双足步行机器人制作指南 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[日] ROBO-ONE委员会 编，李端玲，刘天娇，徐清雪，洪娟 译

图书标签:

• 机器人
• 双足机器人
• 机器人制作
• DIY
• 电子工程
• 机械设计
• STEM教育
• 开源硬件
• 嵌入式系统
• 机器人技术

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030356932

版次：1

商品编码：11148442

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-01-01

用纸：胶版纸

页数：243

编辑推荐

　　《双足步行机器人制作指南》以FREEDOM（举办ROBO-ONE时的教学样本，由Best Technology株式会社开发的双足步行机器人）为基础，向想要参加ROBO-ONE及想要制作双足步行机器人的朋友们介绍双足步行机器人的制作方法，并请历届ROBO-ONE的优胜、获奖机器人和技术备受关注的机器人制作者，针对其作品进行讲解。希望广大读者能够从中收获机器人制作的知识。

内容简介

　　《双足步行机器人制作指南》主要介绍了一些 机器人爱好者是如何通过ROBO-ONE大赛实现自己制作双足步行机器人的梦 想并不断挑战机器人新技术的过程。全书共分8章，首先，介绍了ROBO-ONE 大赛，它为大家提供了一个机器人的展示和交流平台；其次，详细地介绍 了如何制作ROBO-ONE比赛用智能机器人FREEDOM，包括结构设计、开发环境、伺服电机选型、仿真分析、步行模式及传感器等；最后，介绍了在ROBO -ONE大赛中表现出色的几款机器人的制作过程和制作者的心得体会。本书为广大机器人爱好者打开一扇实现梦想 的窗口，也适合高等院 校机械工程和其他工程类专业师生，以及从事机器人科学与系统研究、设计、制造和应用的工程技术人员学习和参考。

目录

第1章 走近ROBO-ONE
1.1 ROBO-ONE的魅力
1.2 ROBO-ONE的诞生
1.3 ROBO-ONE之梦
1.3.1 梦想·感动·爱
1.3.2 铁臂阿童木能否实现
1.4 ROBO-ONE规则的变化
第2章 制作双足步行机器人
第3章 R-Blue的制作案例
第4章 钢铁战士的制作案例
第5章 A-DO的制作案例
第6章 OmniHead的制作案例
第7章 刚王丸的制作案例
第8章 开拓者4号的制作案例

