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机器人制作实践指南pdf/doc/txt格式电子书下载

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书名:机器人制作实践指南pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语:无需任何经验!从头开始,亲自动手,通过丰富图示学习机器人制作!

作者:(美)约翰·白赫泰(JohnBaichtal),阎昱,杨萌蒙,付莹等译

出版社:机械工业出版社

出版时间:2017-03-01

书籍编号:30469438

ISBN:9787111562771

正文语种:中文

字数:89502

版次:1

所属分类:互联网+-人工智能

全书内容:

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译者序


机器人诞生于1959年,至今已有将近60年历史。机器人在现代社会发展中起着举足轻重的作用,一些制造出来的机器人已经可以替代人类做很多事情,比如工业焊接、汽车零部件制造、产品装配、运输、日常清洗,以及安保、救援和监护等,几乎涉及了工业和日常生活的方方面面。越来越多的人对设计、制造机器人产生了浓厚的兴趣。但是,还是有很多人因为对机器人领域的不了解而放弃了对机器人的学习,从而使机器人世界少了一些富有想象力或者很实用的发明。机器人就是高科技的思想也禁锢了一些机器人初探者的头脑,他们认为机器人领域门槛太高,即使有天马行空的创新,也会认为其只是天方夜谭,这也限制了机器人的发展。


本书给读者提供了不一样的见解:“只要你觉得是机器人,它就可以称为机器人”,所以机器人并不是那些所谓的智能机械产品。这是一本十分基础的机器人入门级图书,适合机器人初学者和对机器人有兴趣但又无从学起或无从下手的爱好者。我很荣幸能够参与翻译本书,其实在我刚准备翻译本书时,心里面是有一些忐忑不安的,因为自己也是受之前所提到的“机器人是高科技”思想影响的,担心自己对机器人相关知识了解不足。在我通读完本书后,之前那些担心都烟消云散了。


本书以通俗易懂的语言阐述了不同种类的机器人以及每一种机器人相关的领域知识,在每一章的最后都详细列出制作每种机器人的详细配件和步骤,而且每个配件和步骤都配有清晰的图示。本书有助于机器人初学者或爱好者了解机器人世界、进入机器人世界,并制作出一些简单的机器人。制作这些机器人的原材料都是一些常见的组件,比如乐高、Makeblock旗下的产品,让读者很容易上手。在了解不同种类的机器人后,通过自己动手实践,能让读者更好地理解每一种机器人的工作原理,也能激发读者对相关种类机器人更深入的研究,最终创造并制作出自己的机器人。


本书的英文版是一本英语说明性论著,所以本书的翻译风格以直译为主。在翻译过程中,由于书中包含了很多制作机器人材料以及步骤的描述,对一些品牌材料或者一些比较特殊材料和组件的翻译成为最大的难点。对于这些材料品牌的翻译,我们先会在中国市场上调查,如果该品牌在中国有销售,并且有官方的中文名称,我们就使用其中文名称;如果没有相关品牌或产品,我们就不做翻译,保留英文名称。由于部分推荐材料在网络上购买,为了保证与网络上商品型号和尺寸保持一致,一些材料尺寸规格没有做翻译。书中的代码(包括代码注释)也没有翻译,保持了与原书中代码的一致性。为了方便查找,书中所推荐的书名也不做翻译。


本书由ThoughtWorks公司的阎昱和杨萌蒙、付莹共同翻译,由于译者技术水平有限,疏漏在所难免,敬请广大读者指正,以便本书再版时勘误补遗。


阎昱


yyan@thoughtworks.com

前言


机器人的能力通常令人难以置信。一些复杂的机器人甚至可以用来制造汽车或者挖掘隧道,这些机器人不但需要具备移动和搬运的能力,而且工作时需要很高的精准度。还有一些实验机器人可以进行外科手术,用于切割和缝合伤口。


机器人在某种程度上有一些科幻的意味——那些机器人创造者是如何制作出这些奇妙的东西的?其实机器人并没有科幻色彩。机器人都是由人制作的,所以我们也可以制作机器人!本书的第1章命名为“你,机器人的创造者”,是因为它就是这本书要讲的内容——了解所有关于机器人的零部件,比如电机、控制器、机械钳、轮子等,在此之后,就可以开始自己制作机器人。


