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1.1 反馈控制、控制论及机器人学1

目 录1

3.1.3欧姆定律 81

第1章 绪论1

1.2玩具的启示3

1.2.2可编程砖块8

1.2.1 LEGO/Logo8

1.2.3 “机器人设计”比赛课程9

1.3本书相关技术10

1.3.1 Handy Board控制卡10

1.3.2交互式C语言12

1.3.3 “LEGO Technic”13

1.4本书结构及概要15

第2章 第一台机器人17

2.1交互式C语言及Handy Board控制卡17

2.1.1 交互式C语言指令18

2.1.2电机18

2.1.3传感器20

2.1.4文件及函数21

2.1.5主函数22

2.2 “HandyBug”机器人24

2.2.1 “HandyBug 9645”机器人24

2.2.2 “HandyBug 97 19”机器人40

2.3.1接插电机与传感器56

2.3第一段控制程序56

2.3.2避障57

2.3.3避障练习58

2.3.4乌龟运动58

2.3.5乌龟运动练习60

2.4 Braitenberg车60

2.4.1单电机与单传感器车60

2.4.2双电机与双传感器车61

2.4.3多传感器车63

2.4.4光敏传感器64

2.4.5编程Braitenberg车64

2.5光线及接触敏感性69

2.5.1光敏及接触传感器练习70

2.6随机性70

2.6.1随机运动练习72

2.7突发情况与后感知72

2.7.2后感知73

2.7.1 突发情况73

2.8小结77

2.7.3 意外处理与后感知练习77

第3章 传感器78

3.1传感器接口78

3.1.1 数字输入79

3.1.2模拟输入80

3.2传感器的制作83

3.2.1插头连线83

3.1.4欧姆定律练习83

3.2.2传感器安装86

3.3开关量传感器86

3.3.1开关量传感器制作87

3.3.2开关量传感器应用举例89

3.4光敏传感器电路90

3.4.1单光电管电路90

3.4.2差分光电管传感器93

3.4.3偏振光搜寻97

3.5.1弯曲传感器98

3.5.2电位计98

3.5电阻式位置传感器98

3.6反射式光电传感器101

3.6.1 应用102

3.6.2接口103

3.6.3传感器制作104

3.6.4环境光校正107

3.6.5练习及项目108

3.7对射式传感器109

3.7.1接口111

3.7.2制作对射式传感器111

3.8旋转编码器112

3.7.3物体探测112

3.7.4对射式传感器练习112

3.8.1编码器计数113

3.8.2驱动软件115

3.8.3速度测量117

第4章 电机、齿轮和运动机构119

4.1直流电机119

4.1.1 练习120

4.2齿轮传动123

4.2.2练习125

4.2.1 齿轮啮合125

4.3电子控制126

4.3.1 H桥式电机驱动电路126

4.3.2使能控制和方向逻辑127

4.3.3 主动制动128

4.3.4速度控制128

4.3.5 HandyBoard卡控制电路130

4.3.6练习131

4.4伺服电机132

4.4.1伺服控制信号133

4.4.2产生控制波形135

4.4.3连续旋转136

4.4.4练习136

4.5 LEGO设计137

4.5.1结构137

4.5.2传动装置140

4.5.3机构147

4.5.4练习152

5.1简单反馈控制153

第5章 控制技术153

5.1.1墙面跟踪154

5.1.2平滑转弯控制算法157

5.1.3练习159

5.2比例微分控制160

5.2.1 比例控制161

5.2.2微分项166

5.2.3练习167

5.3.1 “Robo-Pong”比赛168

5.3顺序控制168

5.3.2顺序控制策略171

5.3.3练习：Groucho控制程序175

5.3.4控制出口条件176

5.3.5练习：具有时间错误检测功能的Groucho程序182

5.4响应控制182

5.4.1带优先级的控制程序183

5.4.2优先级处理算法的工作原理190

5.4.3响应控制应用194

5.4.4练习：响应控制195

5.5小结197

6.1相差式旋转编码器199

第6章 高级传感技术199

6.1.1构造说明200

6.1.2驱动程序202

6.1.3驱动程序使用方法207

6.1.4相差式编码器练习207

6.2红外传感技术208

6.2.1信号调制与解调208

6.2.2接近觉传感器212

6.2.3接近觉传感器的用法212

6.2.5高级红外接近觉传感技术214

6.2.4 IR LED练习214

6.2.6红外通信技术225

6.3 Polaroid 6500型超声测距传感器244

6.3.1 接线方法247

6.3.2基本驱动程序248

6.3.3具有空白关闭功能的驱动程序250

6.3.4测试程序251

6.3.5测量时间与实际距离的换算251

6.3.6声呐传感器练习251

6.4 Sharp GP2D02型光电测距传感器252

6.4.2接线注意事项254

6.4.1接线方法254

6.4.4驱动程序255

6.4.3传感器通信时序255

6.4.5光电传感器测距练习258

6.5传感器数据处理258

6.5.1机器人寻线跟踪258

6.5.2固定阈值259

6.5.3参数化阈值260

6.5.4阈值滞后260

6.5.5示教标定261

6.5.7传感器历史记录263

6.5.6永久标定263

附录A Handy Board控制卡系统说明279

附录B 机器人组装技术343

附录C 串行通信与数据采集350

附录D Handy Board控制卡性能指标357

附录E 交互式C语言参考367

附录F 机器人比赛395

附录G 相关信息411

参考文献413