Intermediate Robot Building

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出版者:Apress
作者:David Cook
出品人:
页数:442
译者:
出版时间:2004-04-12
价格:USD 34.99
装帧:Paperback
isbn号码:9781590593738
丛书系列:
图书标签:
  • 机器人
  • DIY
  • 电子
  • 编程
  • STEM
  • 教育
  • 科技
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具体描述

This book provides far more detail on the hardware aspects of robot building than any other I have seen to date and is worth picking up. -- R. Steven Rainwater, Robots.net This book is highly recommended as the explanations are clear, and the explanations are useful. -- Colin McGregor, The Canadian Linux Users' Exchange For readers of "Robot Building for Beginners" (Apress, 2002), welcome to the next level "Intermediate Robot Building" offers the kind of real-world knowledge that only an experienced robot builder can offerthe kind of knowledge beginners usually have to learn through mistakes. In this book, you'll learn the value of a robot heartbeat and the purpose of the wavy lines in photocells. You'll find out what electronic part you should sand. You'll discover how a well-placed switch can help a robot avoid obstacles better than a pair of feelers. And you'll avoid mistakes that can cause a capacitor to explode. Want a robot that can explore rooms, follow lines, or battle opponents in mini-sumo? This book presents step-by-step instructions and circuit and part descriptions so that you can build the robot featured in the book or apply the modules to your own robot designs. Finally, you'll find the complete schematics for Roundabout, a room explorer that requires no programming and uses only off-the-shelf electronics. With Roundabout, you'll use many of the same techniques used by professional robotics engineersand you'll experience many of the same challenges and joys they feel when a robot "comes to life."

《玩转机械臂:从基础到进阶的互动操控》 本书并非关于机器人本体的搭建,而是聚焦于机器人至关重要的“手”——机械臂。我们将深入探索机械臂的结构、动力学原理、运动学正逆解,以及如何为其注入智能,实现精准、灵活的操控。 第一部分:机械臂的物理灵魂——结构与驱动 章节一:机械臂的构成要素 深入剖析机械臂的典型结构,从最基础的连杆、关节到末端执行器。我们将学习不同关节类型(如旋转关节、移动关节)的设计考量,以及它们如何协同工作以实现空间中的复杂运动。 探讨连杆材质的选择,了解不同材料(如铝合金、碳纤维、工程塑料)的优缺点,以及它们对机械臂整体性能(如负载能力、惯性、成本)的影响。 研究关节驱动方式,重点介绍伺服电机、步进电机等主流驱动方案。我们将学习它们的选型原则、连接方式,以及如何通过齿轮、传动带等机构实现精确传动。 章节二:动力学基础与运动学解算 动力学入门: 理解牛顿-欧拉法、拉格朗日法等经典动力学建模方法,分析机械臂在运动过程中受到的惯性力、重力、摩擦力等。我们将学习如何建立数学模型来描述这些力的作用。 运动学之谜: 重点讲解正运动学,即根据各关节的角度计算出末端执行器的空间位姿(位置和姿态)。我们将学习齐次变换矩阵,以及如何通过连杆坐标系的建立和变换矩阵的乘法来求解。 逆向的挑战: 深入探讨逆运动学,即根据期望的末端执行器位姿,计算出各关节需要达到的角度。我们将学习解析法(如几何法、代数法)和数值法(如雅可比法、迭代法)的原理和应用,并分析不同方法的优缺点及适用场景。 第二部分:赋予机械臂智慧——控制与感知 章节三:从指令到动作——控制策略 PID控制的艺术: 详细解析比例-积分-微分(PID)控制器的原理,包括比例(P)、积分(I)、微分(D)三个参数的作用,以及如何通过整定参数来优化机械臂的响应速度、稳定性和精度。我们将通过实际案例演示PID控制器的调优过程。 轨迹规划的奥秘: 学习如何为机械臂规划平滑、高效的运动轨迹。我们将介绍点到点轨迹规划、连续轨迹规划,以及直线插补、圆弧插补等常用插值方法,确保机械臂在执行任务时避免急剧的加减速,减少对结构的冲击。 高级控制技术(选讲): 简要介绍更复杂的控制方法,如模糊逻辑控制、神经网络控制等,为读者拓展视野,了解更具适应性和鲁棒性的控制方案。 章节四:感知世界——传感器与数据融合 视觉的眼睛: 介绍机器视觉在机械臂应用中的重要性。我们将学习图像采集、预处理、特征提取、目标识别与跟踪等基础技术,了解如何通过摄像头让机械臂“看到”并识别周围环境。 触觉的反馈: 探讨力传感器、触觉传感器等在机械臂中的应用。我们将学习如何利用这些传感器实现力控、触碰检测,从而提高机械臂在抓取、装配等任务中的鲁棒性和安全性。 距离的丈量: 介绍超声波传感器、红外传感器、激光雷达等测距技术,了解如何让机械臂感知物体的距离,进行避障或定位。 数据融合的智慧: 学习如何将来自不同传感器的数据进行融合,构建更全面、更准确的环境模型,提升机械臂的决策能力。 第三部分:实践出真知——案例与应用 章节五:基于Arduino/Raspberry Pi的机械臂控制实践 我们将以常见的开源硬件平台,如Arduino和Raspberry Pi为例,演示如何连接伺服电机、读取传感器数据、编写控制程序。 通过实际搭建一个简单的两自由度或三自由度机械臂,读者将亲手体验从硬件连接到软件编程的全过程。 我们将演示如何通过预设指令控制机械臂完成简单的拾取、放置任务。 章节六:在模拟环境中演练与优化 介绍ROS(Robot Operating System)等机器人仿真平台。我们将学习如何在仿真环境中构建虚拟机械臂模型,进行运动学、动力学仿真,并测试不同的控制策略。 通过仿真,读者可以在安全、高效的环境中进行大量的实验和参数调整,为实际应用打下坚实基础。 章节七:机械臂的应用场景探索 工业自动化: 探讨机械臂在生产线上的应用,如焊接、喷涂、搬运、装配等,以及如何提高生产效率和产品质量。 服务机器人: 展望机械臂在服务领域的潜力,如物流配送、康复护理、家庭助手等。 教育与科研: 介绍机械臂作为教学和科研工具的价值,如何激发学生对工程和自动化技术的兴趣。 本书旨在为有一定电子基础和编程经验的读者提供一条通往机械臂操控领域的清晰路径。通过理论学习与实践操作相结合,您将能够深入理解机械臂的工作原理,掌握先进的控制技术,并最终赋予机械臂更强大的智能,使其成为您手中灵活而高效的工具。

