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PVCBOT零基础机器人制作(第2版)pdf/doc/txt格式电子书下载

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书名:PVCBOT零基础机器人制作(第2版)pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语:零基础完全图解从零开始制作机器人

作者:梁玮,伍杰,李衡延,李震

出版社:人民邮电出版社

出版时间:2015-05-01

书籍编号:30334650

ISBN:9787115384119

正文语种:中文

字数:73920

版次:2

所属分类:互联网+-人工智能

全书内容:

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内容提要


“PVCBOT”是“PVC-Robot”的缩写,既是指以PVC为主要材料来制作的机器人,也是指定位在“低成本、易实现”的一项机器人DIY活动。当前的“PVCBOT”系列机器人教程,将从零开始介绍如何制作PVC机器人,希望通过分享我们的一些心得体会,对那些想要入门或者刚入门的朋友有所帮助。当然,这里所分享的内容都是基于作者作为机器人业余爱好者的经历,所面向的对象可能也只是非专业出身的业余爱好者,有很多内容可能因为知识所限,仅点到为止,只能起到抛砖引玉的作用,有什么不足的地方还请大家多提意见和建议。


区别于很多其他的机器人制作书籍的泛泛而谈,本系列的机器人教程除了着重介绍制作过程之外,还强调原理的解释、分析,不仅是知其然,还要知其所以然;并且为使细节过程更翔实、完整,本教程主要以图文并茂甚至是图片为主的“看图说话”方式进行展现,力求更清晰明了和通俗易懂。也正因为如此,项目教程的篇幅比较大,且整体教程进度推进得有点慢。正所谓“鱼和熊掌不可兼得”,希望大家能够理解和支持。


作为“PVCBOT”系列的第1册,本书主要介绍的是开展机器人DIY活动所需要的工具、材料及使用技巧,最后再介绍一些简单的BEAM机器人项目,以此作为PVCBOT系列的热身。

特别感谢


本书之所以能够最终面世,要特别感谢我们的团队。


他们分别是:伍杰,机械设计专业出身,且精通软件编程,负责机械结构的设计以及软件程序的开发;李衡延,电子专业教师,负责从专业的角度对技术原理以及实现细节进行把关;杨昊昕,机器人技术达人,负责项目设计与制作的技术支持;李震,新晋DIY达人,负责具体制作的实践论证与创意展示;韦娜,专业美术设计,负责图片的美工处理以及版面的设计策划。


感谢大家的共同努力!


除此之外,我要感谢我的家人,是他们的理解与支持才使得本书得以顺利完成。同时,我要感谢我的良师益友臧海波先生,感谢他一直以来给予的无私帮助。然后,我要感谢《无线电》杂志社的房桦主编以及本书的责任编辑周明等人的支持,感谢他们给予的机会。最后,我还要感谢一路上所有帮助过我们的朋友,感谢那些一直关注着我们的网友们,有了大家的支持与鼓励,才让本书有了存在的价值和意义,也希望我们最终不会辜负大家的期望。谢谢!


梁玮(Jason)


2013年4月1日

前言


“DIY”为“DoItYourself”的英文缩写,直译就是“自己动手制作”,而“BOT”则为英文机器人“Robot”的简写,所以这里的“DIY-BOT”也就是“自己动手制作机器人”的意思。


DIY机器人是一项非常有意义的活动,国内外都有着众多爱好者。但是DIY机器人对个人能力的要求是比较综合的,这其中涉及机械、电子、计算机软硬件等多个不同的学科领域,要想同时掌握那么多的知识,往往精力有限;而且DIY机器人需要投入高昂的资金,又要求一定的机械加工能力,还需要有专业的工具、设备,多数人都不具备这样的条件。这些原因导致了国内DIY机器人活动“看热闹的人多,真正参与的人少”。


“独乐乐不如众乐乐”,与其自己一个人玩,我们更希望有更多的朋友一起加入DIY机器人这项活动。基于这个原因,我们策划了DIY-BOT.NET这个DIY机器人网络交流社区,让更多的机器人爱好者能够加入进来,大家一起交流心得与体会、分享资源与经验,互相学习,共同进步。


在此,为了方便广大机器人爱好者,我们将从DIY-BOT.NET网络社区中精选出不同系列的DIY机器人教程,编辑整理成为自己动手制作机器人系列教程。


当前的“PVCBOT机器人制作”系列介绍的是一种以PVC线槽作为基本结构材料的机器人DIY活动,其重点在于以项目式教学的方式,对各种机器人DIY项目实例从设计原理、器材准备、制作过程、调试完善等多个方面进行完整而翔实地介绍。同时,为了与时俱进、不断发展,该系列将以多期连载的方式不定期推出新册,每册有不同的主题都可以独立成书,而各册之间则遵循由浅入深的原则最终构成一个连续的教程体系。


欢迎访问PVCBOT专题网站:http://www.diy-bot.net/pvcbot


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1 概述篇


刚接触PVCBOT,你一定会有不少疑问,比如:什么是PVCBOT?它有什么特点?它又是怎样诞生的?