前言/序言

《双足步行机器人制作指南》这本精心编撰的著作，并非一本单纯的技术手册，它是一扇通往奇妙机械世界的大门，一篇关于智慧与创新的探索史诗，一本邀您一同踏上创造之旅的邀请函。其精髓在于，它剥离了枯燥的理论堆砌，而是以一种生动、循序渐进的方式，引领读者深入理解并亲手构建能够模拟人类步态的双足步行机器人。 首先，本书的独特之处在于其“指南”二字的深刻含义。它并非提供一个现成的“套件”，让你简单复制粘贴，而是激发你的动手能力和解决问题的智慧。书中巧妙地避开了直接给出“请购买A零件，然后安装在B位置”这种生硬的指令，而是从更宏观的层面，引导你思考“为什么”和“如何”。例如，在介绍驱动系统的选择时，它不会直接告诉你“用XX牌马达”，而是会从动力学原理出发，分析不同类型电机（如直流有刷电机、无刷电机、舵机）的优缺点，它们在扭矩、转速、功耗、控制精度上的差异，以及它们如何映射到机器人行走的实际需求上。读者将学会如何根据自己设计的机器人尺寸、重量、预期的运动速度和稳定性要求，来权衡和选择最适合的驱动方案。这种启发式的讲解，让你在掌握知识的同时，也能培养出独立分析和决策的能力。 其次，本书极其重视基础理论的融会贯通。它深知，没有坚实的基础，任何复杂的机械设计都将是空中楼阁。因此，书中会对机器人学的核心概念进行详尽的阐释，但这些阐释都服务于实际的制作过程。例如，在讲解运动学时，它不会孤立地罗列矩阵变换公式，而是会结合双足机器人的关节自由度，讲解正逆运动学在规划机器人腿部运动轨迹中的应用。你将理解，为什么在机器人抬腿迈步时，需要精确计算每个关节的角度，以保证脚掌能够平稳地触地，并且避免与地面发生不必要的碰撞。同样，在动力学部分，书中会介绍牛顿-欧拉法或拉格朗日法来描述机器人的运动方程，但重点会放在如何利用这些方程来理解机器人行走的稳定性，如何设计控制器来抵抗外部扰动，以及如何通过调整参数来优化步态的平滑度。书中会用生动的图示和直观的比喻，将这些看似抽象的物理定律，转化为你可以实际应用到机器人设计中的工具。 本书的另一大亮点在于其对机械结构的深入剖析。双足机器人的机械结构是其稳定行走的基础，而本书在这方面可谓是精益求精。它会从仿生的角度出发，分析人体的骨骼、肌肉和关节是如何协同工作的，并在此基础上，探讨如何将这些生物学原理转化为机械设计。例如，在设计机器人腿部时，书中会引导你思考腿部的自由度（DOF），以及不同自由度组合（如二自由度、三自由度腿）对机器人运动能力的影响。你将学习如何根据腿部结构，设计出能够实现抬腿、前摆、支撑、后撤等一系列复杂动作的机械腿。书中还会详细讲解连杆机构、齿轮传动、轴承选择等关键机械设计要素，并提供一些设计上的经验和技巧，帮助你避免常见的工程陷阱，例如应力集中、摩擦损耗过大、刚度不足等问题。书中对材料选择的建议，也会考虑到强度、重量、成本以及加工难易程度等多种因素，让你在动手制作时，拥有更清晰的指导。 除了硬件层面的探讨，本书也为读者提供了软件控制方面的宝贵见解。一个能够行走的双足机器人，其灵魂在于其控制系统。书中会从基础的嵌入式系统入门，介绍常用的微控制器（如Arduino、树莓派）及其编程语言（如C/C++、Python）。但它不会止步于此，而是会深入讲解如何编写程序来驱动电机，如何读取传感器数据，以及如何实现更高级的控制算法。例如，在步态规划部分，书中会介绍一些经典的步态生成方法，如零力矩点（ZMP）控制、倒立摆模型等，并阐述这些方法背后的数学原理和实际应用。你将学会如何设计一个能够生成平稳步态的控制器，以及如何通过传感器反馈（如陀螺仪、加速度计）来实现机器人的姿态稳定和动态平衡。书中还会探讨一些更前沿的控制技术，如PID控制器的整定、模糊逻辑控制、甚至简单的强化学习算法在机器人行走中的应用，为读者打开更广阔的视野。 本书并非一本“黑箱”式的教程，它鼓励读者进行实验和创新。书中提供的设计方案和制作流程，更像是一个起点，而非终点。它会鼓励读者根据自己的理解和创意，对原有的设计进行修改和优化。例如，在介绍传感器集成时，它会讲解如何使用超声波传感器或红外传感器来实现避障，但也会鼓励读者思考如何集成视觉传感器，实现更智能的环境感知。同样，在步态控制部分，它会提供一些基础的步态，但也会鼓励读者尝试设计出更具个性化的行走模式，如跑、跳，甚至模拟特定动物的行走方式。书中会充斥着“为什么”和“如果……会怎样”的引导，让你在解决实际问题的过程中，不断学习和成长。 更重要的是，《双足步行机器人制作指南》旨在培养一种“问题解决者”的思维模式。机器人制作过程中，必然会遇到各种各样的问题，从简单的接线错误，到复杂的算法调优。本书不会提供一个“万能钥匙”，而是教你如何像一位侦探一样，系统地分析问题，缩小排查范围，并最终找到解决方案。它会分享一些调试技巧，例如如何使用示波器来观察信号，如何利用打印语句来追踪程序执行流程，以及如何通过逐步排除法来定位硬件故障。这种解决问题的能力，远比单纯学会组装一个机器人更有价值，它将伴随你一生，无论你未来的职业方向是什么。 本书的语言风格力求通俗易懂，又不失严谨。它避开了过于学术化的术语，而是用更生活化、更形象的比喻来解释复杂的概念。书中大量的配图、图表和流程图，将帮助读者更直观地理解书中的内容。例如，在讲解重心转移时，可能会用一个平衡木上的小球来类比，形象地说明重心位置对稳定性的影响。在讲解关节联动时，可能会用拉动绳子的方式来类比，解释力的传递和角度的变化。这种细致入微的讲解，确保了即便是初学者，也能轻松入门，并逐步掌握书中讲解的知识。 总而言之，《双足步行机器人制作指南》并非一本仅仅提供制作方法的书籍，它是一场关于工程智慧、科学探索和动手创造的全面实践。它引领你从零开始，理解机器人的基本原理，设计并构建出能够自主行走的机械生命。在这趟旅程中，你不仅会收获一个令人兴奋的机器人作品，更会收获宝贵的知识、技能和解决问题的能力，以及一份属于自己的、无可替代的创造成就感。它是一本能点燃你对工程学和机器人学无限热情的著作，一本让你从“想”到“做”的强大助推器。