本书中讲解制作的机器人可能不会挖隧道或者做外科手术,但是当你学会制作简单的机器人后,只要了解其他机器人的相关知识和零部件,就可以制作其他机器人。


内容简介


本书各章的内容如下所示。


第1章从一个由来已久的问题开始:机器人究竟是什么?你会了解各式各样的机器人,甚至会看到一些荒谬的机器人设计,比如使用振动电机来移动的机器人。


第2章分享了世界上其他机器人爱好者制作的一些机器人,这些机器人形状和部件配置各异。


第3章介绍了如何制作一个带轮子的可以移动的机器人,该章是全书最基础的一章,可以让你很好地了解整本书的风格。


第4章讲述了有关太阳能的知识,然后根据了解的相关知识制作一个利用太阳能的转盘机器人。


第5章探讨了两种关于如何操控机器人的很酷的技术:一种是Arduino微控制器;另一种是经典的无线电控制设备。


第6章介绍了一些编程的基础知识,这些知识可以更深层地了解Arduino的世界。


第7章探讨了两种运用红外线这种不可见光的方式:一种是被动方式,如遥控接收器检测有没有可接收信号;另一种是主动方式,如使用红外线灯检测活动位置等。


第8章介绍了用于制作机器人的一些很实用方便的零件包,讨论了多种塑料和金属零件包,你还将了解如何使用零件包制作机器人底盘。


第9章总结了完成一个机器人项目所需要的所有工具。


第10章通过研究用于感知外部世界的机械钳、机械爪和其他机械臂,总结了三个有关机器人工具的章节。


第11章研究了水上机器人,并介绍了如何制作一个水上漂浮机器人。


第12章介绍了可以绘画或者上色的机器人,并且介绍了如何制作一个可以用粉笔画画的机器人。


第13章是在线章节,可参阅:https://github.com/hzbooks/robot-builder。该章探索了连接互联网的机器人,然后介绍如何制作一个可以发短信的机器人。


我希望这本书会帮助你了解机器人,激发你的灵感,使你成为一名机器人创造者。

第1章 你,机器人的创造者


几乎所有人都爱机器人。这是事实!我们几乎都被这些可爱的机器朋友的某些特性吸引着。或许是因为它们和所编写的程序一样忠诚、可靠,忠诚的机器宠物甚至可以帮你煎鸡蛋或者拿浴袍。


机器人无处不在。你可以在百货商店玩具区和生产玩具的装配线上找到它们。它们可以生产汽车,并且可以爬进下水道中寻找破裂的管道。电影中那些超现实的酷炫机器人可以冒险并与人类交朋友。那么还有什么理由不喜欢机器人呢?


Erin Kennedy就是一个非常好的机器人创造者的例子。她以“RobotGrrl”之名被人熟知。“RoboBrrd”(见图1-1)是她最受欢迎的发明,它最早是一个用冰棒棍创造出来的可爱机器人,之后她又用激光切割的木头和浇筑的塑料对机器人的设计进行了改进。她从基本内容开始学习并不断提升自己的技能,尝试不同的技术和材料。现在她已经在出售“RoboBrrd”的套件,你可以在robobrrd.com上找到Erin的更多项目。

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图1-1 Erin Kennedy的RoboBrrd访问MIT大学


图片来源:Erin Kennedy


机器人最有趣的地方是任何人都可以创造它。本书的目的就是带你从零开始学习制造机器人,最终能够创造富有挑战性的健壮的机器人。


从哪里获得关于机器人的想法呢?遗憾的是,对机器人的大部分认识都来自于电影和电视节目。这些节目展示了各种各样的机械人,从机器人杀手到杰出的人工智能。它们中的大部分不是十分愚蠢就是非常不现实。


当然也有一些现实的或者实用的机器人。其中一个例子就是那些对战机器人,人类控制机器进行战斗直至一方机器人损毁。新闻中也报道过一些真实存在的实用的机器人,比如军事中的无人侦察机和帮助特警队进行炸弹侦测的机器人。本书会介绍各种现实的和不现实的机器人。


在评估什么是现实以及什么是不现实之前,首先要对一个词的定义达成一致:究竟如何确切地定义“机器人”?然后简单地探索不同类型的机器人以及组成经典机器人的部件。最后,以一些使用电池和电机的有趣小项目来结束本章。

1.1 什么是机器人


什么是机器人?这个问题看起来有些愚蠢。大家都知道机器人是什么!但是,越是深究这个问题,答案就变得越模糊。汽车是机器人吗?大部分人的回答是否定的,因为它只是由司机驾驶的车辆。尽管如此,它还是有一些机器人的特性,比如它有计算机控制器和电机。电子玩具是机器人吗?如图1-2所示的企鹅呢?它有电机和微控制器,所以它是机器人。

