初學機器人原書第2版

第2版序
第1版序
前言
第1章導言1
1.1 什麼是機器人1
1.2 機器人的三大構成要素3
1.2.1 感知和認識系統3
1.2.2 判斷和擬定係統4
1.2.3 機構和控制系統6
第2章機器人的歷史9
2.1 從古代自動裝置到現代機器人9
2.1.1 自動人偶12
2.1.2 19世紀的藝術與技術13
2.1.3 日本的戲法/機關人偶14
2.1.4 20世紀科幻小說中的機器人14
2.1.5 現代機器人15
2.2 工業用機器人16
2.2.1 機械臂和工業用機器人16
2.2.2 有關工業用機器人的標準化17
2.3 智能機器人17
第3章機器人的構造20
3.1 人形機器人的構成20
3.1.1 運動性能21
3.1.2 用於感知環境的傳感器23
3.1.3 從信息識別到動作生成24
3.2 人形機器人的信息處理流程、傳感器和手臂29
3.2.1 人形機器人的信息處理流程29
3.2.2 人形機器人的傳感器30
3.2.3 人形機器人的手臂33
第4章電動機35
4.1 電動機的基礎35
4.1.1 磁鐵與磁場35
4.1.2 電流引起的磁場36
4.1.3 磁場中的電流37
4.2 電動機的種類39
4.2.1 直流電動機39
4.2.2 步進電動機42
4.2.3 交流電動機43
4.3 伺服系統46
4.3.1 伺服系統的基本構成46
4.3.2 R/C伺服電動機47
4.4 運動與力49
4.4.1 旋轉運動和往返運動49
4.4.2 力、力矩、功率50
4.4.3 連桿機構51
4.5 其他致動器53
4.5.1 直動致動器53
4.5.2 振動致動器54
第5章傳感器58
5.1 概述58
5.2 外部傳感器60
5.2.1 CCD攝像頭（視覺傳感器、全方位傳感器）60
5.2.2 傳聲器（聽覺傳感器）62
5.2.3 觸控傳感器（觸覺傳感器）62
5.2.4 超聲波傳感器（距離傳感器）63
5.3 內部傳感器64
5.3.1 電位計（接觸式角度傳感器）64
5.3.2 光學式旋轉編碼器（非接觸式角度傳感器）65
5.3.3 轉速計（角速度傳感器）66
5.3.4 陀螺儀傳感器（方位角傳感器）66
第6章機構與運動72
6.1 機器人的關節機構72
6.1.1 直角坐標機器人75
6.1.2 圓柱坐標機器人75
6.1.3 極坐標機器人75
6.1.4 多關節機器人75
6.2 動作的產生78
6.3 移動機構79
6.3.1 車輪移動的基本機構79
6.3.2 機器人用的移動機構81
6.3.3 用腿來移動的機構82
第7章信息處理84
7.1 計算機的組成84
7.1.1 計算機的處理流程84
7.1.2 計算機的體系結構85
7.2 計算機的指令87
7.2.1 執行指令的流程87
7.2.2 計算機的極限88
7.3 CPU89
7.3.1 CPU的發展89
7.3.2 計算機的運行速度、 I/O端口和存儲器91
7.4 程序開發93
7.5 計算機控制系統96
7.5.1 控制系統的構成96
7.5.2 電動機控製程序97
7.6 人形機器人編程102
第8章行動的計劃和實行105
8.1 經典體系結構105
8.2 基於反射行為的體系結構106
8.3 基於反射行為的體系結構示例107
8.4 計劃行為109
8.4.1 測量和移動的誤差112
8.4.2 誤差估計時間112
8.4.3 人的引導112
第9章網絡協作與發展115
9.1 網絡技術的發展115
9.1.1 計算機通信發展的歷程115
9.1.2 有線網絡和無線網絡116
9.2 機器人的網絡安裝116
9.3 與雲服務器協作的機器人117
9.4 網絡連接的世界“IoT”118
第10章機器人製作實踐120
10.1 驅動機器人的軟件Robo-vie Maker2120
10.1.1 運行環境120
10.1.2 RobovieMaker2的安裝121
10.1.3 CPU板與PC的連接121
10.1.4 創建機器人項目123
10.1.5 基本操作126
10.1.6 連接CPU板和伺服電動機並啟動129
10.2 製作動作的實踐134
10.2.1 伺服電動機的位置校正134
10.2.2 基準姿勢134
10.2.3 伺服電動機的位置校正步驟135
10.2.4 步行動作的製作141
10.2.5 步行動作中的姿勢的執行順序145
10.3 鋁加工146
10.3.1 材料146
10.3.2 工具146
10.3.3 鋁的鈑金作業工序147
10.3.4 各鈑金的尺寸數據154
10.4 機器人組裝（鋁加工版）159
10.4.1 所需的零件159
10.4.2 機器人的組裝161
10.5 3D打印機167
10.5.1 材料167
10.5.2 工具167
10.5.3 3D打印的工作流168
10.6 機器人組裝（3D打印版）168
10.6.1 所需的零件168
10.6.2 機器人的組裝168
第11章結語173
11.1 機器人的定義173
11.2 對機器人的期待174
11.3 現在的機器人175
11.4 家用機器人176
11.5 需要機器人的未來世界178
附錄在課堂製作機器人180
A.1 培養支撐機器人產業的技能型人才180
A.2 職業學校的機器人學習概要180
A.3 實現雙腳行走181
A.4 腳的改良182
A.5 成果發表會（演示活動）183
A.6 成果發表會（機器人操作體驗指導）183
A.7 機器人學習的評價184
A.8 關於術語的理解186
A.9 總結187