评分☆☆☆☆☆

说实话，拿到《双足步行机器人制作指南》这本书的时候，我抱着试试看的心态，毕竟“双足步行机器人”听起来就很复杂。但是，当我翻开第一页，就被它独特的风格吸引住了。作者并没有一开始就抛出大量晦涩的公式和代码，而是从一个更宏观的视角，阐述了双足机器人设计的核心挑战和有趣之处。这本书的叙事方式很棒，它不是在“教”你，更像是在“邀请”你一起探索。我尤其喜欢其中关于机器人“腿部”运动学和动力学分析的部分，作者通过一些巧妙的类比，比如模仿人类走路的生物力学原理，让我更容易理解那些复杂的算法。书中还穿插了一些历史上的经典双足机器人案例分析，这让我能够看到这项技术是如何一步步发展到今天的，也让我对未来的可能性充满了期待。虽然我还没有开始实际制作，但仅仅是阅读这本书，就让我对双足机器人的原理有了更深刻的理解，也激发了我深入研究的动力。这不仅仅是一本制作指南，更是一本关于探索和创新的启迪之书。

评分☆☆☆☆☆

我一直对能够模仿生物运动的机器人充满好奇，《双足步行机器人制作指南》这本书恰好满足了我的这份好奇心。让我印象最深刻的是书中对于姿态控制和平衡算法的讲解。作者并没有简单地罗列PID控制或者其他先进的控制理论，而是深入浅出地解释了为什么双足机器人需要如此精密的控制，以及这些控制算法是如何工作的。书中有很多实际的仿真例子和实验数据，让我能够直观地看到不同参数对机器人稳定性的影响。我尤其喜欢书中对于重心转移和步态协调的分析，这部分内容对于理解机器人的动态平衡至关重要。而且，作者还很细致地讨论了如何在有限的计算资源下实现高效的实时控制，这一点在实际制作中非常重要。这本书让我明白，制作一个能够稳定行走的双足机器人，不仅仅是机械结构的堆砌，更是算法和硬件协同工作的艺术。这本书真的让我看到了制作一个能够“行走”的机器人的技术魅力。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直让我惊艳！我一直对机械臂和自动控制领域很感兴趣，也看过不少相关的技术书籍，但《双足步行机器人制作指南》给我的感觉完全不一样。它不是那种枯燥乏味的理论堆砌，也不是简单罗列一堆编程代码。相反，作者用一种非常平易近人的方式，一步步地引导我进入双足机器人制作的世界。我最喜欢的是它对硬件选择的详细讲解，从微控制器到传感器，再到各种执行器和关节设计，每一个选择背后都有清晰的逻辑和技术考量。比如，在选择电机时，书中不仅仅是告诉我们“用这个型号”，而是会分析不同类型电机的优缺点，以及它们如何影响机器人的行走稳定性和灵活性，甚至还给出了实际的测试方法。这对于我这种新手来说，简直是宝藏！我甚至觉得，即使是对机器人领域完全不了解的朋友，也能通过这本书激发起浓厚的兴趣，并且很可能在作者的引导下，迈出制作属于自己第一个双足步行机器人的坚实步伐。书中的插图和图解更是锦上添花，那些清晰的机械结构图，让原本抽象的概念瞬间变得具象化，我甚至能在脑海中勾勒出机器人组装的每一个细节。

评分☆☆☆☆☆

这本《双足步行机器人制作指南》绝对是我最近翻阅过的最有价值的技术书籍之一。我一直梦想着能够亲手搭建一个能够自主行走的机器人，但市面上很多资料要么过于浅显，要么就深奥到让人望而却步。这本书在这方面找到了绝佳的平衡点。它没有回避核心的技术难点，但又以一种非常系统、循序渐进的方式呈现出来，让人感觉制作一个双足机器人似乎也没那么遥不可及。我特别欣赏书中关于步态规划和动力学仿真的部分，虽然这部分通常是机器人领域最复杂的内容，但作者运用了很多生动的比喻和直观的图表，将抽象的数学模型和控制算法解释得清晰易懂。读完这部分，我感觉自己对机器人如何实现优雅而稳定的行走有了全新的认识。而且，书中还提供了一些非常实用的调试技巧和常见问题解决方法，这对于实际制作过程中会遇到的各种挑战，提供了极大的帮助。我感觉作者是真正站在制作者的角度去思考问题，把读者可能遇到的每一个坑都提前帮我们规避好了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，简直就像是给所有对机器人技术充满热情，但又苦于无从下手的人打开了一扇新世界的大门。《双足步行机器人制作指南》给我的最大感受是，它将一个看似遥不可及的技术领域，变得触手可及。我最喜欢的是书中提供的“从零开始”的实操性指导。它不仅仅是告诉你“怎么做”，更重要的是告诉你“为什么这么做”。比如，在讲解机械结构设计时，书中会详细分析不同材料的特性，不同连接方式的优劣，以及它们如何影响机器人的整体性能和制造成本。让我感到惊喜的是，书中还包含了大量关于编程的实例，并且这些代码都是可以直接用于实际操作的，这大大降低了初学者的门槛。我甚至觉得，这本书的价值不仅仅在于教会你制作一个双足机器人，更在于培养你的解决问题能力和工程思维。它鼓励你去尝试，去犯错，然后从错误中学习。这绝对是一本能够点燃你内心深处创造力火花的图书。