在这里, PVCBOT的主要发起人Jason将为你逐一道来。


1.1 什么是PVCBOT?


1.2 PVCBOT的特点


1.3 PVCBOT诞生史话


1.1 什么是PVCBOT?


“PVCBOT”的本意就是以PVC材料作为基本结构来制作的机器人。


PVC是一种塑料,我们这里所说的PVC材料其实就是平常在网络或者电路布线时所用到的PVC线槽。


我们主要选用的是白色方形管状的PVC线槽,比较容易找到,而且价格便宜,在普通的五金商店几块钱就可以买到很多。


虽然PVC线槽材料的硬度不是很高,但是由于将要制作的都是小型甚至微型的机器人,体型小,所以对材料的机械强度要求也不高,采用PVC线槽算是一种很适合的材料选择。


而且PVC线槽加工起来还很简单、方便,相对于对金属材料进行加工时所需要的机床等专业设备,加工PVC线槽只需要“大剪刀+美工刀+小锥子”的组合,用比较容易掌握的类似“手工剪纸”的方式就可以很好地完成。


另外,PVC线槽制作的机器人体型相对较小,所以开展活动时所需要的场地不大,对各种器件的性能要求不高,整体成本也相对较低。


由此,我们可以认为“PVCBOT”是定位在“低成本、易实现”的一项机器人DIY活动。


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1.2 PVCBOT的特点


目前,市面上的DIY机器人器材基本以拼装类或搭建类机器人为主,都是把加工好的现成零部件直接拼装或者搭建起来就能完成机器人的制作。这其中常见的主要有两类,一类是从拼装模型发展起来的“套件拼装类机器人”,另一类是以乐高为代表的“积木搭建类机器人”。


下面我们把PVCBOT系列机器人与这两类机器人做一下对比,更容易看出PVCBOT的特点。


套件拼装类机器人


所谓套件拼装类机器人,是由厂商提供设计好的某一特定造型和功能的机器人的整套零部件,爱好者根据图纸就能把整个机器人组装起来。这就和拼装模型类似,只不过拼装对象由车、船换成了机器人。


套件拼装类机器人可以降低DIY机器人的难度,保证制作的效果,但对锻炼动手能力的帮助就比较有限,同时也限制了个人的创造发挥,因而此类机器人往往被看作是纯粹的模型、玩具。


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积木搭建类机器人


所谓积木搭建类机器人,是由厂商提供各种不同的通用机器人零部件,爱好者可以按照自己的创意搭建出各种不同造型和功能的机器人。


如果从DIY的角度来说,积木搭建类机器人的优点非常明显,一方面可以降低DIY机器人的难度,另一方面也有利于个人的创造发挥。


不过,积木搭建类机器人也存在一些问题。


(1)成本局限:积木搭建类机器人由于要求能够反复组装和拆卸,所以结构设计比较特殊,而且对零部件的质量要求也比较高,这导致了器材价格居高不下。


(2)功能局限:积木搭建类机器人所采用的各种通用零部件,其结构和功能都是事先就设计好,固定不变的,即便有变化,也是在有限的范围内,因而组装出来的机器人的结构和功能难免会受到一定程度的限制。


(3)外观局限:积木搭建类机器人采用的是通用的零部件,为了兼顾各种应用,这些零部件的形状一般都是中规中矩,而且基本上结构表面都会布满大量的组装孔或者凸起,也正因为如此,最终组装出来的机器人要么造型抽象得很难看出是什么,要么就都是清一色的类似外形而缺乏个性,要么就是“满身窟窿和疙瘩”,离美观、漂亮还有较大的差距。


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(4)其他局限:由于积木搭建类机器人的零部件都是要重复使用的,为了制作新的机器人,要么只能把原来辛苦组装好的机器人拆掉,要么只能忍痛再花钱买新的零部件。无法保留当时的作品,对很多机器人爱好者来说是一种遗憾。