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读后感

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用户评价

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近期阅读的一本关于城市生态学的书籍,名为《混凝土丛林中的野性回归》。这本书的视角非常独特,它聚焦于人类城市结构对非人类生命(从昆虫到大型哺乳动物)产生的影响,并探讨了在高度人工化的环境中,生命是如何进行适应和反击的。作者的写作风格非常具有批判性,她毫不留情地揭露了现代城市规划中对生物多样性的漠视,例如,过度光滑的建筑外墙如何阻碍鸟类筑巢,或是城市热岛效应如何改变了本地昆虫的繁殖周期。但更重要的是,本书提供了大量令人振奋的案例研究,展示了“绿色基础设施”的成功实践:例如,屋顶花园如何成为候鸟的中转站,或是城市河流廊道如何重新连接了被隔离的生态系统。书中引用了大量生态学、社会学和城市规划学的交叉研究数据,使得论证极具说服力。我尤其喜欢作者对“共生关系”的讨论,即人类如何能够有意愿地与城市中的野生生物建立起一种互相尊重的、可持续的关系。这本书的语言非常犀利和富有煽动性,它不仅仅是在传授知识,更是在呼吁读者重新审视我们所居住的“人造自然”,强烈推荐给所有关注可持续发展和城市规划的读者,它会让你重新审视窗外的一草一木。

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我最近通读了一本关于文艺复兴时期佛罗伦萨手工艺传统的著作,书名是《美第奇家族的工匠秘辛》。这本书的内容深度远超我的预期,它并非聚焦于那些光芒四射的艺术大师,而是深入挖掘了支撑起整个文艺复兴辉煌的那些默默无闻的、掌握着精湛技艺的工匠阶层。作者收集了大量的家族账簿、学徒契约和工坊遗留的工具记录,构建了一个立体、鲜活的行业生态系统。阅读过程中,我清晰地了解了铜匠如何将金属冶炼到接近完美的程度,玻璃吹制师如何掌控温度以创造出色彩变幻莫测的威尼斯风格玻璃,以及皮革鞣制师对天然染料的深刻理解。这本书的叙述方式非常接近田野调查报告,充满了对细节的执着——比如某种特定工具的几何形状,或是特定时期内一种丝绸的采购价格。这使得文本略显密集,需要读者投入相当的注意力去吸收那些工艺流程和材料科学知识。但正是这种对“物”本身的敬畏和细致入微的描述,让我对那个时代的“慢工出细活”有了切实的体会。对于那些对历史细节、材料科学或者传统手工艺流程有强烈兴趣的读者,这本书是不可多得的珍宝,它让我们看到了艺术的“幕后英雄”。