评分☆☆☆☆☆

小说的结尾是那么的突兀，那么的意犹未尽。

评分☆☆☆☆☆

后来，陪在旁边的外婆也消失在人海，只留他一人，一个人静立。即使他的悦儿已经不再爱麻花朴实的香甜，即使他的悦儿因为玩耍忘记了承诺的时间，即使他的悦儿说自己长大了不喜欢别人唤小孩一般叫自己丢人的小名。

评分☆☆☆☆☆

不同的人读同一本书，会得到不同的感受，这与读者的心态与人品有关，当然也与书本身有关。一本好书确实能反映生活的五光十色。

评分☆☆☆☆☆

见一直没人应声，他便气哼哼地爬起身，也不顾穿上外衣，踉跄着撑着拐杖扶着矮柜吃力挪动着，慌忙之间还撞到了病腿，终于奔到了电话机前。他倒吸着冷气，用微微颤抖着的冻得通红的手摁着早已烂熟于心的号码。“喂，悦儿阿”他一如往日般地和蔼低沉“快起床，要迟到了，星期一了记得穿校服，一定要吃早饭......”即使他的悦儿已经改了几次作息时间，换了几个闹钟；即使他的悦儿已经听腻了他每天早上都重复的相同的话；即使他的悦儿因为他看错时间而早了一个小时的电话乱发着脾气。

评分☆☆☆☆☆

所以，是教师就要做一个甘于清贫、道德高尚的人，不想道德高尚、不甘于清贫就不要做教师。臧克家在《有的人》中说“有的人活着，他已经死了。有的人死了，他还活着。”既然为人，就要做一个活得有意义——有道德底线——活着的人。作为教师，我们更要随时问自己：“你还活着吗？”

评分☆☆☆☆☆

在提倡素质教育的今天，学校、家长对教师要求高，对学生的期望高，而学生又自己却无所谓，在这样的情况下，我们应该怎么做教师？这是我们经常谈论的话题。所以，我来到了京东商城买书，学习。解惑。做一个好老师。感谢京东商城。书很好。

评分☆☆☆☆☆

机器人能力的评价标准包括：智能，指感觉和感知，包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；机能，指变通性、通用性或空间占有性等；物理能，指力、速度、可靠性、联用性和寿命等。因此，可以说机器人就是具有生物功能的实际空间运行工具，可以代替人类完成一些危险或难以进行的劳作、任务等。

评分☆☆☆☆☆

一个有情趣的老师，他的生命质量才是高的，也才可能得到学生的亲近。谁也不愿意与一个索然寡味的人去和谐地沟通。谁也不愿意与一个远离自己生活的人去沟通。三、做一个善于反省的人。文中有这样一段话，“中国文化中有一个词是‘反省’，荀子曰：君子日三省乎己。长期以来，我们的教学，包括我们的学生，包括我们教师自己，对自己的长处和短处其实自身都有较全面的认识，但是真正会去反思还比较少。我们做为一名教师需要不断地终身地学习，心得体会《读书心得体会文章》。我们在日常教育教学工作中，总是说自己加强要自己业务与政治的学习。而实际上往往成为一种泛泛而谈的“学习”。我们教师离不开终身的学习，一旦自己停止了学习，那么工作如同机械的运作，便毫无意义，没有活力。郑杰校长在书上论述：真正的学习并不是一个人关起来苦读，或如古人那样需要悬梁刺股地读死书和死读书。真正的学习借助于有效的表达和倾听，他能很好地表达自己的想法，并以开放的心灵容纳别人的想法。他经常会自问和反思“为什么”，理性地分析并得出结论，然后他会和别人充分交流，并对不同于自己的观点抱宽容和尊重的态度。

评分☆☆☆☆☆

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