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图1-2 这个电子机器人将电机和其他电子元件藏在它的羽毛之下


智能手机是机器人吗?它有传感器,可编程,依靠电池运行。然而,没有人会称其为机器人。空调在房间温度升高时会自动打开压缩机和风扇调节温度,但也没有人会把空调称作机器人。


面对现实吧,机器人的精确定义是含糊的,什么是、什么不是机器人的争论永远不会停止。但是,可以通过在机器人的定义上添加限制条件缩小范围:


·机器人需要以某种方式移动。从没有人会把架子上无生命的盒子称为机器人。想想每一个曾经在电影里听到或者看到的机器人,无论是滚动、游泳、滑动还是简单地伸出手去抓取东西,它们都可以以某种方式移动。


·机器人可以通过程序指令、传感器或者无线电控制系统与环境进行交互。只要遵从无线电控制系统的指令,它必然要做些什么。可以通过一个类似于Arduino的可编程微控制器来触发某些功能,从而让机器人知道要做什么。第5章会更详细地介绍Arduino。


·如果严格定义,机器人必须要有可用性,或者说要具有解决一些问题的能力。比如,艺术机器人(见1.1.2节)根据程序绘制各种形状。Roomba吸尘器机器人会清理地板。即使只是简单地沿着地上的一条线运动,它也要有自己的任务。


即使有这些限制条件,也仍然很难用一个词来给机器人下精确定义。归纳一下就是:如果你觉得它是机器人,那它就是一个机器人!

1.1.1 关于机器人的误解


有很多关于机器人的误解,可能是由于虚构的要比真实的酷炫很多。没有人想要把无聊的机器人放到电影或者电视节目中。下面这些经典的特性至少在这个时代在机器人身上无法找到。


·知觉——遗憾的是,HAL(一台来自经典科幻小说里的智能电脑)即使配备了真正的智能,也并没有创造出任何知觉。计算机很难欺骗人类。即使机器人能够模仿人类的习性,那也只是模仿,也只是通过复杂的程序模拟智能。最终,它们也就只是模拟。


·人性化——在老式黑白科幻电影年代,有劣质的、老套的“机械人”。可悲的是,创造滚动机器人要比创造可以走路的机器人容易得多。但是,还是可以在周围找到人形机器人,第2章会介绍其中一种。


·可用性——另一个坏消息是:相较于人类,在大部分的时间里,机器人都不是那么有用。比如说,不同于动画片《杰森一家》(the Jetsons)中的女仆机器人Rosie,我们现实中可以使用的产品是iRobot公司的Roomba,它是家用机器人的领头羊。但它能做的也就只是清扫。通常情况下,机器人只擅长做一件事。

1.1.2 机器人的类型


第2章会介绍更多特殊的机器人。同时,我们也会在这里介绍一些基础的类型:


·电子动画机器人——想想Teddy Ruxpin和大量其他可以挥舞四肢和眨动眼睛的填充式动物玩具。大多数这样的玩具都被对电子着迷的发烧友拆解开来,并将其内部结构展示在互联网上。(图1-2中的企鹅就是一个例子。)


·清洁机器人——Roombas是这类机器人中最有名的。如果你不知道我在说什么,想象一下一个电动刷子在你不在家的时候在地板上面来回移动进行清洁。


·战斗机器人——它是战争机器人,或者更精确地说,是两个远程控制的机器人,使用各种武器与对方作战。在一个报道战斗机器人的真人秀节目之后,它们有时也叫作BattleBots。


·无人机/遥控潜水器——它是遥控的航空飞机机器人吗?差不多。一个明显的类别是自己动手制作(DIY)机器人的无人驾驶飞机爱好者,他们制造多螺旋桨的直升机、飞机、船,甚至潜水艇。ROV(遥控潜水器)是潜水机器人。


·食品和饮料机器人——这些机器人会准备食物和饮料。鸡尾酒机器人就是一个例子:顾客可以从菜单中选择一款鸡尾酒,机器人就会将所需要的不同类型的酒和饮料混合在一起,为客人准备鸡尾酒。


·人形机器人——这类机器人是机器人制造中一个不寻常的类型。一个简单的事实是:制造一个可以直立行走的机器人非常困难,除了看起来很酷以外,并不能带来任何价值。为什么要克服众多困难而不是就给它安装一些轮子?有时机器人是部分人形的,就像图1-3中Wowwee Tribot。

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图1-3 Wowwee Tribot看上去像人,但是大多只是表面


·数控工具——机器人制造者喜欢自动化工具,因为这可以

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