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翻开《太空漫游指南:系外行星的奇幻色彩》这本书,我立刻被那种扑面而来的、充满想象力的宇宙奇景所吸引。这本书的重点似乎完全不在于那些枯燥的轨道力学或光谱分析,而是聚焦于如果我们在那些遥远的、刚刚被发现的系外行星上着陆,会看到怎样超乎想象的景象。作者的文笔极富画面感,他用极其生动且略带夸张的笔触,描绘了可能存在的“蓝色海洋和紫色天空”的星球,或是“拥有液态甲烷河流和钻石雨”的极端环境。整本书就像是一部硬科幻的视觉盛宴,每一章都像是在推开一扇通往不同宇宙剧场的门。书中还穿插了一些顶尖天体物理学家的访谈片段,这些片段为那些天马行空的想象提供了坚实的科学基础,使得这本书在保持趣味性的同时,又不至于沦为纯粹的幻想小说。我对其中关于“超级地球”上生命形态的推测特别感兴趣,作者从化学和物理定律的普适性出发,构建了一套近乎真实的生物圈模型。这本书的排版设计也非常现代和前卫,大量的艺术概念图和逼真的行星渲染图穿插其中,极大地提升了阅读的沉浸感。如果你厌倦了那些只谈论“宜居带”的传统科普读物,那么这本书绝对能带给你耳目一新的感官刺激和智力上的狂欢。

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我手头这本《解析巴洛克音乐中的对位法:赋格结构的深度剖析》对于音乐爱好者来说,无疑是一部硬核教材,但它带来的收获是革命性的。这本书几乎是手把手地带你进入了巴赫等大师作品的思维殿堂。作者没有使用任何含糊的描述,而是从最基础的声部进行引入,系统地阐述了如何构建一个具有逻辑性和情感张力的赋格主题,以及如何在其上铺设出独立的、却又相互依存的副主题。书中大量的乐谱示例,清晰地标注了每个声部的进入点、模彷句和转调过程,配合作者对这些“技巧”背后美学含义的解读,让原本抽象的音乐理论变得可以“看见”和“触摸”。我特别欣赏作者在分析具体作品时所展现出的那种近乎偏执的严谨,他会详细对比两个不同版本乐谱中的微小差异,并解释这种差异如何影响了整体的听觉感受。这本书的难度系数很高,如果你没有基本的乐理知识,可能会感到吃力,因为大量的分析是基于乐谱而非录音进行的。然而,一旦你能够跟上作者的思路,你对任何一部复调音乐的欣赏深度都会被瞬间提升好几个量级,从“听热闹”变为“看门道”,那种豁然开朗的感受是任何其他媒介都无法替代的。

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我最近读了一本关于古埃及象形文字的书籍,名叫《尼罗河的低语》。这本书简直就是一本通往古代文明宝库的钥匙,作者对象形文字的起源、演变以及在宗教、日常生活中扮演的角色进行了极其深入和细致的剖析。书中不仅仅停留在简单的符号翻译层面,更是将这些复杂的图像符号置于宏大的历史和社会背景下进行解读,让我对古埃及人的思维模式和宇宙观有了全新的认识。尤其让我印象深刻的是,作者用了大量的篇幅去探讨“名字”在古埃及文化中的神圣性,如何通过书写一个人的名字来确保其灵魂在来世的永存。排版方面,这本书的插图质量极高,那些精心复制的壁画和莎草纸拓片,色彩鲜明,细节丰富,即便是没有专业背景的人,也能从中感受到艺术的震撼力。阅读体验非常流畅,作者的叙事逻辑清晰,语言风格既有学术的严谨,又不失文学的韵味,读起来毫无晦涩之感。唯一的“小缺点”可能是,对于完全没有接触过相关知识的读者来说,开篇可能需要一点耐心去适应那些密集的专业术语,但一旦跨过这道门槛,接下来的探索之旅将是令人心潮澎湃的。这本书绝不仅仅是一本工具书,它是一次穿越时空的对话,强烈推荐给所有对历史、符号学和失落文明感兴趣的同好们。

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