由此可见,积木搭建类机器人一般只适合制作设计原型及试验品,而不适合制作最终的成果作品。


PVCBOT系列机器人


前面介绍了现有的其他DIY机器人器材的优点和存在的问题,那么PVCBOT的情况又是如何呢?相对来说,它是否能够做到扬长避短呢?下面我们将从多个方面来具体介绍PVCBOT的情况。


制作:PVCBOT强调最基础的纯手工DIY,除了一些电子零件和通用器材之外,大部分都是需要自己动手制作的,尤其是主体结构,更是需要自行剪裁和搭建,相对于拼装或搭建类的机器人而言,虽说增加了一些制作难度,却能真正锻炼动手能力,同时也有利于个人的创意发挥。


外观:PVCBOT在保证性能效果的基础上,更追求外观、造型上的美感。由于不会受到通用零部件的限制,PVCBOT可以根据造型和功能的需要进行灵活的设计,因而外形能够做得比较漂亮,这一点比起很多搭建类机器人抽象的造型或者奇特的外形来说,确实是强了不少的。


成本:PVCBOT采用比较便宜的PVC线槽作为基础材料,各种零部件也采用普通的器材,因而开展活动的总体成本就低了很多,完成的作品能够作为具有纪念意义的成果保留下来。


教程:PVCBOT在教程设置上力求完整、详尽,不仅介绍制作,也分析原理;既考虑初学者的认知能力——循序渐进,又兼顾了学力有余的技术达人的要求——力求高精。所以对比其他拼装或搭建类机器人来说,即便单个机器人的制作难度提高了,但从连续一系列的机器人项目来看,实际上大大降低了学习的门槛。


器材:为了让大家比较容易地开展DIY活动,PVCBOT尽可能使用常规的器件,每个人都可以根据教程说明自行准备器材。当然,想偷懒一点的话,也可以较低的价格购买现成的套件。


开源:为了集思广益,更好地发挥广大机器人爱好者的集体智慧,以促进机器人DIY活动的发展,PVCBOT系列机器人的项目以及教程采取完全开源的方式进行分享,除了当前出版的系列教程之外,任何人都可以免费从DIY-BOT.NET社区的PVCBOT专题网站上获得更多详细的资料,以此促进大家的沟通与交流,共同进步。


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以上介绍的是PVCBOT系列机器人的基本情况,那么PVCBOT在DIY活动的组织方面又是怎样的呢?


众所周知,传统的机器人教学器材由于价格昂贵,通常一个单位只能采购少量的几套提供给学生,仅在课堂上共享使用,学生在课外就没有条件再继续学习,比较容易打击学生的积极性,对教学内容的延续性也没有帮助。而与音乐、美术等较容易看得到成果的兴趣爱好相比,学生课堂上制作的机器人无法带回家,家长也不了解情况,所以有可能导致机器人制作这样的爱好得不到家长的理解和支持,一定程度上也就影响了机器人DIY活动的推广与普及。


PVCBOT的教程除了有详尽的制作过程之外,也有通俗易懂的原理分析,再加上低成本的工具、材料,非常适合引入学校科技制作教学或者培训活动。尤其是相比其他机器人教学器材动辄几千甚至过万的价格, PVCBOT在节约经费投入方面的优势是非常明显的,这使得每个学生都可以自己准备器材,自行制作并拥有属于自己的机器人。


由此可见,PVCBOT不仅是适合于个人爱好者入门学习制作机器人的一个良好途径,同时也是学校或者科技机构组织机器人DIY活动的一个良好载体,能够对科技创新活动的推广与普及起到积极的促进作用。


1.3 PVCBOT诞生史话


记得小时候我就非常喜欢动手制作,从最开始拆家里的电器,到玩无线电,做些小电子玩意儿,再到后来做航模……自从上了中学之后,因为忙于学业,这些爱好都搁置下来了。后来参加工作了,又因为疲于生计,也一直没有机会再重温这些兴趣爱好,似乎一切都成了很少能够记起的过眼云烟。


一晃就是十多年过去了,在2010年年初的一天,我在网上瞎逛,找到了一个关于模型制作的网站,在浏览的过程中,看到了现今模型制作的水平已经发展到了相当专业的程度,尤其是进入“机器人模型”板块,看到很多机器人的精彩视频,更是让我惊叹不已。可能因为我这些年一直从事的都是软件研发的工作,加上多年以前有爱好手工制作的经历,那种软硬件完美结合的艺术般的效果让我有种怦然心动的感觉,从此我走上了DIY机器人的道路。


我平时主要利用业余时间自学机器人制作,到目前为止,虽然还谈不上学有所成,但也积累了一定的

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